автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Свойства и технология изготовления сырьевого стеклофибробетона

РГБ OR

; У '' l'A MIHICTEPCTBO ОСВ1ТИ УКРЛ1НИ

ХАРК1ВСБКИИ ДЕРЖЛВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ БУД1ВН ИЦТВА I ЛРХ1ТЕКТУРИ

На правах рукопису

M А Р Г AJI Ь Irop Володимирович

ВЛАСТИВОСТ1 ТА ТЕХНОЛОГ1Я ВИГОТОВЛЕННЯ С1РЧАНОГО СКЛОФ1БРОБЕТОНУ

05.23.05 — буд1вельш матер1али та вироби

Автореферат

дисертацп на здобуття наукового ступеню кандидата техшчних наук

XapKio — 1994

Робота внконана в ■Хирышьки.чу Дир.иишши) шлшчниму ' шн-р'чпсп булпшпн.тн] \ пру ¡ттптурн ¡1 Дрртичгтг' ушверсн-теп «Льв1вська По.'итехшка».

Науков1 кершнпкн: доктор техшчних наук,

старший науковий сшвробтшк ОРЛОВСЬКИИ Юрш 1горов»м кандидат техшчних наук, старшим науковий сшвробтшк РАЩИНСЬКИИ Вжтор Мнколайовнч

Офщшш опонепти: заслужений д1яч наукн 1 техники Украши, доктор техшчних наук, професор

ЗОЛОТАРЬОВ Вжтор Олександрович кандидат техтчних наук, старший науковий сшвробтшк КОНДРА1ЦЕНКО Валерш 1ванович

Всдуча оргатзашя: Дсржавний шстнтут горно-.х1м1чио1 промисловост1, Львп!

Захист дисертаци в1дбудеться « _1994 р.

о. на засшанш спсилал1зованоТ ради Д.068 33.01 за

фахом 05.23.05 — бутивельш матср1а.ш та впробн Хармвського Державного техшчного ушверснтету буд1вництва 1 архЬсктури за адресою: Харюв, 310002, вул. Сумська, 40.

3 дисертацшю можна ознакомится в бШлютеич ХДТУВА.

Автореферат розк'лано «

/5» -И___ _1994 р.

Вчений секретар спещалЬованоТ ради,

доктор технЫних наук, професор ¿"¿«--с^и^А. ЕМЕЛЬЯНОВА

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

За осташ1 рога в практик буд1Ешэдтва знаходять застосування техагчна сгрка та вгдходи.якг мгстять с г рку, промело вех впробпицтв, що добувають х переробляють схрку.

Застосування С1рки в будхвгащтвх довгяй час накликало скоргшо академхчний, чем практичниЯ итерес. Проте в тепершнЫ час ситуацгя . кардинально змпгоеться за двома причинам. Перша зв'язана з питаниям Бккористання попутно! / газовох / сгркв.яку одерхують з вторинних джерел сировкни шляхом очистки в1даадних газхв промислових пгдприем-ств I Т6Ц; друга, зв'язана з Еикористанням багатотонаишх сгрковмх-стких.в1дх0д1в, що утворюються при добуваши та переробцг сгрки.при виробництвг схрчано! кислом, мгнеральних добрив тощо.Дана проблема актуальна для Укра1ни х,особливо,XI захгдного рег10ну,так як тут зо-середженх основн1 обсяги с1ркодобувно1 промисловост1 всього колипнь-ого Союзу.

Бикоркстання сгрки та В1дход1В,що мгстять схрку, в будгвелыйй 1ндустр11 дозволяе розтиритп номенклатуру будхвельпих г/лторгалгв I виробхв П1Двщено1 корозхйнох стгйкостг та довговхчностх.розробити нов1 матерхали з високимп експлуагащйними та аятикорозгйними характеристиками. •

Поряд з високвш ф1зико-механхчними властивостями та хплхчною ст1йк1стю схрчаний бетон мае ряд 1стотяих недолШв: високу крихкх-сть.низьку ударну мхцнхсть.невисоку теркостхйкгсть та витривалгсть. Практично вгдсутш дослтдження армованих схрчапих бетонхвДх довго-з1чност1 та корозхйнох ст1йкост1, що в значнхй М1р1 обмежуе галуз1 IX практичного застосування в будхвельнхй практицг.

Тема даного дослгдяення - складова частина комплексу роб1т, як! були передбач'енх "Кооряинащйним планом науково-досшдницьких

роб^т 1 доыидно-проки елового впровадаення С1рчаних бетонхв I бето-нхв, просоченкх сгрков.на 1985 ргк I на 1986-1990 рр.-.загвердженим Держбудом СРСР 13.05.1985 р. & 15-683.

Метою роботи с розробка оптимальных складхв слрчаного бетону, дисперсно-армованого скловолокном, на основ: вивчення його ф1зи-ко-кехшачнкх властивостей I технолог1чних особлшзостей вкготовлен-ня будхвельнпх виробхв х конструкщй.

Н а у к о в а гхпотеза. Як показуе анал13 р1знкх вид1в арматури та проведених досл1джень,питания'армування С1рчаного бетону сгслевою арматурой викликае певнг сугшви.зв'язанг перш за все з кве-лку. характером середовща бетону, та вимагае детального всебхчного вивчення.

Оскгльки схрка ххмхчно хнертна до скловолокна, можна передбачи-ти.що сгрчанкй бетон буде характеризуватися високими пасивуючими вла-стквостями у вхдношеннх до скловолокна на В1дахну вхд цекентних бето-1пв,лужне середоввще яких' чинить руйнуючу дгю.Це дозволяе для арму-вання схрчшшх бетон1В вккористовувати звичайне апшоборосиикатне скловолокно.яке е кенш дефхцитним х б1льш економхчно достушшм.члм лутостМке.

Автор захищае:.

- склада дисперсяо-арыованого скловолокном немодаф:кованого г ыо~ дкф1кованого бетонхв;

- результате доелгджень М1 щи с лих" I деформативннх властивостей розробленкх складхв;

- експегкментально-статистпчн1 модел1 /. ЕСМ /, язи вхдображають законом1рност1 вхшшу рецептурно-технологхчннх факгорхв на основн1 фх-зько-мехшйчяих характеристик;

- результата експерпментального дославши коеф1Цхент1в Л1Н1Й-него тем:ературного роэгпрення / КЛТР / та от пул сушснох роботи схр-

1294; "Инструкция по изготовлению и применению столбиков направляю-пгкх сигнальных из серного бетона",1994; "Рекокендащ í по виготовлен-ню склоТ.хбробстону на ochobí cipqanoro в,якучого",199'1.

В 1983...1985 рр. на Стрийському гравпшо-дробильно-сортуваль-ному завод! /с.Шсчанв/ була вхдпрацьовача дооидно-промислова техно-xorin внготовлення CCíE /йазовг вироби - тротуарна плитка,бордюр/.

U IE87...I290 рр. на дослхдно-пром'хловхй установи! з виробниц-тЕа Bi:po6iB Í3 cipTiaiioro бетону на заводг "Полгефхр" /смт.Городок j.bBiECbKoi обл./ i для благоустрою територЛ заводу "Полге^р".

' В I99I...I9S3 рр. на Льв1вськ0му ДБК-2 булл виготовленг надвх-koiihí перс:л;чки та еле:.:енти качал1зац1йш:х люк i в хз ССФБ, як i були гшровад."е;п на об'ектах колехтлвного шдприекства "Бхзон" /колвшяе РГУ-5 Львгвського ииськрегбудтресту / в м.Львовг.

В I9S0 р. в м.Ково-Яворгвську /Львгвська обл./ на збагачувалыпй фабр;-ц1 Яворгвського ЕО "CipKa" було збудовало цех з виготовлення кон-струкщй Í3 сгрчалого бетону.Проектна документами та будхвництво цеху були зд1йснен1 Львгвськпм гкг.енерним центром "Будгвелышк" за участю автора. Продукшя, оссосна цехом - доро:нп плитк розмгршли 1,75x1,0 i 1,75x1,5 м пгд навснта-генля НК-80 та плитк розглра'.ш 50x50x5 сн для кактуьаяня пi длог,тротуapi в,площ.

Апробацгя робот и. За катер1алами дисертацп опубл1--ковано 20 друкованкх лраць, в тому члслг 5 хнструктивно-нормативнпх документíb.

Результате д0сл1дт.ень допов1дадись на науково-технхчнхй конферен-ni'i Kpi!topi3bKoro ггрничо-рудного пютг.туТу.Крквий Pir,I985; науково-гсх:йчно\у cevntapi:"Технология езготовленпя фпбробетонов,применение и:: в стгсктелыпк к с и с т рук ци ях",Челяб i нс ьк,1986; Всесоюзнгй конференци ¿'.ю серн к серной продукта ",Хьв1в, 1988; Все-

сс:?:пЛ ксн^срскш! "Применение элективных ПнЗетонов в маишностроенш!

кобетоннох матриц i скловолокяа;

- рекомендащï з прогнозування коефщхента об'емного ар^увания та MÍmiocTi (лрчаного склоф1бробетону / ССФБ /;

- результата досл1дження tpíejuhoctíííkoctí та витривалостг ■ ССФБ оптимального складу;

- рекомендащ ï з технологи виготовлення склофгбробстону та номенклатуру виробгв на його ochobí.

■ Наукову новизну роботи складають:

- оптимхзованг склади сгрчаного склофхбробетону;

- результат« дослхджекня míejtoctí та деформативностт ССФБ;

- ф13Еко-механ1чн1 характеристики, необх{днг для; розрахукку елеменив та конструкций Í3 ССФБ;

- результата дослгдяення тргциностхйкост1 та в'язкостг" руйнувач-ня з позицх ï моханiки руйнування твердого тгла;

- результата дослхджень витривалостх ССФБ.

Лрактичне значения та р е а л i з а ц í я

результатiв дослхддення.

Науково обгрунтован1 пршщипи оптишзацп складгв i структури дозволять проектувати podo^i склади ССФБ шдввдено! мгцностг.трхди-hoctïëkocti та витривалост1 для виготовлення будгвельних MaTepiaiiB i конструкцхй рхзноманхтного лризначення.

На основг результатхв досл1Дкень властивостей ССФБ розроблений • технологхчний регламент, використаний при проектуваннх та контажг . трьох технологхчних Л1нхй з виробництва виробхв Í3 сгрчаного бетону.

Sa безпосередньою участю автора розроблен1 наступит докумвнти: "Временная инструкция по технологии изготовления серных бетонов", 1987; "Рекомендации по изготовлению стеклофибробетона на основе серного связующего",1993; "Утководство по применению и технологии изготовления серных и полиадерсерши мастик и бетонов в строительстве",

и строительство",Вглышс,1389; I Всесоюзна конференщI "Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии"(/Пьв1 в, 1990; Всесолзнгл зоналыпй конференвд1 "Проблем технологии пронз-водсгва строительных работ при реконструкции действующих предприятий",Пенза, 1990; сумхсно^у ситозхумх Льв1вського г Еешувського /Польша/ полгтехнгчних 1нстЕтутхв,ЛьВ1В,1991; ХХХП Украшськоку семхнарх "Экспериментально-статистическое моделирование в компьютерном материаловедении",Одеса,1993; Шлдержавному семгнарг "Анализ и оптимизация грубогетерогенних композищгопншс материалов", Одеса,1993; Мгждертлвному. семхнарх "Принятие рецептурно-технологп-чес1шх решений по экспериментально-статистическим моделям",Одеса,' 1994; УП Шгнародному конгресг з компози1ш"пшх матер1алхв, СоЬгя /Болгар1я/,1994; щоргчних науково-технхчних копференцхях виклада-цького складу Державного унхверситету "Львхвська полгтехнгка", Льв1в,1984...1993 рр. .

О б'с м I структура дисертацгг. Двсертацхя мгстить 205 сторшок машинописного тексту; 58 рисунмв х фотограф^, 17 ■ табл.; складаеться гз вступу, 5 глав.загальних висновкгв,списку Л1тератури хз 105 найменувань г додатмв.

Дисертащйна робота виконувалась в 1984... 1993 рр.на кафедр1 "Буд1вельнс виробництво" гнженерно-будгвельного факультету Львхв-ського пол1технхчного хиституту та в лабораторп технолог!! будг-вельних матерхал1В х виробгв Льв1веького фыхалу науково-дослшю-го хнституту будтвсльних матерхалхв I виробгв п!д керхвництвом д.т.н.,с.н.с,ЮЛ.Орловського I к.т.н..доцента В.М.Ращшського.

Автор приносить щпру поляку лрсфесору В.В.Патуроеву /ЦДТЗБ, Москва/ I професору Г.В.Марчякайтису /Вхльнюський технхчниЯ университет,Литва/ за цппп поради та лостЫпу увагу до робота.

КОРОТКИ/! зм!ст РОЮТИ

Р пер^о'.гу роздглт розглянуто стан питания, наукова гипотеза та завдання дос/лджсння.

Едайчасться, що метою армування е збхльшення мхцност1 бетону на розтяг,яка досягаеться направлении та дисперсним армуванням.Особливх-стю бетону.аркованого дисперсною аркатурою е те, шо втн, при ВС1Й сво-1й гатерогснностг.володге гзотрошшкп Еластивостями. При цьо!<у зберх-гаеться аси/.стргя властивостей, яка заключается в залежностг власти-востей В1Д знаку напрухень.тобто грачеця шцност1 на стиск £ розтяг при дп с ил по одни; I тхй жо осх В1дргзня»ться в декглька разгв.

Дисперснв аркування бетону волокнами, крхм пхдвищення М1цнхст1 на розтяг,дозволяс збгльшити шцнхеть на стиск,ударну мгщпсть.БЕтрива-лгеть при багатократно-повторних навантаженнях, пхдвищуе зносостгй-кхсть I корозост1йк1сть. Волокна перешкодкають рашпй появг трхщин, а при 1х утвореннх - розкриттю.

Розглянуто питания дисперсного армуванпя цементних бстонгв ргзни-икда-.т. волокон /стальниг.ш.склянг.ки.асбестовпми.органгчнииш та 1Н./, показано хх недолги та позиишп якостг .визначено основнх напрямки до-слхджс-нь в облаетх склоф1бробетону. Показано,що по ряду фхзико-механхч-ш:х показншив найбгльш перспектквнш для армування цементних бетонхв с скловолокно.однак лужне середовгсдо цементних бетон!в агресивно по вгд-нозенни до скловолокна, I для армування необххдне застосування спецхаль-ного лугостЫкого скловолокна.

Оекыьки середовп;е с]рчаного бетону неагресивне до скловолокна, гчд^г.ваеться перспектива арыування такого виду <Зетону звичайним алшо-оо;\>с:и1катнк;.1 скловолокном. Розглянуто стан дослхдяень ар».<ування схр-чаного бетону, в тому чпелх скловолокном. Проаналхзованх небагаточислен-1н г.рац! в цьому нацртаку, виконаи в Калад1,СИ1А,Нхмоччинн1, в РоС11

/В.В.Патуроев/,в Казахстан: /В.М.Вол:ков,Ф.Д.Манербаева/ та в Укра-хн: /Ю Л. Орловський, В. 1.Хор*:евський,В.М.Равдшський/. й

На основ: еивчсння Л1тератур;хих данкх I досвгду застосування С1рчанлх мастик г бетонгв у нас в крапп та за кордоном, для досяг-нення мети дослхджень автором посл:довно вир1йуваллся наступи! задач: .

Розробити опткмальн: склади та дослгдити основн: ф:зико-кеха-нгчнг властквост: схрчанм та полгмерсгрчанях бетонгв.дкспсрсно-ар-ыованих скловолокном.

Бикористовуючи методи катекатичного планування експерикентхв, розробити експерккентально-статастичн: модел: / ЕСМ /, як: в:добра-жають законокхрн:сть -впливу факторхв рецептури та технолог:: на по-казники ф:зик0-кеханхчш!х властивостеЗ.

Вивчити питания сушсно: роботи немодиф:ковано1 та модиф1кова-но: бетонно! матрицх з звичайним аяюкоборосил1катнпм скловолокном.

Досл1дити параметричн: р:вн: трщиноутворення схрчаного та по-лхкерсхрчаного склофхбробетону.оцхнивши його тр:щиност1Йкхсть з по-зпщй механ1.ки руйнування твердого тхла.

Вгвчитл витрзивалхсть схрчаного бетону оптимального складу, дкс-персно-армованого'скловолокном,при дх: багатократно-повторних наван-татень : впллв модафгковаяого стану схрки на Битривал:сть.

Розробити рекокендац:х з технолог:: армування с:рчаних бетонхв скловолокном, визначити доцхльяу номенклатуру виробхв : конструкций та оцхнити техн:ко-економ:чну ефекишпсть хх застосування в будхв-

НЕЦТВХ .

Ознайомлекня 31 станом питания армування цементних х схрчаних бетонхв,а також аналхз проведение ранше дослхдяень дозволив зроби-ти наступиI висновкп,

Армування цементних бетон!в скловолокном дае мояишвхсть в знач-

шй 1ир1 пгдвкщити ix тр1щтюот1йк1сть,м1ЦН1сть на розтяг i тем самим створити перспектива одеряання полегшених тонкостпших копструк-

Ц1Й.

Труднопц використання склоЕолокна для армування цсмснтних бето-Н1В заключаться перш за все в тому.що лугше середовище таких бето-нгв спрпяе розвктку корозп скловолокна I з часом останне знижуе сво"1 фхзнко-механхчнх характеристики та адгезгю з бетонною матрицею.

Току для армування цсмснтних бетонхв звичайне скловолокно не прс-датне I ви/лгаеться використання лугостхйкого, шее в теперхишй час с дефгцитнкм г дорогим, що перешкодауе широкому впровадженкю в будгв-нкцтво склофгбробетону на основ: цекентних в'яжучих, якг застосовують-ся для звичайних бетон1в.

В теперхшнгй час за кордоном В1дпов1дне впроваджения одержали спецгалып бетони на основ! схрчаного в'яяучого, як1 характеризуются вксокими ф1зико-механ1Чними властивостями х короз1йною ст1Йк1стыо. 1з закордоннох практики в1дом1 приклади армування схрчаного бетону стале-воя аркатурою,однак 1х застосування ставиться гид сумн1В в зв'язку з ¡'.мов{р!11сто . корозх1 в середовкщ1 схрчаного бетону, особливо при розкриттх тргаин I висок1й вологостх навколиинього. середовища. В той же час питания дисперсного армування ырчаних бетонгв скловолокном практично не вшзчене I необххдне детально всебхчне дослхдгешш систе-ми схловолокно-схрчаний бетон.

В дрггому роздтлт приводиться дшп про вихши матер1али,технолога» Екготовлсн'гя доелгдних зразкгв I методику досл1дг?.ень.

Е якостг в'пдучого використовувалась тех111чна природна сгрка Н1д-зс:.яох кжлавкк Яворхвського ВО "Сгрка" /Льв!вська ббл./,що Б1дпов1дае ГС.СТ 127-76^.

Е якостг структуроутворовчого дрхбнодисперсного нановнювача засто-

о

согувалась кгарцева кука з пктомоя поверхлею 3250...5820 см /г.

В якост1 шнералышх зап0внювач1в застосовувались: дрхбного-nicoK кварцевий, крупного - грамгаий щебхнь. Модуль крупистх nicKy складав 1,4,гранулометричний склад щебню - 5... 10 ш,

Модафгкатором схрки. був кам'яновуггльнкй дхциклопентадхен / МШД /. який випускасться Баглейсысим кокеоххмхчним заводом /Укра-1на, м.Днгпродзеряшнськ /. ТехнолоНя моднфп<ування cipra ДЦПД була пркйнята зг1дно з рскомендаахями д.т.н.ЮЛ.Орловського. Кхлькхсть модификатора складала 2,5...7,5 % вгд маси cipra.

Аргфичлми елементамз були В1др1зки аиомоборосилгкатного скло-волокна марки 2-04 довяиною 10...60 мм. Так як tohkí моноволокна магать новпсоку мхщйсть на згин,- а бгльи tobctí г- на розтяг, для армування замхсть моноволокна застосовувались пучки - мононитки. Се~ редапй дгачетр моноволокна складав 13 тлкгл; мшнсть на розтяг - 1490 МПа.

Базовлй склад сгрчачого бетону / матриц! / був прийнятий наступили: С:Н:П:Щ - 1:2:2:3. Зггдно з програмою випробуваль виготовля-ли два види схрчаяого бетону: з застосуваяням елементарног технгчно! cipra / зразки cepi! ССФБ / та сipira, модиф1ковано1 дхциклопентадгс-ном - полгмерсгрчаний бетон / зразки cepii ССИМ /.

Виготовлення обох' видхв бетону виконувалось за двохетапною тех- • но л orí сю. Перший етап - приготування схрчано! мастики,- другйй - cip-чаного бетону. Модифгкування cipra проводилось у' peárcropi з" вертикальной лопасною м1шалкою; приготування бетонноТ ¿yriimi - в змхшуЕа-4Í примусового перемхшування. TemioHocitíM було'трансформаторне масло з температурою + 145'- 5 °С.

Армузання сумшх проводилось за настушюп технологией. При лере-MÍmybaHni бетоннб! суш ni безпосередньо в змхшувач подавався поруба-пий на В1др1зга задано? довжини склоровхнг. PisKa póBiHra проводилась пхстолетом - налклювачем з нояевгал пристроем кбнструкцп JIbbíd-

ського вхдцхлу НД1БВ Держбуду Укра!ни /Крлв/.Дозування волокна проводилось за масою.

При дослда;еннях застосовувались наступи: методики. Досл:гддекня структури бетону проводилось з допомогою елсктронного скануючого так-роскопу " JSM-25S " / Японгя /. Фхзико-меха-пчнг характеристики бетону вивчали з застосуванням г1Дравл1Чного пресу та розривно! машини з за-пнсом дгаграм "навантаяення - деформащ1и. Деформаци бетону вим1рю-валнсь тензодатчикагл та щцикаторами годиннккового типу з реестрагц-■ ею приладом АПД-Ш.

Дослдаення коефщхентхв лхн1йного температурного розпшренпя проводили на дхлатометрх ДКВ-2 та спедхальнхй установцх, зхбрангй на ба-зх сушильнох термошафи. Температура контролювалась термоелектричними перетворювачаля та потешцометром.

Зли ни в структур! бетону при дх! стискуючих зусиль вивчались за допомогою приладу УКБ-Ш. Досл1даення параметричних рхкив тр1щиноут-воргавачня проводилось за методикою проф.О.Я.Берга з врахуванням ультра-звукових i тензометричних влмхрювань.

Оцпша в'язкост1 руйнування бетону проводилась за методикою лроф. ВЛ.Шевчеика з позшцй MexaHiKU руйнування твердах Т1Л. Методика перед-бачас Еипробування зразкхв на розтят при згин1 з итучною трщиною на npeci, який дозволяе записати повну з ниеххдаою BiiKoa Д1аграму дефор- ' кусания зраэка. Для вииробугань використовувався г!дралшчний прес .fipt.ir. " Амслер " / Швейцархя / 3i спещальним пркстроем. Зусилля на зразок в середин прольоту передавались через попередньо протаровакнй зрмкозий динамометр стпску ДССУ.-З. Розтягузоч! напруження в бетоах„ б зонi атушо: трхздши, фхксуваллсь тензодатчиками опйру з записоя на еаг.списець. Прогпни в середки прольоту замхрялгся м1кро1Ндикаторами годилпикового типу, Дина\пчний модуль пруяностх визначався за допомо-гса прплалу 11ЧМ резонансним методом.

Qnip бетону зруиуванню тучно! тргцини ощнювата за крвтгчним коефШентом хнтенсивностх напрузень Kjc; onip стхйкому росту трх-щкне - за енергетичною характеристикою, яка встановлювалась на ос-hobí аналхзу нисх1Днох bítkii Д1аграки деформування зразка з штуч- . ною трщиною.

Для проведения випробувань' багатократно-повторним навантакен-ням була сконструйована установка В1бращйнох дхх, в ЯК1Й 3víhhí зусилля створювали 4 ексцентрики на двох валах, що обертались син~ хрокно в проткдеяних напрямкак. Бипробування проводились при характеристик! циклу напрут j> = 0,5 при частой 50 гц. Методика визна-чешш вЕтрввалостх бетону на базх 2 млв.циклхв, з метою зменвення кхлькоетх зразк1В, була наступноя. Зразок навантахувався з вхднос-нкм рхвнем наванта~ення, яккй <3ув ов1домо нижче кое$1Цхснта вптрл-валост1,рхвного 0,25; i иптробовувавсядо 100000 цшийв. Шсля цього, яйцо зразок не руйнувався, пастуший навантанувався попередапи piB-нем навачтатання та прикладався I млн.цикл1в. Якщо i П1сля цього зразок не руйнувався,В1дносний р1вень навантатення П1двнщувався на 0,02 i пяову прякладався I шш.дахипв. Дадх крон змхни' навантатення нэ змхнювався, ало рента зразкхв випробовувалясь базовой К1ль-кхстьм цкклхв. Taita методика дозволила швидко визяачитл pÍBenb зхдносно! границ: витривалосп бетону, використовуючи мхнхмальну кглькхсгь зразкхв.

НаукоБою базою приведения випробувань стали роботв В1тчизня-пнх вченнх в галузх бетоногедення 1.Н.Ахвердова,ВЛ.Бабушкхна,Ю.М, Баженова,ПЛ.Бояенова,О.Я.Берга,В,А,Вознеселського,В.М.Еирового, Г.Г.Горчакова,Г.М.Грушко,П.В.Кривенка,О.П.Мчедлова-Летросяна,1.Л, Риб'ева.Б.Г.Скршлтаева.А.е.Иейкша.О.В.Ушерова-Маршака.В.ЛЛорпяв-ського та íh.; в обласТ1 склоцементу та склоф1бробетону В.Б.Ароц-чика,К.Л. i Ю.Л.Б1рикович1вД.В.Волкова,Ш.ЯЛзмайлова,А.В,Казаряна,

А. Х.Каралетжха, А. А.Пащегшо.Ф.Н.Рабиновича, Н.Б.Ур'ева,Г. К.Хайдукова.

Тсотгй роздхл дисертавдх присвячений вивченню структури та ф1-зико-мехашчних властивостей схрчаного склорхбробетону.

Вивчення структури ССФБ на мхкро-мезо-макрор1внях показало, що В1н являе собою гстерогенний гзотропний композшпйний матер*! ал,особ-лввгстя того е асикегргя кехангчиих властивостей, що залежать вгд знаку папрукення. •

*

Гранеця М1цност1 на стиск I розтяг при дх! сил по однгй I тхй же площинг В1дрхзняеться в 5...6 разгв,'що значно вице, чим в цемент-них бетонах.

Вивчейня фхзико-кехан1чних характеристик схркобетонно! матриц базового складу С:Н:П:Щ = 1:2:2:3 показало наступив.

Питома поверхня наловнювача / кварцево! муки / впливае на мхц-Н1сть бетонно! матрищ. Максимальне значения мхдност1 одержано при питоьшй поверхнх 4500 С1?/г.

Оптимальний к.пст модификатора - ДЦ1Щ складае 5 % вгд маси сгр-ки. Така к1льк!сть дозволяе одержати оптимальну в'язглсть сумхш1 та М1ЦН1сть матрихх з врахуванням температурно-часового режиму процесу сп1впол1меризац!1 схрки х ыодифхкатора.

Н1цнхсть модаф1ковано1 матрицх на розтяг при згин1 та осьовий розтяг зб1льшилась у пор1Внянн1 з немодиф1ковано» на 39...98 I 89... 176 % вхдповшго.

Величина початкового модуля прулаюстх знияуеться зх зб1льшекшш дисперскост1 наловнювача' х кхлькост1 модификатора. При питош1й поверхнх кварцево! муки 5800 с\?/т \ бмхстх ДЦПД 7,5 % початковий модуль прулностх матрнщ складав 41,2, немодиф1ковано1 -. 50,1 МПа..

Вивчення вяливу параметров армування / % армування I довнини во-лскна / на ушцсть при розтягу ССФБ показало наступяе. Виходячи з : .'"наигхчккх влгстквосге2 сумхшх / в 'язкостх, зручноукладалькостх /

I кгщевох ц!Льносх1 композиту максимально допустиыий процент арму-вання для дослгдауваиих складхв складае 2 % / 12,5 % В1д маси схр-ка / при ефективнгй довжшп 'волокна 20...50 1р.

Максимальна величина мгцностх на роэтяг г осьовому розтязх от-римшп при величин! питомо! поверхнх кварцевох муки 4500 см^/г, довжшп волокна 30...50 мл I його об'емноиу вмхстх до 2 %.

Модиф1кування ССЗБ 5 % ДЦПД / зразки серп ССФШ / додатково збхльшуе мхцнхсть композицп .на розтяг. Збхльшення м1Цност1 на роз-тяг при згин1 складало'в 1,41...2.26, при осьовому розтязх - в 2,16 ...2,89 раз1В.'

Максимальна величина модуля пружностх модифгковано! матрицг перевпщувала цей яе показннк для немодифхковано1'!латриц1 на 3...7 % при вмхст1 склозолокна 1% / 7,5 % вхд маси схркз / I довжин1 30 мм; при коеф1Ц1ент1 армування бхльие Г % спостерхгалося зниження модуля пружностх, що пояснюеться зменшенням щхльностх сушшх за технологхч-ними причинами. .

КоефШент Пуасона незалехно В1Д об'емного врясту волокна був дост1йшцл I мало вхдрхзнявся В1Д коеф1Ц1ента Пуасона матричних зраз-К1В. ■ ' " .

Модифхкувагаш та армування матриц значно вшшвае на дефоргла-тивн1 характеристики композиту. При'коефШентх армування бхлыпе • I % зниження модуля пружзостх досягало 25 % I залегало в!д вщсту ДЩЩ. Максимум зниження модуля пругност! спостерхгалось при вшст1 ДЦДД 7,5 %. ■ -

На зхдм1ну вхд схркобетоннох матривд, ССЗЕ володхе П1вищетшми пластичними деформащями. Середнх деформащ1 розтягу некодифхкова- ' ного бетону до моменту руЗнування склад ала / 40... 60 /хЮ~5, моди-фхкованого - I 50...70 /хЮ~® • . ".

Виходячи з результат!в проведе'них досл1джень М1цн1сних I де-

формативных властивостей ССФБ,побудован1 експерименталыю-статистич-Н1 моделг, що вгдобраяають закономгрностг вшшву чотиръох факторгв рецептури на фхзико-механхчнх властивостх ССФБ: питомно! поверцп наповнхтача, млькоск модифхкатора, довжшш волокна та його об'ем-ного вмгсту.

Виххдними параметрами шсля виршення чотирьохфакторно! задач! оптим1зад11 шляхом сутцення д!аграм "квадрат на квадрат!" стали мгцнхсть на розяг при згинх, при осьовоцу розтязх I початковий модуль пружностг.

У зв'язку з ххм1чною 1нертностп схрки до скловолокна, в зонх IX контакту в матрицг за йхгом часу нгяквх прсаесхв не проходить,що визначае б1льш високу стаб1льн1сть адгезхйнпх зв'язкхв при пормально-воломсному стан1 бетону,нхж у вйпадку дисперсного арьування склово-локном цементно^бетонно! матршд.

В;;сока термочутливхсть сгркл Iстатно вхдбиваеться на онгрпостг схрчаного бетону впливу температур. Дослхдкеннк температурного коефх-вдента лпййного розширення при вархюваннх двох факторхв-вмсту кодв-ф:скатора I скловолокна,показало,що збхльшення IX вмхсту знижуе ТКЛР

* с л т

катрицх. Ышхмальна величина ТЮП?,р1Ена 0,9x10 " С , одержана пра вшст1 модификатора 7,5 % х волокна I % / 7,5 % В1д маси схрка /. "

Бра зняяеннх температура ТКЛР ССФБ знхиуеться х збяижуеться за

-5

величиною з ТКЛР ашомоборосилгкатного скловолокна,ршгого 0,58-10 °С~1, що сприяе покращенкю термосушсност1 матриц х скловолокна.

Для прогнозування об'емного коефхцхента армування та границ! мхцностх ССФБ при розтягу запропонована методика та залеяносй, що приведен! в "Рекокендадаях по виготовленяю склофхбробетона на оснозг схрчаного'в»Яяучого",Львхв,1993 р. -

В четвертому ттотгтл! викладенх результата дослгдаень тршино-ст!Йкост1 та ввтргвалост! ССФБ.

Дослхдження параметричних р1внгв /. нижнвох 1 верхньо! границ: мхкротрхщшюутворсннА / показало,що нижнхй рхвень для матричних зразкхв дослхджуваного складу становить 0,60...0,67, для ССФБ -0,75...0,80,тобто на. 19...25 % вице; верхнпЧ рхвень В1ДПОВ1ДНО 0,73 ...0,75 I 0,89...О,93 руйнуючого призмового навантаження.

Модиф1кування матриц! 5 % ДЦПД хидвищило величину параметрич-них рхвнхв. Нижня границя для матривд складала 0,67...0,71,верхня-0,85...О,88; для ССФБ В1ДП0В1ДН0 - 0,77...О,81 I 0,93...О,96.

Шдвидення параметричних р1вя1в модифхкованого ССФБ нояснгоеть-ся П1двищенням долх пружно-пластичних деформащй х збхльшеншш зче-плення мгя компонентами бетону. • . •■

Розрахунок параметричних ргвнгв за залежностями.задропоновани-ул О.Я.Бергом,показав незадовхльну сходшлсть з дослхдом.Дослгднх величини В1дносного нижнього х верхнього парамотркчних ргвнгв вия-вшшсь значно виаими за розрахунков1. Для матриц хз схрчачого бетону рекомендуеться параметричнг рхвхп визначати з врахуваяням в1дко-ректоваяих емпхричних коефгщентхв. • ' ■

Для модиф1Кованох матриц1 х ССФБ величина параметричних рхвмв залетать В1д вмхсту модифхкатора та скловолокна.Розрахунков1 залеж-ностх р!внхв В1д призмово! гинностг мозуть бути одеряаях теля проведения детальних дослхдасень рхзних склгдхв ССФБ.

Дисперсне арму „ання та модифхкування схрчаного бетону збхльшуе • енергхю.яка необххдна для процесгв руйнування ф1бр,тобто збхльшуе в'язмсть руйнуваяня. Фхбри затримують розвиток тргщин.'отворнючи бар*еря на шляху хх розвитку,зб1лъшуючи звлвист1сть розростання трг-щш. . '

Остановлено, що модифхкування I дисперсне армування матриц г зни-кус величину динамгчного модуля прухностг та збгльшуе енергхю руйну-вання. Для дооидауваного складу ССФБ енерггя руйнування досягала: для немодифхкованох матрищ 509...600,' для. ыодифхкованох - 652...704 н/м, що в 3,9 I 3,6 рази перевицувало Бд вхддовхдно для розглядуваннх матриц». • . . • •

Критичквй- коефхщент 1нтенсквн0ст1 напружень збхлъсувався прямо

•пропорцхйно зб1льшеннв мхцностх"бетону"па розтяг х для ССФБ складав: для неыодифхкованог матрищ 4,14...4,50, модаф1ковано! - 4,82...5,09 мн/м3^2 • . •

Розрахунок К2С за формулою з_використанням динамхчного модуля пружностх та. енерги руйнування: .показав'хороше сшвпа-

дання результатхв з результатами, одержаними- при випробуватп зразмв з штучной тр1щиною, I П1 дтвердкус■ наддймсть" I достовхрнхсть оцпнш в'язкост1 руйнування за двома методиками,що використовуются в дослхд-женнях.

Дисперсно армування' скловолокном ССФБ виявило значний вшшв на ыхцтдснх характеристики бетону.^ його вятрпвалхсть при дп багатократ-. Но-повторного навант'акеняя. '

Встановлено роль скловолокна та характ.ер руйнування зразмв при IX випробувашш на розтяг при згинх бататокрагно-зо'вторнкм навантажен-ням'. 3 одного боку, волокна е концентраторами налруяень.з другого-упо-вгльнивть I' гальмуготь розвиток мхкрэгрхсин. При довжинг волокна мен-шхй га критичну переважас перший ефёкт.бхльшхй за критичну-друтий._

Анализ результатхв вдпробувань показав,що модифхкування схрки 5 % ДЦЦЦ в' 2,2 рази щдвеищло абсолютну гранихю витрпвалостх ССФБ.Дисперс-не арлуванняматрвдь' скловолокном в залежност1 вхд його Довкини х объемного вшсту додатково пхдвищрло вд параметри: для некодифгкованоi матридх'в 1,08...1,32 х 1,45...2,70 разв,модиф1кованох в 1,04...1,32

I 1,36...2,35 рази.

Р п'ятому роздхлх дисертсци ЕИКладенГ питания технологи виго-товлсшш СС£Б г виробгв на його основг та результата дослхдно-проми-слового впровадаення'в буд1Енвдтво.Розглянуто способи I технологгчнг особливостх виготовлення бетоннпх виробхв.аркованих скловолокном.

Враховуючл технолоГ1ю виготовлення цементного склоф1бробетону I особливостх технологи виготовлення «лрчаних бетонгв, при розробЦ1 дослхдно-прог-ислово! технологи виготовлення виробгв гз ССФБ було опробовало два способи.

Перший спос1б передбачав виготовлення ССФБ в змгшувачг примусо-во1 д11,призначен01ду для виготовлення сгрчачого бетону.При цьому способ1 скловолокно у вид1 ровгнгу з допомогоэ пхстолету.оснащеного пристроем для рхзки волокна на вхдргзки задано! довжини,подавалось прямо в зм1шувач.ТриЕая1Сть перем1иування сушпя встаяовлювалась экспериментально за результата1/® контролю ргвиорарностг розподглу волокла в матрицг та мхцностх бетону.

Другий спосгб передбачав поиарове армування скловолокном,шо на-пилюсться тим же пгстолетом на бетонну сушш.яка вкладаеться безпо-середньо в формя.

Дослшю-промислова перевгрка обох способ1в проводилась на тех-нолог1чних лхнхях з виробництва неармованого с1рчаяого бетону, змон-тованих 1 запущених в 1987. ».1990 р. Львхвськюл !шкенершш центром "Будхвельник". В результат: проведено! роботи було розроблено технолог! чшй регламент „ вгадеперел1чену 1нструктивно-нормативну документами з технологи виготовлення ССФБ I виробгв на його.основг,а та-кож було розроблено пропозивд! з номенклатура будгвельних виробгв х конструкщй...

ССФБ доцхльна застосовувати для корозхйностхйких вироб!в I кол-струкцхй.головнкм чином тонкостшних,напраклад,листових плоских,хвп-

лястих,гнутоформованих,а також в прооторових I багатопарових, для яких хстотне значения мае: зниження власнох ваги; П1двищення тргпщ-ност1йкост1 та ударно'1 мхцност1 .тдвидення зносост1йкост1 та .витри-валост1 ;високий електричний опгр.

Равдональними виробами 13 ССФБ с: плити зб1рних пхдлог I дорок-них покрить,елементи незнгмно1 опалубки;'труби,елементи оглядових колодяз1В,лотки разного призначення,пагл та зал1зничнг шлали.криволх-нгйнх елементи Г1Дротехн1чних споруд, озлобления тунелей.складнх ар-. Х1тектурн1 форми,декоративн1 екрачи,г1дро1золяд1йн1та ххм1чност1йкх покриття,п1дсилення елементхв конструкщй будшшв I споруд при рес-таврацх!.ромонтх та реконструкцп .елементи та констругаих для будин-кхв I споруд енергетичного та с1льскогосподарського будхвництва.

Техн1КО-економ1чни2 аналхз показуе.що лотеивдна економхчна ефек-тпвшеть В1Д впровадження виробхв 13 ССФБ може бути одержана за ра-хунок зниження матер1алоемкост1,п1вищення корозхйнох ст1йкост1 та довговхчност1 виробхв I коиструкцхй. Дисперсне армування дозволяе зменшити схчення елементхв,забезпечуючи високу механ1чну,ударну мщ-Н1сть,а також в значнхй мхр1 пхдвищуючи тргщиност1йкгсть I витрива-Л1сть виробхв. "

ЗАГАЛЬЕ! ВИСНОБКИ

1.Розроблен1 оптимально склада «рчаного бетону,дисперсно-армо-ваного звичайним алзомоборосилхкатним скловолокном.Виявлена роль моди-фхкатора / ДЦЦД / на властивост1 С1ркобетойно1 матриц!.

2.Бивчен1 та установлен основнх ф13ико-мехш1ЧН1 характеристики розроблених склад1В /див.табл./. Показана роль скловолокна та модиф1-катора в процесх формування струкгури схрчаного склофхбробетону 1 його вплив на мгцнхеть I деформативнхеть.

3.Одержано експериментально-статистичнх моделх.що в!дображають

закономрностг впливу рецептурно-технологхчних факторгв на основнг ф13ико-механ1чнг властивостг ССФБ: М1ЦН1сть на осьовий розтяг, па розтяг при згинх та початковий модуль пруяности .

4.Вивчено сумгсну роботу скловолокна та С1ркобетонно1 матриц при П1двищенн1 температуря до + 50 °с. Експериментально встановле-Н1 коефщгенти температурного лппйного розширення в залежност1 вгд

об'ешого вмгсту скловолокна та модифгкатора.

5.Показано вплив моди^кованого стану С1ркобетоннох матриц: на параметричнг ргвнх М1кротрхщиноутворення.

6.Дослхджено трхщшостхйкхсть схрчаного склоф1бробетону з пози-цхй мехшпки руйнування твердого Т1ла з використанням нисх1дн01 В1т-ки Д1аграмп деформування зразка при випробуваннх на розтяг при згинх 31 штучной трхщиною.

Показано роль модиф1кованого стаду С1рки та скловолокна при оцппц в'язкостх руйнування схрчаного склоф1бробетону. Експериментально встановлено коефхвдент хнтенсивност1 налружень х енергх! руйнування ССЙ> оптимального складу.

7.Досл1дхено витрлвалхсть немодиф1кованого та модифхкованого ССФБ при Д1х багатократно-повторного навантаження.Експериментально встановлено базовкй I бхаучий вхдносн1 коефхвденти витривалост1.

8.Розроблен1 рекомендацп з технологи виготозлення СС-5Б та вироб1в на його основх.Запроданована номенклатура будхвельнкх виро-бхв I конструкцхй. Показано потенцхйну технхко-економ1чну ефектив-

' щсть розробленого композщцйного матерхалу.

9.Результата дослхдаень використащ при розробщ дослхдно-про-мислових технологхчних лхн1й виробництва вироб1в г конструкцхй на основ1 схрчаного в'Яжучого I конструктивно-нормативно! та технло-•Г1чно1 документам!.

Ochobhí положения дисертацП опублхкован1 в наступиих роботах:

1. Маргаль И.В. Физико-механические свойства стеклофибробетона, армированного щелочестойким стекловолокном. //Вестник ЛПИ: Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. Jé 183. - ЛьвовгВыща школа, IS84. - С.40-41.

2. Маргаль К.В. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов. //Вестник ЛШ: Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. Je 212. -Львов:Выца школа,1987. - C.G2-64.

3. Орловский Ю. И..Маргаль И.В.,Савчкк А.Д. Армирование бетоно-серополимеров. //Сб."Разработка рекоменд.по исслед.и использованию природ.минер.ресурсов. -Киев:НИИСШ, 1988. - С.71-81.

4. Орловский. Ю.И. ,Маргать И,В..Савчик А.Д. Использование серо-содердацих отходов для получения серобетонов и бетоносерополимеров. //Вхсник ЛЛ1:Резерви прогресу в архгтектурх та будгБництвг.-'ё 252. •

- Льв1в: Cbít,I99I. -С.96-97.

5. Маргаль И.В. Технология изготовления конструкций на основе серного связующего.//Biсник ЛП1: Резерва прогресу в арх1тектург та будхвництвх. №262. -Льв1в:Св1Т,1992. - С.49-50.

6. Рекомендации по изготовлению стеклофибробетона на основе серного связующего.. т Льв1в:У0Д JUIÎ, 1993. - 32 с..

'7. Маргаль И.В..Савчвк'А.Д. Использование серного бетона для ремонтно-подготовительных работ.//Научные труда Еешувской политехники: Строительство и инженерия. 4.21. -Еешув /Польша/,Г993. - C.2I7-2I9.

8. Маргаль И.В.,Корв;ш В..Рашинский В.Н. Огнестойкость серных композиций,армированных стекловолоюшстыми материалами. //Проблемы . огнезащиты строительных материалов и конструкций. Докл.1 Межгосударст. семинару. -Львов,1994. - С.183-189. _ . •

9. Маргаль И..Ращинский В. Серный стекдофибробетон.Докл.УИ Международному конгрессу по механике в технологии композиционных материалов.

- София /Болгария/,1994.

Характеристика та ochobhí ф13ико-мехшпчн1 властивостг сгрчаного склофхбробетону

Показники

; Один. • Схрчаний !Полгмерсгрча-:вишру : СФБ :НпЯ СФБ

Щльнхсть Пористхсть

Emíct волокна за об'емом

Довгкина волокна

Bmíct модификатора /ДЦПД/

Гштома поверхня наповнювача

Склад бетону матриц! С:Н:11:Щ

Н1цн1сть на стиск

те ж,на осьовий розтяг

те ж, на розтяг при зг:ш1

Модуль пружносТ1

Ю1ТР при +23...+50 °с

Нижня в^дносна границя míкротр1щиноутворення

те ж, ворхня

Коефщхент íhtchchehoctí напруження, Kjc

В1дносний коефхцхснт. витри-валостх

кг/м

мм $

2. см /г

2200...2300

I...2 . 0,5...1,8

30

4500 1:2:2:3

!Ша 54...56 69... 70

МПа 5...6 12...14

МПа 21...25 30...35

ГПа 53...57 45...53

°С~1 1,10...1,12 0,91...1,00

О,75...0,81 0,77...0,84 0,90...0,92 0,93...0,96

ш/м

3/2

4,14...4,99 . 4,81...5,26 О,72...0,96. О,79...1,09

%

г . д

Схшгаа ф10ра / а /; схркобетонна штршя, хЗОО / б /; схркобетонна матрвдя, ариовала скловолокном,х200/в/; зона контакту волокна х матриц, х200 / г /; структура скло|)1 бробетону дхсля видробовування зразка на розтяг при агинх, хЮОО / д /

Маргаль И.В. Свойства и технология изготовления серного стеклофнб-робетона.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков; 1994.

Защищается диссертация объемом 205 стр..которая содержит экспериментально-теоретические исследования свойств и технологии изготовления серного стеклофибробетона. Изучены и установлены основные физико-механические характеристики разработанных составов. Получены закономерности влияния рецептурно-технологических факторов на свойства. Осуществлено 'опытно-промышленное внедрение предложенной технология. Потенциальная экономическая эффективность может быть получена за счет снижения материалоемкости, повышения коррозионной стойкости и долговечности изделий, уменьшения сечения элементов, обеспечивая высокую механическую и ударную прочность, выносливость и повы-иенную треяиностойкость в процессе эксплуатации.

Ключов: слова: сурчаний бетон, скловолозшо, склоф1бробетон,вла-стивостх, технологхя. -

Margal I.V. Properties and technology of production of Sulphur fibrou3-glQ33 concrete.

The dissertation for getting degree-of Candidate of Technical science, speciality 05.23.05 "Building materials and articles". Kharkov State Technical University of Building and Architecture, Kharkov, 1994.

Volur.e of the desaertation.is 205 'pages, "he results-of erperinen-tal and theoretical investigations of properties and technology of production sulphur fibrous-glass concrete are presented. The main ' . physicl-nechanical characteristics of designing nix compositions of material are researching end determinating in the' clinsertationi

The experinenta.l-3tati3tical models of relationship of influence of technological factors and nix compositions for properties of sulphur fibrous--lo.es concrete are presented. The results of technological investigations are introducing in the building industry; Toten-tial economic effects nay be receiving by reduction of co-iposition of cocrete, increasing of corrosion-resistance end durability. ?he e::porinent3 have shown considerable strength, fatiquo life and resistance of crack growth of sulphur iibrous--lass concrete.

l.ey words: sulphur concrete, fiber c^-30» fibrou3-£lass concrete, proportion, technology.

Подписано до друку 24.10.1994 p. Формат G0x84/I6. Друк оф-сетний, nanip друкарський.Ум.-друк.аркЛ. Тираж 100 прим. Замовлепня № 867.