автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка составов бетона с магнитовосприимчивым минеральным заполнителем

РГБ ОН

Государственная акционерная компания " и ноя "Узбекистои темир йуллари"

Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта

На правах рукописи

Исраилов Джамшидхон Хикматжановмч

РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ БЕТОНА С МАГНИТОВОСПРИИМЧИВЫМ ШШЕРАЛЬНЫМ ЗАПОЛШ1ТЕЛЕМ

Специальность 05.23.05. - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

тщуту

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Бахтияров Альфред Камбарошг

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Тешабаев Рустам Дададжановнч кандидат технических наук Борисов Михаил Евгеньевич

Ведущая организация: АО "УзЛПТП"

Защита состоится ¿//¿ЗЛ/гЛ' 2000 г. и 14""

на заседании специализированного Совета_К 018.01.01._

Ташкентском институте инженеров железнодорожного транспорта по адрс 700045, г. Ташкент, ул. Адылходжаева, 1.

Автореферат разослан. 2000 г.

Отзыв на автореферат с подписью, заверенной печатью, просим направит ТашИИТ по указанному адресу.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

Каримова Ф.Ф.

И ъы . 001.30

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акгупльность темы.

Бетон является основным материалом промышленного и гражданского строительства Узбекистана. Вследствие огневого воздействия материалы, в том числе и бетоны, из которых изготовлены строительные конструкции, претерпевают различные изменения. При этом некоторые компоненты строительных материалов, зафиксировавшие воздействие температуры на них могут выступать в качестве естественных термоиндикаторов.

Один из эффективных приемов совершенствования составов и свойств бетонов - применение песчаного наполнителя. При воздействии высокой температуры песчаный заполнитель (наполнитель) бетона, содержащий магнитные минералы, может обладать свойствами термоиндикатора и магнитной восприимчивостью. Однако в ранее выполненных работах не были исследованы термоиндикаторные свойства песчаного заполнителя (наполнителя) и его магнитная восприимчивость. Поэтому целесообразно проведение исследований по разработке составов бетона с магннтовосприимчивым заполнителем.

В очаге пожара, как правило, создается повышенный и более длительный режим нагрева, что приводит к изменениям физико-механических свойств материала конструкций. Существующие в настоящее время методы исследования очага пожара, оценки изменения свойств бетона подвергнутого высокотемпературному воздействию предназначены для косвенного определения его прочности и не позволяют установить температуру и места возникновения пожара. Это снижает эффективность технической экспертизы при обследовании дефектных зон строительных конструкций и достоверность причин возникновения пожара, что ставит задачу разработки более совершенной методики.

Цель работы - разработать составы бетона с магннтовосприимчивым минеральным заполнителем (наполнителем) и метод реконструкции картины теплового воздействия и определения дефектных зон бетона.

Задачи работы:

- установить зависимость магнитной восприимчивости бпотитсодержащч песка, песчаного наполнителя ог температуры и продолжительности ошево воздействия в естественном состоянии, а также в составах раствора и бетона;

- оптимизировать состав бетона с добавкой машитовосприпмчиво песчаного наполнителя и выявить взаимосвязь между магнпти* восприимчивостью, температурой и прочностью бетона;

- разработать метод определения реконструкции картины теплово воздействия и дефектных зон бетона после высокотемпературного воздействия;

- апробировать результаты лабораторных исследований в натурш условиях.

Обоснованность и достоверность научных результатов и методш обусловлена значительным объемом независимых эксперименталып исследований с применением современных методов и приборов и математическ* статистики, апробацией полученных результатов в натурных условиях.

Научная новизна работы:

- разработана N5210 дика определения магнитной восприимчивое безобжнговых строительных материалов с бногитсодержащим песчань: заполнителем (наполнителем);

- выявлена необратимость возрастания магнитной восприимчивое! биотитсодержашего мелкого заполнителя в естественном состоянии и в состав; строшельных материалов на основе воздушных и гидравлического вяжущих п[ воздействии на них высокой температуры (>5иО"С), связанная с переходе; двухвалентного железа в трехвалентное состояние;

установлены корреляционные зависимости между мапштне восприимчивостью, температурой огневого воздействия и прочностью бетона I плотном и пористом заполнителях;

- получены математические зависимости водопотребности бетонной смеси прочности бетона от дисперсности и количества биотитсодержащего песчано! наполнителя;

- разработан практически реализуемый метод реконструкции картины теплового воздействия и дефектных зон бетона.

Практическое значение работы:

- разработаны составы растворов и бетона на основе воздушных и гидравлического вяжущих и биоппсодержашею песчаного заполнителя (наполнителя), обладающего термоиндикаторными свойствами и магнитной восприимчивостью, обеспечивающего экономию 20-25 % гшгса и цемента;

. - предложена и апробирована методика определения магнитно:: восприимчивости безобжиговых строительных материалов с биотнтсолержашим песчаным заполнителем (наполнителем);

- реализован в натурных условиях метод реконструкции Картины теплового воздействия и определения дефектных зон бетона.

Автор защищает:

- составы растворов и бетона на гипсовом и цементном вяжущих с бпотнтсодержащнм песчаным заполнителем (наполнителем);

- методику определения магнитной восприимчивости безобжиговых строительных материалов с бпотитсодержашнм песчаным заполнителем (наполнителем);

- результаты исследований магнитной восприимчивости биотитсодержащего песчаного заполнителя (наполнителя) в естественном состоянии и в составе строительных материалов от температуры и продолжительности огневого воздействия;

- метод реконструкции картины теплового воздействия и определения дефектных зон бетона.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: «Совершенствование системы подготовки кадров и проблемы пожарной охраны» (г.Алмагы, 26-28 апреля 1993 г.); «Актуальные проблемы пожарной безопасности и подготовки кадров» (г.Ташкент, 16-18 ноября 1995 г.); «Пожарная безопасность-

97» (г.Москва, 19 ноября 1997 г.); «Проблемы совершенствования систем подготовки кадров и деятельности пожарной охраны» (г.Ташкент, 21 мая 1998 г.)

Публикации. По результатам исследований опубликовано журиальнь статей - 3, в сборниках научных трудов - 2, тезисов докладов - 5, получено предварительных патента Республики Узбекистан.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, оснсшнь выводов, списка литературных источников и приложений. Общий обьем работы стр. машинописного текста, в том числе 26 таблиц, 30 рисушсо библиография из 125 наименований литературных источников, 5 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследуемой проблем; сформулированы цель и задачи исследования, показана научная новизна практическая ценность полученных результатов, приведены основные ноложени выносимые на зашит)'.

В первой главе рассмотрен анатиз опыта изучения действия высок! температур на свойства бетона по литературным источникам. Основное шшмаш уделено характеру разрушения конструкций и изменешно фчзико-механичесю свойств бетона; методам оценки свойств бетона после высокотемпературно) воздействия; современным направлениям совершенствования составов и CBOiici бетона.

Проблеме поведения бетона при высоких температурах и методам изучеш последствий пожаров на строительные конструкции посвящены работ Мегорского Б.В., Кошмарова Ю.А., Ильина H.A., Бахтиярова А.К., Усманова MJ Основной вывод исследований состоит в том, что при пожаре в зданиях сооружениях преобладает односторонний нагрев ограждающих; конструкций плит н панелей стен, междуэтажных перекрытий и покрытий. В результат высокотемпературного'(до Ю(Ю"С) кратковременного (до 1,5-2 ч) нагрева бете разрушается с образованием микро- и макротрещин, изменением плотности.

Анализ показал, что исследования были главным образом направлены нд выявление степени разрушения бетона и железобетонных конструкции при высокой температуре. Вместе с тем, для выявления причин пожара и определения места его возникновения важно по данным исследования дефектною бетона уекшовип. температуру на поверхности конструкции. Однако существующие методы косвенной оценки прочности дефектного бетона не позволяют установить температуру у места возникновения пожара. Это ставит задачу разработки более совершенной методики, основанной на термоиндикаториых свойствах бетонов и определении магнитно!"! восприимчивости их компонентов.

Один из эффективных приемов совершенствования составов и свойств бетонов - применение дисперсных порошков минерального происхождения, в том числе и песчаного. Этой проблеме посвяшены работы Адылходжаева Л.П., Вырового В.И., Касимова И.К., Саломатова В.И., Тахирова М.К. и др. Однако в ранее выполненных работах не изучались термоиндпкаторные свойства песчаного заполнителя бетонов и их магнитная восприимчивость. На этом основании сделан вывод о целесообразности разработки составов бетонов с магнитовосприимчивым песчаным заполнителем. Такими свойствами обладают заполнители, включающие магнитные минералы, в частности, биотитсодержашие пески.

По результатам литературного анализа сформулированы задачи работы и обоснован выбор направления экспериментально-теоретических исследований.

Во второй главе изложены рабочая гипотеза, объекты и методы исследований.

Строительные конструкции, компоненты и материалы, из которых они изготовлены, вследствие огневого воздействия изменяют физические, химические и механические свойства. Компоненты и материалы, фиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в роли естественных термошщикаторов. В заполнителях бетона, например, в песке могут содержаться магнитные минералы, к которым относится биотит, обладающий термоиндикаториым свойством.

По магнитным свойствам биотит относится к парамагнетикам. Последнее свойство биотита обусловлено, в основном, наличием в его составе ионов двух - и

"' трехвалентного железа. Полагают, что при высокотемпературном воздействии необратимо увеличивается магнитная восприимчивость биотита вследствие окисления железа с образованием микрокристаллов К^Ре04 - ферримагиетика. Как показали опыты автора, прогрев бнотитсодержащего песка при температурах <500°С не изменяет его магнитных свойств. При температурах >500°С в таком песке происходят необратимые структурные и химические превращения, приводящие к возрастанию магнитной восприимчивости, что связано с переходом двухвалентного железа в трехвалентное состояние.

Песок, являясь мелким заполнителем бетона, может взаимодействовать с гидросилнкатами, кальцитом и гидросульфоалюмннатом кальция, выделяющихся в начальной стадии гидратации силикатной части портландцемента. Вместе с тем, следует предположить, чго термоиндика горные свойства и магнитная восприимчивость исходного бнотитсодержащего песка мало изменятся в составе бетона подвергнутого высокотемпературному воздействию. На этом основании сформулирована следующая рабочая гипотеза исследований.

Предполагается, что введение в состав цементной смеси мелкого заполнителя или микронаполнителя, включающего ферромагнитные минералы, позволит получить магинговосприпмчивый бетон (раствор). При интенсивном тепловом воздействий на такой бетон (раствор) будет меняться его магнитная восприимчивость, через которую можно установить температуру у места возникновения пожара. Для этого необходимо разработать методику реконструкции картины теплового воздействия и определения дефектных зон бетона, основанной на измерении магнитной восприимчивости (МВ).

В главе также представлены характеристики принятых объектов и методов исследований.

Объектами исследований приняты растворы и бетон на известковом, гипсовом и цементном вяжущих, предназначенные для штукатурных покрытий, изготовления сборных железобетонных плит перекрытий и керамзитобетонных стеновых панелей. Для приготовления растворных и бетонных смесей использовали вяжущие и заполнители, отвечающие стандартным требованиям:

цемент марки 400; известь 1-го сорта, гипс Г-4; речной песок с Мкр = 2/о; кварп-полевошпатовый песок = 2.69; шебень гранитный фр.10-20 мм. Кварп-полепонншовый песок Чпялипского (Канжадарышская обл.) месторождения содержанием 1,5 %биоипа.

Для изучения свойств исходных материалов, растворной и бетонной смесей, раствора и бетона использовали стандартные методики испытаний. Удельную поверхность вяжущих, песка и песчаного наполнителя, определяли hi упрощенном стеклянном приборе Клячко-Гурвича, пористость цементного и гипсового камня - методом ртутной порометрпн.

Гидрофильность песка и микронаполнителя оценивали по величине объема осадка полидисперсной суспензии на приборе Уоккена.

Для исследования термомагнитных свойств растворные и бетонные образцы предварительно нагревали при скорости подъема температуры 35°С в мин на специальной установке, разработанной автором. После остывания образцы раскалывали на мелкие части, отделяли крупный заполнитель, измельчали в агатовой ступке до дисперсности песка и при помощи прибора ИМВ измеряли магнитную восприимчивость пробы. Процентное содержание FeO в биотитсодержащем песке определяли титрованием. Изменения намагниченности биотита контролировали методом Вейса-Форера.

Оптимизацию составов бетона выполнили методом математическою планирования эксперимента с использованием ортогонального плана полного факторного эксперимента 21.

Условия твердения образцов - нормальное и тепловлажностное по стандартному режиму: 2+3+6+2 ч при t° = 80°С.

Результаты экспериментальных исследований обрабатывали методом математической статистики.

В третьей главе приведены результаты исследований составов магнитовосприимчивого бетона.

При воздействии на бетон высокой температуры носителем информации об его термомагнитных свойствах может служить биотитсодержащии мелкий

заполнитель или микронаполнигель, Полому выполнено ераншис.' исследование влияния температу ры и длительности теплового воздействия ц чистого биотита в зависимости от его дисперсности, дисперсности к полевошпатового песка и содержания в нем биотита. Чистый биотит отбира песка с помощью электромагнитного сепара тора.

Биотнтсодержащнй песок измельчали до удельной поверхности порядка 100. 150 и 200 м:/кг. При этом 8уд Выделенного из песка исход ^ биотита составила 120. а из измельченных порошков - 150, 190 и 260

Соответственно.

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что МВ чш < , биотита закономерно повышается с увеличением температуры. В диапазоне :

< Т <800°С МВ увеличивается в 50-60, а 1000° < Т <1200°С более чем в сто р . ,;, сравнению с МВ непрогретого биотита. Это объясняется тем, что процесс перс ионов железа из двух- в трехвалентное состояние носит плавный хара Содержание железа падает до минимума в образцах биотита, прогретых 1000СС. Повышение дисперсности биотита приводит к увеличению значений что подтверждается как данными по изменению процентного содержания РеС и результатами статистической обработки значений МВ. С повышением диспера среднее значение МВ (X) увеличивается на 8-24 %, а среднее квадратичное откло! (5) и коэффтщиент вариации (V) заметно уменьшаются.

Как известно," МВ зависит не только от величины температуры, ! длительности ее воздействия. Поэтому в процессе исследований при оиределе температуре время теплового воздействия было принято 5, 10, 20 и 40 Экспериментально установлено, что МВ чистого биотита у биотитсодержа песка возрастает пропорционально увеличению длительности тепле воздействия и к 40 мин значения МВ имеют тенденцию к стабилизации. При МВ чистого биотита существенно выше, чем биотитсодержащего заполнителя обусловлено экранирующим действием песчаных частиц. Это подтверждает тем, что процентное содержание РеО в чистом биотите меньше, чс биотитсодержащем песке. Более наглядно разница в значениях МВ и в резуль-

статистической обработки. Так, если 5 чистого биотита находится в пределах 8,52-18,29, 'а V 6,0-7,2 %, то для биопггсодержащего песка эти показатели соответственно составляют 9,23-20,42 и 7,1-8,3.

Содержание биотита в кварц-полевошпатовом песке зависит не только от месторождения, но может колебаться и в его пределах. Поэтому изучено влияние содержания биопна л пьекс (1,0; 1,5 и 2 %) на сю маппгшую восприимчивость. Показано, что чем меньше в песке содержится биотита, тем, хотя и малозаметно, но снижается значение МВ. Кроме того, МВ песка с содержанием 1, 1,5 и 2 %, к примеру, при 1000°С имеют показатели на 7,9 и 12 % ниже, чем чистого биотита.

Обнаруженное явление окисления ионов железа и соответственно рост МВ при высокотемпературном воздействии имеет место и для безобжиговых строительных материалов на основе воздушных и гидравлических минеральных вяжущих веществ, включающих биотитсодержащий мелкий заполнитель (наполнитель). Показатель МВ зависит и от характера взаимодействия заполнителя, с минеральным вяжущим. В связи с этим выполнены исследования влияния биотитсодержащего песчаного наполнителя на свойства гипсовых и цементных материалов. Для получения безобжиговых строительных материалов на гипсовом и цементном вяжущих использовали природный кварц-полевошпатовый песок с 1,5 % биотита и микронаполнитель на его основе.

В первой серии опытов изучено влияние дисперсности и количества биотитсодержащего песчаного наполнителя на основные свойства гипсового и цементного вяжущих. Дисперсность (Буд.) наполнителя изменяли от 50 до 250 м2/кг с шагом 50 мг/кг, а количество (Си) наполнителя принимали от 10 до 30 % по массе с шагом 5 %. Результаты исследовании показали, что при фиксированном содержании наполнителя (20 %) изменение водопотребности и сроков охватывания гипсового и цементного вяжущих в зависимости от дисперсности имеет практически линейный характер. С увеличением суммарной поверхности частиц закономерно уменьшается водоиотребиость вяжущего. Чем выше дисперсность наполнителя, тем в большей мере увеличиваются сроки

схватывания. Это объясняется разбавлением вяжущего менее активным, чем пи и цемент заполнителем.

При дисперсности 150 м3/кг прочность гипсового камня сопоставима показателем контрольных образцов. Для цементного камня изменение прочност! также как i и в случае гипса, имеет экстремальный характер с максимуме показателя при S,, = 150 м2/кг. При рациональной дисперсности (150 m3/ki водоиотребность гипсового и цементного вяжущих снижается пронорциональн уменьшению S^, частиц на 8 пунктов для воздушного и 3,5 пункта гидравлическог типа твердения. Увеличение содержания наполнителя в исследуемых пределах так» пропорционально продлевает начало и конец схватывания обоих видов вяжущеп Прочность гипсового и цементного камня от Си изменяется экстремально максимумом при 15 и 10 %. Одинаковые с чистым пшеом и цементом показател прочности достигаются при 20 и 25 % наполнителя с S>a = 150 мг/кг. Это обменяете особенностями норовой структуры гипсового и цементного камня. Песчапы наполнитель снижает общую пористость цементного камня на 41,5 %, а пшеовог - 34,5 %, уменьшает количество микропор, а макропор увеличивает на 11 %. гипсовом же камне содержание микропор возрастает на 25,7 %, а макроис снижается на 8 %.

Во второй серии опытов проведены исследования но получению цементно растворной смеси подвижностью 4-6 см марки 100 для фактурного слс керамзитобетонных стеновых панелей и бетонной для изготовления сборны железобетонных круглопустотных плит перекрытий. Изучено влияш биотитсодержащего песка и наполнителя на его основе на подвижность смесей прочность раствора и бетона после пропаривания и через 28 сут твердения нормальных условиях. Исследования показали, что замена речно! биогитсодержаишм кварц-полевошпатовым песком одинаково влияет ! подвижность и прочность пропаренного раствора и бетона. Добавлен! наполнителя с Syj = 150 м2/кг позволило сократить расход цемента на 25 % nj: получении равнопрочного раствора.

Выполнена оптимизация состава бетона класса В15 с биотитсодержащим песчаным наполнителем. В качестве оптимизируемых величин приняты: прочность бетона через 28 сут после пропаривания (у,) и водопотребность бетонной смеси (у2), а переменных - дисперсность песчаного наполнителя, м2/кг (х,); количество песчаного наполнителя, % по массе (х2); отношение песка к щебню (xj). В результате реализации полного факторного эксперимента получены уравнения регрессии:

R = 18,54-1,52х,-3,35х2-0,43х3-б, ]8х ,2-7,53х22-4,01 х32 (Мпа); В = 127,4-4,0х1-5,7х2-0,95х3+2,2х12+2,9х22-1,84х32(л). На основании исследований рекомендован к внедрению оптимальный состав бетона (кг/м3): цемент - 220; песчаный наполнитель - 70; песок - 580; щебень -1398; вода - 128 л.

В соответствии с выдвинутыми предположениями характер взаимодействия вяжущего с биотитсодержащим заполнителем не должен существенно влиять на MB последнего. Для подтверждения рабочей гипотезы выполнены исследования известково-песчаного, гипсового, цементного раствора и бетона. Как известно, характер взаимодействия извести и гипса с песчаным заполнителем - физический, с цемента с песком - физико-химический. Кроме того, как показали исследования, гидрофильность биотитсодержащего песка выше, чем кварц-полевошпатового, а наполнителя еще более значительно. Это и предопределяет более высокую прочность сцепления последних с цементным камнем. Отсюда следует, что MB песка н наполнителя в составе цементного-раствора и бетона могут иметь отличные от известково-песчаного и гипсового раствора значения. Действительно MB известково-песчаной и гипсовой штукатурки незначительно отличаются друг от друга. Значения же MB цементного раствора и бетона на 3-6 и 6-8 % ниже, чем первых. Это подтверждается и данными намагниченности. Чем активнее взаимодействуют компоненты в контактной зоне, тем больше падение намагниченности после высокотемпературного воздействия на образцы. Эксперименты показали, что на MB влияет и глубина слоя материала, на который воздействовала повышенная температура. На примере известково-песчаной

штукатурки после нагрева прн 1000°С показано, что значения МВ сопоставш показателями исходного песка с ■ содержанием 1.5 % биотита на глубину от пробы до 12 мм от поверхности. При отборе проб с большей глубины (16- 20 значения МВ уменьшаются в 1,5-2,5 раза в сравнении с глубиной 12 мм.

Полученные данные лабораторных исследований легли в основу рачраб методики определения МВ безобжнгоных строительных материалов, включав! биотитсодержащий мелкий заполнитель (наполнитель).

В четвертой главе приводятся результаты исследований взаимос прочности бетона при нагреве и - его магнитной восприимчивости. Ос внимание уделено влиянию одностороннего нагрева на разрушение бст разработке метода реконструкции картины теплового воздействия и определ дефектных зон бетона; опытно-производственной апробации резульг исследований в натурных условиях.

Как известно, процесс разрушения бетона под нагрузкой можно раздели три стадии: снижение энергетического барьера в направлении прплож растягивающего напряжения; разрыв связей под действием тепловых флукгуа накопление разорванных связей с образованием мнкротрещин и последую слиянием их в макротрещины, приводящие материал к разрушению.

В этом контексте рассмотрен процесс одностороннего воздействия выс температуры на бетон и физический механизм его разрушения, сущность коте заключается в следующем. Испарение воды в тонком поверхностном начинается с проникания тепла внутрь бетонного элемента, пр преобладающая часть образовавшегося таким образом пара вновь кондененр; в более холодных соседних частях тела бетона. После некоторого вре толщина высушенного слоя увеличивается и одновременно образуется полно насыщенный слой, куда переходит вода. Этот переходный участок соответст зоне очень высокого давления. При дальнейшем повышении темпера внешней поверхности между ней и граничными слоями возрастает тсмпсрагу| градиент. Из насыщенного слоя влага, находящаяся вблизи от граничного также испаряется, ее конденсация в более холодных зонах уже невозможна

как ома отделена от ннх насыщенным слоем, через который нар практически не проходит. Испаряющаяся влага совершает путь по обратному маршруту, пересекая высушенный слой и выходя наружу на внешнюю поверхность. В случае небольшой иароироннцаемости материала давление в граничном слое продолжает возрастать до тех пор, пока возникшие при этом внутренние напряжения не превзойдут прочность бетона. В результате резко отделяется слой толщиной примерно равный ширине высушенного бетона. На этом основании был сделан вывод о том, что поведение бетона при нагреве зависит от характернсти1' теплонерспоса, влажности и плотности бетона. Следовательно, уменьшал содержание цемента и воды в бетоне, в том числе и гигроскопическую влажность, можно улучшить теплофизическйе его свойства (теплопроводность и теплоемкость). Эксперименты показали, что добавление 25 % песчаного наполнителя снижает среднюю плотность и коэффициенты теплопроводности и теплоемкости на 21 и 18; 16 и 15 % соответственно для тяжелого и легкого бетонов.

Для оценки прочности бетона, подвергающегося действию высокой температуры, предложен коэффициент т6 ={R6 /Rc ). Выполнены эксперименты

по определению тс для тяжелого и легкого бетонов классов В15 и В5 с 25 %

песчаного наполнителя. В случае керамзитобетона наполнитель добавляли в раствор фактурного слоя. После расформовки образцы 10x10x10 см выдерживали 28 сут в нормальных условиях и затем повергали одностороннему нагреву в течение 20 и 40 мин при температуре 600, 700, 800, 900 и 1000°С. Для сравнения испытывали образцы нормального твердения. Полученные данные показали, что прочность бетона после нагрева закономерно снижается, особенно резко, начиная с 700°С. Вместе с тем, песчаный наполнитель частично racirr структурные напряжения в бетоне и уменьшает отрицательное действие высокой температуры. При этом показатели прочности бетонных образцов с наполнителем в интервате температур 600-800°С на 35-100 и 20-45 % больше, чем контрольных составов бетона на плотном и пористом заполнителях.

При высокой температуре бетой сильно растрескивается и значите теряет первоначальную' прочность. Разрушение может носить взрывообра характер. Использование традиционных методов перазрушающао кош прочности Gerona в таких условиях практически не представляется ношожш. этом случае рекомендуется сначала rio данным магнитной восприимчив оценить тепловое влияние на железобетонную конструкцию. Затем по вели температурного воздействия определять прочность бетона. С этой целью в ра представлены корреляционные зависимости прочности бетона от температу] магнитной восприимчивости.

Для практических целей важно знать не только остаточную прочность бе но определить очаг пожара и дефектные зоны бетона. С учетом выполни исследований разработан магнитометрический метод реконструкции кар теплового воздействия и определения дефектных зон строительных конструкц предложена классификация экспертных методов исследования следов горен температурного воздействия.

Результаты лабораторных исследований апробированы в натурных усло1 На заводе АО ЖБП-1 Узбекгпдроэнергостроя, без изменения действуй технологии, изготовлена партия пустотных плит перекрытий с биотитсодержа песчаным наполнителем следующего состава (кг/м3): цемент марки 400 - 2 песчаный наполнитель - 77,5; песок с Мкр = 2.7 - 597; щебень фр.10-20 мм - I вода - 109 л. Опытно-производственные работы подтвердили возможн экономии 25 Го цемента при хорошем качестве изделий.

Разработанный магнитометрический метод практически реализован анатизе причин возникновения ряда пожаров, произошедших в декабре 1998 Северо-Казахстанской и марте 1998 г. в Ташкентской областях.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических и экспериментальных исследов; разработаны экономичные составы бетона с мапштовосприимчнвым песча заполнителем (наполнителем) на гипсовом и цементном вяжущих. Предлс

.1 етод реконструкции картины теплового воздействия и определения дефектных юн бетона после высокотемпературного воздействия. Новизна разработок юдтверждена двумя предварительными патентами РУз. Практическая >еапизация результатов исследований обеспечит не только технико-жономический, но экологический и социальный эффекты.

2. Разработан методологический подход к изучению теплофизическнх :войств строительных материалов с учетом изменения магнитной юсприимчивости (МВ) биотита и биотитсодержащего мелкого заполнителя. Остановлен диапазон температурных и временных изменений МВ >потитсодержащего песка, известково-несчаной и гипсовой штукатурки, (ементного раствора и бетона. Показано, что МВ изменяется пропорционально емнературе и времени прогрева и к 40 мин термического воздействия при 000°С имеет тенденцию к стабилизации.

3. При термическом воздействии на образцы безобжиговых строительных шериалов с биотитсодержашим заполнителем установлено необратимое озрастание МВ в диапазоне температур 500-800°С в 50-60, а 1000-1200°С в 100 аз по сравнению с пепрогретыми материалами. При этом МВ увеличивается при овмшсжш дисперсности биотитсодержащего песчаного заполнителя вследствие ерехода двухвалентного железа в трехвалентное состояние и падения амагниченности. Выявлено пропорциональное изменение МВ по глубине отбора робы от поверхности нагрева.

4. Доказана возможность получения магнитовосприимчнвых составов езобжиговых строительных материалов на основе гипсового и цементного яжущих (раствор, бетон) применением биотитсодержащего песчаного шолнителя или наполнителя. Установлены рациональная дисперсность (150 2/кг) и содержание наполнителя (20 и 25 %) в составах гипсового, цементного атворов и бетона. Песчаный наполнитель улучшает поровую структуру, эвышает прочность сцепления в контактной зоне, сокращает расход вяжущих на )-25 % при сохранении свойств материалов. Уравнения регрессии, описывающие

прочность пропаренного бетона и водопотребность бетонной смеси, позволи.1 оптимизировать состав бетона с песчаным наполнителем.

5. Определено влияние характера взаимодействия заполнителя с вяжущим 1 величину МВ.

При физическом взаимодействии (нзвесть:песок, гипс:песок) МВ магерна. практически сопоставима с показателями биотитсодержашего песка. При физик химическом взаимодействии (цемент:несок) МВ последнего заметно ниже, чс биотитсодержашего песка. Это обусловлено экранирующим действием продукт( гидратации вяжущего в контактной зоне. Общая закономерность необратимо! возрастания МВ от температуры и длительности воздействия при это сохраняется.

6. Применение песчаного наполнителя в количестве 25 % за сч< уменьшения обьема цементного камня и средней плотности позполяс существенно снизить коэффициенты теплопроводности и теплоемкости уменьшить отрицательное воздействие высокой температуры, гасить структурнь напряжения в бетоне и повысить его остаточную прочность.

7. Установлена взаимосвязь магнитной восприимчивости безобжпговы строительных материалов, температуры огневого воздействия и прочности бетон; На ее основе разработана и экспериментально проверена методика реконструкцн картины теплового воздействия и определения дефектных зон строительны конструкций.

8. В натурных условиях в АО ЖБП-1 Узбекгидроэнергостроя подтвержден возможность экономии 25 % цемента за счет применения песчаного наполнителя производстве пустотных плит перекрытий при гарантированном их качестве.

Апробация разработанной методики при определении очагов пожаров ряд объектов в Ташкентской и Северо-Казахстанской областях, показала е практическую эффективность. '

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Абдурахманов У., Псраилов Д.Х., Усманов М.Х., Югай В.П. Разработка методов исследования степени термического поражения .зданий после пожара. ~\Н АН РУз, 1998, № 5. - С.27-29.

2. Bruschlinske N.N., Danilov A.V., Mutinov K.M., Icrailov D., Stetsuk V. and l=.manov M.Kli. Magnetotnetric Method of Investigating Fire Sites. Fire Technology. T-ird Quarter. Sept/Oct 1997. Volume 33. Number 3.

3. Брушлннский H.H., Данилов A.B., Муминов KM., Исраилов ДX, Усманов М.Х.. Югай В.П. Особенности физико-химических свойств биотлтеодержащил строительных материалов при различных режимах нагрева. Пожаро-н:рывобезопасность, 1998, №4. -С.95-99.

4. Данилов А.К., Исраилов Д.Х., Муминов K.M.; Мухамеджанова Д.В. Изменение содержания двухвалентного железа в строительных материалах, полученных безобжиговым методом, от степени термического воздействия / Совершенствование деятельности органов государственного пожарного надз- ia. -Со.научн.тр.., Москва, ВИПТШ МВД РФ, 1991.-С.192-195.

5. Брушлинскнн П.И., Беляев A.B., Данилов A.B., Жук В.М.. ' '..... K.M.

Исраилов Д.Х., Усманов М.Х. Магнитометрический метод эксь.р;;/..,. мест пэжаров. - Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, Москва, ВИНИТИ, 1992. - Вып.4. - С.87-90.

6. Жук В.М., Исраилов Д.Х., Усманов М.Х. Определение взаимосвязи между магнитными и прочностными свойствами искусственных каменных материалов, подвергнутых тепловому воздействию / Совершенствование системы подготовки кадров и проблемы деятельности пожарной охраны. - Материалы межгосударственной научно-практической конференции. - Алматы, АВТУ МВД PK, 1994.-С.129-130.

7. Гаипов Б.Н., Исраилов Д.Х., Стешок В.Ф., Усманов М.Х. Некоторые особенности изменения магнитной восприимчивости биотита в зависимости от длительности высокотемпературного воздействия.' - Актуальные проблемы пожарной безопасности и подготовки кадров. - Материалы научно-практической конференции. - Ташкент, ВПТШ МВД РУз, 1995. - С.175-176.

8. Гаипов Б.Н., Исраилов Д.Х., Стецюк В.Ф., Усманов MX, Данилов Применение метода магнитометрии в изучении различных режимов npoi образцов ИКСМ методом неразрушаюшего контроля. - Материалы на\ практической конференции. - Ташкент, ВПТШ МВД РУз, 1995. - С. 177-178.

9. Гаипов К.П., Мумипоп K.M., Псрашюн Д.Х., Усмаиом М.Х., lOiaii Распределение MB по глубине от нагреваемой поверхности образцов извесп песчаной штукатурки при различных режимах пожара. - Проб, совершенствования системы подготовки кадров и деятельности пожарной oxpai Сборник материалов международной научно-практической конфере;: посвященной 5-летню образования ВПТШ МВД РУз и 20-летия начала иодгот инженерных кадров пожарной безопасности в Республике Узбекистан. - Ташз ВПТШ РУз, 1998.-С.60-63.

10. Бахтияров А.К., Вахабов Б., Псраплоп Д.Х., Усманов М.Х. Исследсз взаимосвязи термомагнитных свойств образцов бетона с их прочностью на ежа: растяжение. - Проблемы совершенствования системы подготовки кадре деятельности пожарной охраны. - Сборник материалов международной нау практической конференции, посвященной 5-летию образования ВПТШ МВД ? 20-летия начала подготовки инженерных кадров ■ пожарной безопасное? Республике Узбекистан.-Ташкент, ВПТШ РУз, 1998.-С.139-141.

Исраилов Д.Х.шшг техник фанлар номзоди илмий даражасини олиш учун 05.23.05. "Курнлпш материаллари ва махсулотлари" М)тахассислиш буйича такдим этилган диссертациясига

КИСКА МАЗМУШ1

Диссертация ишпда nine ва цементнн 20-25 % тежаш имкония: берадиган хаволи ва гидравлик богловчи модда хамда тарки: термоиндикаторлик хусусиятга эга ва магнитга таъсирчан биотит мавжуг б> кумлн тулдирувчи асосида таёрланган курнлпш материалларша ва тарк1г биотит булган табиий майда тулдирувчига юкори харорат (>500"С) таъ: натижасида магнитга таъсирчанлнгп усишинйнг оркага кайтмаслиш би таркибидаги икки вачентлн темирнннг уч валенглнк холатига утиши ö-богликдигн аниклавди.

Бетон коришмасииинг сувга тапабчанлиги ва таркибида биотит булган кумли чулдирувчннипг мпкдорнга боглик, холла бстонпинг мустачкамлиги орасндатп коррсляциои богланиш урнатилди.

Бетоннинг исанушк. таъсир килган ва нуксонли кисмларини амалла К.улланпшлпги мумкнн булган канта тнклаш сули ишлаб чпкнлли.

Лаборатория тадкикотлари натнжалари хак.ик.ий шароитда текширпб курнлди.

ANNOTATION

of the dissertation by Israilov D.H. on the theme "Development of structures of concrete with magnetic susceptible filler", submitted on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality "Building materials and products", Tashkent, 2000. -147 pages, tables 26, figures 30

In the dissertation the structures of solutions and concrete are developed on the basis of air and hydraulic binding agents and sandy filler containing biotite, having thenno-indicated properties and magnetic susceptibility ensuring economy 20...25% of plaster and cement.

The irreversibility of increase of a magnetic susceptibility of biotite-containing small filler in a natural status and in structures of building materials is revealed on the basis of air and hydraulic binding agents at influence on them of high temperature (more than 500 degrees centigrade), connected with transition of ferrous iron in ferric iron. The mathematical dependences of water requirements of a concrete mixture and durability of concrete from dispersivity and quantity of biotite-containing sandy filler are received. The correlation dependences between a magnetic susceptibility, temperature firery influence and durability of concrete on dense and porous fillers are established.

The sold method of reconstruction of thermal influence and defective zones of concrete is developed practically.

Results of laboratory researches were tested in real conditions.