автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Мелкозернистый бетон на основе песков из отсевов центробежно-ударного дробления

О1

На правах рукописи

ХАМИДУЛИНА ДАЛИЯ ДАЛГАТОВНА

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ ПЕСКОВ ИЗ ОТСЕВОВ ЦЕНТРОБЕЖНО-УДАРНОГО ДРОБЛЕНИЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Самара 2011

005005138

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Гаркави Михаил Саулович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коренькова Софья Федоровна

кандидат технических наук, доцент Дергунов Сергей Александрович

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Саратовский государст-

венный технический университет им Гагарина Ю.А.»

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 10.00 часов в ауд. 0407 на заседании диссертационного совета Д 212.213.01 при ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат размещен на официальном сайте университета: http://www.sgasu.smr.ru

Автореферат разослан 22 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Ю. Алпатов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Нехватка кондиционных мелких заполнителей для тяжелого бетона предопределяет необходимость использования местных сырьевых ресурсов, в том числе песка из отсевов дробления.

В настоящее время одним из приоритетных направлений производства щебня признан выпуск продукции кубовидной формы с минимальным содержанием лещадных зерен. Улучшение формы щебня достигается применением центробежно-ударных дробилок. Однако производство щебня на таком оборудовании сопровождается большим выходом отсевов дробления.

Общий объем отсевов дробления, образующихся ежегодно на предприятиях по производству щебня, составляет около 54 млн. м3, в том числе около 6-9 млн. м3 - отсевы центробежно-ударного измельчения. И пока не установлены области рационального использования отсевов, они складируются в многотоннажные отвалы, что негативно отражается на экологической обстановке многих регионов РФ и Челябинской области в частности.

Особый интерес представляет использование такого материала в мелкозернистом бетоне (МЗБ), который, как показывает отечественный и зарубежный опыт, по качеству и долговечности не уступает обычному бетону.

На сегодняшний день свойства отсевов при производстве щебня цен-тробежно-ударным способом мало изучены. В литературе сведения о свойствах бетонов на их основе весьма ограниченны. Расширение сырьевой базы стройиндустрии за счет использования песка из отсевов центробежно-ударного дробления в мелкозернистых бетонах является экономически выгодным. Вместе с этим утилизация отсевов дробления является актуальной задачей, решение которой будет способствовать сохранению благоприятной экологической обстановки в районах, где располагаются дробильно-сортировочные комплексы.

Цель работы: повышение эффективности использования песков из отсевов центробежно-ударного дробления для производства мелкозернистого бетона.

Задачи исследования:

1. Обосновать возможность применения в мелкозернистом бетоне отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя.

2. Провести выбор способа количественной оценки характера поверхности мелкого заполнителя.

3. Разработать рациональные зерновые составы мелкого заполнителя из отсевов центробежно-ударного дробления для мелкозернистого бетона.

4. Определить фрактальные размерности песков из отсевов центробежно-ударного дробления рациональных зерновых составов и заполнителя исходного состава.

5. Разработать составы мелкозернистого бетона на основе рациональных зерновых составов мелкого заполнителя.

6. Установить взаимосвязь между фрактальной размерностью, свойствами мелкого заполнителя и физико-механическими характеристиками мелкозернистого бетона.

7. Провести апробацию результатов исследований в производственных условиях.

8. Оценить экономический эффект от замены речного песка отсевами центробежно-ударного дробления при производстве мелкозернистого бетона.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые, с позиции фрактальной геометрии, показано, что количественной характеристикой структуры и характера поверхности заполнителя является величина его фрактальной размерности - Д;

- установлено, что использование песков с максимальной фрактальной размерностью обеспечивает получение мелкозернистого бетона с улучшенными физико-механическими характеристиками;

- установлен эффект механоактивации при центробежно-ударном дроблении, заключающийся в увеличении фрактальной размерности мелкого заполнителя, обусловленный увеличением количества поверхностных дефектов.

Достоверность результатов работы и научных выводов и обеспечена:

- применением стандартных методов испытаний и современных методов исследований, в том числе метода электронно-микроскопического анализа;

- использованием аттестованного лабораторного оборудования;

- сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований;

- корреляцией полученных результатов с данными других исследователей.

Практическая значимость: разработан способ оценки рациональности

состава мелкозернистого бетона с применением фрактальной геометрии; обоснована экономическая эффективность применения обогащенного песка из отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя для мелкозернистого бетона; подобран рациональный состав мелкозернистого бетона для использования в промышленных условиях.

Реализация работы. Результаты проведенных исследований внедрены в производственный процесс ООО «ДОМ» (г. Магнитогорск) для выпуска опытно-промышленной партии элементов мощения.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе подготовки бакалавров, магистров и специалистов, обучающихся по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

На защиту выносятся следующие вопросы:

- принцип и результаты подбора рационального зернового состава отсевов центробежно-ударного дробления для получения мелкозернистого бетона;

- метод количественной оценки характера поверхности мелкого заполнителя путём определения его фрактальной размерности;

- результаты определения фрактальной размерности песков как количественной характеристики формы и микрорельефа их поверхности;

- влияние фрактальной размерности на свойства заполнителя и строительно-технические характеристики мелкозернистого бетона;

- составы мелкозернистых бетонов и их физико-технические характеристики.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на следующих конференциях: II и III Международная научно-техническая конференция «Центробежная техника — высокие технологии» (Минск, 2005 и 2008 гг.); Международная научно-практическая конференция «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2004 и 2006 гг.); Всероссийская конференция «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» (Челябинск, 2010 г.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 16 научных публикациях, в том числе в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включающего 18 таблиц, 43 рисунка, библиографический список из 117 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность темы диссертационной работы и обосновывается целесообразность и научное значение применения отсевов центробежно-ударного дробления для изготовления мелкозернистого бетона, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор отечественных и зарубежных данных о производстве, применении и свойствах искусственных заполнителей и бетонов на их основе. Обоснована возможность применения отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя для мелкозернистого бетона взамен дефицитного природного песка.

Главными особенностями отсевов центробежно-ударного дробления являются изометричная форма зерен и более развитый микрорельеф их поверхности.

Использование искусственных песков требует подбора их оптимального зернового состава. Однако различные методики определения оптимального зернового состава заполнителей не учитывают форму и характер их по-

верхности. В качестве количественной характеристики заполнителя для учета этих факторов предложено использовать их фрактальную размерность.

Выдвинута рабочая гипотеза, заключающаяся в том, что физико-механические характеристики мелкозернистого бетона на основе отсевов центробежно-ударного дробления зависят от величины их фрактальной размерности. Сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе дана характеристика применяемых материалов и использованных методов исследования.

В работе использован песок из отсевов центробежно-ударного дробления (отсев ЦУД), полученный при переработке порфиритового щебня рудника «Малый Куйбас» (г. Магнитогорск) с истинной плотностью 2780 кг/м3, а в качестве эталона - природный речной песок с истинной плотностью 2680 кг/м3.

Таблица 1 - Гранулометрический состав заполнителей

Вид песка Модуль крупности Содержание фракций в песке, масс. %

Разме р фракции, мм

5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 <0,16

Речной 2,97 0 22,1 14,6 23,6 22,6 12,6 4,5

Отсев ЦУД 3,67 4,0 39,0 23,0 12,5 6,5 6,0 9,0

В качестве вяжущего вещества использован шлакопортландцемент марки ШПЦ М300 производства ОАО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод» (г. Магнитогорск).

Дня определения основных свойств мелкозернистого бетона применялись стандартные методы испытаний.

Получение рационального зернового состава мелкого заполнителя из отсевов центробежно-ударного дробления заключается в достижении максимальной насыпной плотности заполнителя за счет варьирования соотношения между рабочими фракциями, получение которых возможно при работе воздушно-гравитационного классификатора.

Подбор рационального зернового состава выполнялся в три этапа: 1) получение двухфракционной смеси с максимальной насыпной плотностью; 2) получение трехфракционной смеси путем добавления третьей фракции к двухфракционному составу; 3) расчет рационального зернового состава и построение трехкомпонентной системы - симплекса «состав-свойство» (рисунок 1).

Для объективной оценки фрактальной размерности (Д) решено объединить два метода: метод оптического анализа и так называемый «метод сетки», который основывается на способе измерения фрактальной размерности, описанном Хаусдорфом, - это покрытие фрактала дисками.

Область рационального состава 1.3

100 12«,

Фракция (5-2^|

Рисунок 1 - Определение области рационального состава по трехкомпонент-ной системе «состав-свойство» (на примере состава 1.3)

Понятие «фрактальный», введенное Бенуа Мандельбротом, означает «дробный». Величина фрактальной размерности является отражением сложности, дает полную информацию о форме рельефа различных материалов, а дробность фрактала является математическим отражением меры его неправильности.

Для оптического анализа использовался микроскоп SEAM 600, работающий в отраженном свете. Исследуемые частицы фотографировались под микроскопом с необходимым увеличением. Затем на черно-белое изображение накладывалась сетка с квадратной ячейкой размером 8. Определялась зависимость количества ячеек, занятых черными пикселями (белыми), от размера ячейки (рисунок 2).

Расчет фрактальной размерности частиц проводился по формуле 1.

<—>

а — наложение «сетки» на черно-белое изображение частицы песка для определения фрактальной размерности; б - увеличенный фрагмент сетки

Рисунок 2 - Вычисление фрактальной размерности

/7 = 1™' (!)

щ!

5

где N — количество ячеек; Л - показывает, во сколько раз целое больше части

8

(масштаб); 5 — шаг ячейки сетки.

Для изучения свойств мелкозернистых бетонов на основе песков из отсевов центробежно-ударного дробления применены стандартные оборудование и методики, обеспечивающие необходимую точность измерения.

Третья глава посвящена исследованию влияния фракционного состава отсевов дробления на получение максимальной плотности, а также изучению фрактальной характеристики заполнителей.

В ряде работ отмечено, что структура мелкозернистого бетона во многом определяется модулем крупности, гранулометрическим составом и индивидуальными структурными особенностями заполнителя, следовательно, расход вяжущего и повышение адгезии цементного камня к зернам отсева дробления будут определяться оптимальностью фракционного состава, т.е. достижением смеси с наиболее плотной упаковкой.

Как показывает практика, применение фракционированных заполнителей в производстве бетонов и сухих строительных смесей ограничивается оптимальной компоновкой смеси из трех-четырех фракций, что также согласуется с технологическими возможностями классификаторов. Поэтому в диссертационном исследовании разрабатывалась система с наиболее плотной упаковкой зерен, состоящей из трех фракций.

Согласно методике подбора рационального состава заполнителя, приведенной выше, определены три состава из девяти (составы 1.3, 3.1 и 3.3) с максимальной насыпной плотностью (таблица 2). Данные смеси заполнителей были приняты для дальнейших исследований.

Таблица 2 — Экспериментальные фракционированные составы песков

Условное обозначение состава Рабочие фракции, мм Содержание фракций, масс. % Насыпная плотность, кг/м3 Пусготносгь, %

1.3 (5-2,5) 34-42 1460-1470 45-47

(2,5-0,315) 35-44

(0,315-0,16) 19-24

3.1 (5-1,25) 50-52

(1,25-0,315) 20-22

(0,315-0,16) 23-26

3.3 (5-1,25) 41-45

(1,25-0,315) 35-38

(0,315-0,16) 24-28

Полные и частные остатки достаточно полно характеризуют зерновой состав мелкого заполнителя (рисунок 3).

40

35

£ 30 •х

1 25

и а

Й 20 О

т 10 5 0

Рисунок 3 - Распределение частиц дробленого песка фракционированных составов 1.3,3.1 и 3.3 (таблица 2)

Важной характеристикой заполнителя для мелкозернистого бетона (ГОСТ 26633-91), песков для строительных работ (ГОСТ 8736-93), а также песков для дорожного строительства (ГОСТ 8736-93) является их модуль крупности и содержание фракции менее 0,16 мм. Использование заполнителя с высоким модулем крупности позволяет снизить водопотребность бетонной смеси и, как следствие, сократить расход цемента.

Значения модуля крупности показывают, что отсевы дробления, как исходный так и фракционированные, относятся к пескам повышенной крупности по ГОСТ 8736-93 (таблица 3).

Таблица 3 - Характеристики заполнителей

Вид песка Насыпная плотность, кг/м3 Пустотность, % Удельная поверхность, см2/г Модуль крупности

Речной 1550 42,16 19,60 2,97

Отсев ЦУД 1640 41,00 23,50 3,67

Состав 1.3 1470 47,12 20,96 3,47

Состав 3.1 1466 47,26 25,47 3,25

Состав 3.3 1469 47,15 25,53 3,14

О содержании фракции менее 0,16 мм во фракционированных отсевах говорить не приходится, т.к. продукт предварительно обеспыливался на воз-

:Г

и

V -♦- Состав 13

-О- Состав 3.1 \\

-¿г- Состав 3.3

0.1« 0.63 1Л5 15 5

0.315 Размер сита, мм

душно-гравитационном классификаторе, о чем свидетельствуют данные, представленные на рисунке 3.

Основные свойства бетонной смеси и затвердевшего мелкозернистого бетона также зависят от удельной поверхности заполнителя. Проведенные исследования показали, что общая удельная поверхность определяется гранулометрическим составом (таблица 2, рисунок 3) и формой частиц заполнителей и не зависит от их насыпной плотности и пустотности (таблица 3).

Использование фракционированного отсева дробления с рационально подобранным зерновым составом 1.3 приводит к уменьшению удельной поверхности по сравнению с нефракционированным отсевом ЦУД на 11 %.

Уменьшение удельной поверхности в результате рационально подобранного зернового состава позволяет снизить расход цемента в мелкозернистом бетоне на основе отсевов центробежно-ударного дробления.

Кроме оптимального зернового состава заполнителя, не последнюю роль в формировании каркаса играют форма его зерен и характер их поверхности. Они оказывают влияние на плотность упаковки, реологические свойства смеси, подвижность, расслаиваемость, адгезионную прочность и др.

По данным С.С. Гордона, при максимальном развитии микрорельефа поверхности заполнителя, а также по мере перехода от шаровой и кубической формы зерен к более неправильным, прочность сцепления с цементным камнем может возрасти в 2-3 раза.

Форма зерен дробленых песков является малоизученной характеристикой. Метод оценки формы зерен искусственных песков основан на зависимости удельной поверхности и пустотности от формы зерен. Определение коэффициента формы (Кф) показывает, во сколько раз удельная поверхность данного песка больше удельной поверхности песка такого же зернового состава, но с зернами условной шарообразной формы с гладкой поверхностью, что не дает полной характеристики заполнителя.

Для оценки состояния поверхности заполнителя использован фрактальный анализ, количественной характеристикой которого является фрактальная размерность Д.

Выполненный оптический анализ и расчеты фрактальной размерности по методу «сетки» (1) показывают, что микрорельеф отсевов центробежно-ударного дробления значительно выше, чем у речного песка, т.е. отсевы имеют явно выраженный фрактальный характер (таблица 4).

Полученные значения не вписываются в рамки топологических размерностей евклидовой геометрии, где Д=1 для линии, 2 - для плоскостей и скривленных гладких поверхностей и 3 - для шаров и других тел конечного объема. В то же время значения, приближающиеся к трем, говорят о том, что частицы песка из отсева центробежно-ударного дробления по форме очень близки к изометричной и, одновременно, имеют более развитую поверхность.

Таблица 4 - Ф 11 рактальная размерность по методу «сетки»

Вид песка Фракция, мм Площадь проекции зерен, см2 Фрактальная размерность Средняя величина фрактальной размерности

Речной 5-2,5 0,137 2,559 2,202

2,5-1,6 0,049 2,246

1,6-0,63 0,051 2,133

0,63-0,315 0,164 2,253

Отсев ЦУД 5-2,5 0,185 2,876 2,466

2,5-1,6 0,054 2,421

1,6-0,63 0,770 2,820

0,63-0,315 0,250 2,602

Состав 1.3 2,718*

Состав 3.1 2,660*

Состав 3.3 2,694*

* Примечание. Значения рассчитаны на основе фрактальных размерностей отдельных стандартных фракций с учетом их процентного содержания в составах.

Анализ экспериментальных данных показывает, что максимальную фрактальную размерность имеет отсев дробления состава 1.3 (таблица 4), несмотря на то, что у всех трех фракционированных составов близкие насыпная плотность и, соответственно, пустотность. Таким образом, фрактальная размерность связана с гранулометрическим составом, т.е., изменяя гранулометрию, можно добиться максимальной величины фрактальной размерности.

Сопоставляя данные, представленные в таблицах 3 и 4, можно заключить, что состав 1.3, обладающий максимальной фрактальной размерностью (2,718), имеет минимальную удельную поверхность среди фракционированных составов (20,96 см2/г).

Таким образом, можно предположить, что использование отсева дробления состава 1.3 позволит, во-первых, снизить расход цемента за счет уменьшения удельной поверхности и, во-вторых, улучшить сцепление цементного камня с заполнителем за счет его более развитой поверхности и тем самым повысить физико-технические характеристики мелкозернистого бетона.

В четвертой главе. Произведён подбор составов (по методике Ю.М. Баженова) и приведены физико-механические и эксплуатационные характеристики мелкозернистого бетона на основе песков из отсевов центро-бежно-ударного дробления. Представлены экспериментальные результаты,

раскрывающие влияние величины фрактальной размерности заполнителя на расход цемента в мелкозернистом бетоне и на его основные свойства. Исследованы возможности прогнозирования свойств тяжелого бетона с использованием в качестве мелкого заполнителя песка из отсевов центробежно-ударного дробления.

На основе разработанных рациональных составов песков были подобраны равнопрочные (В/Ц=0,45) и равноподвижные (Рк=140 мм) составы мелкозернистых бетонов в расчёте на класс В15. Уточненные составы приведены в таблице 5.

Таблица 5 — Расчетно-экспериментальные составы мелкозернистых бетонов

Вид песка В/Ц Расход материалов на 1 м3 бетона, кг Плотность бетонной смеси, кг/м3

цемент песок вода

Речной 0,45 431 1635 194 2260

Отсев ЦУД 514 1541 232 2287

Состав 1.3 489 1566 220 2275

Состав 3.1 523 1464 233 2267

Состав 3.3 508 1525 229 2262

Увеличение фрактальной размерности заполнителя с целью улучшения свойств мелкозернистого бетона возможно не только рациональным подбором оптимального состава заполнителя, но и вследствие его механоактива-ции, которая приводит к накоплению структурных дефектов и увеличению кривизны поверхности.

Центробежно-ударная дробилка является энергонапряженным измель-чительным аппаратом, поэтому в ней возможно осуществление механоакти-вации. В процессе получения отсевов дробления в центробежно-ударной дробилке увеличивается число поверхностных активных центров за счет повышения дефектности материала. При этом возрастает поверхностная энергия, обеспечивая энергонапряженное состояние заполнителя.

Влияние промежутка времени от момента приложения механоактива-ции до начала формования на физико-механические характеристики определялось на мелкозернистом бетоне, в котором заполнителем выступал базовый нефракционированный отсев центробежно-ударного дробления (отсев ЦУД). Основной прирост прочности наблюдается у МЗБ, изготовленного сразу после механоактивации заполнителя (рисунок 4).

Снижение прочности происходит уже по истечении одного часа от приложения механоактивации, т.е. эффект механоактивации «затухает». Отсев дробления представляет собой массу, каждая частица которой имеет по-

верхность, покрытую большим количеством дефектов, некоторые из которых с течением времени «самозалечиваются».

я 25 В "

20

5 15

Р

а 1« в

ш 5 ч

ш а.

В

0

6 21,14 • Кшг

•Ясж

, 10,46- ^10,72 т_Н),92

_

к. 2,34 Го7 1,

1 -

о

1

Промежуток времени после дробления, ч

Рисунок 4 - Физико-механические показатели МЗБ в зависимости от промежутка времени приложения механоактивации до начала формования

От параметров внешнего воздействия зависят уровни раскрытия трещин и образование микродефектов на поверхности, что отражается на изменении величины фрактальной размерности во времени (рисунок 5).

2,73

2,67

12 3 4

Промежуток времени после дробления, ч

Рисунок 5 - Изменение фрактальной размерности песка из отсева ЦУД во времени

После механоактивации величина фрактальной размерности нефрак-ционированного отсева дробления равна фрактальной размерности фракционированного отсева дробления состава 1.3 и составляет 2,72, о чем свидетельствуют данные рисунка 5 и таблицы 4. Таким образом, получить высокую фрактальную размерность можно не только оптимизацией зернового состава песка, но и приложением механоактивации непосредственно перед использованием нефракционированного заполнителя в бетоне.

Анализ таблицы 5 показывает, что расход цемента в мелкозернистом бетоне на основе состава 1.3 на 12 % превышает расход того же компонента в бетоне на основе речного песка, но в среднем на 5 % ниже, чем в бетонах на нефракционированных отсевах дробления и в составах 3.1 и 3.3.

Первое объясняется тем, что пустотность состава 1.3 на 13 % выше, чем у речного песка, из-за отсутствия значительного количества фракции с размером частиц менее 0,16 мм, и, как определено ранее, его фрактальная размерность и удельная поверхность выше. Более развитая поверхность заполнителя, соответственно, требует большего количества вяжущего. Но при этом оптимальный гранулометрический состав отсева дробления с минимальной удельной поверхностью, в сравнении с составами 3.1 и 3.3, позволяет уменьшить расход цемента, снизить водопотребность бетонной смеси и значительно повысить прочность мелкозернистого бетона. 1 Важно также отметить, что, несмотря на отсутствие частиц менее

0,16 мм, бетонные смеси на фракционированных составах не расслаиваются, в них не происходит водоотделения.

Для повышения качества и долговечности бетона и железобетона, увеличения производительности труда использование добавок является самым универсальным, технологичным, доступным и эффективным средством.

Исследования показали, что возможное снижение В/Ц составило максимум 20 и 29% в мелкозернистом бетоне на оптимальном составе 1.3 (В/Ц=0,36 и 0,32) и минимум 7 и 15 % - на речном песке (В/Ц=0,42 и 0,38) с использованием пластификатора СП-1 (С-3) и гиперпластификатора 1 81асЬетеп12060 соответственно. Это позволило повысить прочность мелкозер-

нистого бетона, не изменяя его подвижности, за счет водоредуцирующего действия данных добавок (рисунок 6).

речной отсев состав 1.3 состав 3.1 состав 3.3

Вид песка

Рисунок 6 - Изменение В/Ц в мелкозернистых бетонах с добавками пластификаторов СП-1 (С-3) и ВиюЬетеШ 2060

На рисунках 7 и 8 приведены сравнительные прочностные характеристики мелкозернистого бетона без добавок и с добавлением суперпластификатора СП-1 (С-3) и гиперпластификатора 81асЬетеп1 2060 (0,2 % от массы цемента), твердевших в нормальных условиях.

16 г

И без добавки Я СП-1 (С-3) Н8йс|1стсп12060

9,4 10'5 '

V Я

Ч в

ал

речной огссв состав 1.3 состав 3.1 состав 3.3

Вид песка

Рисунок 7 - Изменение прочности МЗБ нормального твердения при изгибе в зависимости от вида песка и пластифицирующих добавок

60

- « 50

К А

н и

1 ® 40

5" Я

я 5 30

ч К

4» и

2 в 20 2-

С в

10

И без добавки 0 СП-1 (С-3) ЕЗ 8 (асЬешсп! 2060

речной

состав 13 Вид песка

состав 3.1

состав 3.3

Рисунок 8 - Изменение прочности МЗБ нормального твердения при сжатии в зависимости от вида песка и пластифицирующих добавок

Аналогичная зависимость наблюдается при изучении влияния фрактальной размерности на физико-механические свойства МЗБ (рисунки 9, 10).

16 Г

14

® в 12 о в и ^

И

с и

5 2 б

2 Я. О- 5* 4

д В

3

о.

в

в I н

V

о ' в

V о о. в

4

и

И

О!

в. И

И без добавок В СП-1 (С-3) - 0 81ас11стсп42О6О

10 8

2,298 2,679 2,718 2,66

Фрактальная размерность

Рисунок 9 - Влияние фрактальной размерности песков на прочность МЗБ при изгибе

2,694

60 50 40 30 20 10 0

Н без добавок . ■ СП-1 (С-3) 0 8(асЬсшеп12О6О

56,9

2,298 2,679 2,718 2,66 2,694

Фрактальная размерность

Рисунок 10 - Влияние фрактальной размерности песков на прочность МЗБ при сжатии

Использование заполнителей с близкой фрактальной размерностью обеспечивает получение бетонов с практически одинаковыми прочностными показателями. Даже незначительное увеличение фрактальной размерности приводит к существенному росту прочности.

Таким образом, прочность изменяется не в зависимости от плотности и межзерновой пустотности заполнителя, а пропорционально изменению фрактальной размерности. Максимальная прочность мелкозернистого бетона достигается при использовании песка с максимальной фрактальной размерностью (состав 1.3), что обусловлено увеличением силы сцепления цементной матрицы с заполнителем и плотности контактной зоны. Сила сцепления воз-

растает по мере перехода от шаровой к наиболее неправильным изометрическим формам и наибольшему рельефу поверхности.

Для оценки эффективности использования цемента в бетоне принят его расход на единицу прочности, т.е. удельная величина фактического расхода цемента на единицу фактической прочности мелкозернистого бетона (Цф/Яф). Результаты оценки эффективности приведены на рисунках 11 и 12.

д 120,0

в

к В 100,0

§ 1 8°'«>

се а

Ё й 60,0

01 о

| I 40,0

3 20,0

и

ее

^ 0,0

Рисунок 11 - Расход цемента, необходимый для получения 1 МПа прочности при изгибе МЗБ нормального твердения

35,0

1 | 30'°

5 | 25,0

2 а

" я 20'°

I *

1 I 15'°

а*

я в 10,0 « в

3 5,0

о се

Ь 0,0

речной отсев состав 1.3 состав 3.1 состав 3.3 Ввд песка

Рисунок 12 - Расход цемента, необходимый для получения 1 МПа прочности при сжатии МЗБ нормального твердения

97,9

И без добавки 902 ПСП-1(С-3)

1 8(ас11ете^2060

речной отсев состав 1.3 состав 3.1 состав 3.3 Вид песка

1 И без добавки □ СП-1 (С-3) ЕЗ 81ас11ешеп12060

24,2

|-1-1-1_ 1_ . »9,3 ¡2, 1 1 ¿1, 7—

1 ' |Т и'913, н 15, 1 _ 9,4 Т 8,6 11 16; 1 0,8 УЛ У/< 15,9 4,9

Данные рисунков 11, 12 показывают, что для получения единицы прочности мелкозернистого бетона на отсеве дробления состава 1.3 требуется в среднем на 25 % меньше цемента, чем для получения той же единицы прочности аналогичного бетона на заполнителях других составов. Это обусловлено оптимальным зерновым составом, которому соответствуют максимальная величина фрактальной размерности и минимальная величина удельной поверхности заполнителя (рисунок 13).

р 120,0 я я

я 3100,0

" Л « 1 80,0

1 5 60,0

£ о

I ег 40,0 и

§ С 20,0 и

I 0,0

Рисунок 13 - Влияние фрактальной размерности и удельной поверхности на расход цемента для получения 1 МПа прочности при изгибе

Аналогичные данные соответствуют также влиянию фрактальной размерности на расход цемента для получения 1 МПа прочности при сжатии.

Учитывая, что определяющую роль в получении высоких физико-механических и эксплуатационных свойств бетона играет растворная часть, можно сделать предположение, что замена речного песка отсевами дробления, как мелкого заполнителя в обычном бетоне на крупном заполнителе, значительно повлияет на повышение его прочностных характеристик. В таблице 6 приведены предварительные результаты испытаний бетонов на обычном щебне на прочность при сжатии, из чего следует, что замена речного песка отсевами центробежно-ударного дробления приводит к значительному повышению прочности.

Таблица 6 - Состав и характеристика тяжелого бетона

Вид песка Расход мате) эиалов, кг/м В/Ц Предел прочности при сжатии, МПа

цемент песок щебень вода

Речной 331 656 1138 206 0,6 21,6

Отсев ЦУД 286 826 1170 200 30,8

.98,0 j О без добавки ■ СП-1(С-3) Н Stachemcnt2 1 |

ш Ш L 060 J 79 И

ш § 1 «Ж 54,6 .48,9 ill 61,9 ¡■I 111т 69," 55,1 _ I 59 1

2,298 2,679 2,718 2,66 2,694

19,6 23,5 20,96 25,47 25,53

Фрактальная размерность

Удельная поверхность

В случае использования щебня центробежно-ударного дробления в сочетании с отсевами дробления возможно прогнозирование улучшения свойств бетона, связанное, как отмечалось ранее, с повышенной прочностью сцепления цементной матрицы с заполнителем.

Пятая глава включает в себя оценку экономической эффективности производства мелкозернистого бетона. Замена природного заполнителя отсевами центробежно-ударного дробления и дополнительная их классификация, для достижения оптимального зернового состава, позволяют снизить стоимость 1 м3 МЗБ в среднем на 15 %.

Кроме того, использование для фракционирования отсевов дробления воздушно-гравитационного классификатора является более энергосберегающим по сравнению с традиционным разделением на грохотах. Применение технологии воздушной классификации позволяет экономить 10-12 % энергии по сравнению с системой грохочения. Кроме того, воздушно-гравитационный классификатор позволяет значительно снизить металлоемкость и удельный уровень износа.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Обоснована и практически подтверждена возможность использования песка из отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя для получения мелкозернистого бетона и изделий на его основе, что расширяет сырьевую базу строительных материалов.

2 В результате проведенных исследований разработаны трехфракци-онные составы песка из отсева дробления с наибольшей величиной насыпной плотности. На основе тройных диаграмм «состав-свойство» выполнена оптимизация фракционированных составов отсевов дробления.

3 Впервые определена фрактальная размерность природного песка и песка из отсевов дробления различного зернового состава, которая является количественной характеристикой формы и микрорельефа поверхности заполнителя.

4 Установлен эффект механоактивации при получении заполнителя в центробежно-ударной дробилке. Экспериментально доказано, что данный эффект имеет ограниченный временной интервал существования, что сопровождается снижением фрактальной размерности.

5 Установлено, что повышение фрактальной размерности заполнителя возможно за счет применения его рационального фракционирования или ме-ханоактивации в центробежно-ударной дробилке.

6 Установлена взаимосвязь между величиной фрактальной размерности и физико-механическими характеристиками мелкозернистого бетона на основе песка из отсева дробления. Использование заполнителей с близкой фрактальной размерностью обеспечивает получение бетонов с практически одинаковыми прочностными показателями. Увеличение фрактальной размерности с 2,298 до 2,718 соответствует повышению прочности мелкозернистого бетона при сжатии с 17 до 31 МПа и при изгибе с 4,4 до 7,9 МПа.

7 На основе рационально подобранных составов песка из отсева цен-тробежно-ударного дробления подобраны составы мелкозернистого бетона со следующими физико-механическими характеристиками: класс В20 по прочности при сжатии и Btb6,0 по прочности при изгибе без использования пластифицирующих добавок, а также класс В40 по прочности при сжатии и В(Ь8 по прочности при изгибе с использованием суперпластификатора СП-1 (С-3) и Stachement 2060.

8 Установлено, что использование рационально подобранного зернового состава заполнителя с максимальной фрактальной размерностью (состав 1.3) позволяет обеспечить минимальный расход цемента на единицу прочности. Снижение расхода вяжущего составляет в среднем 25 % по сравнению с расходом вяжущего в мелкозернистом бетоне на основе речного песка нефракцио-нированного отсева центробежно-ударного дробления и составах 3.1 и 3.3.

9 Выпущена опытная партия элементов мощения объемом 200 м3 на основе фракционированного отсева центробежно-ударного дробления рационального состава, позволившая подтвердить результаты научных исследований в промышленных условиях.

10 Определена экономическая целесообразность замены природного песка отсевами центробежно-ударного дробления для производства мелкозернистого бетона: стоимость 1 м3 снижается в среднем на 15 %.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Гаркави, М.С. Использование песков из отсевов дробления при изготовлении мелкоштучных элементов мощения / М.С. Гаркави, С.А. Некрасова, A.C. Волохов, Д.Д. Хамидулина // Строительные материалы. -2003. - №6. - С. 39.

2 Хамидулина, Д.Д. Отсевы дробления - эффективный способ повышения качества бетонов / Д.Д. Хамидулина, М.С. Гаркави, В.И. Якубов, A.C. Родин, В.Н. Кушка // Строительные материалы. - 2006. - №11. - С. 50-51.

3 Хамидулина, Д.Д. Оценка фрактальной размерности песков / Д.Д. Хамидулина // Строительные материалы. - 2010. - №6. - С. 48-49.

Публикации в других изданиях

1 Некрасова, С.А. Мелкозернистый бетон на основе дробленого песка для дорожного строительства / С.А. Некрасова, Д.Д. Хамидулина // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура: материалы Международной научно-практической конференции. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. - Кн. 2. - С. 173-174.

2 Гаркави, М.С., Использование отсевов дробления при изготовлении мелкоштучных элементов мощения / М.С. Гаркави, С.А. Некрасова, Д.Д. Хамидулина, A.C. Родин // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: материалы третьей Международной научно-практической конференции. Т.2. -Ростов-на-Дону: РГСУ, 2004. - С.105-107.

3 Гаркави, М.С. Эффективность применения искусственных песков в мелкозернистых бетонах. / М.С. Гаркави, Д.Д. Хамидулина, A.C. Родин // Центробежная техника - высокие технологии: материалы 2-й Международной научной конференции. - Минск, 2005. - С. 44-47.

4 Хамидулина, Д.Д. Применение дробленых песков для производства мелкозернистых бетонов / Д.Д. Хамидулина, М.С. Гаркави // Проблемы и достижения строительного материаловедения: сб. докл. Международной научно-практической Интернет-конференции. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. - С. 238-239.

5 Хамидулина, Д.Д. Мелкозернистый бетон на основе песка из отсевов дробления / Д.Д. Хамидулина, М.С. Гаркави // Материалы 64-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2004-2005 гг.: сб. докл. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. - Т.2. -С. 39-42.

6 Хамидулина, Д.Д. Фракционирование песка - эффективный способ получения бетонов высокого качества / Д.Д.Хамидулина, Г.А. Павлова // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: материалы четвертой Международной научно-практической конференции. - Т.1. — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006.-С. 521-525.

7 Garkavi, M. The use of crushing wastes at production of fine-grained concrete / M. Garkavi, D. Khamidulina /16 Internationale Baustoffiagung Ibausil. - Weimar, 2006. - P. 1353-1355.

8 Гаркави, M.C. Влияние фракционирования и механоактивации заполнителя на свойства мелкозернистых бетонов / М.С. Гаркави, Д.Д. Хамидулина, А.А. Миляев, О.В. Лытнев, С.С. Платонов // Строительные материалы и изделия: Межвузовский сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2007. - С. 111-115.

9 Хамидулина, Д.Д. Оценка фрактальной размерности песка центро-бежно-ударного дробления / Д.Д. Хамидулина // Центробежная техника -высокие технологии: материалы 3-й Международной научно-технической конференции. - Минск, 2008. - С. 53-54.

10 Хамидулина, Д.Д. Влияние механоактивации заполнителя на характеристики бетона / Д.Д. Хамидулина // Центробежная техника - высокие технологии: материалы 3-й Международной научно-технической конференции. - Минск, 2008. - С. 125-126.

11 Павлова, Г.А. Эффективный способ повышения качества бетонов на основе фракционированных песков / Г.А. Павлова, Д.Д. Хамидулина // Технологии бетонов. - 2008. - №3. - С. 56-57.

12 Хамидулина, Д.Д. Пески с точки зрения фрактальной геометрии / Д.Д. Хамидулина Н Предотвращение аварий зданий и сооружений: сб. науч. трудов. - М., 2008. - С. 342-346.

13 Хамидулина, Д.Д. Фракционирование и фрактальная размерность заполнителей для мелкозернистых бетонов / Д.Д. Хамидулина // Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития: материалы Всероссийской конференции. - Челябинск, 2010. - С.140-143.

Подписано в печать 21.И.2011. Формат 60x84 1/16. Бумага тип. № 1

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 834

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ФГБОУ ВПО «МГТУ»

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Мелкозернистый бетон и его применение в строительстве.

1.2Производство, применение и свойства искусственных заполнителей и бетонов на их основе.

1 .ЗМетоды подбора оптимального зернового состава искусственного песка из отсевов дробления.

1.4Фрактальная оценка поверхности заполнителей.

1.5 Выводы, цели и задачи исследования.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристика исходных материалов.

2.2 Получение отсевов центробежно-ударного дробления

2.3 Стандартные методики исследования исходных материалов.

2.4 Методика определение рационального зернового состава фракционированных отсевов дробления наибольшей плотности.

2.5 Определение фрактальной размерности песков.

2.6 Определение основных физико-механических и эксплуатационных характеристик мелкозернистого бетона.

2.7 Выводы к главе 2.

3 ПОЛУЧЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ЗЕРНОВОГО СОСТАВА ОТСЕВА ДРОБЛЕНИЯ

3.1 Фракционированные пески для мелкозернистых бетонов.

3.2 Исследование влияния фракционного состава отсевов дробления на получение максимальной плотности.

3.3 Фрактальные характеристики песков.

3.4 Влияние эффекта механоактивации на свойства мелкозернистого бетона.

3.5 Выводы к главе 3.

4 МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ

4.1 Определение состава бетона.

4.2 Физико-механические свойства мелкозернистого бетона.

4.3 Влияние зернового состава отсева дробления на расход цемента

4.4 Свойства тяжелых бетонов на заполнителях центробежноударного дробления

4.4 Выводы к главе 4.

5 ОБЛАСТЬ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ В МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНАХ

5.1 Оценка эффективности обогащения отсевов дробления с использованием классифицирующего комплекса КГ.

5.2 Оценка технико-экономической эффективности применения отсевов дробления в мелкозернистых бетонах.

5.3 Выводы к главе 5.

Актуальность. Нехватка кондиционных мелких заполнителей для тяжелого бетона предопределяет необходимость использования местных сырьевых ресурсов, в том числе песка из отсевов дробления.

В настоящее время одним из приоритетных направлений производства щебня признан выпуск продукции кубовидной формы с минимальным содержанием лещадных зерен. Улучшение формы щебня достигается применением центробежно-ударных дробилок. Однако производство щебня на таком оборудовании сопровождается большим выходом отсевов дробления.

Общий объем отсевов дробления, образующихся ежегодно на предприятиях по производству щебня, составляет около 54 млн. м , в том числе около 6-9 млн. м - отсевы центробежно-ударного измельчения. И пока не установлены области рационального использования отсевов, они складируются в многотоннажные отвалы, что негативно отражается на экологической обстановке многих регионов РФ и Челябинской области, в частности.

Особый интерес представляет использование такого материала в мелкозернистом бетоне, который, как показывает отечественный и зарубежный опыт, по качеству и долговечности не уступает обычному бетону.

На сегодняшний день свойства отсевов при производстве щебня центро-бежно-ударным способом мало изучены. В литературе сведения о свойствах бетонов на их основе весьма ограничены. Расширение сырьевой базы строй-индустрии за счет использования песка из отсевов центробежно-ударного дробления в мелкозернистых бетонах является экономически выгодным. Вместе с этим, утилизация отсевов дробления является актуальной задачей, решение которой будет способствовать сохранению благоприятной экологической обстановки в районах, где располагаются дробильно-сортировочные комплексы.

Цель работы. Повышение эффективности использования песков из отсевов центробежно-ударного дробления для производства мелкозернистого бетона.

Рабочая гипотеза. Физико-механические характеристики мелкозернистого бетона на основе отсевов центробежно-ударного дробления зависят от величины их фрактальной размерности.

Задачи исследования

1. Обосновать возможность применения в мелкозернистом бетоне отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя.

2. Провести выбор способа количественной оценки характера поверхности мелкого заполнителя.

3. Разработать рациональные зерновые составы мелкого заполнителя из отсевов центробежно-ударного дробления для мелкозернистого бетона.

4. Определить фрактальные размерности песков из отсевов центробежно-ударного дробления рациональных зерновых составов и заполнителя исходного состава.

5. Разработать составы мелкозернистого бетона на основе рациональных зерновых составов мелкого заполнителя.

6. Установить взаимосвязь между фрактальной размерностью, свойствами мелкого заполнителя и физико-механическими характеристикам мелкозернистого бетона.

7. Провести апробацию результатов исследований в производственных условиях.

8. Оценить экономический эффект от замены речного песка отсевами центробежно-ударного дробления при производстве мелкозернистого бетона.

Научная новизна работы

- впервые, с позиции фрактальной геометрии, показано, что количественной характеристикой структуры и характера поверхности заполнителя является величина его фрактальной размерности - Д;

-установлено, что использование песков с максимальной фрактальной размерностью обеспечивает получение мелкозернистого бетона с улучшенными физико-механическими характеристиками.

-установлен эффект механоактивации при центробежно-ударном дроблении, заключающийся в увеличении фрактальной размерности мелкого заполнителя, обусловленный увеличением количества поверхностных дефектов.

Достоверность результатов работы и научных выводов и обеспечена:

- применением стандартных методов испытаний и современных методов исследований, в том числе метода электронно-микроскопического анализа;

- использованием аттестованного лабораторного оборудования;

- сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований;

- корреляцией полученных результатов с данными других исследователей.

Практическая значимость. Разработан способ оценки рациональности состава мелкозернистого бетона с применением фрактальной геометрии. Обоснована экономическая эффективность применения обогащенного песка из отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя для мелкозернистого бетона. Подобран рациональный состав мелкозернистого бетона для использования в промышленных условиях.

Реализация работы. Результаты проведенных исследований внедрены в производственный процесс ООО «ДОМ» (г. Магнитогорск) для выпуска опытно-промышленной партии элементов мощения.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе подготовки бакалавров, магистров и специалистов, обучающихся по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

На защиту выносятся:

- принцип и результаты подбора рационального зернового состава отсевов центробежно-ударного дробления для получения мелкозернистого бетона;

- метод количественной оценки характера поверхности мелкого заполнителя путём определения его фрактальной размерности;

- результаты определения фрактальной размерности песков как количественной характеристики формы и микрорельефа их поверхности;

- влияние фрактальной размерности на свойства заполнителя и на строительно-технические характеристики мелкозернистого бетона;

- составы мелкозернистых бетонов и их физико-технические характеристики.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на следующих научно-технических конференциях: II и III Международная научно-техническая конференция «Центробежная техника — высокие технологии» (Минск, 2005 и 2008 гг.); Международная научно-практическая конференция «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2004 и 2006 гг.); Всероссийская конференция «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» (Челябинск, 2010 г.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 16 научных публикациях, в том числе в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включающего 18 таблиц, 43 рисунка, список литературы из 117 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Обоснована и практически подтверждена возможность использования песка из отсевов центробежно-ударного дробления в качестве заполнителя для получения мелкозернистого бетона и изделий на его основе, что расширяет сырьевую базу строительных материалов.

2 В результате проведенных исследований разработаны трехфракцион-ные составы песка из отсева дробления с наибольшей величиной насыпной плотности. На основе тройных диаграмм «состав-свойство» выполнена оптимизация фракционированных составов отсевов дробления.

3 Впервые определена фрактальная размерность природного песка и песка из отсевов дробления различного зернового состава, которая является количественной характеристикой формы и микрорельефа поверхности заполнителя.

4 Установлен эффект механоактивации при получении заполнителя в центробежно-ударной дробилке. Экспериментально доказано, что данный эффект имеет ограниченный временной интервал существования, что сопровождается снижением фрактальной размерности.

5 Установлено, что повышение фрактальной размерности заполнителя возможно за счет применения его рационального фракционирования или ме-ханоактивацией в центробежно-ударной дробилке.

6 Установлена взаимосвязь между величиной фрактальной размерности и физико-механическими характеристиками мелкозернистого бетона на основе песка из отсева дробления. Использование заполнителей с близкой фрактальной размерностью обеспечивает получение бетонов с практически одинаковыми прочностными показателями. Увеличение фрактальной размерности с 2,298 до 2,718 соответствует повышению прочности мелкозернистого бетона при сжатии с 17 до 31 МПа и при изгибе с 4,4 до 7,9 МПа.

7 На основе рационально подобранных составов песка из отсева центро-бежно-ударного дробления подобраны составы мелкозернистого бетона со следующими физико-механическими характеристиками: класс В20 по прочности при сжатии и В(Ь6,0 по прочности при изгибе без использования пластифицирующих добавок, а также класс В40 по прочности при сжатии и ВЛ8 по прочности при изгибе с использованием суперпластификатора СП-1 (С-3) и ВгасЬешеМ 2060.

8 Установлено, что использование рационально подобранного зернового состава заполнителя с максимальной фрактальной размерностью (состав 1.3) позволяет обеспечить минимальный расход цемента на единицу прочности. Снижение расхода вяжущего составляет в среднем 25 % по сравнению с расходом вяжущего в мелкозернистом бетоне на основе речного песка, нефрак-ционированного отсева центробежно-ударного дробления и составах 3.1 и 3.3.

9 Выпущена опытная партия элементов мощения объемом 200 м3 на основе фракционированного отсева центробежно-ударного дробления рационального состава позволившая подтвердить результаты научных исследований в промышленных условиях.

10 Определена экономическая целесообразность замены природного песка отсевами центробежно-ударного дробления для производства мелкозернистого бетона: стоимость 1 м снижается в среднем на 15 %.

1. Avnir, D., Farin, D., Pfeifer, P. Ideally irregular surface, of dimension greater than two, in theory and practice. Surface Sci., 126. - p. 569-572

2. Avnir, D., Farin, D., Pfeifer, P. Molecular fractal surfaces. Nature, 308.-P. 261-263

3. Claps, P., Oliveto, G. Reexamining the determination of the fractal dimension ofriver networks // Water Resour. Res. 32 (10). -1996. - P. 3123-3135

4. Hack, J.T. Studies of longitudinal stream Profiles in Virginia and Maryland.-Oakland University Press., 1965.

5. La Barbera, P., Rosso, R. On the fractal dimension of stream networks // Water Resour. Res. 25 (4).-1989.-P.735-741

6. Авакумов, Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск, 1980. - 297 с.

7. Адамсон, А.У. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. -568 с.

8. Ахвердов, И.Н. Высокопрочный бетон. М., 1961. - 160 с.

9. Ахвердов, И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981. — 484 с.

10. Баженов, Ю.М. Многокомпонентные мелкозернистые бетоны // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2001. №10. — С. 24

11. Баженов, Ю.М. Способы определения состава бетона различных видов. — М.: Стройиздат, 1975. 272 с.

12. Баженов, Ю.М. Технология бетона. М.: Высшая школа, 1987. — 415 с.

13. Баженов. Ю.М. Технология бетона: уч. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1978. - 455 с.

14. Баженов, Ю.М., Воробьев, В.А., Илюхин, A.B. и др. Компьютерное материаловедение строительных композитных материалов. М.: Издательство Российской инженерной академии, 2005. — 269 с.

15. Баженов, Ю.М., Долгополов, H.H., Иванов Г.С. Применение суперпластификаторов в целях совершенствования технологии изготовления железобетона // Промышленное строительство. 1978. - №5. - С.11-13

16. Барабанщикова, Т.К. Оптимизация состава бетона с использованием заполнителей на основе отходов предприятий волгоградской области: автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. техн. наук05.23.05 / Т.К. барабанщикова. Волгоград, 2007. - 18 с.

17. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. — 2-е изд., перераб. и доп. — М., 1998 — 768 с.

18. Батраков, В.Г., Фаликман, В.Р. Суперпластификаторы: новые полимеры в технологии бетона // РЖ «Химия». 1988. - №19, реферат М319. -С. 59-64

19. Биленко, Л.Ф., Срибнер, Н.Г. Исследования влияния механической активации поверхности при дезинтеграции на процессы переработки глиноземсодержащего сырья // Обогащение руд. 1996. - № 5-6. - С. 3-5

20. Боженов, П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология: уч. пособие. — М.: Издательство АСВ, 1994. 264 с.

21. Божокин, C.B., Паршин, Д.А., Фракталы и мультифракталы. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. 128 с.

22. Болотских, О.Н. Европейские методы физико-механических испытаний цемента. Харьков, 2008. - 56 с.

23. Борисов, A.A. О возможности использования дисперсных техногенных отходов в мелкозернистых бетонах // Строительные материалы. №8. — С. 38-39

24. Брагинский, В. Попов, С. Мелкозернистые бетоны на основе минеральных топливных отходов тепловых электростанций Донбасса // Кап- ■fстроительтво. — 2003. №1. - С. 58-60

25. Бруссер, М.И., Сорокин, Ю.В., Фликман, В.Р. Заполнители для бетона: современные требования к качеству // Строительные материалы. — 2004.-№10.-С. 62-63

26. Буткевич, Г.Р. Промышленность нерудных строительных материалов: достигнутое и перспективы. // Строительные материалы. 2003. -№11.-С. 2-5

27. Вайсберг, JI.A., Шулояков, А.Д., Спиридонов, П.А. Сокращение стадиальности дробления — оптимальный путь снижения себестоимости производства высококачественного щебня // Строительные материалы. 2002. -№11. - С.15

28. Гордон, С.С. Структура и свойства тяжелых бетонов на различных заполнителях. -М.: Стройиздат, 1969. — 152 с.

29. Горелышев, Н.В., Асфальтобетон и другие битумоминеральные материалы. М.: Можайск-Терра, 1995. - 176 с.

30. ГОСТ 12730.3-78 Бетоны. Методы определения водопоглощения. Взамен ГОСТ 12730-67. - введ. 01.01.80 - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 3 с.

31. ГОСТ 13087-81 Бетоны. Методы определения истираемости. -Взамен ГОСТ 13087-67. введ. 01.01.82. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 6 с.

32. ГОСТ 17608-91 Плиты бетонные тротуарные. Технические условия. — Взамен ГОСТ 17608-81. введ. 01.01.92. - М.: Изд-во стандартов, 1992.-24 с.

33. ГОСТ 25607-94) Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия. Взамен ГОСТ 25607-83. - Введ. 01.01.95. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 9 с.

34. ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. введ. 01.01.1992. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 15 с.

35. ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола. Взамен ГОСТ 310-60. - введ. 01.01.78. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 3 с.

36. ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. — Взамен ГОСТ 310-60. введ. 01.01.78. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 7 с.

37. ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения прочности при изгибе и сжатии. Взамен ГОСТ 310.4-76. - введ. 01.07.83 - М.: Изд-во стандартов, 2003. —11 с.

38. ГОСТ 6139-2003 Песок для испытаний цемента. Технические условия. Взамен ГОСТ 6139-91. - введ. 01.09.2004. - М.: Изд-во стандартов, 2004.-17 с.

39. ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытания. Взамен ГОСТ 8735-75, ГОСТ 25589-83. - введ. 01.07.89. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 25 с.

40. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия. Взамен ГОСТ 8736-85, ГОСТ 26193-84. - введ. 01.07.95. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 7 с.

41. ГОСТ 9128-97 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. взамен ГОСТ 9128—84. — введ. 01.01.91. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 15 с.

42. ГОСТ 9758-86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. Взамен ГОСТ 9758—77. - введ. 01.01.88. - М.: Изд-во стандартов, 2003.-41 с.

43. Гущин, А.И., Косян, Г.А., Артамонов, В.А. и др. Реальность производства щебня I группы по форме зерна // Строительные материалы. — 2002. №2. - С. 4-5

44. Далатказин, A.A. Отсевы дробления: проблема, требующая решения // Строительные материалы. №7. — 2006. - С. 28-29

45. Дворкин, Л. И. Оптимальное проектирование составов бетона. -К.: Вища шк., 1981. 160 с.

46. Дворкин, Л. И., Пашков, И. А. Строительные материалы из промышленных отходов. К.: Вища шк., 1980. - 144 с.

47. Дворкин, Л.И., Дворкин, О.Л. Проектирование составов бетона с заданными свойствами. / РГТУ. Ровно, 1999. - 202 с.

48. Дворкин, Л.И.Снижение расхода цемента и топлива в производстве сборного железобетона. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985. - 99 с.

49. Дергунов, С.А. Комплексный подход к проектированию составов сухих строительных смесей общестроительного назначения: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: 05.23.05 / С.А. Дергунов. Оренбург, 2005. - 206 с.

50. Дергунов, С.А. Проектирование составов сухих строительных смесей: монография / С.А. Дергунов, В.Н. Рубцова. — Оренбург: ПК ГОУ ОГУ, 2008. 97 с.

51. Дерягин, Б.В., Кротова, Н. Электрическая теория адгезии (прилипания) пленок к твердым поверхностям и ее экспериментальное обоснование. // Успехи физических наук. 1948. - № 36 (11) - С. 387

52. Додис, Я.М. Оценка фрактальной размерности разрушенного взрывом массива горных пород // Вестник КРСУ. 2002г. - №2.

53. Зозуля, П.В. Оптимизация гранулометрического состава и свойств заполнителей и наполнителей для сухих строительных смесей. // 3-я Международная конференция «Сухие строительные смеси для XXI века: Технологии и бизнес»: сб. тез. Спб., 2003. - С.12-13

54. Зощук, Н.И., Владимиров В.В. Влияние формы зерен мелкого и крупного заполнителей на свойства бетона // Бетон и железобетон. — 1985. -№10. — С.22-24

55. Иванов, H.H. Подбор наиболее плотной смеси каменных агрегатов ил грунтов для дорожных одежд // Дорога и автомобиль. 1930. - № 4-5

56. Использование отходов переработки горных пород при производстве нерудных строительных материалов / Харо O.E., Левкова Н.С., Лопат-ников М.И., Горностаева Т.А. // Строительные материалы. — 2003. №9. -С.18-19

57. Использование песков из отсевов дробления при изготовлении мелкоштучных элементов мощения / Гаркави М.С., Волохов A.C., Некрасова С.А. и др. // Строительные материалы. 2003. - №6. - С.38

58. Исследование распространения ультразвукового импульса в дисперсной фрактальной среде / П.А. Головинский, Д.Ю. Золототрубов, Ю.С. Золототрубов, В.Т. Перцев. // Письма в ЖТХ. 1999. - Т.25. - вып. 11. -С. 14-18

59. Ицкович, С.М. Заполнители для бетона. Минск: Высшая школа, 1972.-272 с.

60. Кандауров, И.И. Механика зернистых сред и ее применение в строительстве. 2-е изд. Л.: Стройиздат, Ленингр. отделение, 1988. - 280 с.

61. Ковтун, М.Н. Мелкозернистые бетоны с использованем отходов алмазообогащения: автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: 05.23.05 / М.Н. Ковтун. Белгород, 2007. - 22 с.

62. Краснов, A.M. Высоконаполненный мелкозернистый песчаный бетон повышенной прочности // Строительные материалы. 2003. - №1. — С. 36-37

63. Краснов, И.М. Мелкозернистые бетоны и конструкции из них. — М.: НИИЖБ, 1985. 357 с.

64. Кузнецов, В.Д. Бетоны на отходах дробления скальных пород вскрыши курской магнитной аномалии. // Изв. вузов. Строительство. 1996. -№10.-С. 73-75

65. Куликов, Д.В., Мекалова, Н.В., Закирничная. М.М. Физическая природа разрушения: Учеб. пособие / Под общ. ред. проф. И.Р. Кузеева.- Изд. 2-е, перераб., испр. и доп. Уфа, 1999.- 395 с.

66. Кульков, С.Н., Томаш Ян, Буякова, С.П. Фрактальная размерность поверхностей пористых керамических материалов. // Письма в ЖТФ. -2006. Т. 32. - Вып. 2. - С. 51-55

67. Кушка, В.Н., Гаркави, М.С., Подифоров, С.В. и др. Оценка истинной формы зерна высококачественного щебня // Строительные материалы. 2002. - №4. - С. 35

68. Лазуткин, A.B., Эйрих, В.И., Жуков, В.П. использование отсевов дробления важный фактор экономического роста предприятий нерудной промышленности // Строительные материалы. - 2003. -№11.- С.6-7

69. Леденев, A.A. Разработка эффективных комплексных органоми-неральных добавок для регулирования реологических свойств бетонных смесей / Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: 05.23.05 / A.A. Леденев. Воронеж, 2010.-187 с.

70. Лесовик, Р.В. Мелкозернистые бетоны на композиционных вяжущих и техногенных песках: автореферат диссертации на соиск. уч. степ, докт. техн. наук: 05.23.05 / Р.В. Лесовик. Белгород, 2009. - 46 с.

71. Львович, К.И. Песчаный бетон строительный материал России XXI века // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2004. - №2. - С. 16-18

72. Мандельброт, Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Институт компьютерных исследований, 2002. — 656 с.

73. Молчанов, В.И., Селезнева, О.Г., Жирнов, E.H. Активация минералов при измельчении М.: Недра, 1988. — 208 с.

74. Морозов, А.Д. Введение в теорию фракталов. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. 160 с.

75. Николаев, Б. Состав растворов и бетонов в зависимости от размеров и форм зерен материала. С.-Пб., 1914. - 55 с.

76. Нисневич, М.Л., Сиротин, Г.А. Использование отсевов дробления горных пород в технологии бетона // Строительные материалы. — 2003. — №11.-С.8

77. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химической технологии. 4.1 / Под ред. Г.М. Островского. — СПб.: Профессионал. 2004. - 848 с.

78. Определение фрактальной размерности овражно-балочной сет города Саратова / Яшков И.А., Иванов A.B., Короновский A.A. др. // Изв. вузов «ПНД». 2006. - Т. 14. - № 2. - С. 64-74

79. Оптимизация составов бетонных смесей в технологии производства стеновых и дорожных изделий на вибропрессовом оборудовании фирмы «Бессер» / Бабков В.В., Гайсин A.M., Чуйкин А.Е. и др. // Строительные материалы.-2003.-№10.-С. 16-17

80. Опыт производства и использования мелкоштучных дорожных вибропрессованных бетонных изделий / Чуйкин А.Е., Сафина О.М., Мансуров Т.В. и др. // Строительные материалы. 2003. - №10. - С. 28-29

81. Павленко, С.И. Мелкозернистые бетоны из отходов промышленности / Учебное пособие. М.: Издательство АСВ, 1997. — 176 с.

82. Патуроев, В.В. Полимербетоны. М.: Стройиздат, 1987. —286 с.

83. Поздняков, A.B., Лялин, Ю.В., Тихоступ, Д.М. Формирование поверхности равновесия и фрактальные соотношения в эрозионном расчленении // Самоорганизация геоморфосистем (Пробл. самоорганизации, вып. 3). — Томск, 1996.-С. 36-48

84. Притула, С.Ф. Снижение расходов цемента в бетонах при использовании добавок отсева // Изв. вузов. Строительство. 1993. — №2. - С. 50-53

85. Пузаченко, Ю.Г. Приложение теории фракталов к изучению структуры ландшафта // Изв. РАН. Сер. геогр.-1997. №2. - С. 24-40.

86. Ратинов, В.Б., Розенберг, Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1989.- 188 с.

87. Реальная структура твердых веществ и кинетика их термического разложения. 1. Влияние микродефектов на скорость реакций // Новости спецхимии: Аннотированная библиогр. 1958. - № 3. - С. 42-66

88. Реальная структура твердых веществ и кинетика их термического разложения. 2. Влияние микродефектов на скорость реакций // Новости спецхимии: Аннотированная библиогр. 1958. - N 4. - С. 60-74

89. Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978. - 366 с.

90. Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. Избранные труды. М.: Наука, 1979. - 382 с.

91. Ребиндер, П.А. Физико-химическая механика. М.,1958 - 75 с.

92. Ребиндер, П.А., Щукин Е.Б. Физико-химические явления в процессах деформации, разрушения и обработки твердых тел. УФН 102 323 (1970)

93. Ряпухин, Н.В. Мелкозернистый бетон на заполнителях КМА для производства мостовых конструкций: автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: 05.23.05 / Н.В. Ряпухин. Белгород, 2007. - 22 с.

94. Сергаев, С. Фрактальная адаптивная скользящая средняя Дж. Эй-лерса // Валютный спекулянт. 2006. - №5 (79) - С. 44-47

95. Стрелов, К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

96. Та Минь Хоанг. Мелкозернистый бетон с добавкой метакаолина. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2001. - №11. — С. 13

97. Тарасов, Ю.Д. Получение фракционированных щебня и песка из отсевов дробильно-сортировочных заводов // Строительные материалы. -2000.-№8.-С. 20-21

98. Технология заполнителей бетона. / С.М. Ицкович, Л.Д. Чумаков, Ю.М. Баженов -М.: Высшая школа, 1991. 272 с.

99. Федер, Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. - 254 с.

100. Ферронская, A.B., Олейнков, В.В., Баранов, И.М. Модифицированный бетон для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений // Строительные материалы. 2004. - №4. - С. 50-51

101. Хархардин, А.Н. Системный анализ распределения частиц наполнителя при высокоплотной упаковке // Пластические массы. — 1978. №6. — С. 46-49

102. Хархардин, А.Н. Способы оптимизации гранулометрического состава зернистого сырья // Строительные материалы. 1994. -№11. — С.24-25

103. Хархардин, А.Н. Способы подбора высокоплотного зернистого сырья// Изв. вузов. Строительство. — 1996. №10. - С. 56-60

104. Хархардин, А.Н. Структрурно-топологические основы разработки эффективных композиционных материалов и изделий: автореферат на соискание уч. степени докт. техн. наук: 05.23.05 / А.Н. Хархардин. Белгород, 1999.-48 с.

105. Хархардин, А.Н. Эффективные составы заполнителя для бетонов // Изв. вузов. Строительство. 1997. - №5. — С.21-25

106. Химическая технология керамики и огнеупоров. / Под ред. Буд-никова П.П. М.: Стройизат, 1972. - 552 с.

107. Ходаков, Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1985. - 307 с.

108. Черкашин, Ю.Н. Мелкозернистые бетоны для энергетического строительства на обогащенных песках курской магнитной аномалии: автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: 05.23.05. / Ю.Н. Черкашин. — Белгород, 2006. — 24 с.

109. Шредер, М. Фракталы, хаос, степенные законы. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. 528 с.

110. Яблоков, М.Ю. Определение фрактальной размерности на основе анализа изображений // Журнал физической химии 1999. №2. - С. 73

111. Якобсон, М.Я., Шейнин, A.M. Опыт и перспективы применения дорожных бетонов с отсевами дробления // Строительные материалы. 2004. - №9. С. 10-11

112. Яшков, И.А. Овражно-балочная сеть урбанизированной территории. Строение, развитие, геоэкологическая опасность (на примере Саратова): автореферат диссертации на соиск. уч. степ. канд. геогр. наук: 25.00.36 / И.А. Яшков. М, 2008. - 25 с.

113. Яшков, И.А., Иванов A.B. Изучение эрозионной сети с помощью фрактального анализа // Недра Поволжья и Прикаспия. 2005. - Вып. 44. — С. 49-58