автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии вибропрессованных бетонов путем оптимизации баланса внутренних и внешних сил

ООЗОбвиаи

На правах рукописи

А

ш

Усачев Сергей Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИБРОПРЕССОВАННЫХ БЕТОНОВ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ БАЛАНСА ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ СИЛ

05 23 05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2006

003058030

Работа выполнена на кафедре технологии строительных изделий и конструкций Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Перцев Виктор Тихонович

Официальные оппоненты

член-корр РААСН,

доктор технических наук, профессор

Бобрышев Анатолий Николаевич

кандидат технических наук, доцент Косухин Михаил Михайлович

Ведущая организация

Липецкий государственный технический университет (г Липецк)

00

Защита состоится «28» февраля 2007 г в 14 "" часов на заседании диссертационного совета Д 212 033 01 в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу 394006, г Воронеж, ул 20-летия Октября, 84, ауд 3220

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «26» января 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

В В Власов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ А1сгуальность работы. Современный уровень развития строительной индустрии предъявляет высокие требования к строительным материалам и технологиям их производства Получившая в последние годы большое распространение технология изготовления изделий из мелкозернистого бетона методом вибропрессования позволяет создавать широкую номенклатуру продукции, отвечающей современным экономическим и экологическим критериям Вибропрессованные изделия, как правило, работают в жестких условиях эксплуатации, к ним предъявляются повышенные требования по прочности, морозостойкости, истираемости, водопоглощению, то есть по тем свойствам, которые определяют долговечность и надежность бетонов Обеспечение комплекса этих свойств требует новых научных разработок, направленных на совершенствование технологии получения эффективных вибропрессованных бетонов С этой точки зрения данное направление является актуальным

Диссертационная работа посвящена исследованию технологии производства вибропрессованных бетонов путем оптимизации баланса внутренних и внешних сил

Теоретической основой исследований служат положения современного строительного материаловедения, соответствующие разделы физической и коллоидной химии, статистической физики, механики зернистых сред, развивающие представления о влиянии внутренних сил на границах раздела фаз Уровень межфазных взаимодействий зависит от многих технологических факторов, таких как природа и свойства поверхности твердых компонентов, составляющих бетон, соотношение твердой и жидкой фаз, интенсивность внешних воздействий и, соответственно, складывающегося баланса внутренних и внешних сил Это дает возможность считать баланс внутренних и внешних сил основой для оптимизации и управления структурой и свойствами вибропрессованных бетонов

Цель и задачи исследования. Целью работы является получение количественных данных для описания, оптимизации и управления процессами формирования структуры вибропрессованных бетонов, обеспечения повышения их качества при сокращении материальных и энергетических затрат

В соответствии с поставленной целью работы были решены следующие задачи

- разработать методологические подходы к исследованию процессов формирования ранней структуры вибропрессованных бетонов (до начала схватывания),

- определить баланс внутренних и внешних сил, необходимый для формирования оптимальной структуры вибропрессованного бетона,

- установить взаимосвязь структурных факторов, действующих на различных масштабных уровнях, со свойствами вибропрессованного бетона,

- оптимизировать составы вибропрессованного бетона с позиции улучшения показателей его прочности, морозостойкости, водопоглощения и исгараемосга,

- разработать рекомендации по совершенствованию технологии вибропрессования для повышения качества изделий, снижения материальных и энергетических затрат

Научная новизна:

- разработаны методологические основы исследования процессов формирования ранней структуры вибропрессованных бетонов,

- уточнены основные закономерности процессов, протекающих на различных масштабных уровнях и ответственных за формирование ранней структуры вибропрессованного бетона,

- получены данные об определяющем влиянии внутренних сил на формирование микро-, мезо- и макроуровневых структур бетона, и установлены факторы управления балансом внутренних сил,

- получены дополнительные данные о роли внешних вибрационных и прессующих воздействий на формирование стр> ктуры бетона на каждом масштабном уровне,

- разработаны технологические рекомендации по оптимальным составам бетонных смесей и по выбору эффективных режимов вибропрессования, обеспечивающих получение вибропрессованных бетонов с улучшенными свойствами

Практическая значимость работы Разработаны предложения по проектированию составов вибропрессованных бетонов, заключающиеся в модифицировании структуры цементного камня и создании плотных упаковок заполнителей Разработаны и внедрены составы вибропрессованных мелкозернистых бетонов с оптимальным расходом цемента, не превышающим требований стандартов, физико-механические свойства которого не уступают лучшим образцам бетона отечественного и зарубежного

производства Получены вибропрессованные изделия с классом бетона по прочности В 50, маркой по морозостойкости Р 300, с улучшенными показателями по истираемости (менее 0,5 г/см2) и водопоглощению (не более 5 %) Предложены режимы вибропрессования с оптимальным соотношением вибрационных и прессующих воздействий, обеспечивающие снижение энергозатрат на процесс уплотнения не менее чем в 3 раза по сравнению с применяемыми на практике Разработан комплекс технологической документации на производство вибропрессованных бетонных тротуарных плит, бортовых и стеновых камней

Внедрение результатов. Технологические параметры, режимы и составы бетона апробированы при производстве вибропрессованных изделий в ОАО «Завод ЖБК» (г Воронеж) При техническом содействии автора выпущена опытно-промышленная партия вибропрессованных изделий объемом 1000 м3 Результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» при постановке лекций, лабораторных работ и практических занятий по курсам дисциплин «Основы научных исследований и технического творчества», «Технология бетона, строительных материалов, изделий и конструкций», «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций», при выполнении курсовых, дипломных проектов и УИРС

Достоверность результатов работы обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с применением стандартных средств измерений и методов исследований, применением современных математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов исследования, опытными испытаниями и их положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений и результатам других авторов

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 55-ой научной конференции студентов Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (Воронеж, 2003 г), межотраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2004,2006 гг), международной молодежной научной конференции, посвященной 1000-летию Казани «Туполевские чтения» (Казань,

2005), юбилейной научной конференции, посвященной 75-лешю Воронежского государственного архитектурно-строительного университета «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2005г), XIII международном семинаре Азиатско-Тихоокеанской академии материалов «Строительные и отделочные материалы Стандарты XXI века» (Новосибирск, 2006), XI всероссийском слете студентов и аспирантов «Сгуденты и аспиранты - малому наукоемкому бизнесу» (Владимир, 2006 г) По тематике диссертационной работы получен и выполнен фант «Совершенствование технологии и свойств вибропрессованного бетона» по совместной программе Минобр-науки РФ и Государственного фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Ползуновские гранты, 2006)

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 12 научных публикациях (статьях), в том числе в 2 статьях в центральных рецензируемых изданиях из списка рекомендованных ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, изложена на 210 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 21 таблицу, список литературы из 132 наименований и 4 приложения

На защиту выносятся:

- методология исследования процессов вибропрессования мелкозернистых бетонов,

- результаты экспериментальных исследований влияния вещественного состава бетонных смесей на характер и величины внутренних сил, проявляющихся на разных масштабных уровнях при вибропрессовании бетона,

- экспериментальные данные о закономерностях влияния внешних силовых воздействий на процессы формирования структуры вибропрессованных бетонов,

- оптимальные составы, обеспечивающие высокие физико-механические свойства бетона, эффективные режимы вибропрессования,

- результаты промышленной апробации технологии вибропрессования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы д иссертационной работы, приведены

цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость результатов работы, защищаемые положения, представлены данные апробации и внедрения результатов работы

В главе 1 представлен анализ научно-технической литературы по вопросу состояния технологии вибропрессованных бетонов, которая в настоящее время получила широкое распространение Показано, что вибропрессованные изделия отличаются повышенной плотностью и прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью и долговечностью, ускоренным твердением, меньшей усадкой и ползучестью бетона. В последнее время изделия из вибропрессованного бетона стали показателями современного уровня качества строительной продукции и составляют конкуренцию изделиям из керамики, цементно-полимерных и других композиций, так как позволяют создавать строительные объекты, соответствующие современным технико-экономическим критериям Кроме того, распространение технологии вибропрессования обусловлено доступной и широкой сырьевой базой, наличием серийно выпускаемого автоматизированного оборудования, позволяющего осуществлять быструю переналадку при переходе на производство изделий другой номенклатуры, относительно невысокими капитальными затратами, практически неисчерпаемым спросом на долговечные, высококачественные изделия Вместе с тем, дальнейшее повышение качества вибропрессованной продукции и совершенствование технологии требуют углубленного изучения процессов вибропрессования с применением современного системного подхода Решение поставленных задач может быть осуществлено с помощью последовательного изучения процессов, определяющих влияние внутренних сил, их взаимосвязи с внешними силами, характеризуемыми как величиной, так и соотношением вибрационных и прессующих воздействий Научно-практической основой исследований послужили результаты, изложенные в работах И Н Ахвердова, Ю М Баженова, П Г Комохова, В В Михайлова, В В Помазкова, И А Рыбьева, В И Соломатова, Е М Чернышова, Е И Шмитько и других ученых о процессах формирования структуры бетона, данные научных разработок ученых в области вибрационного уплотнения бетонных смесей — А А Афанасьева, Б В Гусева, А Е Десова, Г.Я Кунноса, В Т Перцева, И Ф Руденко, Б Г Скрамтаева, результаты исследований в технологии формования с применением дополнительного

прессующего давления (вибропрессования) - Ф Г Брауде, В Г Довжика, С А Осмако-Еа, О Л Савинова, В Н Шмигальского н других исследователей Благодаря развитию соответствующих разделов фундаментальных наук, таких как коллоидная химия, статическая физика, фрактальная геометрия и современным достижениям в области сгрои-тельного материаловедения и технологии бетонов, имеется возможность качественно ! ювого рассмотрения основ процесса вибропрессования В частности, теоретической базой исследований в направлении изучения внутренних сил служат современные представления о роли межфазных явлений в процессах формирования структуры дисперсных материалов, о влиянии модифицирующих добавок различной природы на процессы структурообразования и физико-механические свойства бетона, о роли межчастичных, в том числе капиллярно-пленочных взаимодействий, а также данные о создании более плотных упаковок на различных масштабных уровнях структуры бетона На основе изучения влияния вибрационных и прессующих воздействий стало возможным оценить их совместную работу, закономерности движения компонентов, составляющих бетонную смесь, и сопровождающие их энергетические потоки Таким образом, очевидно, что динамика процессов раннего формирования структуры бетона (до начала схватывания) определяется взаимодействием внутренних и внешних сил

Изложенное определяет сущность рабочей гипотезы, заключающейся в том, что для получения высококачественного вибропрессованного бетона необходимы оптимизация и управление балансом внутренних и внешних сил на каждом масштабном уровне создания его структуры

- на микроуровне это осуществляется за счет варьирования вещественного состава вяжущего и микронаполнителя, природы их поверхности и дисперсности, обеспечения оптимального водосодержания, модифицирования органо-минеральными добавками,

- на мезоуровне, в масштабе зерен заполнителя - посредством «конструирования» более плотных упаковок частиц твердой фазы,

- на макроуровне, в масштабе изделия - путем реализации оптимальных соотношении параметров вибрации и величин прессующего давления, режимов вибропрессования

На этой основе сформулированы цель и задачи исследований

В главе 2 разработаны методологические подходы к исследованию процессов формирования ранней структуры бетона при вибропрессовании, описаны методики испытаний и даны характеристики применяемых сырьевых материалов

Задачи, поставленные в работе, решаются с помощью реализации современного системного подхода, общие принципы которого успешно применяются в строительном материаловедении Предложено осуществлять «конструирование» материала по принципу «снизу-вверх» от микро- к макроуровню на кавдом масштабном уровне с учетом физико-химических явлений, энергетических потоков, силовых взаимодействий и взаимовлияния внутренних и внешних сил Исходя из этого, были сформулированы принципы «конструирования» структуры и свойств высококачественного вибронрес-сованного бегона (рис 1)

Масштабные уровни структуры Входные параметры А Выходные параметры

МАКРОУРОВЕНЬ (более 101 м)

- режим работы и конструктивные особенности аппарата 1 - энергетические затраты, - материальные затраты, -свойства готовой продукция

.0 I £ = О о а т->м О о п ■гш г - гранулометрия и форма частиц заполнителя, - свойства поверхности частиц заполнителя, - баланс внешних вибрационных и прессующих воздействий, - структура и свойства бетон? (плотность, прочность, водопо-глощение)

МИКРОУРОВЕНЬ («"•-Ю"* м) - дисперсность частиц твердой фазы, - природа и свойства поверхности твердой фазы, - количественные соотношения жидкой и твердой фаз, - вид, свойства и количество модифицирующих добавок, - вибрационные и прессующие воздействия - реологические свойства системы «цемент-вода», • структура и свойства цементного камня

Рисунок 1 - Схема «конструирования» структуры и свойств вибропрессованного бетона по принципу «снизу-вверх»

Исследования систем на микроуровне проводились с помощью сканирующего микроскопа «Jcol jsm-6380LV» и дериватографа «Паулик и Паулик» Основываясь на положениях фрактальной геометрии давалась оценка свойств поверхности частиц твердой фазы и агрегированных (фрактально-кластерных) структур При этом показатель фрактальной размерности D определялся методом «островов среза» «Конструирование» плотных упаковок из частиц заполнителя на мезоуровне структуры бетона осуществлялось с применением компьютерного моделирования Исследования реологических свойств цементных систем выполнялись с помощью ротационной вискозиметрии Оценка энергетических взаимодействий при виброуплотнении и вибропрессовании проводилась на специально сконструированной виброустановке, оснащенной системой автоматического управления резонансным режимом гармонических колебаний Это позволило существенно повысить чувствительность вибрационных механизмов к изменению свойств бетонной смеси, а также осуществить процесс формования в отгимальных энергетических условиях При вибропрессовании использовался безынерционный пригруз, величина которого варьировалась в диапазоне от 110 "4 до 2 10 "2 МПа. Величины ускорений колебаний гармонического характера устанавливались равными 25-45 м/с2 Такие параметры ускорений колебаний обеспечивают максимальное вибрационное разжижение бетонной смеси

В работе использовались цементы марок ПЦ 400-Д0 и ПЦ 500-Д0 Староосколь-ского и Белгородского цементных заводов, природные кварцевые пески месторождений Воронежской области с модулем крупности от 2,04 до 3,80, гранитный щебень ОАО «Павловск-гранит» фракции 5-10 мм В качестве добавок применялись молотый кварцевый песок с удельной поверхностью от 50 м2/кг до 300 м2/кг, микрокремнезем конденсированный уплотненный (ТУ 5743-048-02495332-96) с удельной поверхностью 12103 м2/кг, суперпластификатор С-3 (ТУ 6-36-0204229-625) Для ускорения процессов твердения бетона вводились добавки-электролиты серноватистокислый натрий (ГОСТ 27068-86), сернистокислый натрий (ГОСТ 195-77) и хлористый катыши (ГОСТ 45088)

Приготовление бетонной смеси осуществлялось в условиях вибромеханического перемешивания в одноватьном лопастном смесителе с вращением лопастей и их про-

дольной вибрацией (скорость вращения лопастей составляла 1,0 с 'амплитуда ускорений продольных колебаний вала была равна 30-40 м/с2) Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях при температуре 20±2°С и влажности 100 % Образцы мелкозернистого бетона испьпывались на прочность при сжатии по ГОСТ 18105-86, водопоглощение определялось по ГОСТ 12730 3-78, истираемость - по ГОСТ 13087-81, морозостойкость - по ГОСТ 10060 0-95 и ГОСТ 10060 4-95 Проводилась статистическая оценка результатов испытаний определялись средние значения показателей и коэффициент их изменчивости

В главе 3 приведены результаты исследования процессов, происходящих на микроуровне Исследования проводились на модельных дисперсно-зернистых системах (табл 1)

Таблица 1 - Свойства свободноуложенных дисперсно-зернистых систем

Тип системы Удельная поверхность твердой фазы, мг/кг \ вя- отношение Характе^Х^ ристики ^^ структур \ 0 0,01 0,05 0,1 0,15 0,?5

«Молотый песок-вода» 50 плотность, кг/м3 1470 1291 837 800 894 1624

показатель фрак-тапьности О 1,86 1,80 1 4? 1,56 1,67 1 89

«Цемент-вода» 300 плотность, кг'м3 1190 975 820 850 895 1110

показатель фрак-тальности О 1,66 1 64 1 38 1 41 1 52 1 54

«Микрокремнезем-вода» 12000 плотность, кт/м' 490 490 480 490 510 540

показатель фрак-тальности 0 1 51 1,47 1 47 1 31 1 30 1 31

«Песок-цемент-микрокремнезем-вода» 600* плотность, кг/м3 890 850 777 673 621 830

показатель фрак-тальности 0 1.67 1,60 1,41 1 21 1.14 1.42

* с учетом массовых долей компонентов системы

Установлено, что совокупность явлений, протекающих на микроуровне зависит от дисперсности твердой фазы, В/Т-отношения и оказывает существенное влияние на процессы формирования ранней структуры цементного камня Отмечается значительное влияние на процессы самоорганизации структур изучаемых систем дисперсности

II

а)

Рисунок 2 - Структура системы «цемент-вода» (а) (хЮОО), обводненная частица цемента (б) (хЗООО), В/Ц=0,2

частиц твердой фазы Микрогетерогенные частицы цемента, молотого кварцевого песка и коллоидные частицы микрокремнезема под действием молекулярных, ионно-электросгатических сил, сил поверхностного натяжения и капиллярно-пленочного взаимодействия формируют фрактально-кластерные структуры Причем фрактальный вид имеют как отдельные частицы, так и формирующиеся из них кластеры (агрегаты) и агрегированная структура в целом (рис 2)

Установлено, что независимо от природы происхождения, в неувлажненных тонкодисперсных системах (В/ТиО) с увеличением дисперсности частиц твердой фазы снижается плотность самоорганизующихся

структур свободноуложенных систем Так, с ростом дисперсности частиц от 50 м2/кг (молотый кварцевый песок) до 12103 м2/кг (микрокремнезем) насыпная плотность систем уменьшается в 3 раза (табл 1) Основной количественной характеристикой фрактально-кластерных структур является показатель фрактальной размерности - О, величина которого меньше соответствующей топологической размерности - с! Фрактальная размерность тесно коррелируется с плотностью, геометрическим построением и другими свойствами агрегированных структур С уменьшением плотности систем снижается и их показатель фрактальносги - Б, например, от 0=1,86 для неувлажненного молотого песка до 0=1,51 для микрокремнезема (табл 1)

Наряду с дисперсностью частиц определяющим в процессах самоорганизации дисперсно-зернистых систем является влажностный фактор Взаимодействие жидкой и твердой фаз сопровождается формированием межфазных границ Наличие фрактальной поверхности частиц твердой фазы изменяет энергетическое состояние межфазных границ

В процессах агрегирования дисперсных систем «цемент-вода», «микрокремнезем-вода» важным является конкурирующее взаимодействие пленочной и капиллярной влаги, которое оценивается ее энергетическим состоянием Полная поверхностная энергия взаимодействия Ех (по данным проф П А Головинского) равна

= 1 {«('У

йК,

(1)

где а(1)- градиент поверхностного натяжения, / - расстояние между частицами или агрегатами, 5 - площадь поверхности частицы или агрегата

Зависимость (1) определяет область преимущественного действия пленочного расклинивающего - Рп и капиллярно-стягивающего - Рк давлений Пленочное и капиллярное давления определяются как

Рп = -¿а 1(11 = а(1), Рк - Саж_г соей1//,

(2)

где а&.т, Ож-г - поверхностные натяжения на границе раздела фаз, соответственно, «жидкость-твердое тело» и «жидкость-газ», С — константа, связанная с кривизной стягиваемых поверхностей, в — краевой угол смачивания твердой фазы жидкостью Давления Рп и Рк как функции межчастичного расстояния приведены на рис 3 В области /0</</; доминирует расклинивание, а в области />// преобладает стяжение системы Фактор влажности, влияя на процессы самоорганизации структуры дисперсных систем, соответственно изменяет и свойства этих систем Выбор В/Т-отношения позволяет регулировать и плотность формирующихся структур, и их вид Так, в системе «цемент-вода» в диапазоне В/Ц-отношения от 0 до 0,25 плотность изменяется от 1190 кг/м3 до 820 кг/м3, а показатель фрактальности -от 1,66 до 1,38, в системе «микрокремнезем-вода» при тех же значениях В/Т плотность изменяется от 540 кг/м3 до 480 кг/м3, а показатель фрактальности - в

13

Рисунок 3 - Зависимость пленочного Р„ и капиллярного Рк давлений от межчастичного расстояния I

диапазоне 1,51-1,30 (табл 1) Это говорит о том, что путем изменения дисперсности частиц твердой фазы и влажности систем за счет регулирования баланса внутренних сил возможно управлять видом и свойствами формирующихся структур

Роль «регуляторов» плотности структуры дисперсно-зернистых систем играют и добавки-разжижигели цементных систем, в роли которых в данной работе выступает известный суперпластификатор С-3 Молекулы С-3, первично адсорбируясь на границе раздела твердой и жидкой фаз, существенно снижают величину свободной поверхностной энергии <уЖ-Т, что обеспечивает уменьшение толщины водных пленок как внутри агрегатов, так и в межа1регатном пространстве Фрактально-кластерная структура при введении суперпластификатора С-3 перестраивается, самоуплотняясь и образуя

систему с более высокой

б)

а)

Рисунок 4 - Изменение структуры системы «песок - цемент - микрокремнезем» при введении С-3 (х4)

а) без добавки, б) с добавкой С-3 0,8 % от массы цемента

плотностью (рис 4)

Дальнейшее повышение плотности самоорганизующихся систем можно обеспечить путем изменения баланса внутренних сил, реализуя внешние воздействия Наиболее эффективным внешним воздействием является вибрационное Об изменении баланса сил можно судить по ве-

личинам удельной мощности, затрачиваемой при виброуплотнении систем (рис 5) В начальный период уплотнения цементно-водных систем (в течение 5-7 с) наблюдается резкое снижение величин затрачиваемой мощности (рис 5, кривая 1) Потребляемая мощность в процессе уплотнения наполненных цементных систем, плавно изменяясь, асимптотически приближается к некоторому пределу, зависящему от содержания добавки-наполнителя С введением микрокремнезема до 50 % от массы цемента, минимальная величина удельной мощности, затрачиваемой на виброуплотнение, возрастает

14

5

20

40

60

Время уплотнения, с Рисунок 5 - Изменение затрачиваемой мощности при виброуплотнении наполненной цементно-водной системы

1-без микрокремнезема с микрокремнеземом от массы вяжущего

2 - 5 % 3-25 %, 4 50 %, (В/Т=0,2, Аш2=45 м/с2)

Рисунок 6- Изменение структуры системы «цемент-микрокремнезем-вода» при виброуплотнении (х4)

а) свободноуложенной, б) после вибрирования в течение 60 с, В/Т=0,2, содержание микрокремнезема 5 % от массы вяжущего

в 1,25 раза по сравнению с не-наполненной цементно-

водной системой Это связано с изменением энергетического состояния систем микрокремнезем способствует увеличению внутренних разуплотняющих сил Для того, чтобы создать плотные структуры таких систем, требуются дополнительные энергетические затраты

Динамика процессов формирования структуры дисперсно-зернистых систем, содержащих микрокремнезем, при вибрационном воздействии представлена на рис 6 Под действием вибрации происходит переформирование

фрактальных агрегатов свободноуложенных систем С увеличением времени вибрирования повышается интегральная плотность системы и сохраняется тенденция к увеличению концентрации плотных зон Вместе с тем, даже при достижении интегральной платности, близкой к предельной, четко прослеживается наличие локальной неоднородности системы за счет ее неравномерного уплотнения (рис 6, б)

Снижению величин внутренних сил, необходимых для повышения плотности систем, реализации потенциала как внутренних, так и внешних сил, способствует введение суперпластификатора С-3 Степень воздействия С-3 на изменение баланса сил заключается в снижении потребляемой мощности при виброуплотнении исследуемых сис-

тем (рис 7) Вгедеиие С-3 обеспечивает снижение потребляемой мощности на уплот-

Полученные данные по формированию структуры дисперсно-зернистых систем явились основой для оптимизации составов модифицированного цементного камня с точки зрения обеспечения его плотности и прочности Методом математического планирования было получено уравнение регрессии (3), связывающее вещественный состав цементного камня с его прочностью

=57,66-4 758.*, + 2,1х2 -0,5х|х2 + 4,292л:,2-1,883*2. (3)

1де XI и х2 - соответственно, содержание в цементном камне микрокремнезема и супер-пласшфикатора в кодированном виде

Результаты дисперсионного анализа показали, что полученное уравнение адекватно отражает зависимость прочности от изучаемых факторов В результате эксперимента установлено, что наилучшие показатели прочности в возрасте 28 сут (70 МПа) были достигнуты для цементного камня, содержащего 5 % микрокремнезема от массы вяжущего и 0,8 % С-3 от массы цемента

В главе 4 приведены результаты исследований влияния плотных упаковок заполнителя на прочность бетона, изготовленного на основе модифицированного цементного камня Для этого была разработана и реализована методика создания плотных упаковок дисперсно-зернистых систем применительно к заполнителям вибропрессованного бетона. В основу был заложен геометрический метод компьютерного «конструирования» плотных упаковок дисперсно-зернистых частиц Сущность «конструирования» заключается в последовательном (поэтапном) заполнении частицами межзернового

16

нение в 1,5-2 рэза, а энергозатрат - в 3 и более раз

Время уплотнения, с

Рисуноь 7 - Влияние добавки С-3 на изменение мощности, затрачиваемой при виброуплотнении

1-без добавки, 2- с добавкой С-3 0,8 % от массы цемента, ВЛ"=0,2, содержание микрокремнезема 5% от массы вяжущего,

В)

с<

С)

Рисунок 8 - Последовательность заполнения межзерновых пустот и получение плотной упаковки дисперсно-зернистой системы

а), б), в) - этапы «конструирования»

пространства на каждом последующем этапе осуществлялось заполнение межзернового пространства частицами меньшего размера (рис 8)

Универсальное распределение частиц по размерам, обеспечивающее создание плотной упаковки дисперсно-зернистой системы имеет вид

т(г)~Г°+\ (4)

где тО) - распределение частиц по размерам, О - показатель фрактальной размерности , г - усредненный радиус

частиц Для получетя сравнительных данных исследовались упаковки песков природной гранулометрии и гранулометрии, подобранной на основе распределения (4) Выполненные исследования показали, что природные кварцевые пески различных месторождений имеют кривые распределения, близкие к нормальным (рис 8, кривая 1), не обеспечивая при этом необходимую плотность упаковки Практическая реализация метода дает возможность получения бимодальных распределений гранулометрии скорректированного состава песка из различных природных песков (рис 8, кривые 2-4) Установлено, что корректировка гранулометрии природных заполнителей обеспечивает повышение плотности уттаковок свободноуложенных систем в среднем в 1,25 раз

Для прогнозирования основных физико-механических свойств затвердевшего бетона предложено использовать метод фрактального анализа, который дает возможность установить корреляционную зависимость между плотностью, прочностью и показате-

17

1 2 3

Средний размер частиц, мм

Рисунок 8 - Распределение частиц песка по размерам

1-природной гранулометрии (Мкр=2,04), 2, 3, 4 - скорректированной гранулометрии при О -2,3, 2,5, 2,7

лем фрактальной размерности О На рис 9 показано, что увеличение значения Э вызывает повышение плотности и прочности затвердевшего бетона, что связано с формированием качественной структуры последнего Можно предположить, что вибропрессованный бетон с оптимальными свойствами будет получен при фрактальной размерности Э> 1,6-1,7

В главе 5 на основе полученных данных, определяющих влияние внутренних сил на формирование микро- и мезоструктур мелкозернистого бетона, определены оптимальные величины внешних воздействий необходимые для вибропрессования бетонной смеси на масштабном уровне готового изделия

Для шггенсификашш процесса перемешивания как на микро-, так и на мезоуровне применялось вибромеханическое перемешивание, позволяющее обеспечить повышение однородности бетонной смеси

Применение дополнительного прессующего давления при виброуплотнении позволяет существенно изменить баланс внутренних и внешних сил в направлении создания более плотной структуры бетона Сравнительные данные, полученные двумя способами уплотнения - вибра-

1,5 2

Фрактальная размерность О Рисунок 9 - Корреляционная зависимость прочности 1 и плотности 2 мелкозернистого бетона от показателя фрактальной размерности О

о х

о

^

к со

5

Момент приложения прессующего давления

„ 20 40

Время уплотнения, с

Рисунок 10 - Изменение мощности при виброуплотнении мелкозернистой бетонной смеси

1-без пригруза, 2-е пригрузом

ционным и вибропрессующим - показывают, что энергоемкое™ процессов, определяемых балансом внутренних и внешних сил, различны из-за наличия дополнительной прессующей нагрузки при вибропрессовании В момент приложения прессуюшего давления затрачиваемая мощность резко уменьшается (рис 10), а затем наблюдается ее медленное снижение до момента достижения коэффициента уплотнения, равного 0,960,98 (рис 11) Очевидно, что такой характер изменения мощности связан с изменением

структуры смеси и, в первую очередь, с изменением ее плотности

Известно, что основной вклад в энергетику процесса виброуплотнения вносит энергия относительного движения частиц, составляющих бетонные смеси, которая обеспечивает их вибрационное разжижение Под действием давления прессования, совпадающего с направлением силы тяжести, частицы грубодисперсной составляющей стремятся занять энергетически более выгодное положение в пределе, соответствующем идеальным классическим упаковкам, в которых межчастичное про странство заполнено фрактально-кластерными образованиями из тонкодисперсных составляющих бетона Применение прессующего давления способствует наилучшей организации частиц твердой фазы, перестройка которых происходиг на всех масштабных уровнях бетонной смеси и продолжается до установления равновесия между внешними вибрационными силами и внутренними силами, следствием чего является минимальная величина затрачиваемой энергии (рис 10, кривая 2)

Прессующее давление оказывает существенное влияние и на структурные перестройки бетонной смеси при вибропрессовании Как показывают оптические исследования структура вибропрессованного бетона отличается большей плотностью (рис 12, в) по сравнению с виброуплотненной (рис 12, б) и свободпоуложенной (рис 12, а) Однако, даже в вибропрессованной системе отмечается существенная неодно-

Время уплотнения, с

Рисунок 11 - Изменение коэффициента уплотнения бетонной смеси при

1 -виброуплотнении 2-вибропрессовании

а) 6) в)

Рисунок 12 - Изменение структуры мелкозернистого бетона при вибропрессовании (х4)

а) свободноуложенная, б) вибрированная, в) вибропрессованная

родность структуры из-за ее неоднородного уплотнения (рис 12, в)

На основе выполненных исследований было выявлено оптимальное соотношение внешних сил - вибрационного воздействия и прессующего давления Установлено, что эффект вибропрессования обеспечивает, с одной стороны, виброожижение, происходящее за счет относительного движения частиц смеси, а с другой - создает условия для дополнительного уплотнения системы при сохранении относительного движения ее составляющих При применении высоких значений прессующего давления имеет место нежелательный эффект «сводообразования», который наблюдается как на микро-, так и на мезоуровнях В результате выполненных исследований были установлены оптимальные величины давления прессования, при которых коэффициент уплотнения бетонной смеси достигает значения не менее 0,98, при этом обеспечивается снижение энергозатрат на процесс вибропрессования в 3-5 раз по сравнению с применяемыми на практике Полученные оптимальные величины давления прессования лежат в интервале 3 10 "3 - 6 10"3 МПа в диапазоне варьирования реологических свойств бетонных смесей от 20 до 40 с

В главе 6 приведена практическая реализация полученных данных по созданию плотных упаковок дисперсно-зернистых систем, оптимизации составов мелкозернистых бетонов и режимов их вибропрессования

Для ускоренного твердения вибропрессованного бетона в заводских условиях были введены добавки-электролиты, обеспечивающие более интенсивный набор прочно-

го

сти в ранние сроки твердения, что позволило уже в суточном возрасте получить бетон с 50 % нормируемой прочностью и отказаться от тепловлажностной обработки изделий

Оптимизированы составы вибропрессованного бетона для производства тротуарных плит в ОАО «Завод ЖБК» (г Воронеж), и получены изделия с прочностью 60 МПа, маркой по морозостойкости И 300, с водопоглощением не более 4,2 % и истираемостью менее 0,5 г/см2 При техническом содействии автора выпущена опытно-промышленная партия вибропрессованных изделий объемом 1000 м3 Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предлагаемых составов мелкозернистого бетона и режимов вибропрессования в ОАО «Завод ЖБК» (с учетом экономии цемента 100 кг/м3 бетона, энергозатрат 0,1 кВгч/м3 бетона и отказа от тепловлажностной обработки изделий) составит 412 тыс руб (в ценах 2006 г)

Для практического применения предложены режимы вибропрессования, обеспечивающие получение высококачественного бетона, уточнены величины прессующего давления, время его приложения, продолжительность совместного действия вибрации и давления прессования Режимы вибропрессования были апробированы на отечественных вибропрессах «Рифей-Универсал» При этом достигнуто снижение энергозатрат на процесс вибропрессования в 3 раза, величины прессующего давления - более чем в 2 раза по сравнению с рекомендуемыми на практике

На основании выполненных исследований были разработаны технологические рекомендации на производство вибропрессованных изделий широкой номенклатуры

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Разработаны методологические подходы к исследованию раннего формирования структуры мелкозернистых бетонов применительно к технологии вибропрессования Апробированы методы «конструирования» плотных упаковок дисперсно-зернистых систем Обоснованы и целенаправленно реализованы методика оптической диагностики структур таких систем с определением их фрактальной размерности и методы исследования структурно-реологических и других свойств бетонной смеси и бетонов

2 Уточнены и углублены теоретические представления и получены новые экс-

пер! (ментальные данные о влиянии дисперсности вяжущего вещества и микронаполнителя на тип формирующихся фрактально-кластерных структур при уплотнении бетонных смесей Показано, что изменение дисперсности твердой фазы, степени обводнения систем, наличие модифицирующих добавок позволяет, используя механизм действия внутренних сил, управлять процессами раннего формирования структуры дисперсно-зернистых систем и повышать их качество

3 Дня количественной оценки плотности ранней структуры бетона и прогнозирования его прочности предложено использовать показатель фрактальной размерности Установлены корреляционные зависимости между показателем фрактальной размер-кости, типом структуры и физико-механическими свойствами бетона

4 На основе компьютерного моделирования реализован метод геометрического «конструирования» плотных упаковок частиц мелкого заполнителя в бетоне Применение этого метода позволило на 15-20 % снизить пустагность системы, повысить прочность бетона не менее чем на 20 %, сократить расход вяжущего при неизменной прочности бегона

5 Получены энергетические оценки вклада компонентов бетонной смеси в формирование рлннеП структуры бетона, оптимизация баланса внутренних и внешних сил нозвопила сократить энергозатраты на процесс вибропрессования до 5 раз

6 Показана и уточнена роль вибрационных и вибропрессующих воздействий в формировании структуры бетона. Установлены оптимальные соотношения между параметрами вибрации и величинами прессующего давления, что обеспечило снижение величины последнего до З10'3-610"3 МПа

7 Оптимизация составов бетонов с улучшенной гранулометрией заполнителя, содержащих комплекс органо-химических и минеральных добавок, при использовании вибромеханического перемешивания и вибропрессующего воздействия позволила получить мелкозернистый бетон с высокими эксплуатационными характеристиками по прочности, морозостойкости, водопоглощению и истираемости, превышающими на 20-Ю % соответствующие стандартные показатели Получение в суточном возрасте 50 % нормируемой прочности бетона дало возможность отказаться от применен™ тепло-

влажностной обработки при изготовлении вибропрессованных изделий по предлагаемой технологии

8 Разработаны технологические рекомендации на изготовление вибропрессованных тротуарных плит, бортовых и стеновых камней, реализация основных положений рекомендаций позволила существенно улучшить технико-экономические показатели производства этих изделий Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составил 412 тыс руб (в ценах 2006 г) применительно к условиям ОАО «Завод ЖБК» (г Воронеж) при выпуске опытно-промышленной партии вибропрессованных изделий объемом 1000 м3

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 Перцев В Т, Усачев С М Вибрационное формирование структуры бетона в условиях дополнительных статических нагрузок // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии сб матер IV междунар науч -техн конф ТулГУ - Тула, 2003 - С 82-83 (лично автором выполнено 0,3 с)

2 Перцев В Т, Усачев С М Формирование структуры дисперсно-зернистых систем в условиях вибрационного и прессующего воздействий // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии сб матер V междунар науч-техн конф ТулГУ - Тула, 2004 - С 62-63 (лично автором выполнено 0,5 с )

3 Перцев В Т, Крылова А В , Усачев С М, Гончарова Н С Исследование плотных упаковок дисперсно-зернистых систем // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии сб матер V междунар науч -техн конф ТулГУ - Тула, 2004 - С 61-62 (лично автором выполнено 0,25 с)

4 Перцев В Т, Крылова А В , Усачев С М, Гончарова Н С, Ещенко И Н, Михай-лин М Е Исследование влияния плотных упаковок заполнителей и добавок модификаторов на свойства мелкозернистых бетонов // Бетон и железобетон в третьем гысячеле-тии матер третьей междунар конф науч -пракг конф РГСУ - Ростов-на-Дону, 2004 -Т2 - С 471-480 (лично автором выполнено 4 с)

5 Усачев С М, Перцев В Т, Птицына А В Исследование процессов вибропрессования мелкозернистых бетонных смесей // Колебательные, вибрационные, акустические процессы в строительном комплексе и градостроительстве сб матер науч вестника ВГАСУ - Воронеж, 2004 - С 53-56 (лично автором выполнено 2с)

6 Усачев С М, Леденев А А, Птицына А В , Перцев В Т Влажностный фактор в структурообразующих процессах дисперсно-зернистых систем // Актуальные проблемы современной науки Секция Архитектура Строительство труды 1-го междунар форума - Самара, 2005 - С 54-56 (лично автором выполнена 1с)

7 Усачев С М, Перцев В Т Формирование структуры дисперсно-зернистых систем в условиях внешних воздействий И Фракталы и прикладная синергетика труды четвергого междунар междисциплинар симпозиума - М, 2005 - С 241 (лично автором выполнено 0,5 с )

8 Усачев С М, Перцев В Т Внешние и внутренние силы как факторы формирования структуры бетона в процессе вибропрессования // Эффективные строительные конструкции теория и практика IV междунар науч -техн конф - Пенза, 2005 - С 330332 (лично автором выполнено 2с)

9 Усачев СМ, Птицына А В , Леденев А А, Перцев В Т Повышение эксплуатационных свойств цементно-песчанного раствора за счет применения комплексной добавки // Туполевские чтения междунар молодежи конф КГТУ - Казань, 2005 - Т 1 -С 125-126 (лично автором выполнена 1с)

10 Усачев СМ Особенности формирования ранней структуры бетона в процессе вибропрессования // Строительные и отделочные материалы Стандарты XXI века труды XIII междунар сем Азиатско-Тихоокеанской академии материалов НГАСУ (Сиб-стрин) - Новосибирск, 2006 -Т2 -С 140-142

11 Усачев С М , Перцев В Т , Черноусенко Г И Совершенствование технологии вибропрессованных бетонов // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века, 2007 - №1 - С 86-87 (лично автором выполнена 1с)

12 Усачев С М , Перцев В Т Реализация нанотехнологического подхода для вибропрессованных бетонов / Строительные материалы, 2007 - №1 - С 45-47 (лично автором выполнена 1с)

Усачев Сергей Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИБРОПРЕССОВАННЫХ БЕТОНОВ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ БАЛАНСА ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ СИЛ

Автореферат

Подписано в печать 17 01 07 г Формат 60x84 1/16 Усл-печ л 1,5 Усл-изд л 1,4 Бумага писчая Заказ №31 Тираж 100 экз

Отпечатано отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006, г Воронеж, ул 20-лет Октября, 84

1 Состояние и направления совершенствования технологии вибропрессованных бетонов.

1.1 Технология производства и область применения вибропрессованных бетонов.

1.2 Направления повышения качества вибропрессованных бетонов.

1.2.1 Характеристика бетонной смеси как сложной дисперсно-зернистой системы.

1.2.2 Роль процессов формирования ранней структуры в обеспечении физико-механических свойств вибропрессованных бетонов.

1.2.3 Влияние внутренних сил на формирование структуры бетона.

1.2.4 Влияние внешних вибрационных и вибропрессующих воздействий на процессы формирования структуры бетона.

1.2.5 Цель, задачи и содержание исследований.

2 Методика и методы исследования, сырьевые материалы.

2.1 Методологические основы исследований.

2.2 Представление процесса формирования ранней структуры вибропрессованного бетона как объекта исследования и управления

2.3 Характеристика сырьевых материалов.

2.4 Методы исследования.

2.4.1 Методы исследования свойств сырьевых материалов.

2.4.2 Разработка методики получения плотных упаковок дисперсно-зернистых систем.

2.4.3 Методика исследования фрактально-кластерных свойств тонкодисперсных систем.

2.4.4 Методы исследования структурно-реологических, виброреологических и диссипативных свойств бетонной смеси и ее составляющих в условиях внешних воздействий.

2.4.5 Методы определения основных свойств растворных, бетонных смесей и вибропрессованного бетона.

3 Исследование влияния свойств тонкодисперсных систем на формирование ранней структуры цементного теста и физико-механические свойства цементного камня.

3.1 Научно-практические предпосылки исследования свойств тонкодисперсных систем.

3.2 Результаты исследования формирования структуры сухих тонкодисперсных систем.

3.3 Исследование процессов раннего структурообразования тонкодисперсных систем при обводнении.

3.4 Особенности поведения тонкодисперсных систем в условиях вибрационных воздействий.

3.5 Регулирование структуры и свойств цементного теста и камня добавками пластификаторами и ускорителями твердения.

3.5.1 Модифицирование ранней структуры наполненного цемента пластифицирующей добавкой.

3.5.2 Исследование реологических свойств наполненного цементного теста, проявляющихся в результате сдвига.

3.5.3 Исследование влияние комплекса добавок на физико-механические свойства цементного камня.

Выводы по главе 3.

4 Разработка и реализация методики конструирования плотных упаковок заполнителей вибропрессованного бетона.

4.1 Результаты разработанной методики получения плотных упаковок дисперсно-зернистых систем.

4.2 Исследование влияния плотных упаковок заполнителей на свойства мелкозернистого бетона.

4.3 Оценка влияния комплексной добавки и гранулометрии заполнителей на свойства вибропрессованного бетона.

Выводы по главе 4.

5 Совершенствование процессов перемешивания и вибропрессования бетонной смеси.

5.1 Результаты исследования процессов формирования структуры бетонной смеси при вибромеханическом перемешивании.

5.2 Исследование процессов формирования структуры бетонной смеси при вибропрессовании.

5.2.1 Результаты исследования диссипативных свойств бетонной смеси при вибропрессовании.

5.2.2 Исследование структурно-реологических свойств бетонной смеси и составляющих ее систем при вибропрессовании.

5.2.3 Оптимизация величин прессующего давления при вибропрессовании бетонной смеси.

5.2.4 Исследование влияния прессующего давления на баланс внутренних сил бетонной смеси, взаимосвязь внутренних и внешних сил в процессе вибропрессования.

Выводы по главе 5.

6 Научно-практические результаты работы.

6.1 Разработка режимов вибропрессования бетонных смесей.

6.2 Разработка составов мелкозернистых бетонов для вибропрессованных тротуарных плит.

6.3 Характеристика свойств вибропрессованных бетонных изделий.

Выводы по главе 6.

Сравнительная доступность технологии, возможность использования местного сырья и техногенных отходов, низкая энергопотребность производства, невысокая стоимость и возможность реализации разнообразных архитектур но- строительных решений - все это является гарантом широкого применения бетона в строительстве и в XXI веке.

Сегодня под термином «бетон» подразумевают обширную гамму строительных композитов гидратационного и других видов твердения: обычный тяжелый и мелкозернистый бетон, легкие на пористых заполнителях и ячеистые бетоны, специальные бетоны, в том числе с использованием различных полимерных и неорганических вяжущих веществ, бетоны с наполнителями из тонкодисперсных составляющих, разнообразных фибр, газа, с применением химических и минеральных добавок, техногенного сырья. Многообразие видов бетона обуславливает его успешное применение. В условиях рыночной экономики и технического прогресса, дальнейшее использование различных видов бетона требует повышения их качества и долговечности. Они должны обладать целым набором свойств, работать при различных условиях эксплуатации [1-4]. Особенно это актуально для конструкций, подвергающихся интенсивным механическим воздействиям, попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высушиванию, воздействию растворов солей, нефтепродуктов и других агрессивных сред.

Для получения бетона с высокими эксплуатационными свойствами создаются и осваиваются новые, прогрессивные, так называемые, «сухие» технологии, предусматривающие реализацию процессов формования методом вибропрессования. На основе этого метода создано формовочное оборудование, гибкие технологические линии, позволяющие осуществлять их быструю переналадку, обеспечивающие рост производительности труда, снижение материал о- и энергоемкости производства. Технология вибропрессования обеспечивает возможность высокой степени автоматизации произволства, позволяет улучшить качество готовой продукции, значительно сократить длительность операционного цикла производства изделий, повысить оборачиваемость складских запасов и уменьшить заготовительные и складские издержки. Из-за высокой степени уплотнения и малой величины водо-цементного отношения жестких бетонных смесей, используемых при вибропрессовании, можно осуществлять немедленную распалубку изделий после формования и существенно сократить длительность тепловлажностной обработки. Технологические линии вибропрессования бетонных изделий компактны, не требуют больших площадей и {фанового оборудования. Для организации их производства необходимы минимальные капиталовложения при их быстрой окупаемости.

Вместе с тем, в настоящее время, существуют большие потенциальные возможности дальнейшего повышения качества как самих процессов вибропрессования, так и изделий изготовляемых по этой технологии. Поэтому научные разработки, направленные на совершенствование технологии получения эффективных вибропрессованных бетонов являются актуальными.

Известно, что основные свойства бетонов закладываются на стадии формирования их ранней структуры до начала процессов схватывания цемента. Благодаря развитию соответствующих разделов фундаментальных наук и достижениям в области технологии бетонов созданы перспективы для качественно нового рассмотрения процессов формирования ранней структуры бетонов, в том числе, в процессе вибропрессования. Теоретической базой исследований служат современные представления о роли межфазных явлении в процессах формирования структуры дисперсных материалов, о влиянии модифицирующих добавок на процессы формирования ранней структуры и физико-механические свойства бетона, о роли межчастичных, в том числе капиллярно-пленочных взаимодействий, а так же вопросы создания плотных упаковок из частиц твердой фазы на различных масштабных уровнях структуры бетона. При изучении влияния внешних вибрационных и виб-ропрессующих воздействий на структурные перестройки бетонной смеси становится возможным оценить работу внешних сил, закономерности движения составляющих бетонной смеси и сопровождающие их энергетические потоки. Динамика процессов формирования ранней структуры определяется балансом внутренних и внешних сил на различных масштабных уровнях структуры бетонной смеси. К внутренним силам, способствующим организации структуры бетонных смесей, как дисперсно-зернистых систем, можно отнести гравитационные силы, проявляющиеся в грубодисперсных составляющих, поверхностные явления и эффекты, обусловленные избытком свободной энергии тонкодисперсной составляющей бетонной смеси. К внешним силам мы относим силовые воздействия - вибрационные и прессующие - прилагаемые к системе в процессе формования. Совершенствование процессов формирования структуры бетона требует детального изучения взаимосвязи внутренних сил, проявляющихся на разных масштабных уровнях структуры бетонной смеси, в условиях внешних вибропрессующих воздействий. Качественная структура бетона создается на всех масштабных уровнях за счет оптимизации баланса внутренних и внешних сил. Отмеченное, в работе решается с помощью реализации современного системного подхода, общие принципы которого успешно применяются в строительном материаловедении [5-9]. Реализация системного подхода к «конструированию» вибропрессованного бетона в направлении от микро- до макроуровня, позволяет создать необходимые свойства этого материала, с учетом протекания на всех масштабных уровнях физико-химических явлений, энергетических потоков, силовых взаимодействий. Выше изложенное, создает условия для значительного повышения качественных показателей вибропрессованных изделий их физико-механических свойств, при дальнейшем снижении материальных и энергетических затрат производства.

Диссертационная работа посвящена совершенствованию технологии производства вибропрессованных бетонов путем оптимизации баланса внутренних и внешних сил.

Целью работы является получение количественных данных для описания, оптимизации и управления процессами формирования структуры вибропрессованных бетонов, обеспечения повышения их качества при сокращении материальных и энергетических затрат.

В соответствии с поставленной целью работы решаются следующие задачи:

1) разработать методологические подходы к исследованию процессов формирования ранней структуры вибропрессованных бетонов (до начала схватывания);

2) определить баланс внутренних и внешних сил, необходимый для формирования оптимальной структуры вибропрессованного бетона;

3) установить взаимосвязь структурных факторов, действующих на различных масштабных уровнях, со свойствами вибропрессованного бетона;

4) оптимизировать составы вибропрессованного бетона с позиции улучшения показателей его прочности, морозостойкости, водопоглощения и истираемости;

5) разработать рекомендации по совершенствованию технологии вибропрессования для повышения качества изделий, снижения материальных и энергетических затрат.

Научная новизна.

- разработаны методологические основы исследования процессов формирования ранней структуры вибропрессованных бетонов;

- уточнены основные закономерности процессов, протекающих на различных масштабных уровнях и ответственных за формирование ранней структуры вибропрессованного бетона;

- получены данные об определяющем влиянии внутренних сил на формирование микро-, мезо- и макроуровневых структур бетона, и установлены факторы управления балансом внутренних сил;

- получены дополнительные данные о роли внешних вибрационных и прессующих воздействий на формирование структуры бетона на каждом масштабном уровне;

- разработаны технологические рекомендации по оптимальным составам бетонных смесей и по выбору эффективных режимов вибропрессования, обеспечивающих получение вибропрессованных бетонов с улучшенными свойствами.

Практическая значимость работы. Разработаны предложения по проектированию составов вибропрессованных бетонов, заключающиеся в модифицировании структуры цементного камня и создании плотных упаковок заполнителей. Разработаны и внедрены составы вибропрессованных мелкозернистых бетонов с оптимальным расходом цемента, не превышающим требований стандартов, физико-механические свойства которого не уступают лучшим образцам бетона отечественного и зарубежного производства. Получены вибропрессованные изделия с классом бетона по прочности 6 50, маркой по морозостойкости Б 300, с улучшенными показателями по истираемо-ста (менее 0,5 г/см) и водопоглощению (не более 5 %). Предложены режимы вибропрессования с оптимальным соотношением вибрационных и прессующих воздействий, обеспечивающие снижение энергозатрат на процесс уплотнения не менее чем в 3 раза по сравнению с применяемыми на практике. Разработан комплекс технологической документации на производство вибропрессованных бетонных тротуарных плит, бортовых и стеновых камней.

Внедрение результатов. Технологические параметры, режимы и составы бетона апробированы при производстве вибропрессованных изделий в ОАО «Завод ЖБК» (г. Воронеж). При техническом содействии автора выпущена опытно-промышленная партия вибропрессованных изделий объемом 1000 м3. Результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» при постановке лекций, лабораторных работ и практических занятий по курсам дисциплин «Основы научных исследований и технического творчества», «Технология бетона, строительных материалов, изделий и конструкций», «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций», при выполнении курсовых, дипломных проектов и УИРС.

Достоверность результатов работы обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с применением стандартных средств измерений и методов исследований; применением современных математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов исследования; опытными испытаниями и их положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений и результатам других авторов.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- 55-ой научной конференции студентов Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (Воронеж, 2003 г.);

- межотраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2004,2006 гг.);

- международной молодежной научной конференции, посвященной 1000-летию Казани «Туполевские чтения» (Казань, 2005);

- юбилейной научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов, посвященной 75-летию Воронежского государственного архитектурно-строительного университета «Актуальные проблемы архитектурно-строительного комплекса» (Воронеж, 2005г.);

- XIII международном семинаре Азиатско-Тихоокеанской академии материалов «Строительные и отделочные материалы. Стандарты XXI века» (Новосибирск, 2006);

- XI всероссийском слете студентов и аспирантов «Студенты и аспиранты - малому наукоемкому бизнесу» (Владимир, 2006 г.).

По тематике диссертационной работы получен и выполнен грант «Совершенствование технологии и свойств вибропрессованного бетона» по совместной программе Министерства образования и науки РФ и Государственного фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Ползуновские гранты, 2006).

На защиту выносятся:

- методология исследования процессов вибропрессования мелкозернистых бетонов;

- результаты экспериментальных исследований влияния вещественного состава бетонных смесей на характер и величины внутренних сил, проявляющихся на разных масштабных уровнях при вибропрессовании бетона;

- экспериментальные данные о закономерностях влияния внешних силовых воздействий на процессы формирования структуры вибропрессованных бетонов;

- оптимальные составы, обеспечивающие высокие физико-механические свойства бетона, эффективные режимы вибропрессования;

- результаты промышленной апробации технологии вибропрессования.

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 12 научных публикациях (статьях), в том числе в 2 статьях в центральных рецензируемых изданиях из списка рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, изложена на 210 страницах, в том числе 145 страниц машинописного текста, 68 рисунков, 21 таблица, список литературы из 132 наименований и 4 приложения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны методологические подходы к исследованию раннего формирования структуры мелкозернистых бетонов применительно к технологии вибропрессования. Апробированы методы «конструирования» плотных упаковок дисперсно-зернистых систем. Обоснованы и целенаправленно реализованы методика оптической диагностики структур таких систем с определением их фрактальной размерности и методы исследования структурно-реологических и других свойств бетонной смеси и бетонов.

2. Уточнены и углублены теоретические представления и получены новые экспериментальные данные о влиянии дисперсности вяжущего вещества и микронаполнителя на тип формирующихся фрактально-кластерных структур при уплотнении бетонных смесей. Показано, что изменение дисперсности твердой фазы, степени обводнения систем, наличие модифицирующих добавок позволяет, используя механизм действия внутренних сил, управлять процессами раннего формирования структуры дисперсно-зернистых систем и повышать их качество.

3. Для количественной оценки плотности ранней структуры бетона и прогнозирования его прочности предложено использовать показатель фрактальной размерности. Установлены корреляционные зависимости между показателем фрактальной размерности, типом структуры и физико-механическими свойствами бетона.

4. На основе компьютерного моделирования реализован метод геометрического «конструирования» плотных упаковок частиц мелкого заполнителя в бетоне. Применение этого метода позволило на 15-20 % снизить пус-тотность системы, повысшъ прочность бетона не менее чем на 20 %, сократить расход вяжущего при неизменной прочности бетона.

5. Получены энергетические оценки вклада компонентов бетонной смеси в формирование ранней структуры бетона; оптимизация баланса внутренних и внешних сил позволила сократить энергозатраты на процесс вибропрессования до 5 раз.

6. Показана и уточнена роль вибрационных и вибропрессующих воздействий в формировании структуры бетона. Установлены оптимальные соотношения между параметрами вибрации и величинами прессующего давления, что обеспечило снижение величины последнего до ЗЮ 3-610-3 МПа.

7. Оптимизация составов бетонов с улучшенной гранулометрией заполнителя, содержащих комплекс органо-химических и минеральных добавок, при использовании вибромеханического перемешивания и вибропрес-сующего воздействия позволила получить мелкозернистый бетон с высокими эксплуатационными характеристиками по прочности, морозостойкости, во-допоглощению и истираемости, превышающими на 20-40 % соответствующие стандартные показатели. Получение в суточном возрасте 50 % нормируемой прочности бетона дало возможность отказаться от применения теп-ловлажностной обработки при изготовлении вибропрессованных изделий по предлагаемой технологии.

8. Разработаны технологические рекомендации на изготовление вибропрессованных тротуарных плит, бортовых и стеновых камней; реализация основных положений рекомендаций позволила существенно улучшить технико-экономические показатели производства этих изделий. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составил 412 тыс. руб. (в ценах 2006 г.) применительно к условиям ОАО «Завод ЖБК» (г. Воронеж) при выпуске опытно-промышленной партии вибропрессованных изделий объемом 1000 м3.

1. Баженов, Ю.М. Новые эффективные бетоны и технологии Текст. / Ю.М. Баженов // Промышленное и гражданское строительство. 2001.-№9 - С. 15-16.

2. Малинина, JI.A. Бетоноведение: настоящее и будущее Текст. / JI.A. Малинина, В.Г. Батраков // Бетон и железобетон. 2003.- №5 - С.2-6.

3. Что такое сверхкачественный бетон? Текст.: из зарубежного опыта В TP Magazine-Materials // Строительные материалы. -1996.- №3 С. 17.

4. Трамбовецкий, В.П. Новый бетон новые термины Текст. / В.П. Трамбовецкий // Бетон и железобетон. - 2000.- №3 - С.28-29.

5. Кобояси, Н. Введение в нанотехнологию Текст.: пер. с японск.- Под ред. JI.H. Патрикеева / Н. Кобояси. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.134 с.

6. Перцев, В.Т. Особенности морфологии наномодифицированного бетона Текст. / В.Т. Перцев, Л.А. Бипоцкая и др. // Нанотехнологии-производсгву. Фрязино-М., 2005. - С. 100-101.

7. Бобрышев, А.Н. Прочность и долговечность полимерных композитных материалов Текст. / А.Н. Бобрышев, В.Н. Козомазов, Р.В. Козомазов, A.B. Лахно, В.В. Тучков.- Липецк: РПГФ «Юлис», 2006. -170 с.

8. Комохов, П.Г. Нанотехнология, структура и свойства бетона Текст. / П.Г. Комохов // Сб. трудов междунар. конф. «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии». Ростов-на-Дону, 2004,- С. 263-269.

9. Иванова, B.C. Информационно-синергетический анализ диссипативных сред в физических и других наносистемах Текст. / B.C. Иванова // ФиПС: IV-междунар. междисциплинар. симпозиум. М.: Интерконтакт-наука, 2005.-С. 19-22.

10. Ю.Десов, А.Е. Вибрированный бетон Текст.: учеб. / А.Е. Десов- М.: Госстойиздат, 1956.- 229 с.

11. П.Сорокер, В.И. Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона Текст.: учеб. 2-е изд. исправл. и перераб. / В.И. Сорокер В.Г. Довжик -М.: Стройиздат, 1964. 308 с.

12. Кутько, Б.ГТ. ГТригрузы в технологии бетонов Текст.: учеб. / Б.П. Кутько, В.Н. Шмигальский.- Кишинев: ШТИИЦА, 1983. -130 с.

13. Шестоперов, C.B. Долговечность бетона транспортных сооружений Текст.: учеб. / C.B. Шестоперов.-М.: Транспорт, 1966.-500 с.

14. Житкевич, И.А. Бетон и бетонные работы Текст.: учеб. пособие / И.А. Житкевич.- С-Петербург, 1912. -122 с.

15. Российская газета «Строительство & реконструкция» Электронный ресурс. / Раздел «Новые технологии. Новые материалы».- Режим доступа: http ://www.strovrec.com.ua. /17.12.2002.

16. Производство тротуарной плитки по технологии вибропрессования. Электронный ресурс. / Строительный портал ProektStroy. Каталог строительных и отделочных услуг, материалов. Режим доступа: http://www.vibropress.ruy / 29,11.2005.

17. Баженов, ЮМ. Технология бетонных и железобетонных изделий Текст.: учеб. /Ю.М. Баженов, А.Г. Комар.- М.: Стойиздат, 1984 672 с.18«Баженов, Ю.М. Технология бетонов Текст.: учеб. / Ю.М. Баженов. М.: Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.

18. Гершберг, O.A. Технология бетонных и железобетонных изделий Текст.: учеб. /Ю.А. Гершберг.- M, 1971. 360с.

19. Куннос, Г.Я. Вибрационная технология бетона Текст.: учеб. / Г.Я. Куннос.-JL: Стойиздат, 1967.- 168 с.

20. Савинов, O.A. Теория и методы вибрационного формовашся железобетонных изделий Текст.: учеб. / O.A. Савинов, Е.В. Лавринович.-Л.: Стройиздат, 1972. 152с.

21. Савинов, O.A. Вибрационная техника уплотнения и формования бетонных изделий Текст.: учеб. / O.A. Савинов, Е.В. Лавринович,- Л.: Стройиздат, 1986. -280 с.

22. Шмигальский, В.Н. Формование изделий на виброплощадках Текст.: учеб. / В Н. Шмигальский. М.: Стойиздат, 1968.-104 с.

23. Миклашевский, П.М. Вибрирование бетонной смеси Текст.: учеб. / П.М. Миклашевский. М.: Волга, 1937.- 120 с.

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

25. Секреты немецкой технологии производства тротуарной плитки «HESS». Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.vsesfroi.ru/index.html. / 17.12.2002.

26. Уткин, В.Л. Российская строительная индустрия в свете «BAUMA-200I» Электронный ресурс. / Технологическое оборудование. Режим доступа: http://www.bauma.html. /15.11.2001.

27. Технология изготовления строительных материалов и конструкций Текст. / Международная отраслевая выставка. Экспонаты выставки.- М., Выставочный комплекс «Сокольники», 1987. С. 48-50.

28. Отечественные вибропреееы для производства бетонных изделий Текст. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века 2003.-№7.-С. 21-23.

29. П1акина, А. Тротуарные изделия. Методы изготовления Текст. / А. Шакина // Строитель. Справочник специалиста стройиндустрии.-2002.-С. 119.

30. Ахвердов, И.Н. Основы физики бетона Текст.: учеб. / И.Н. Ахвердов М.: Стойиздат, 1981.-425 с.

31. Баженов, Ю.М. Высококачественный тонкозернистый бетон Текст. / Ю.М. Баженов // Строительные материалы. 2000.- №2 - С.24-25.

32. Герасимов, Я.И. Курс физической химии Текст.: учеб. / Я.И. Герасимов.-М.: Химия, 1973. Т 2. - 624 е.

33. Фридрихеберг, ДА Курс коллоидной химии Текст): учеб. / Д.А. Фридрихсберг,- Л.: Химия, 1974. 352 с.

34. Шмитько, Е.И. Управление процессами твердения и сггруктурообразования бетонов Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена, утв. / Шмитько Евгений Иванович,- Воронеж, 1994.- 525 с.

35. Riener, М. Building materials their elasticity and inelasticity / M. Riener // North-Holland publishing company. Amsterdam, 1954. - 558 p.

36. Бугг, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов Текст.: учеб. для вузов / Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В В. Тимашев. М.: Высш. шк., 1980.-472 с.

37. Шмитько, Е.И. Химия цемента и вяжущих веществ Текст.: учебн. пособие / Е.И. Шмитько, A.B. Крылова, В.В. Шаталова ВГАСУ.-Воронеж, 2005.- 164 с.

38. Ратинов, В.Б. Добавки в бетон Текст.: учеб. / В.Б. Ратинов, Т.И. Розенберг. М. Стройиздат, 1989. -186 с.

39. Рамачандран, B.C. Добавки в бетон Текст.: справ, пособие / B.C. Рамачандран, Р.Ф. Фельдман, М. Коллеппарди и др. Под ред. B.C. Рамачандрана. -М.: Стройиздат, 1988. - 575 с.

40. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны Текст.: учеб. / В.Г. Батраков.-М.: Стройиздат, 1990.- 400 с.

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

42. Магдеев, А.У. Структура пористости вибропрессованного мелкозернистого бетона с комплексными химическими добавками Текст. / А.У. Магдеев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI в.-2003.-№7,-С. 12.

43. Магдеев, У.Х. Структура и морозостойкость мелкозернистых бетонов с комплексными химическими добавками для производства вибропрессованных изделий Текст. / У.Х. Магдеев, Л.Б. Гольденберг,

44. А.У. Магдеев // Научн.-теор. журн. Вестник БГТУ. Белгород, 2003.- 41. -№5.-С. 81-84.

45. Ланге, Ю.Г. Применение очень мелких и мелких песков в дорожном бетоне Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.23.05: / Ю.Г. Ланге.-М.: СОЮЗДОРНИИ, 1986. 18 с.

46. Сафина, О.М. Дорожные вибропрессованные изделия с повышенными эксплуатационными характеристиками Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.23.05: / О.М. Сафина.- Уфа, 2002.- 21 с.

47. Паркер, Д. Дж. Бетон с содержанием микрокремнезема Текст. / Д. Дж. Паркер // Concrete Society, Current Practice Sheet, 1985. №104. - p.4.

48. Коренькова, С.Ф. Структурообразование наполненных цементов Текст. / С.Ф. Коренькова, Ю.А. Ермилова // Современные проблемы строительного материаловедения: Пятые академ. чтения РААСН. ВГАСУ. -Воронеж, 1999. С. 207-209.

49. Дерягин, Б.В. Вода в дисперсных системах Текст.: учеб. / Б.В. Дерягин, Н.В.Чураев, Ф.Д. Овчаренко. М.: Химия, 1989.- 480 с.

50. Хейфиц, Л.И. Многофазные процессы в пористых средах Текст.: учеб. / Л.И. Хейфиц, A.B. Неймарк.- М.: Химия, 1982.-319 с.

51. Урьев, Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов Текст.: учеб. /Н.Б. Урьев. М.: Химия, 1988. - 255 с.

52. Шмитько, Е.И. Управление плотностью прессованных материалов путем рационального использования потенциала поверхностных и капиллярных сил Текст. / Е.И. Шмитько, C.B. Черкасов // Строительные материалы. -1993.-№8.-С. 26-29.

53. Разживина, М.В. Исследование капиллярной составляющей в общем балансе внутренних сил дисперсно-зернистой системы Текст. / М.В.

54. Разживина, Ю.Н. Спасибухов // матер. 53-54-й науч.-техн. конф. докг., асп., соиск. и студ. по вопросам строительных наук и архитектуры. ВГАСУ. Воронеж, 2001.- С. 45-50.

55. Михайлов, В.В. Элементы теории структуры бетона Текст.: учеб. / В.В. Михайлов,-М.: Стойиздат, 1941.-107 с.

56. Перцев, В.Т. Управление процессами раннего формования структуры бетона Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена: : утв. / Перцев Виктор Тихонович.- Воронеж, 2002. 433 с.

57. Перцев, В.Т. Влияние влажностного фактора на формирование структуры дисперсных материалов при вибрации Текст. / В.Т. Перцев, Е.И. Шмигько //Изв. вузов. Строительство. 1997.- №6. - С. 45-50.

58. Коузов, П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов Текст.: учеб. / П.А. Коузов. Л.: Химия, 1971.-280 с.

59. Колмаков, А.Г. Прикладные аспекты мультифрактальной параметризации структур материалов Текст. / А.Г. Колмаков // ФиПС: IV-междунар. междисциплинар. симпозиум. М.: Интерконтакт-наука, М - 2005. - С. 8790.

60. Иванова, B.C. Количественная фрактография. Усталостное разрушение Текст.: учеб. / B.C. Иванова, A.A. Шанявский. Изд-во Металлургия. -Челябинск, 1988.- 400 с.

61. Помазков, В.В. К вопросу получения экономичных мелкозернистых бетонов Текст. / В.В. Помазков, A.B. Крылова // Эффективные композиции и конструкции. Воронеж, 1988.- С. 108-112.

62. Медведев, H.H. Трехмерная упаковка как модель для плотных зернистых систем Текст. / H.H. Медведев // ДАН РФ. -1994. Т.337. - С. 767-769.

63. Головинский, П.А. Упаковки зернистых систем Текст. / П.А. Головинский, В.Т. Перцев, Е.В. Алексеева. ВГАСУ. -Воронеж, 2002. С. 11.

64. Блехман, ИИ. Вибрационное перемещение Текст.: учеб. / И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе.- М.: Наука, 1964. 412 с.

65. Быховский, И.И. Основы теории вибрационной техники Текст.: учеб. / И.И. Быховский. М.: Машиностроение, 1969.- 364 с.

66. Ребиндер, ПЛ. Физико-химическая механика Текст.: учебн. пособ. / П.А. Ребиндер.-М.Знание, 1958. 64 с.

67. Гончаревич, И.Ф. Теория вибрационной техники и технологии Текст.: учеб. / И.Ф. Гончаревич, К.В. Фролов. -М.: Наука, 1981.- 320 с.

68. Брауде, Ф.Г. Влияние безинерционного пригруза на работу вибрационной площадки Текст. / Ф.Г. Брауде, В.Б. Голод, Г.К. Архангельский // Механизация строительства.- М., 1967. №5. - С. 17-18.

69. Вибрации в технике Текст.: справочник. Под ред. Э.Э. Лавендела / Вибрационные процессы и машины. - М.: Машиностроение, 1981.- Т.4. -509 с.

70. Полянин, А.Д. Краткий справочник для инженеров и студентов Текст.: справочник. / А.Д. Полянин. // Высш. мат., Физ., Теор. мех., Сопр. мат. и др. М.: Междунар. прогр. обр., 1996.- 432 с.

71. Rollinger, W. Allgemeine über die Verdichtung und Formgebung / W. Rollinger//Betonstein-Zeitung, 1995.-№ 11.-S. 33-38.

72. Ковтун, И.П. Уплотнение жестких активизированных бетонных смесей Текст. / И.П. Ковтун // Шлаковые заполнители и бетоны на их основе. -М, 1958.- С. 213-224.

73. Rebut, P. Luide pratique de la vibration des bétons / P. Rebut.- Paris, 1962. p. 178.

74. Сторк, Ю. Теория состава бетонной смеси Текст.: учеб. перевод со словац. /Ю. Сторк Л.: Стройиздат, 1971.-240 с.

75. Волков, В.Г. Жесткие бетонные смеси Текст.: учебн. пособ. / В.Г. Волков M.: Росвузиздат, 1968.- 56 с.

76. Горяйнов, К.Э. Жесткие бетонные смеси и их применение в для тонкостенных железобетонных изделий Текст.: учеб. пособ. / К.Э. Горяйнов, A.B. Михайлов.- М., 1955.- 26 с.

77. Овчинников, П.Ф. Уплотнение строительных смесей на переменных во времени параметрах вибрации и удара Текст.: учеб. / П.Ф. Овчинников, B.C. Бабий.- Кишинев: ШТИИЦА, 1976. 136 с.

78. Лэрмит, Р. Проблемы технологии бетона Текст.: учеб. / Р. Лермит. М., 1959.-213 с.

79. Афанасьев, A.A. Технология импульсного уплотнения бетонных смесей Текст.: учеб. пособ. / A.A. Афанасьев. -М.: Стройиздат, 1987. -168 с.

80. Пат. 2037398 Россия, В 28 В 1/08. Устройство для вибропрессования строительных изделий Текст. / В.Д. Ракитянский, В.Н Баранов; заявитель и патентообладатель малое предприятие «Политехник».- №5017248/33; заяв. 28.08.91; опубл. 19.06.95, Бюл. № 17.- 3 с.

81. Пат. 1507571 СССР, В 28 В 1/08. Система управления вибрационным устройством для уплотнения бетонной смеси Текст. / A.A. Вавитов [и др.]; заявитель и патентообладатель ВИСИ и ВНИИТС.- №4370452/3133; заяв. 25.01.81; опубл. 15.09.89, Бюл. № 34.- 6 с.

82. Кафаров, В.В. Системный анализ процессов химической технологии. Процессы измельчения и смешивания сыпучих материалов Текст.: учеб. / В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов, С.Ю. Арутюнов.- М.: Наука, 1985.- 440 с.

83. ЮЗ.Чернышов, Е.М. Управление процессами структурообразования и качеством силикатных автоклавных материалов Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена: утв. / Чернышев Евгений Михайлович.-Л., 1988.-523 с.

84. Помазков, В.В. Исследование технологии бетона Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена: утв. / Помазков Василий Васильевич.-М., 1969.-420 с.

85. Первушин, И.И. Исследование условий приготовления мелкозернистых бетонов в смесителях принудительного действия Текст.: дис. . канд. техн. наук: 05.23.05: защищена: утв. / Первушин Игорь Иванович. -Воронеж, 1974.- 185 с.

86. Anishchik, S.V. Thee-dimensional Apollonian packing as a model for dense granular systems / S.V. Anishchik, N.N. Medvedev // Phys. Rev. Lett. -1995.-V.75. No 23. - p. 4314-4317.

87. Головинский, П. А. Теория фрактального роста трещин и сопутствующая акустическая эмиссия Текст. / П.А. Головинский, И.И. Ушаков // Сборник тезисов ФиПС. М.: Интерконтакт-наука, 1999.- С. 20-24.

88. Ушаков, С.И. Накопление рассеянных микротрещин в эпоксидном полимербетоне при осевом сжатии и фрактальный рост магистральныхтрещин Текст.: магист. дис. работа / Ушаков Сергей Игоревич. -Воронеж, 2006.-84 с.

89. Пыльнев, В.Г. Повышение эффективности перемешивания и уплотнения бетонной смеси вибрационным способом Текст.: дис. . канд. техн. наук: 05.23.05: защищена: 24.12.04, утв: / Пыльнев Владимир Григорьевич,- Воронеж, 2004 200 с.

90. Пул, Ч. Нанотехнологии Текст. / Ч. Пул, Ф. Оуэне. М.: Техносфера, 2004.-328 с.

91. Уайтсайд, Дж. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований Текст.: пер. с англ.- Под ред. М.К. Роко, P.C. Уильямса, П. Аливисатоса / Дж. Уайтсайд, Д. Эйглер, Р. Андерс и др. -М: Мир, 2002.-292 с.

92. Пруцков, М.Е. О связи характеристик трещиностойкости стали с фрактальной размерностью ее структуры Текст. / М.Е. Пруцков, В.И. Бурба // ФиПС: IV-междунар. междисциплинар. симпозиум. М.: Интерконтакт-наука, 2005.- С. 136-137.

93. Урьев, Н.Б. Коллоидные цементные растворы Текст.: учеб. / Н.Б. Урьев, И.С. Дубинин.- Л.: Стройиздат, 1980,- 192 с.

94. Кудяков, А.И. Влияние зернового состава и вида наполнителей на свойства строительных растворов Текст. / А.И. Кудяков, Л.А. Аниканова, Н.О. Копаница, A.B. Герасимов // Строительные материалы. -2001.-№11- С. 28-29.

95. Перцев, В.Т. Роль дисперсности и влажности в процессах структурообразования дисперсно-зернистых систем Текст. / В.Т. Перцев, Е.И. Шмитько, П.А. Головинский // Изв. вузов. Строительство.- 1998.-№6.-С. 45-50.

96. Бобрышев, А.Н. Явления самоорганизации в твердеющих цементных системах Текст. / А.Н. Бобрышев, Н.И Макридин, В.И. Соломатов. ПДНТП. Пенза, 1989. - 34 с.

97. Головинский, П.А. Релаксация плотности гранулированных систем при вибрации Текст. / П.А. Головинский, В.Т. Перцев, Р.В. Кузьменко, Е.В. Алексеева // Конденсированные среды и межфазные границы. 2001.-Т.З.-№1.-С. 18-21.

98. Косухин, М.М. Регулирование свойств бетонных смесей и бетонов комплексными добавками с разными гидрофильными свойствами Текст.: монография / М.М. Косухин. Белгород, 2005. - 193 с.

99. Козодаев, С.П. Ускорение твердения в ранние сроки наполненных цементов для монолитных бетонов на основе применения химических добавок Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.23.05: / С.П. Козодаев.- Воронеж, 2000.- 22 с.

100. Перцев, В.Т. Формирование структуры дисперсно-зернистых систем в условиях вибрационного и прессующего воздействий Текст. / В.Т.

101. Перцев, С.М. Усачев // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии: сб. матер. V междунар. науч.-техн. конф. ТулГУ. Тула, 2004. - С. 62-63.

102. Блехман, И.И. Вибрационная механика Текст.: учеб / И.И. Блехман.- М: Физматлит, 1994. 400 с.

103. Блехман, И.И. Что может вибрация?: О вибрационной механике и вибрационной технике Текст.: учеб / И.И. Блехман.- М.: Наука, 1988. -208 с.

104. Членов, В.А. Виброкипящий слой Текст.: учеб / В.А. Членов, Н.В. Михайлов,- М.: Наука, 1972.- 343 с.

105. Ганиев, Р.Ф. Динамика частиц при воздействии вибрации Текст.: учеб / Р.Ф. Ганиев, JI.E. Украинский,-Киев.: Наукова думка, 1975.- 168 с.

106. Теоретическая механика. Терминология Текст.: справочник. М.: Наука, 1974.- Вып. 90. - 44 с.

107. Перцев, В.Т. Управление процессами формирования структуры бетонов Текст. / В.Т. Перцев, Е.И. Шмитько // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики. ТГУ. Тула, 2003. -Т.2. - С. 23-30.