автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Системно-структурная концепция и технологические методы ресурсосберегания в производстве тяжелых цементных бетонов

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ ^ВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

І/.

НА ПРАВАХ РУКОПИСУ

ФАЙНЕР МАРКО ІНИКОВИЧ

Системно-структурна концепція і технологічні методи ресурсозберігання у виробництві важких цементних

бетонів

05.23.05 - Будівельні матеріали і вироби

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

ХАРКІВ -1994

Робота виконана у Державній фірмі “Будівельник Буковини”, м.Чернівці.

Офіційні опоненти:

Лауреат Державної премії України, Заслужений діяч науки і

техніки України, чл.-кор. АН Грузії, доктор технічних наук, професор О.П.Мчедлов-Петросян

Лауреат премії Ради Міністрів СРСР, член-корр. МІА, Академік АІН України, доктор технічних наук,

професор В. А. Вознесенський

Академік АБ України, доктор технічних наук.

• професор М. А. Саницький

ї: • Дніпропетровське дочірнє арендне підприємство НДІБЗ

ься С Лс 199/п. о /

Захист дисертації відбудеться .А 199/р.

годині на засіданні спеціалізованої Ради Д.068.33.01 при Харківському державному технічному' університеті будівництва та архітектури за адресою 310 002 , м. Харків, вул Сумська,40.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Автореферат розісланий '

199/р.

Вчений секретар спеціалізованої ради

доктор технічних наук, професор ^

| Д, Ємельянова

- з -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОВОП!

Лшпііа.іііііігпіь ропотл. В умовах економічної скрути зростаз >еальне значення кожного відсотка зниження матеріальних і енер-’етичних витрат, які у будівництві складають до ВДЙ, з яких 30-40$ паливно-енергетичні у виробництві бетону і залізобетону.

У виробництві бетону і залізобетону використовується багато ефективній ресурсозберігаючих технічних рішень. Разом з тим іаукові розроски і їх реалізація носять фрагментарний і неупо-рпдкований характер, а сама проблема ресурсозберігання не піднята до рівня узагальнення і систематизації. Розвиток проблеми вилатає і перегляду деяких фундаментальних основ бетонознавства, розробки узагальнених зале.кностеі! впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону, нових наукових ідей і технічних рішень. '

Робота над проблемою розпочата автором у 1970 році, а над дисертацією - у 1581 році. За ці роки багато нових досліджень і розробок впроваджено у виробництво, а деякі спірні висновки стали загальноприйнятими. Результати досліджень використовувались у вирішенні державних цільових науково-технічних програм, у тему числі "Матеріаломісткість". '

МЕТИ) ДИСЕРТАЦІЇ е формування системної концепції ресурсо-зберігання і розробка технологічних методів її здійснення у виробництві важких цементних бетонів.

Для досягнення мети треба вирішити такі задачі:

- узагальнити і систематизувати основні напрямки ресурсозберігання; .

- проаналізувати теоретичні основи бетонознавства;

- розробити системно-структурну концепцій технології бетону;

- впровадити нові ідеї і технічні рішення у методи дослід-

ження властивостей матерішіів;

- уточнити закономірності впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону; -

- розробити нові ресурсозберігаючі технічні рішення;

- розробити систему проектування і оперативного регулювання складів бетону у процесі виробництва за допомогою ШИ.

Иац/с ни/ иовилні/ роботи ічтідиіоть:

- класифікація основних напрямків ресурсозаощадження і модифікації бетону за функціональним призначенням;

• - системно-структурна концепція технології бетону;

- нові закономірності впливу міцності цементу і Ц/В на міцність бетону;

- теоретичні і експериментальні основи активації компонентів бетонної суміші /Пвтенти СРСР на винаходи Jff? 1072392, 1981, ДСК; ІІ2І9ІІ, 1983, ДСК; 1497980, 1987, ДСК; Авторське свідоцтво СРСР на винахід IP 1701707, 1987/ і інтенсифікації процесів формування і теплової обробки бетону /Авторські свідоцтва СРСР на винаходи №№ 1І84І6І, 1984, ДСК; 981297, 1982 та інші/;

- способи оцінки якості цементів, заповнювачів і ефективного співвідношення між ними /Патент СРСР на винахід № 1785573,19' Патенти Р£ на винаходи по заявках № 4721344,1909,4910161, 1991,

- способи одержування і застосування комплексних модифікаторів бетону /Авторські свідоцтва СРСР на винаходи №№ 939419, 1980; 975643, 1981; ІІ46972, 1983, ДСК; І18984І, 1984; 1540210, 1987, ДСК; І564І35, 1988; ТУ 563/10.18-0334797-90 та інші/;

- алгоритми проектування і оперативного регулювання складі бетону за допомогою ЕОМ.

Л<шіо/> ппхшцас:

- узагальнення, систематизацію і класифікацію основних нап рямків ресурсозаощадження і модифікації у виробництві пакких

' - 5 -

ментних бетонів}

- системно-структурну концепцію технології бетону;

- теоретичні і експериментальні основи активації компонентів бетонної суміші високовольтним електричним розрядом у рідині;

- нові закономірності впливу основних факторів на співвідношення компонентів бетонної суміші і міцність бетону;

- методику і технологію експерименту по визначенню якості компонентів бетонної суміші;

- способи удосконалення процесів формування і теплової обробки бетону; ■

- кількісні залежності впливу основних факторів на рухо-місіь бетонної суміші, міцність, морозостійкість, водонепроник-ливість і економічність бетону;

Практичне аначпиия робота полягає у:

- визначенні узагальнених кількісних залежностей впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону;

- впровадженні нових методів визначеїшя якості, матеріалів і бетону;

- нових ресурсозберігаючих технічних рішеннях;

- алгоритмах проектування, регулювання і техніко-економіч-ного аналізу сшіадів бетону за допомогою ЕОМ;

- висновках і пропозиціях щодо визначення найбільш ефективних ресурсозберігаючих направлень;

- використанні результатів досліджень у нормативних документах;

- досвіді промислового використання нових технологічних рішень. . .

Лчробпціи роботи

Результати досліджень подані на 3 Міжнародних, 6 Всесопз-

*

них /СРСР/ і більш як на ЗО республіканських і регіональних симпозіумах, конференціях і семінарах, у току числі на Міжнародному симпозіумі "Ресурсосберегающие модификаторы бетона” /Чернівці, 1992/, Міжнародному семінарі "Экспериментально-статистическое моделирование и компьютерное материаловедение" /Одеса, 1993/,

ХХШ Міжнародній конференції у галузі бетону і залізобетону "Вол-го-Квлт-9Г' /Ленінград-Москва, 1991/, X Всесоюзній конференції по бетону і залізобетону /Казань, 1988/, ІУ Всесоюзній науково-технічній конференції "Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности" /Миколаїв, 1988/, Всесоюзній науково-методичній конференції "Повышение квалификации руководящих работников И специалистов - резерв роста эффективности и улучшения работы предприятий и организаций народного хозяйства" /Москва, 1981/. Результати досліджень використані у 4 нормативних документах і б рекомендаціях /у тоцу числі одному Міжнарод-ноіцу і 4 Всесоюзних/, впроваджені більш як на 100 підприємствах України, Беларусі, Росії та інших держав.

[[цблінації

По проблемі дисертації опубліковано 78 основних наукових робіт, у т.ч. З монографії, І оглядова інформація, 48 статей,

16 Авторських свідоцтв і патентів на винаходи, 10 нормативних і методичних документів.

Стриктура і об’елі роботи Дисертацію складають вступ, десять глав, загальні висновки, список літератури 366 назв і додатки. Перші три глави присвячені узагальненню і систематизації, теоретичним і методологічним основам; четверта, п"ята, шоста і сьома - експериментальним дослідженням; восьма - технологічним основам комп'ютеризації; дев"ята і десята - виробничому досвіду і техніко-економічному

аналізу; у додатках наведені протоколи И'ГР і акти впроваджень. Загальний обсяг дисертації 467 сторінок, з них малюнки на 18 сторінках, таблиці - на 60.

('ппОкпс.мнісшь дчслпЬіггнь Пізнавальна концепція виходить з того, що нове знання розвивається не замість старого, а разом з ним. Саме тому ряд нових положень та висновків не принижують достойностей наукових праць інших авторів. Перелік арторів, які займались ресурсозаоїцадженням, зайняв би десятки сторінок. Відзначимо тільки тих науковців, з якими безпосередньо зв"язана робота: 0.11 Л.ічедлов-ІІетросян, - теоретичні основи технології бетону; В.А.Вознесєнський, К.Дей - експериментально-статистична і комп'ютерна концепція технології бетону; Р.Бай, В.І.Соломатог - поліструктурннй підхід; Ю.Ы.Баженов,

1.М.Грушко, Л.А.КаЙсер, М.І.Зоідук, В.М.Пунагін, В.П.Сізов - вплив основних факторів на міцність бетону; В.Г.Батраков, М.М.Сичов,

В.С.Рамачадран, В.Б.Ратінов - модифікація бетону добавками; В.І. Бабугакін, О.В.Кунцевич, Ф.М.Іванов, В.М.Москвін, В.Л.Чєрнявський -довговічність бетону; І.А.Лхвердов, Г.А.Гулий, С.П.Зубрілов, П.Г. Комохов, ГІ.П.Малшевський, Г.В.Шенгур, Л.О.Юткін - електрофізичні методи активації речовин; Б.0.Крилов, Л.О.Малініна, О.В.Ушеров-Маршак - теплова обробка бетону; І.І.Циганков - техніко-економіч-ний аналіз.Системні і структурні дослідження висвітлювались у роботах В.М.Вирового, В.А.Вознесенського, 1.Ы.Грушко, Ю.В.Зайцева, Б.А.Лішанського, М,В.Младової, методи ресурсозаощадження - М.П. Блсщика, Б.М.Гладишева, Б.В.Гусєва, М.Г.Дюженко, М.М.Купріянова,

Є.Н.Малійського, М.А.Саницького, О.С.Сіліної, М.І.Ситника, М.А. Сторожука, В.М.Шмигальського та іи.

ЗМІСТ РОКОТИ Одним з основних напрямків ресурсозаощадження у будівництві є удосконалення залізобетонних конструкцій будівель і інженерних

споруд. При цьому прокреслюється тенденція використання високоміцних бетонів у стиснутих елементах. Літературні дані і практичний досвід свідчать про можливість скорочення витрат бе тону і сталі на 10-30% при застосуванні високоміцних бетонів для виготовлення колон, укріплення вугільних шахт, у мостобу-дівництві, енергетичному, оборонному і водогосподарському будівництві. Але однією з причин стримування застосуванню конструкцій з високоміцних бетонів є недосконалість технології. Дослідженнями засвідчена реальна можливість масового застосування високоміцних бетонів у будівництві.

Літературний аналіз і патентні дослідження по офіційним джерелам індустріально розвинутих країн свідчать, що вирішений проблеми ресурсозберігання у виробництві бетону націлено на удосконалення рецептурно-технологічних рішень і впровадження нових технологічних процесів. Класифікація основних напрямків ресурсозберігання наведена на мал. І. Як показує аналіз, найбільш перспективними напрямками є застосування багатокомпонентних цементів, модифікація бетону добавками, електрофізична оброї ка в"яжучих, комп'ютеризація технологічних процесів. При цьому багато уваги приділяється методам оцінки якості матеріалів і вибору складів бетону.

Зважаючи на те, що модифікатори бетону є основним.напрямком ресурсозберігання, виникає потреба у новому підході до ї* оцінки і класифікації. В основу такого підходу покладені принципи функціонального призначення, техніко-економічного і соціального ефектів. У запропонованій класифікації /мал. 2/, на відміну від відомих, до одного класу можуть бути віднесені модифікатори з різним механізмом дії і технологічним ефектом/

Найбільший ресурсозберігаючий ефект може бути досягнений при застосуванні комплексних методів, включаючих використання

і

Рецептурные

МЄ. ^~Л иаиеск'ие

Хісмичеа/ие Физические

І?

Зьо

$

$

*

с>

'■ —*-Л- ТЗ?” ~~ ..._^

Л' І і Г "І' Г 1 1 1 1 1 1 :т;хГ лі; п: .иті і

2£

.і.

Мал. І. Класифікація методіп, що забезпечують ефективне р'есурсозаоіцгід^еиіііи

• г

ґ/,‘*0Ги. /з?

ьсХїЧ

:ІФ?

. - / 4^*^»'

С^Л<Л.;Л с"’Ае

'*</ч, /ц ч

~ -Чч '/'С у *л

з зсни^ес^ хЧд^

с&оис^^у^

----■ а '* т-

'ТІ г.

т>гН5л о£,* с-в К2Їк Р

із? -§

<Ч^-~ А**'

І 'І З'і/мо,йИФн'Кй

ЦШ^гШГ

\4* V**,

1)\Ч

т'їйГ^

ФІ|/

щ;*//

?0 7-4/

Г^с[ ' <’»»».

Мал. 2. Класифікація кодифікаторів бетону за функціональним призначенням, техніко-економічному і соціальному ефектам.

І

багатокомпонентних цементів з мінеральними добавками, хімічних модифікаторів, електрофізичної активації зв"язуючих і наповнювачів, удосконалених режимів ущільнення і тверднення бетонної суміші, пресування у процесі тверднення з вилученням надлишко-вшс частини води і повітря. 1 все це при виборі раціональних складів бетону і оперативному їх регулюванні у процесі виробництва.

Підсумовуючи результати аналізу основних напрямків ресурсо-зберігання, можна зробити висновок, що у виробництві бетону і залізобетону є реальні можливості зниження витрат на матеріали на 20-30% і енергетичні ресурси у І,4-І,6 рази.

Розробка кожного наукового напрямку пов"язана з методологічною концепцією. Розробка основних напрямків ресурсозберіган-ня потребує своєрідного підходу, особливої форми і композиційної побудови дослідкення( які забезпечували б багатоплановість, багатомірність і багатофокусність, тобто розгляд проблеми у різних структурних рівнях і системах вимірювання. Особливість цього дослідження полягає і у відносній незалежності від вузь-коспеціалізованих теорій, і, в той же час, зв"язком з проблемами технічної фізики, хімії, математики, економіки і організації виробництва.

На основі аналізу сучасних методологічних підходів запропонована системно-структурна концепція технології бетону, яка полягай у розгляді бетону як ієрархії системно-структурних рів-ней /від в"яжучої і композитної систем до бетону у конструкції/ і їх взаємозв"язків, які формуються, трансформуються і розвиваються по принципу "система у систему" завдяки цілеспрямованого розвитку і модифікації. Окремі структурні рівні відрізняються як у просторі і часі, так і характером фізико-хімічних, технологічний закономірностей, що дозволяв розглядати їх віднос-

но незалежно і у взаємозв'язку з сусідніми рівнями. У цій системі верхнім системно-структурним рівнем е експлуатаційний, який включає будівлі і споруди або їх частини у стадії експлуатації. Нижчим системно-структурним рівнем є будівельно-технологічний, ще нижчими - конструкційний, композитний і зв"язуючий. Трансформування і розвиток системно-структурних рівней від нижчого до вищого відбувається у результаті цілеспрямованих дій. Суттєвою різницею між запропонованим підходом і відомими є розгляд об"єкту дослідження в його розвитку у відкритій і взаємозв'язаній технологічній і економічній системах.

При розгляді об"єкту дослідження необхідно виробити критерії, які б відповідали встановленій меті. При виконанні окремих досліджень відносно самостійними критеріями виступають реологічні, міцністні, деформативні і інші властивості бетонної суміші і бетону, енергетичні і вартісні показники. Для комплексного аналізу системно-структурних рівней приймається загальноприйнятий показник витрат виробництва /5 /і який дорівнює сумі витрат по всім компонентам і технологічним елементам, а також пропонується показник конструкційно-технологічної енергоємності//Лгг?/, який дорівнює відношенню інтегральної енергоємності до показника якості:

/І/

Пктр -£$/£--( ±&+ £Єи)/# 7 2 А де

1-І «:/

витрати по і-му компоненту; 5‘к- витрати по и-му технологічному елементу; п - кількість компонентів; ґя - кількість технологічних елементів; Е& - інтегральна енергоємність бетону; 8 - показник якості; іі - енерговитряти по і-му компоненту; Еи- енерговитрати по и-му технологічному елементу.

У показники якості зв'язуючого рівня, наприклад, входить

міцність, конструкційного - несуча здатність, а експлуатаційного - площина або об"єм будівлі. Ці критерії вписуються у ієрархію системно-структурних рівней об"екту дослідження і формують специфічну системно-структурну організацію критеріїв ефективності від зв"язуючого до будівельно-експлуатаційної систем.

Методологічна особливість дослідження полягає у необхідності описування елементів і системно-структурних рівней на основі включення залежностей нижчестоячих рівней у вгецестоячі з позицій критерія ефективності вищестоячого. При цьому місце ок- • ремих критеріїв займають об''єктивні критерії, які виходять з задач кінцевої мети. Стратегічним завданням описування об"єкту дослідження в синтез одержаних залежностей впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону і витрат на його виробництво.

Найбільш повно вимогам задачі відповідають регресійні моделі. При описуванні впливу основних факторів / Хі,Ці / на властивості бетону /Уі Уг... Ут-і / і техніко-економічні показники

А '

/ Ут/ система рівнянь буде мати такий вигляд: .

Оптимальність технологічних рішень у цьому дослідженні розглядається як найкрещий варіант, який забезпечує потрібні власти-

«

. - ІЗ -

вості бетонної суміші і бетону при найменших витратах виробни-

цтва з урахуванням обмежень на ресурси.

На сучасному еталі розвитку теоретичних знань про бетон його властивості розглвдаютьея у взаємозв'язку з складом і струк-

турою. Аналіз теоретичних моделей бетону приводять до висновку, що його міцність залежить від об"ємного співвідношення компонентів і міцності їх зчеплення. Отже, для визначення впливу властивостей зв"язуючого на міцність бетону треба визначити його міцність на розтяг.

Розглядаючи формування структури і властивостей бетону як процес переходу від одного системно-структурного рівня до ІІІШО-го, необхідно визначити внутрішні і зовнішні рушійні сили цієї організації. Запропонована концепція передбачає перехід від класичної схеми "склад-структура-властивості" до аналізу процесів їх активного формування за схемою:

Сі!л(хд

С/го-сі 5

&/іО,сти6осіпі

Структура

витрлти

У А* О & и

На перших стадіях формування зв'язуючої системи провідну роль-грають особисті структури цементних частинок і води, вибіркові взаємодії і групові поля цих взаємодій. Ці процеси складної детермінації, що направляються енергетичним впливом на систему і е основним джерелом виникнення і розвитку системно-структурних рівней. •

У процесі формування структури бетону особлива роль належить мехаяізцу складання пустотноеті заповнювачів. Теоретичне обгрунтування цього процесу зв'язують з моделюванням "ідеального" грунту, різною упаковкою геометричних фігур та ін. Однак результати цих досліджень справедливі тільки у тих випадках, .

коли розмір частинок безмежно малий у порівнянні з ємністю, у якій вони знаходяться. Що до бетону, то розмір частинок заповнювача зміряється з перерізом конструкції, а такі розрахунки доводять до того, що у тонкостінних густоармованих виробах піску у складі суміші виходить мало, а у масивних - забагато. Тоцу це питання у роботі вирішується з позицій подібності моделі і конструкції, .

Мащюструктура бетону,порад з щільністю упаковки заповнювачів, визначається і товщиною шару зв"язуючого. Ефективне співвідношення різних фракцій заповнювача розраховується за допомогою коефіцієнту розсування. Але цей показник, як і аналогічні, визначаються статично і не пристосовані до адаптації і зворотнього зв"язку. У роботі встановлено, що коефіцієнт розсування залежить не від об"ему зв"язуючого, а від водовмісту і реологічних характеристик бетонної суміші, що дозволяє не тільки визначати ефективне співвідношення фракцій заповнювача для високору-хомік і литих сумішей, а й оперативно коригувати склад бетону у процесі виробництва.

Теплодинамічна направленість процесів структуроутворення визначан і основні напрямки удосконалення технологічних процесів '

- це модифікація і гомогенізація, ефективне ущільнення. Механізми модифікації бетону добавками добре відомі, тому задача дослідження полягала у застосуванні і удосконаленні теоретичних знань до синтезу нових модифікаторів, які б відповідали поставленим вимогам.

• - ІБ -

У загальному плані досліджень були розглянуті методи модифікації бетонної суміші електрофізичними засобами. Найбільш сильний ефект, а саме мікровибухи у об"емі зв"язуючого, може

дати високовольтний електричний розред, енергія якого за ІО-4-

9 9 Я

10 с досягас 10 Дж, а імпульсна електрична потужність 10 -

П

10 кВт. Розглядаючи механізм утворення і розвитку ударних хвиль, запропоновано уводити у середовище розряду продукти, які б про-сягали у тріщини частин в"яжучого, а також взаємодіяли з продуктами гідратації, генеруючи виникнення осередків кавітації. Як юказали. теоретичні дослідження у процесі обробки цемеитно-вод-таї суспензії високовольтним електричним розрядом можуть виникати нові, раніш не відомі, ефекти: регенерація молекул води з /творенням і Нг^, твердофазні високотемпературні хімічні реакції, розрив зв"язків —5с — 0— 5і = . Фізико-хімічкий аспект іктивації зв"язуючого високовольтним електричним розрядом положаться дислокаційним, плазмо-хімічним, газоконденсаційним, теп-ювим і радіаційно-квантовими ефектами, які стимулюють формуван-ія у цементно-водній суспензії активний центрів, зародження нових заз і системоутворюючих зв"язків. Фізико-механічний аспект акти-іації пояснюється дезагломераційним, кумулятивно-ерозійним і касаційним механізмами диспергування частинок цементу.

Забезпечення високої якості бетону - поетапний процес, який отребуе, порад з вибором компонентів, їх співвідношення, мето-,ів змішування і розробки системи управління структуроутвореним на стадіях ущільнення і тверднення. Теоретичне обгрунтуван-я цих процесів наводиться у багатьох роботах. Разом з тим, до-кі питання ущільнення високорухомих і литих бетонних сумішей, також- управління процесами вилучення газообразної і рідинної ази, незважаючи на їх актуальність, не знайшли належного би-вітлення. На основі аналізу механізмів розвитку газообразної

фази можна прогнозувати, що підьіцошія температури форм і иолі-циклічне ущільнення а короткочасними паузами повинно зменшити вміст повітря у бетоні. Аналогічний ефект вилучення газообраз-ної і рідинної фази, мабуть, можливий і при тепловій обробці бетону під тиском.

Для перевірки теоретичних положень і одержання кількісних залежностей впливу основних, факторів на властивості бетонної суміші і бетину були виконані багатопланові експериментальні дослідження. Причому, на першому етані, була удосконалена сама методика ї технологія експерименту. Зокрема, було запропоновано визначати міцність цементу при постійних значеннях В/Ц і об"ему цементно-піщаного розчину, водопотребу заповнювачів при співвідношенні фракцій, що забезпечують найменшу водопотребу бетонної суміші, коригування виробничого співвідношення між піском і щебенем за абсолютними об"емами, визначення пустотності заповнювача у ємності, що моделюе переріз конструкції і коефіцієнту розсування в залежності від водопотреби і рухомості бетонної суміші. До того ж удосконалена методика визначення водонепроникли-вості і запропонований спосіб оперативного визначення морозостійкості бетону у зразках і конструкціях по опору прониканш повітря. ■

На основі виконаних експериментальних досліджень встановлено рад нових закономірностей. Зокрема, дана відповідь на питання, я£Ь хвилювало бетонознавців протягом десятків років: чоцу лри однакових значеннях активності цементу і Ц/В міцність бетону різна. Встановлено, що на показники міцності бетону при стиску суттєво впливає метод визначення міцності цементу і показник міцності на згин. Фрагмент -залежності міцності бетону від Ц/В при різних методах оцінки міцності цементу наведений на кал. 3.

н

о

о

&

н 0) £ 43 Є

а

ш

П

и$

/,/

1.06

і

№

0.3

ом о,І № аг

Мї 0.6 <}« о. а т ол ом

- 17 -

- 1

. | .. _ . Т ■ ^

"Ґ . 1 - - •-1 1 і

1 ,

1 <

' і "

і * ..

■ і

[\ '

♦ - -

іЛ . ..

Шв

ах

,1,5

Аналіз наведених даних показ)з, що тільки за рахунок удосконалення методів випробування цементу коефіцієнт варіації показників міцності бетону може бути зменшений у 1,5-2 рази. Ііри цьому характер полоси залежності пояснюється не різною пористістю батону, як було прийнято, а недосконалістю

Цементно-водна відношення'^

Мал. 3. Залежність міцності бетону методів випробовування від Ц/В при різних методах оцінки міцнос-

і неврахованністю баті цементу;... стандартний;**,. запропонова-ни^ гатьох факторів.

З урахуванням наведених фактів відома залежність міцності бетону від основних факторів Боломея-Скрамтаева-Бгасенова набуває якісно НОВОГО змісту!

А = . д° /4/

А і К - показники якості матеріалів і умов тверднення бетону; ь

- комплексний показник міцності цементу;

- міцність цементу на стиск;

- міцність цементу на згин;

- коефіцієнт, що залежить від методів випробовування 5етону /при випробуванні зразків-кубів на стандартних плит ех тресу Іи = 8.2/.

Значення А і К не е постійними і момуть аиінкватисі» одно-

разово. Так, у виконаних дослідженнях значення А для міцності бетону після теплової обробки при стандартизованих режимах теплової обробки змінюється від 0,28 до 0,33, а К - від -0,7 до -0,85, в умовах нормального тверднення - від 0,22 до 0,27 і К - від -0,45 до -0,55. Аналогічні залежності одержано і для міцності бетону на розтяг. Коефіцієнт А набуває значень від 0,12 до 0,17, а К -від 0,45 до 0,6.

Аналіь експериментальних даних впливу основних факторів на морозостійкість і водонепроникливість бетону показав, що вони можуть бути апроксимовані рівнянням ферхюльста:

/б/,

ЬА/ГЫмиМ '6 ‘

ке і А* - коефіцієнти якості матеріалів /для середньоадю-мінатного портландцементу А^ = А'1' = 1,1, для інших випадків значення коефіцієнтів змінюється від 0,6 до 1,4/} -

рюах, Іл//пах - максимальні експериментальні значення морозостійкості і водонепроникливості оетону /для сєредньоалшінатно-го портландцементу при застосуванні гранітного щебеню і кварцевого піску Гтах = 300, і/.

Одержана система кількісних залежностей дуже легко адаптується, репродуктується і може бути застосована для проектування і оперативного регулювання складу бетону.

Для експериментального дослідження впливу модифікаторів на <*?

властивості бетонної суміші вивчались відомі і розроблені добавки. Дос,'і'дхення виконувались на цементах, що відрізнялись хіміко-мінералогічним і речовинним складом.

11а базі експериментальних досліджень одержані кількісні за^-■ декності водоредуцируючого'’ефекту /а &їс/, який виражається залежністю:

А = А1і л/Д^. ЦМ , де / 7 /

с?

У - рухомість бетонної суміші, Д/а - вміст добавки, % від маси цементу, А - коефіцієнт, що залежить від якості матеріалів, у т.ч. і добавки /при застосуванні середньоалюмінатного цементу з мінеральними добавками, щебеню фракції 5-20 мм і піску з водо-потребою по уточненій методиці Ю.М.Важенова 7-& А^ у області раціональних дозувань приймає значення для добавок С—3, "Дофен", СІЙ і ГШ1-БС - 4,8...5, ЛСЇ - 4,5...4,8, УПБ.ИДК - 4,2...4,4,

ШБС - 3,8...4,2/.

На основі узагальнення експериментальній даних пластифікуючого ефекту добавок, з деякою умовністю, можна побудувати такий рад ефективності:

' С-3 ■ ' ЛОТ ' ' УПБ '

"Дофен" ЛСТМ-2 ндк

<1 СНІ - > < УПБ-К > > ^ ш

Пйі-БС ШС ЩІК

С-З+ЛСТ к ПФС+ІЩК

Що до міцності бетону, то картина вплиьу добавок тут більш строката і яскрава. Багато добавок, які давали високий пластифікуючий ефект, опинились по показнику міцності найме на останньому місці. Так, наприклад, при дослідженні добавок УІ1Б, ЛСІМ-2 і С-3 при умовах теплової обробки бетону по стандартизованому режиму на цементі Миколаївського ЦГК добавка ЛСТі.1-2 давала пластифікуючий ефект трохи нижчий, ніж С-3, а пластифікуючий ефект УГІБ був незначний. Однак, при розгляді ефективності цих добавок при порівняній рухомості бетонної суміші, з позицій міцності бетону ефект ЛСТ1.І-2 виявився майже негативний, а УГіБ - позитивний.

Для кількісної оцінки впливу добавок пластифікаторів і електролітів на міцність бетону був застосований новий методичний прийом, що полягає у відбитті міцності бетону через міцність

зв"язуючого з добавками:

і ’

/<! — у3[£*ц (/+ л£ц//оо)~

~ (6іДІ‘*6иД','+оЛг + +{»2ДІДР/іОо]] і а ^

Для пластифікуючих добавок у цій залежності відіграє суттєве значеная тільки коефіцієнт $», значення якого залежить від умов тверднення бетону і ефективності цементу при пропарюванні. Так, наприклад, значення при застосуванні добавки ЛСТ для цементу Ш групи ефективності при пропарюванні в умовах теплової обробки по стандартизованому режиму становить /-250/, а в умовах нормального тверднення - /-80/, ПФМ-БС - відповідно /-II/ і /-9/, УІІБ - /-І50/ і /-40/, ПФС - /-ІЗ/ і /-І0/. А застосування добавок ННК і ННХК з УПВ дає синергічиий ефект підвищення міцності. Аналогічні дослідження були виконані для виявлення протиморозних дій комплексних добавок.

Узагальнення експериментальних досліджень дозволяє, умовно,

. виявити групи модифікаторів по їх ефективності при твердненні бетону у різних умовах:

в умовах .теплової обробки при загальній тривалості до ІЗ годин і температурі ізатермічного процесу до 80°С

( ЛОТ 1

? |ірш| _

ЛСТчСН /1:10/ С-3 ПФС (УЇЇБ

УДБ+ШІХК /1:8/ >' "Дофен" > УШчИНК >ІНДК

ПФС+ІІК /І:І/ (ш ,, ГШ-БС . < ГЙС+ІШ ФТП УГШ-К . > [ЩС+СШ.

у нормальних умовах тверднення, а також при тепловій обробці з загальною тривалістю процесу більш чк 15 годин і температурою ізотермічного процесу не нижче 80°С -

'лСТїСН /1:8/ "ЛСТЫ-2 '

УПБ-іННХК /1:5/ пас

П5С+НК /1:1/ УПБ+ННК

J СМФ ' > < ГЙС+-НН

С-3 ФТП

"Дофен" УПБ-К

Г1ФМ-БС 1 Г1ФС+СНВ

>

УГ1Б

J1CT

щепк

іщк

при негативних температурах •-

ІУПБ+ННХК /1:8/ } > УІІБ+"Нітродап" /1:8/ 1 > {11<іС+НН /1:5/}

ФТ1І4-"Нігродал" /1:5/ J

Одним з ефективних напрямків ресурсозберігаючої модифікації бетону е застосування органомінеральних добавок. На ншл погляд, застосовувати ці добавки краще при виготовленні цементу. На Кам,-Подільському цементному заводі були досліджені композиції, що включають УПБ і пил електрофільтрів зони підсушки випалювальної печі, а також УПБ і термоактивоваиу суміш гранульованого шаку і золи Ладиженської ДРЕС. Експериментальними дослідженнями встановлено, що застосування органомінеральної добавки, що включай УПБ і пил електрофільтрів, неефективне при ізпловіїї обробці, а також при високих вимогах по морозостійкості бетону. У той же час добавка при співвідношенні компонентів 1:100 і витраті 20-25$ від маси в"яжучого ефективна для бетонів класів В7,5-В20 в умовах нормального тверднення. Комплексна органомінеральна добавка УІ1Б+ зола+иілак при співвідношенні компонентів 1:50:50 і загальній витраті 26-30% від маси зв"язуючого ефективна і при тепловій обробці для бетонів класів В7,5-В25 морозостійкістю до 100 циклів.

Аналіз ресурсозберігаючого ефекту досліджуваних модифікаторів показує, що їх застосування може бути направлене як на підвищення якісних показників бетонної суміші і бетону, так і скорочення витрат цементу, клінкерної складової, тоопоиої енергії їа

ін. Так, наприклад, застосування суперпластифі катора ІШ-ЕС при рухомості бетонної суміші П'-З-ГМ для ботону класів БлЗ-В1 0 дозсо-

ляе скоротити цитрати цементу на 18-22$, або тривалість теплової обробки на 2-3 години, а також, у порівнянні з суперпластнфікато-ром С-3, скоротити витрати нафталіну на 20-25%. Застосування ліг-носульфонатних добавок типу ЛОТ і. ЛСТі.і-2 при нормальних умовах тверднення дозволяє скоротити витрати цементу на 7-12$. Такі відомі добавки як УПБ і іЩК дають можливість зекономити 5-10$ цементу, Г1ФС - 9-14$. Але найбільший ресурсозберігаючий ефект для збірного залізобетону досягається застосуванням комплексних добавок ЩС+Ш, ІГіС+НК, УІІБ+ПНіі, ЛСТ+СН. Застосування суперпласти-фікаторів і розглянутих комплексних добавок еквівалентно підвищенню марки цементу на одну ступінь, або знижений витрат цементу на 14-18%, чи скороченню витрат теплової енергії на 16-25%. Застосування органомінеральних добавок дозволяє скоротити витрати клінкерної складової на 25-30%, що у порівнянні з цементами з мінеральними добавками дозволяє скоротити витрати енергії на 5-10%. З позицій морозостійкості і водонепроникливості, як показують експериментальні дослідження, застосування суперпласти-фікатору І301-БС дозволяє скоротити витрати цементу для бетону класів Г150- ҐЗОО, 1/6-1^12 на 11-18$, ЛСТ.УїїБ і ПіС - на 8-11%, а УПБ-К, ШС+СНВ, УІІБШіК' - на 16-22%. .

При експериментальному дослідженні ефективності обробки компонентів бетонної суміші високовольтним електричним розрадом /БЕР/ на першому етапі досліджень були одержані експериментальна-статистці моделі впливу Ц/В, вмісту активованої частини цементу /Ца/ і кількості імпульсів обробки /(4/ на рухомість бетонної суміші, міцність бетону при стиску після теплової обробки по стандартизованому режиму і у терміні 2Б діб нормального тверднення, а також собівартосте в умовних одиницях.

Аналіз одержаних залежностей показав, що найбільш ефективні

т •

параыЭрн процесу: вміст активованої частини цементу 20-30% і

кількість імпульсів обробки 250-300. З підвищенням вмісту мінеральних добавок у цементі ефективна кількість імпульсів обробки підвищується. Були виконані також досліди по суміщенню активованої частини цементу з суперпластифікаторами, які показали, що така комплексна модифікація бетону дозволяє підвищити його міцність у 1,6-2 рази, або скоротити витрати цементу на 25-30?», чи скоротити тривалість або температуру теплової обробки у І,4-1,6 рази.

Аналіз експериментальних даних по обробці високовольтним електричним розрядом 40-60% ВОДНОЇ гуспеНЗІЇ золошакової суміші при 300-400 імпульсах показав можливість підвищення міцності бетону на стиск на 20-30%. Суттєві результати підвищення водоне-проникливості бетону /майже на два ступеня/ були досягнуті при обробці ВЕР бентоніту у кількості 1-3% від маси цементу. А це еквівалентно зниженню витрат цементу на 10-20$. Цікаві дані були одержані при обробці БЕР у воді заповнювачів бетону, особливо Гравію. Міцність бетону на стиск була підвищена на 7-14$, а на розтяг - на 15-85$.

Узагальнюючи результати цих досліджень, можна зробити висновок, що активація цементу БЕР еквівалентна підвищенню його марки на одну ступінь, причому найбільший відносний ефект досягав ється при застосуванні цементів низьких марок, шлако- і золошла-копортлаадцемені'у. При цьому підвищення міцності бетону складав 20-30$ /в окремих випадках 40-80$/, морозостійкості і водонепро-никливості у 1,5-2 рази.

При експериментальному дослідженні методів ущільнення було встановлено, що поліциклічна вібрація з інтервалом 2-4 с. у попередньо підігрітій до 40°С формі дозволяє вилучити з високору-хомгес і литих бетонних сумішей, що містять ПАР,І,5-2,6$ повітрл. Це дозволяв підвищити міцність бетону на 7-125?» При цьому морозо-

стійкість бетону не тільки не знижується, а й підвищується, що поясіпоеться зменшенням розмірів і характеру замкнутого порового простору. Дослідженнями тиску 0,04 Ша у процесі теплової обробки з вилученням надлишкової частини води і повітря встановлена можливість підвищення міцності бетону на стиск на 9-І£$, а морозостійкості і водонепроникливості - в 1,3-2 рази, що еквівалентно зниженню витрат цементу на 7-15%, або скороченню тривалості теплової обробки на 15-25$.

У процесі досліджень було також встановлено і той факт, що теплова обробка не знижує, як було загальноприйнято, проектні показники міцності, морозостійкості і водонепроникності бетону, а в ряді випадків, наприклад, на цементі Калі.-Подільського цєм-заводу - підвищує.

Системно-структурна концепція і одераані кількісні залежності впливу основних факторів на властивості беконної суміші і бетону дозволили перейти до розробки комп"ютерної системи проектування і оперативного регулювання складіг бетону у процесі виробництва. Як відомо, усі методики проектування складів бетону, незважаючи на їх розбіжність і наукрву обгрунтованість, потребують експериментальної перевірки, яка у багатьох випадках не співпадає з результатами розрахунку. Найчастішо процедура підбору закінчується підгонкою до БКіГІ 5.01.23-83 і приблизним коригуванням співвідношення піску і щебеню. Тому єдиним вирішенням цієї1"проблеми є алгоритмізація і комп'ютеризація системи проектування і регулювання на науково обгрунтованій теоретичній і методичній основах. При цьому єдиним методом одержання кількісних залежностей є експериментально-статистичний. У загальному випадку задача вибору складів бетону - вибір співвідношення компо-

. - 25 -

центів, які забезпечують проектні властивості бетонної суміші і бетону при найменших витратах виробництва з урахуванням обмежень на ресурси:

' С-' *(А1,ДЇ...А%)

' вц. 1 'Гі(Ац,.Д$...ДІ)

Яг -- Яі (Лт,Щб,Щт,*<А7° ї)

Й - ^(А.Ц/6, Її,*,* ,п >

Р - А, Д,,Д2.-.Дп^г)

Ы = <д- ІЯ^.ША^ЛЛ-Дп.п)

' -- ff (А*,УІШв.НГІ*А.Д'.-ІІп)

Ц-. Я (А \ *, У, ПЩ/ ЦПі ггщ)

П- і і (А\и1МД,П^Щ„)

5 г £ііЦ + $иі щ »-^//і)+і ] з + о, 7& 21 + $пр

У* і/1; Иг*&;/!*Яа, IV,- Н/°; ЦїЦ',(Шв,)іШ)’Ли'

5 -*• Л*>ї і Гїхге > ( 3 )

де Ус, £СГ/ и " “ задані показники рухомості бетонної

суміші, міцності бетону після теплової обробки і в проектний

термін, морозостійкості і водонепроникливості;

Щ (Ц/в)°> А ь - обмеження по витраті цементу, Ц/В і спів-

відношенню піску і щебеню;

5пр - витрати на переробку;

- витрати виробництва;

П4 те - показник конструкційно-технологічної енергоємності. Алгоритм проектування, оперативного регулювання і теуніко-економічного аналізу складів батону наведено на мал. 4. Цей алгоритм у різних варіантах був реалізований на ЕОМ. Результати досліджень були реалізовані у нормативних і методичних документах, на підприємствах будівельної індустрії. На 8 підприємствах, у т.ч. на Кам.-Подільському цементному заводі, Чернівецьких ДБК і ЗЗБК, Червоїшградськоиу ЗЗЕК були впроваджені розроблені методи оцінки міцності цементу і ефектнішого співвідношення пік піс-

Блок-схема проектування, оперативного регулювання і технгко-економічного

аналізу складів бетону.

ком і щебенем.

Особливий інтерес і широке впровадження більш як на 100 підприємствах України, Бєларусі, Росії, Казахстану, Латвії та інших держав набув запропонований спосіб оцінки морозостійкості і водонепроникливості бетону за опором прониканню повітря /лісі. Лабораторно-виробничі дослідження дозволили одержати кількісні залежності впливу цього фактора на морозостійкість і водонепро-никливість бетону на середньоалюмінатному портландцементі, гранітному щебені фракцій 5-20 мм і кварцевому піску:

/■= 300/tf/l/+/O(o-s*-W'v‘>] /10/

W- Aw (0.7 iff Ос -0,05)' / 11 /

а також'встановити коефіцієнти для цих залежностей при застосу- • ванні інших матеріалів. Запропонований метод був застосований при натурних обстеженнях багатьох конструкцій на багатьох об"ек-тах. Але причина, у більшості випадків, низьких показників морозостійкості і водонепроникності, як показали дослідження, зовсім прозаїчна - погане ущільнення бетонної суміші. При цьому дуже сильно вражає неоднорідність цих показників навіть у одній конструкції. Так, при проектних показниках, наприклад, F X0Q, V d в одній партії бетону можна одержати показники від. /"50 до /"300 і відід/2 до IV 12. Разом з тим, порушення експлуатаційної придатності конструкції починається са«е з слабких місць. Тому, ііа думку автора, у нормативних документах ija морозостійкість і водонепроникність бетону треба впровадити показник дефектного мінімуму Встановлені закономірності і кількісні залежності впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону Сули застосовані в нормативних документах і на багатьох підприємствах при проектуванні складів бетону, визначенні норм ьитрат мап.ріи-лів і оперативному регули ваші технологічних процесів, tin основі

одержаних даних були розроблені базові склади бетонів для Західного регіону України. Деякі значення коефіцієнтів для їх розрахунку наведені у таблиці■

Таблиця

Портлацц-цемент 3 І!ьль», • гіігпк- 1 Значення коефіцієнтів у формулах Щебінь | Пісок 14>5>6 і алголу мал/4* г .

мінеральними добавками 1 1 Ат І К,, А К £о к

Здолбунів- Віров- Коршів-

ський ський ський „ „ _ „

гранітний -0,305 -0,76 0,23 -0,5 156 0,18

Миколаїв- Иеполоків-Ясинець- _

ський ський з кий 0,305 -0,76 0,23 -0,6 161 0,19

гравію Неполо- .

кірсь-

кий 0,31 -0,75 0,235 -0,5 148 0,16

Кам.-Поділь-Кам.-По- Полян-ський діль- ський

ський вапняковий 0,31 -0,75 0,235 -0,5 152 0,17

Гнівань- Дніпров- -

ський ський _

гранітний 0,31 -0,75 0,235 -0,5 156 0,18

Результати досліджень по синтезуванню і використанню добавок були застосовані при розробці нормативних документів і більш як на ЗО підприємствах України, Беларусі і Росії. Нормативними документами рекомендовані для широкого впровадження, розроблені разом з колективами НДіБК і НДІЗБ бувшого Держбуду СРСР модифікації УПБ, у тому числі У11Б+ННК; УНБ+ЩХК, УПБ+креишгель, а також суперпластифікатор ІІЇМ-БС, УІІБ+НК, ІІ4С+НН, ПФС+НК. Зокрема, треба відзначити, що з деяких організаційних причин ряд модифікації УПБ не знайшг’4 широкого впровадження-

Найбільш широке застосування знайшла комплексна добавка ІШ-БС, яка є аналогом С-3. Ця добавка, щь до розробки технічних умов, з 1981 року успішно застосовується на Цервоноградському заводі ЗБК, а а 1983 року в Управлінні будівництва Дністровського каскаду ГЕС і ГАЕС, Чернівецьких, заводі ЗБії; і ДБК, Мозирь-

' - 29 -

>кому заводі ЗЗБК-І2 та багатьох інших підприємствах. Мыочи ійже такі властивості як і С-3, добавка дешевше відоуого супер-іастифікатора на 20-30%, легше пристосовується для регулювання осомості бетонної суміші, а морозостійкість бетону з П4М-БС у зяких випадках навіть вища у 1,5 рази. Розроблені і застосову-їлись також варіанти ПФМ-БС з співвідношення нафталінформальде-ідного олігомеру і УПБ І...2:1. Для застосування у виробництві ЇВ виготовлені окремі партії ПФМ-БС у порошкообразному вигляді.

На В0 "Рівнезалізобетон" майже 12 років успішно застосовуйтесь комплексні добавки УПБ+ННК /НК/ і ПФС+НК, в Державній ірмі "Будівельник Буковини" - ІЙС+НН, УПБ-К.

Результати досліджень по активації компонентів бетонної су-іші високовольтним електричним розрядом використані при випуску зслідних партій бетону на ВО "Миколаївзалізобетон" і в ЕКБ ]ДБК. Дослідно-промислова установка по активації компонентів 1936 року працює в ЕКБ НДІБК. Дослідно-промисловими випробуваними було встановлено можливість скорочення витрат цементу марки )0 на 15-20%,'або скорочення тривалосте теплової обробки бетону а 20-30%. Дослідили по використанню БЕР у комплексі з суперпла^-гифікатором СЩ або пластифікатором УПБ-К показана можливість держання бетону з міцністю при стиску до 80 МПа, при розтягу до ,5 Ша, морозостійкістю до 500 циклів і водонепроникністю до 2 1а при витратах цементу марки 400 до 500 кг/м3. Поряд з цим провадження ВЕР відкриває можливості більш ефективного викорис-ання комплексних зв"язуючих з підвищеним вмістом мінеральних збавок, напружуючих синтонів, фібробетонів, нових модифікато-ів.

Особлива увага, яка не випадково винесена в окреме питання, риділясться технології високоміцних бетонів. Проблема техноло-ії високоміцних бетонів не нова, однак до розробки вйсокоёфек-

- зо -

тивних пластифікаторів і суперпластифікаторів, її вирішення обмежувалось науковими статтями, дисертаціями і випуском дослідних партій конструкцій. Перший досвід масового виготовлення конструкцій з високоміцних бетонів з суперпластифікатором С-3 розпочатий у 1979 році на Червоноградському заводі ЗБК-І і Броварському ЗБК. Виробничий досвід показав можливість масового виготовлення короб-чатих. настилів, колон, балок і ферм та інших конструкцій з бетону марок 500-700 на високорухомих бетонних сумішах при застосуванні дрібних пісків і цементу марок 400 і 500. У м:. Рівне у 1977-1980 роках запроектовано , а у 1960-1982 роках було успішно налагоджено виробництво колон, балок і ферм з бетону марок 500-600 з-застосуванням суперпластифікатора Сій і портландцементу а мінеральними добавками, в т.ч. шлакопортландцементу марок 400 і 500. Досвід цих досліджень згодом поширився і на інші підприємства бувшого СРСР. Французькою фірмою " " результати /шслідкень були

використані для виготовлення резервуарів а монолітного бетону з міцністю на стиск С0-Й0 ІЛЛа і при розтягу 3,2-4 Ша на цементах марок 500 і 600 при застосуванні дрібних пісків, суперпластифікаторів С-3 і Ш.1-ЕС. Інтересно, що у спільних дослідженнях, по розробленій методиці, иустотність заповнювача в конструкції моделювалась у ємності між двома металевими бочками, а співвідношення між піском і щебенем визначалась.не в залежності від об"ему цементної пасти, а від водовмісту і рухомості бетонної суміші. В усіх промислових впровадженнях використовувались встановлені закономірності і кількісні залежності. Багаторічний досвід переконливо довів можливості масового виготовлення конструкцій з високоміцних бетонів.

Розроблені алгоритми гроектування, оперативного регулювання і техніко-економічного аналізу складів бетонів рекомендовані для широкого впровадження НТР бувшого Мінбуду УРСР і найшли викорис-

- ЗІ -

гання на багатьох підприємствах. Виробничий досвід засвідчив, що лри широкій номенклатурі виробів, яка сягає до 200 найменувань, впоратися класичними методами, навіть з підборами складів бетону, неможливо, не говорячи вже про ефективне регулювання технологічних процесів і вибір найкращих рішень. Діючі методи управління технологічними процесами базуються на інтуїції керівника лабораторії і, м"яко кажучи, не вільні від помилок, які у перекладі на ресурси становлять щонайменше 3-5% собівартості бетону. Впровадження запропонованої системи, хоч і не в повному вигляді, показало дієздатність розроблених математичних моделей для умов виробництва і реальні можливості.технологічного регулювання.

Розроблена методика техніко-економічного аналізу, яка' знайшла втілення у раді нормативно-методичних документів. За цією методикою економічний ефект розраховують при співставленій зрівнюваних варіантів по обсягу виробництва, властивостям матеріалів, бетонної суміші і бетону, фактору часу, соціальних факторах, екологічним умовам. Зважаючи на нестабільність цін, був використаний такий прийом: за базову ціну у І одиницю прийнято портландцемент з мінеральними добавками марки 400.

Економічний ефект від впровадження модифікаторів бетону змінювався в залежності від напрямків застосування. Так, при впровадженні суперпластифікатора П-Ш-БС для виготовлення короб-чатих настилів, з бетонів марок 400-С00 він складав 0,5-0,6 ум. од./м3, а колон, стріхошіх і мостових балок і ферм з бетону марок 500-700 - 0,18-0,25, у касетнії: технології - 0,05-0,12, при будівництві водоводів - 0,2-0,3. Щодо плит, балок, блоків та інших технологічних конструкцій з бетону клас і и ЕІ0-Ь20, то застосування ПїМ-БС не дао єкоисмічисто ефекту, ^едифікатор ійЬІ-ЬС був впроваджений у виробництво високоміцних бетонні на (і підприємствах .

- 32 -

Застосування комплексних добавок УШнШК, УГІБ+НК, І1ФС+НК тільки у БО "Рівнезалізоо'етон" за 12 років дозволило знизити витрати цементу більш як на 8 тис.т і теплової енергії на 7501000 МДчс. З 1987 до 1993 року на Чернівецькому І.ЩП "Будіндуст-рія" завдяки застосуваніш модифікаторів УІШ-К і ІІФС+НН, ПФС + "Нітродап" зекономлено більш як 4 тис.т цементу, підвищено якість бетонної суміші.

Узагальнюючи результати впроваджень, можна зробити висновок, що тільки застосування розроблених по роботі добавок давало Україні економічний ефект більш як 12 тис. умов.од., тобто 7 млрд. 200 млн. крб. у цінах квітня 1994 р. на рік. Економічний ефект у Білорусі, Росії не підраховувався, але по оціночним показникам він у цих державах разом не менший.

Аналіз економічної ефективності розрядно-імпульсної технології виконувався з позицій визначення оптимальних параметрів процесу і перспектив розвитку. Доведено, що найефективніші параметри це - вміст активованої частини цементу 25-30% і кількість імпульсів 250-300. Економія цементу при цьому становить 10-15$, або теплової енергії - 20-25%. '

Визначення економічної ефективності запропонованих методів ущільнення і теплової обробки бетону не викликає великих труднощів. Економічний ефект від застосування поліциклічного вібрування бетонної суміші у попередньо підігрітих формах дозволяє скоротити Ьйтрат»: на 0,02-0,05 ум.од. на Іма бетону. Щсі-до теплової обробки під тиском, то економічний ефект від застосування способу становить 0,03-0,06 ум.од. на їм3 бетону класів ВІ5-В25 і

0,06-0,09 ум.од. - для класів р 100- ^300

Найбільший інтерес викликає застосування системно-структурного підходу для економічного аналізу регіональних і народногосподарських проблем. Вирішення цих питань в умовах ринку кла^

- 33 - .

сичними методами і без застосування ЕОМ практично неможливо. Таке розв"язання проблеми можливе тільки на алгоритмічному рівні.

Для вирішення задач перспектив широкого впровадження добавки ІЙМ-БС застосовано одержані кількісні залежності впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону і алгоритм, наведений на мал. 4 при.різних цінах і співвідношеннях наф-талінформальдегідного олігомеру і УІІІІ. Розрахунки на ЕОМ показують, що для бетонних сумішей класів 113—114 найбільш ефективний варіант співвідношення на{італінформальдегідного олігомеру для бетонів класів В20-В30 з 70%-ною відпускною міцністю 2:1, для бетонів класів В25 і вище, а також при відпускній мй-ності більш як 00% - 3:1. Так, для Донбасу, Біларусі і районів Уралу найефективніше співвідношення 3:1, а для Буковини і Молдови - 2:1, в деяких випадках, - 1:1. Аналогічні розрахунки для інших добавок показують, що у,Західних регіонах вигідніше застосовувати добавку УПБ і модифікатори на її основі, ніж 11ФС.

Розгляд з економічних позицій структури виробництва цементів показав, що для України, де дальність транспортування невелика, найвигідніше масове /до 80%/ виробництво портландцементу з мінеральними добавками, шлакопортландцементу і золошлакопортландце-менту марок 300 і 400. Що-до портландцементу марок 600 і ЄОО і сульфатостійкого портландцементу, то їх потреба по народному господарству становить не більше 20%. Причому експериментальними послідами і техніко-економічними розрахунками доведено, що при застосуванні ефективних пластифікаторів і суперпластифікаторів зпіввідношення активності цементу і проектної міцності бетоііу на :тиск становить не 1,5-2, як загальноприйнято, а 0,8-1,4.

-ъи-

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1.'На підставі узагальнення і систематизації досліджень розроблена класифікація і встановлені основні напрямки ресурсо-заощадженн: і модифікації бетону за функціональним призначенням, техніко-економічним і соціальним ефектами.

2. Комплексний підхід до проблеми ресурсозаощадження базується на запропонованій системно-структурній концепції технології, яка полягає у розгляданні бетону.як багатопланової і по-в"язаної між собою ієрархії системно-структурних рівнів і критеріїв ефективності від зв"язуючого до будівельно-експлуатаційних рівнів, що формуються, трансформуються і розвиваються по принципу "система в систему" завдяки модифікації та енергетичному спрямуванню і описуються багатоярусною системою кількісних залежностей і їх зв"язків; критеріями ефективності такої системи є витрати виробництва і показник конструкційно-технологічної енергоємності.

3. Вірогідність, об'єктивність і оперативна оцінка результатів досліджень забезпечуються удосконаленням методики і технології експерименту, зокрема: визначенням міцності зв"язуючого при постійних значеннях Б/Ц, об"єму цементно-піщаного розчину та во-допотреби заповнювачів при такому їх співвідношенні, яке дає мінімальну водопотребу бетонної суміші, визначенням пустотності заповнювачів у ємності, що моделює переріз конструкції, співвідношення між піском і щебенем /або гравієм/ в залежності від їх гранулометричного складу за абсолютним об”ємом, годормісту і ру-

- ои -

хомості бетонної суміші, експрес-контролєм морозостійкості і водонепроникності бетону по показнику опору проходженню повітря, аналізом конструкційно-технологічної енергоємності і витрат виробництва у порівняних даних по властивостях компонентів, якості бетону, цінам, обсягам виробництва, екологічним і соціальним наслідкам. '

4. На базі теоретичного аналізу і експериментальних даних встановлено вплив міцності 'зв"язуючого на розтяг і методів визначення міцності цементу на міцність бетону на стиск.

5. Аналізуючи формування структури і властивостей бетону, як процес складної детермінації переходу одного системно-структурного рівня в інший, початковою стадією і внутрішнім джерелом руху яких е парна взаємодія між гідратованимн частинками в"яжучого, висунута гіпотеза про можливість направлення і регулювання процесу за рахунок високоактивних компонентів у вигляді модифікаторів, які містять "оголені" зернинки в"яжучого.

6. Запропонована активація процесів структуроутворення за рахунок обробки компонентів бетонної суміші у водному розчині ПАР високовольтним електричним розрядом, який викликає мбханічну ерозію частинок, гомолітичне розщеплення водного розчину з виникненням продуктів рекомбінації і Н^С^, формування активних центрів і зародків нових фаз у зв"язуючому по дислокаційному, плазмо-хі-мічному, газоконденсаційному, тепловому і радіаційно-квантовому

механізмам. '

7. На базі експериментальних досліджень розроблені комплексні ресурсозберігаючі модифікатори бетону ГІФМ-БС.УІІБ+ННК /ННХК,НК/, УПБ-Г,УПБ-К,ШС+НН /"Нітродап"/,ІИ>С+СНВ та ін., встановлені ради ефективності добавок в залежності від умов тверднення бетону, зокрема встановлена зміна показників ефективності ЛСТ від негативного при тепловій обробці бетону на цементах Ш групи ефективності при пропарюванні до позитивного для цементів І групи і нормальних умов

тверднення.

8. Експериментальними дослідженнями доведений високий ресурсозберігаючий ефект активації ВЕР цементу, бентоніту, золошлако-вих суїлішей у водному розчині ЛСТ при вмісті активованої частини цементу до 30%, бентоніту до 4% і золошлакової суміші до 40% від загальної маси цементу, суміщення активованої частини цементу з суперпластифікаторами, показана реальна можливість зниження витрат цементу на 18-22%, теплової енергії на 22-30%, одержання високоміцних і високоморсзостійких бетонів /класів В60, ^ 300, V/12

і вище/.

9. На базі встановлених закономірностей і системно-структурної концепції отримані адаптивні і дієздатні кількісні залежності впливу основних факторів /у т.ч. добавок/ на водопотребу бетонної суміші, міцність, морозостійкість і водонепроникність бетону; доведена можливість підвищення якості бетону і зниження витрат цементу на 8-12% при застосуванні запропонованого способу поліцик-лічного вібрування високорухомих і литих бетонних сумішей у попередньо підігрітих до 40°С формах, а також зниження витрат цементу і теплової енергії на 10-25% за рахунок теплової обробки бетону при тиску 0,2-1,2 МПа з одночасним вилученням надлишкової частини води і повітря; встановлено, що теплова обробка не знижує, а в деяких випадках навіть підвищує проектну міцність, морозостійкість і водонепроникність бетону; розроблена дієздатна система проектування, автоматизованого управління і техніко-економічного

аналізу складів бетону, яка відрізняється репродуктивністю експериментальних даних, адаптивністю і частковим зворотнім зв"язком.

10. Виробничий досвід підтверджує результати теоретичних і

експериментальних досліджень, показує реальну можливість масового випуску конструкцій з високорухомих і литих бетонних сумішей міцністю на стиск до 80 ШІа, на розтяг до 4 Міа, морозостійкістю до

500 циклів, водонепроникністю до 1,2 Міа а цементів марок 400,5

і суперпластифікатора ЩМ-БС, дієздатність розроблених кількісних залежностей впливу основних факторів на властивості бетонної суміші і бетону, ефективність розроблених модифікаторів, способів активації компонентів, ущільнення і теплової обробки бетону.

II. Системно-структурна концепція, встановлені нові закономірності і кількісні залежності дозволяють за допомогою розробленого алгоритму на ЕОМ вирішувати багатопланові техніко-еко-номічні народногосподарські і регіональні задачі визначення ефективної структури виробництва цементів, виробництва і застосування різних модифікаторів бетону, конструкційно-технологічної енергоємності конструкцій, будівель і споруд, зокрема, доведено, що для України найбільш вигідно масове /до 80%/ виробництво портландцементу з мінеральними добавками, шлакопортландцементу і золоалакопортландцементу марок 300 і 400 і, що при застосуванні ефективних пластифікаторів і суперпластифікаторів найефективніше відношення активності цементу до проектної міцності бетону на стиск - 0,8-1,4, обгрунтована ефективність застосування модифікатора ПФМ-БС у різних співвідношеннях компонентів в залежності від властивостей бетону і регіону впровадження.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ дисертації; ОПУБЛІКОВАНІ У

монографіях:

1. Файнер М.Ш. Ресурсосберегающая модификация бетона. -Черновцы: Прут, 1993. - 152 с.

2. Файнер М.Ш. Введение в математическое моделирование технологии бетона. - Львов: Свит, 1993. - 240 с.

3. Файнер М.Ш. Теоретические и экспериментальные основы разрядно-импульсной технологии бетона. - К.: УкрИНТЭИ, 1993.-81с.

ог.іяОопій інформації: :

Файнер М.Ш. Производство высокопрочных бетонов на предприятиях строительной индустрии //Передовой опыт в строительстве. Сер. Ы. Строительная индустрия. Экспресс-информация. -М., 1985, вып. 8. - С. 1-24. '

пауков их статтях:

1. Файнер М.Ш. Экономико-математический анализ производства сборного железобетона //Известия вузов. Строительство и . архитектура. - 1978. - F 5. - С. 79-84.

2. Файнер М.Ш. К вопросу о критериях и принципах оптимизации режимов тепловой обработки бетона //Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1979. - № 10. - С. 72-78.

3. Иванов Ф.М., Батраков В.Г., Силина Е.С., Файнер М.Ш. Суперпластификатор для получения высокомарочных бетонов //Промышленное строительство и инженерные сооружения. - 1980. - № 4.-С. 34-35.

4. Файнер М.Ш. Анализ эффективности высокопрочных бетонов с помощью ЭВМ. Реферативная информация. Автоматизированные системы управления в строительстве, вып. 3. - М., 1981. - С. 8-Г

5. Сытник Н.И., Файнер М.Ш., Андрианова Г.С. и др. Эффективная добавка к бетонным смесям и строительным растворам //Промышленное строительство и инженерные сооружения. - 1982. - № 2.-С. 12.

6. Файнер М.Ш., Тимощук Н.С., Кошелева JI.И. и др. Опыт литьевого формования конструкций из высокопрочных бетонов //Исследование и применение бетонов с суперпластификаторами. - М.: НИИЖБ, 1982. - С. 36-39.

7. Цыганков И.И., Файнер М.Ш. Технология и экономика изготовления железобетонных изделий из литых бетонных смесей // Технология формования сборного железобетона /Материалы семинара/.' - М.: ВДНТП, 1982. - С. 109-113.

8. Файнер М.Ш. Технико-экономический анализ добавок к бетонам //Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1983. -№ 3. - С. 73-77.

9. Файнер М_ЛИ. Новые добавки к высокомарочным б тонам // Промышленное строительство и инженерные сооружения. - 1984. -

# 3. - С. 30-31.

10. Файнер М.Ш. Хімізація бетону //Сільське будівництво.-

1985. - № I. - G. i6-I7. .

11. Файнер М.Ш. Эффективность химизации бетона //Строительные материалы и конструкции. - 1985. - № 4. - С. II—12.

12. Батраков В.Г., Силина Е.С., Файнер М.ill. и др. Высокопрочные бетоны на шлакопортландцементе //Строительные материалы и конструкции. - 1985. - № 3. - С, 15-16.

13. Сытник Н.И., Файнер М.Ш., Андрианова Г.С.'Бысокопроч-

ные гидротехнические бетоны //Строительные материалы и конструкции. - 1986. - № 3. - С. 20-21. ■

14. Файнер М.Ш. Анализ энергоемкости разрядно-импульсной технологии обработки бетонной смеси //Энергетическое строительство. - 1986. - № 7. - С. 4-6.

15. Файнер М.Ш. Исследование конструкционно-технологической энергоемкости бетона и железобетона //Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1986. - № II. - С. 49-52.

16. Файнер М.Ш. Энергоемкость высокопрочных бетонов //Бетон и железобетон. - 1906. - № II. - С. 25-26.

17. Файнер М.Ш. Эффективные способы получения высокопрочных бетонов //Энергетическое строительство. - 1986. - № 12. -

С. 34-35.

18. Файнер М.Ш. Разрядно-импульсная активация вяжущих в

химически активной среде //Электронная обработка материалов. -1987. - № I. - С. 80-82. '

19. Файнер М.Ш. Экономическая эффективность розрядно-им-пульсной технологии //Строительные материалы и конструкции. -1987. - № 4. - С. 31.

20. Файнер М.Ш. Системно-структурный подход к анализу

производства сборного железобетона //Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1988. - № 6. - С. 78-81. '

21. Поедавшее Ю.Н., Шульгин В.В., Файнер М.Ш. и др. Раз-рдцно-импульсная технология бетона //Бетон и железобетон. - Ресурсе- и энергосберегающие конструкции и технологии /Материалы

к X Всесоюзной конференции по бетону и железобетону» Казань, октябрь, 1908 г. - К.:НШСК, 1988. - С. 316-319. ДСП.

22. Батраков В.Г., Фаликман В.Р., Файнер М.Ш. и др. Суперпластификатор СШ? //Строительные материалы и конструкции. - 1988, №2. - С. Ю-И.

23. Зельцмал Е.И., Файнер М.Ы., Черненко Л.А. и др. Опыт применения комплексных добавок суперпластификатора //Строительные материалы и конструкции. - 1909. - № 3. - С. 29-30.

«

24. Файнер М.Ш. Методологические проблемы бетоноведения //Бетон и железобетон. - 1989. - № 8. - С. 28-29.

25. Файнер М.Ш. Снижение энергоемкости производства бетона //Промышленное строительство. - 1983. - № 12. - С. 41-42.

26. Файнер М.Ш. Регулирование расхода материалов для при-

готовления бетонов //Строительные материалы и конструкции. -1990. - № I. - С. 18. ,

27. Файнер М.Ш. Рациональные направления применения добавок к бето1 ам //Строительные материалы и конструкции. - 1990. -№ 3. - С. 23-24.

28. Батраков В.Г., Файнер М.Ш. Ресурсосберегающий эффект модификаторов бетона //Бетон и железобетон. - 1991. - JP3.-C.3-5.

• 29. Поедавшев Ю.Н., Сытник Н.И., Шульгин В.В., Пархоменко

Н.М., Файнер М.Ш. Разрядно-импульсная активация компонентов бетонной смеси //Бетоны и конструкции из новых материалов. - К.: ЮШСК, 1991. - С. 74-82.

30. Файнер М.Ш. Концепция оптимального проектирования бетона //Еетон и железобетон. - 1992. - № I. - С. 15-17.

31. Батраков В.Г., Файнер М.Ш. Технико-экономические основы модификации структуры бетона //Компьютерный поиск оптимальных модификаторов качества компонентов /Тезисы докладов научнотехнического семинара 21-23 апреля 1992 Г., Г. Одесса/. - К.: Общ-во "Знание", 1992. - С. 5-6.

32. Файнер М.Ш. Теоретические основы физико-химической

модификации бетона //Ресурсосберегающие модификаторы бетона /Тезисы докладов Международного научно-производственного симпозиума 29.09-3.10.1992 г., г. Черновцы, - Черновцы: Прут, 1992. -

С. 25-30. ,

33. Файнер М.Ш. СисТемно-структурный подход к модификации бетона //Химические добавки и их применение в технологии производства сборного железобетона /Материалы семинара/. - М.: ЦРДЗ, 1992. - О. 96-100.

34. Файнер М.Ш. Структурно-логическая схема описания цементных композитов //Экспериментально-статистическое, моделирование в компьютерном материаловедении /Тезисы докладов Международного семинара 12-14 мая 1993 г., г. Одесса. - К.: Общ-во "Знание", 1993. -- С. 12.

35. Файнер М.Ш. Экспериментально-статистические модели

в системе оперативного управления технологическими процессами // Принятие рецептурно-технологических решений по экспериментально-

статистическим моделям /Тезисы докладов Межгосударственного семинара 20-21 апреля 1994 г., г. Одесса. - МИЛ, Одесса, 1994. - С.21.

нрогктннх. нпрмітпіпшіх і іюрмаїтччіп-мі’тоіиічнчх документал.

1. Раздел "Управление качеством н эффективностью производ-

ства высокопрочных бетонов" технологической части проекта Ровен-ского завода конструкции из высокопрочных бетонов. - Севастополь, ФПИ-3, 1981. '

2. Рекомендации по применению суперплас",ификатора "Разжи-житель СШ>" для изготовления высокомарочных бетонов. - ШИЖБ, "Укроргтехстрой". - К., 1984. - 51 с.

3. Технические условия на технологию изготовления конструкций из высокопрочных бетонов для строительства резервуаров по проекту французской фирмы " KP.EBS ", ВСН IO-01/Главльвовпром-строіі. - Львов-І1арі!ж, 1984. - 59 с.

4. Рекомендации по технико-экономической оценке применения добавок в бетоне. - М.: ІШШЬ, 1985. - 81 с.

5. Применение мелассной упаренной последрожжевой барды в качестве добавки в бетон /РСН 279-86/Госстрой УССР. - К., 1986. -

17 с.

6. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций из высокопрочных бетонов /РСН ЗІІ-86/Госстрой УССР. - К.,

1986. - 36 с.

7. Рекомендации по применения добавок суперпластификаторов в производстве сборного и монолитного железобетона. - М.: НИПЖБ, 1987. - 96 с.

8. Рекомендации по технологии изготовления изделий и конструкций из высокопрочных бетонов. - 1.1.: НИПЖБ, 1987. - 47 с.

9. Технические условия ТУ 563/10.18-0334797-2-90. Модификатор бетона комплексный Г1ЙІ-ВС. - 9 с.

10. Рекомендации по рациональному применению цементов Кам.-Подольского цементного завода для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций. - Кам.-Подольекий, 1991. - 24 с.

лііл піці'ііі охоронними <>окумснт<і.\пі:

I. Авторское свидетельство СССР № 939419. Комплексная добавка для бетонной смеси. - М., Кл.3 С04В 13/24, 22.12.1980, БИ № 24, 1982 /у співавторстві з В.Б. Ратіновим, М.1.Ситником та ін./

2. Авторское свидетельство СССР 975643. Строительный раствор. - М., Пл.3 С04В 13/24, 24.04.1981, БИ I,' 43, 1982 /у співавторстві з М.1.Ситником, Г.С.Аіідріановою, Т.В.Ляшенко/.

3. Патент СССР 981297. Способ изготовления бетонных изделий. - М., Кл.3 СМВ 41/30, 15.07.1980, БІ1 46, 1982.

4. Патент СССР $ 1072392. Способ приготовления бетонной смеси. - С04В 15/00, 18.02.1981, ДСП.

5. Патент СССР І? 1І2І9ІІ. Способ приготовления бетонной снеси. -СС;В 15/00, 13/20, 30.03.1983, ДСП.

6. Дпторское свидетельство СССР /г ІІ46972. Способ приготовления комплексной добавки для цементно-бетонной смеси. - С04В 24/18, 20.04.1983, ДСП /у співавторстві з Н.М. Буденковою, С.В. Глазковою та ін./.

7. Авторское свидетельство СССР № ІІВ4ІСІ. Способ изготовления строительных изделий. - С04В 41/30, В 28 Б 21/14, 4.04.1984 ДСІ1 /у співавторстві з Л.О. І.іалініною, ЬІ.М.Купріяновим/.

8. Авторское свидетельство СССР К> ІІ8984І. Способ приготовления комплексной добавки для цементно-бетонной смеси. - С04В 24/18 , 28.10.1983, БИ )Г= 41, 1985 /у співавторстві з В.Б. Ратіно-вим, 1.М.Грушко та ін./.

9. Патент СССР №'1497980. Способ приготовления бетонной смеси. - С04В 40/00, 7.08.1987, ДСП.

10. Авторское свидетельство СССР № 1540210. Способ приготовления комплексной добавки для бетонной смеси. - С04В 24/18, 16.09.1987, ДСП /у співавторстві з М.1.Ситником, С.В.Глазковою, М.В.Гакен, М.0.Кириченко, М.І.Лілтугою та ін./.

11. Авторское свидетельство СССР № І564І35. Впжущее для теплоизоляционных бетонов. - С04В 7/14, 22/04, 28.03.1988, БИ

№ 18, 1990 /у співавторстві з М.І.Ліптугою, М.В.Гордіцеш та ін./.

12. Авторское свидетельство СССР № 1701707. Способ приготовления бетонной смеси. - С04В 40/00, 11.08.1987, БИ № 48, 1991.

13. Патент СССР № 1785573. Способ определения водопотреб-ности заполнителей. - 6’01^ 33/38, 25.12.1990, Б11 № 48, 1992.

14. Патент Рй по заявке на изобретение № 4721344/33 /058320У Способ определения прочности цементов, -б01/V 33/38, С04В 28/02, 25.01.1989.

15. Патент РФ по заявке на изобретение № 4910161/33 /013426/ Способ определения расхода мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси. - С04В 28/00, 12.02.1991.

/У-/,---"/