автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Удосконалення складу та структури бетону з урахвуванням електроповерхневих властивостей його складових для пiдвищення мiцностi та стiйкостi виробiв кiльцевого перерiзу

. ишспрство освта зтайи

шетвшш БЖНШ?0-Б7Д1ЕЙЛЬЕЭ ШСШЭТ?

од

¡I ... ;¡ Ш щтш

шив лщ^а Арэдшошч

удосшшлшш склш ïa структуре sшш 3 тхувлш.%

ештршоверпшп шставссш ЙОГО сшдовж дяя пдаищкя ыпщош та crmcocri kípgbib шьцтат пшрш

Ш.23,05 - бзгя1таьаА качъщьж яв шгробй

дкеертадН аа здобгтея шзушэсге oïjneas каддвдаяа гояйчетк наук

Диоэргщ1ев в рукопие.

Роботэ влжонапй ё Хэрк1всько»4у 1нжзнврио-буд1вельвоыу Институт!.

Науковий кер1шш<, - лауреат Державно! прем11

УкраХни, заелуавний д1яч науки 1 теха1кв Укра1ш, акадеы1к 1Д Укра1ка„ доктор техн1чних наук, профэсор БАБУШКИ Валодиыир Хванович

0ф1ц1йн1 опононти: лауреат Деркавко! преиП

УкраХни, заслужений д1яч науки 1 тежн1ки Укра1ни, член-кореспондент АН ГрузИ, доктор техн1чних наук, профэсор ычдаов-штшш Отар Петрович

кандидат тегн1чних наук, старший науковий сп1вро01тник СШРШ Юр1й Олекоандрович

ПровХдна -оргея1зац1я - проектний та науково-

ДОСЛ1ДНИЙ 1нститут ХаркХвоький "11рои(Зуднд1провкт"

Захист дасертац11 в1д0удвтьая ^ червня 1994 р. о 14 г. не. зао!данн1 сп8Циал1зовано! рада Д068.33.01 за фаюы 05.23.05 - буд1ве,льы1 катер1али та вироби Харк1вського 1нже-аерно-0уд1вельного 1нституту за адресов? и.Харк1в-310002, вул.Суыська, 40.

3 дисвра'8д1ею ыожиа ознайоыитися в 0ибл1отец1 Х1Б1.

Автореферат роз!слано /3 травня 1994 р.

Вчений секретар опец1ал1зовано! рада ...

цоктор техн!чних наук ЕМЕЛЬЯНОВА 1нга ДнатольХвна

ашльш. ирштклш ровоти

Актуальн1сть теш. Батонн1 та зал1з0бет0Ен1 внробв к1льцввого nepepisy (труси та к1шхя для. трубопровод^ р1зяоиан1твого пгкзначенвя, nirooia л1н1й едектроперадач та зв'язку, а такоа контактно! uopaal QJieKTStBSlnoeaEoro транспорту, колонн. п1даорн чн пал! будов та плоруд та 1н.). як правило, експлуатуються у складвзх уыовех, в1дчувахгш ов»-часно к1лька вщйв вшшв!в„ що вкшочавть ошоз1 навантааая-ня, агрэсстну д1в дсшйдля , та речовлн. цо транспортують-ся, loilitaTKVHl фактора та 1в. Цэ залазав 1х безавар1йн1а вкоплуатац11 з <31гоы нориоваша твры1я1в.

У ттях уковах пЛдазденння и1дност1. д1лъност1 та пол1лшанкя 1бшх гарактериооик Сетону в ваяяавоа та актуальной задаче», спряиованои на пШацення аад1йЕост1 та довго-в1чност1 вказаннх внроб1в.

Мета робота - теоретична та експвракеЕтальне обгрунту-вання щягнцит1в оптом!зад11 окладу та структура бетону з урахуваншм електрошверхяввкг властивостей його екладових для паШпоеивя ф1знко-ыехан1чклх та ismz характеристик, но забезпечугть довгов1чн1оть та иад12в!оть вяроб1в к!льцевого nepepiay.

Наукова гЦютеза. Не Шцн1оть. д1льн1от1» та от1£к1оть бетону звачввЗ волхв пае характер упаковка 61 лд др1бшх чаотгаок у прошарку ы1я б1лыз крупнзаи ва во!х р1внях структур (макро-, не во-, ы1кро- та cyoidjcj»-), а таксе к1лые!оть електрогатерогеяоа контаэт1в у цементному xaioal. В уковах низьких В/Ц 1 отогнав зплзв uas такое оп1в81даай&ння • ids р1яновазшш розм1роы WokIb кристал1в г1дратши новоутао-рень та середгьоа в!дотанню ы1ж зернинеин в'?зучого.

Наукова новизна робота:

- дошвяон1 з урахувеяняы piaEKX ддд^р упьксна структу-роутворюютах чаоганок в1дои1 формула для назначения опти-«пттуиут значен* коефЩ1ент1в роэоувааня в Сетоа! зершш бея» а та п!ску Д цеыэнтно-Шочаннц розчнном та цеыантшш т1отоы (каменей), в1доов1дгэ;

- для и1крор1вня структуре бетону нвуксао об грунтовано понят тя 1шз®1п1анта розоування струхгтуроутвораэчих чаоишок ыатрвдею (цвкзкяшх ззрннн г1дрягаа"я лоаоутворенняда) п та

запрошвован1 формула ддз 2ого розрахунку; всганоаланаЛ взаецозв'язсж íctshhoto водоцвыезяного в1двоаеадя з вказаним коеф1ц1внтом «в sa 1х допоиогою обгрувтоаано екотрашиыяй характер ¡uk&eiBooti - ы1цаоо?1 бетсиу в1д подоцэывнтаого в1дношнвя при визыад значениях B/Q;

- для оуби1крор1вня отрухтура ваукоао обгрунтозана ыо&ля-в1оть урахування ков&Швнта розоування отрухгуроутворпотнх частдаок матрицею (крясталог1дратних чаоташок гелевими sa субм1крокрист&11чнтга новоутворенняш), показано йога взае-моэв'язок 1з структурною характеристикою Г/К (в1даошення к1лькоот1 г&невых та крнотал1чша вавоутворень), яка визиа-чаа "насичен1сть" структура елактрогетерогеншши контактами;

- обгрунтован1 та ексвершентадьно п!дгаещтан1 загальн! принципа штиц1зйц11 структура ввякого бетону, оутн1оть яках . полягвв в oonmisauiZ структурвих харвхт«1вс«шс аа во1х р1внях - a, fi, i), (В/Ц)ист та отворевн1 "ммгсмадмю! насн-ченоот1" структура електрогетерогенншш контактами;

- на основ! привцшйв оатшйзацИ розроблев! склада цементного та шлаходужного бетон1в неарыовашх труб, щя цьшу забезпочено отримання yesd м±цвост1 бетону на осьове розтя-гання йр " 6,6 МПа (при витрат1 цементу 552 иг/и3) для нап1ршх труб, Rp в 3,3 Ша (при ввтрат1 цементу 269 кг/и3, з добавкою пилу електроф1льтр1в -виробшщтва керамзиту -168 кг/и3) для безнаМрних» a текст Rp» 8,7 Ша - для ншйрвнх труб з шлаколухного бетону;

- розроболен1: склада бетону двя зал!зобетшша кон1чннх п1дпор контактно! ыереж! залЛзшць, влровадаення яках дозволило знизнти к1льк1оть браку; склад бетону, який включав за-повнювач! трьот р1зних фракц1Я для тротуарних шит з високою и1ца1стю (Egjj» 41,9 UQa) ыорозоот12к1отв (7150) та знихенов витратов цементу; опос1б добору та склад деревивно-цеиентно-п1счано1 коипоаиц11, що дозволив перейти до просто! та немо-талевом1отка! безцресово1 технологи вяробнвцтва ctIbobbx иатер1ал1в з и1оцево! саровинн - в1дюд1в деревообробка без знюкення ы1цност1 на отнснення (R^o 3 Ша): сиоо1б визна-чення складу водостШких компознц1К з пав1тряних в'яхучих та ыЛнеральшх наповнювач1в, у яких водоот1йк1сть забезпечу-вться за рахунок максимально! к1лькост1 електрогетерогенних контакт!в, впровадвений при вяготовленн! облицювально! шшт-

ки з г1пооалагсово1 кошозицИ 0,65).

Практичне значения роботи. 0Сгрунтовян1 принцип» спта-м!зац11 складу та структура дозволишь проектувати склада, як! 1зобезпечувть п1дакцекня м1цност1, щ!льност1 та ст1йкоет! Оетон1Б нироб1в к1льцеБого перер1зу, а також 1ших вироб1в з бетонХз з ¡изыааш Б/Ц, цо п1двищуа квоучу здатн1сть, довго-з1чн1сть-та над1Ян!сть, а такоа сприяа розширенкю облает1 застссуванкя ботонншс Епроб1в.

- Вжва:шл м1нерзльклг. добаБок-нытовнювач1в з урахуван-нш знаку 1т повергкевогэ заряду та фракцЮного складу доз-воляс гйдощувати м1да1сть, щ1лыг1оть та стИЬйсть бетону та 1ши2 Еодов'яасучих композита, а також отриыувати 1стотну еконсм1ю в'яжучого. ' •

Реализация результата доол1дг'е;гнь. Впровадхення результата досл1даень .зд1йснено в лабораторИ неыеталеЕИх труб Х1Б1 ц1д чао виготозлення досл1дно-промиелових парт!й неармованк:-труб з бетсн1в сптпм1зованих склад1в у в1дпов1д-ноот! до плану 7 деркбюдаетних НДР М1ноов1ти Укрз1ни №0003 та 0006: на 8кц1онернрцу гйдприемств!. "Буддеталь" (колишкьо-му завод! "Буддеталь" тресту "Швденотрансбуд" М1нтрансбуду СРСР) при п1двмяеш1 якост! та довгов1чност1, а такок сггти-м1зац11 складу бетону центри$угованих п!даор контактно! ив-регс1'зал1зниць; на науково-пкробнич1С ф1рм1 "Гейма" (с.Печенега Харьк1всько1 обл.). Розрахунковий еконоы1чний ефект для досл1дно-проы2слових парт1а труб склав 112,5 илн.крб. на р1к у ц1нах 1994 р. (для одн!е1 трубофориувально! установки). Оакткчний еконоц1чкий ефект, щ» досягиутий АП "Буддеталь" склав 110 тао.крб. у ц1яах 1990 р. та 245 тие.крб. у ц1нах 1992 р. ©актичняЗ вкшж&чша ефект, якого досягли у НЕФ "Гениа", склаз 506 тае.крб. у ц1нвх 1992 р. Результата дос-л1джеш>, у яхш брав участь автор, було використгко при роз-робц1 ГОСТ 19330-91 "Стойки железобетонные для опор контактной сети железных дорог. Тегаичесгсте условия".

Адробац1я робота. 0сновн1 пологекня дасертзц1йно1 робота допов1дались та обговорввзлась за каухово-практичнШ коя-фереяцП си1лки уотанов Суд1вэльного комплексу Хврк1ЕСЬКо1 облвст1 "ресурсосберегающее технология г ыатергалы в строительстве и строительной гадустрга". (к.Хврк1в, кз1теь 1992 р.), I И1жаародн1й науково-тешХсй-З ковферецИ "Матергадз

для конструкций 7X1 века" (и.Дн^рояотрсвоък,'. вэргсень 1992 р.), М1кнародн!й кокференцИ "Ресурсосберегщио технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (XII науков1 читання БТ1ЕМ, ы.Б1лгород, кв!тень 1993 р.), . 47»,43 та 49 науково-техн1чних конференц!ях XIBI "Повышение вф^ективностн строительства" (м.Харк!в, 1992-1994 р.).

За темою диеертацИ опубл!ковано 11 poOiT, у тому числ! подано заявку на видччу патенту УкраХки На винах!д з приор!-тетом в1д 5 лютого 1993 Рч №93101007, (у сп!вавторств1),-, матер!али диеертацИ увШшпк до складу, двог зв!т1в за дера- , Свдаетнимими темами MJLkocbIth Укра1ни: №0003 "Досл!даення бшшву штучних наповщовач!в та гомоген!зац!1 кошонент1в ва ф!зико-механ1чн1 властивост1 труб" (№ДР 0012000124) . та №0006 "Розробка закоком!рностей синтезу •. вцеЬкоефективню" шлаколужних в'яжучих п!дввдено1 кнслотост1йкост1 та основ технолог!! отриманняя короз!йвост1йких бетонних труб на \ îx ûCHOBi" (№ДР 01940002228). ■ ■•.,

Структура робота. Дисертац!йна робота сюлздаоться з вступу, шести глав, загалышх висковк!в, списку використано! л!тература (201 найменування),■ п'яти додатк!в.; Загалымй обсяг диеертацИ складев 245 стор1нок, у тому числ1 155 сто-р!нок машинописного тексту, 55 рисунк!в, 9 таблиць.

■ СТИСЛШ 3MICT РОБОТИ

, У ьступ! розглядаються особливост!, ко, притеманн! тон-кост1аним бетонним та зал!зобетокниы виробам к1льцевого пе-рер!зу. Вказан1 вкроби виготовлюють з батон!в п!двищвяо1 мЩност! та mljibuocvi, для чого застосовують, -як правило, низьк! водоцементн! в!даоиення та 1ытенсивн1 способа форыу-ьа!шя - пресування, трамбуваьшя, центрифугузаная та 1н. Показано, що м!цн1сть, щ!лън1сть та ст!Як1сть бетону вироб!в к!льцевого перер1зу не завзди забезпечущть ix безавар!йну експлуатац1ю з Cirou норыованшс терм1н!в, вкходяча з чого поставлено мету робота..

У перш!й глав! дроблений акал1тичний огляд !снуючиз досл!днень по оц1нц! вшшзу> структура та складу бетону té його складових на йоге ф!зико-механ!чн1 та ÎHiai властивост!. Еказанкм досл1даенням присвячен1 труди " й.М.АхБердова В.В.Бабкова, в.1.Бабушк!на, Ю.М.Еакбнова, В.Г.Батракова,

О.Я.Берга, В.М.Вирового, ГЛ.Горчакова, Б.Н.Глядащйва, В. Д.Глухов ського„ I.M.rpynKO, Л.1.Дворк1на, А.е.Дьосова, В.Г.Заз1ыко» А.Г.Комара, П.Г.Ксмохова, " Л.Е.Коуплэнда, П.В.Кривенка, О.П.Мчедлова-Петросяна, Т.К.Пауерса, А.П.По-лака, К.Д.Помроя, А.М.Плуг1на, В.М.Пунаг!на, Д.Роя, Р.Ф.Руновой, Х.А.РжЗ'ава, Б.Г.Скраытазва; ВЛ.Соломатова, Ю.Сторка, А.е.Шейк1иа, В.Р.Юага та Iii.

Бетон заводено з1дносати до композицШшх матер1ал1в 1з складною багаторХшевою структурою, На кожному р!вв! струк-тури в1н а матричнаи композитом, що складавться 1з структу-роутворюючих чаоткнок, розпод!леких по матриц!. Матриця такой дисперсна та е таким жэ самим композитом на гйдпорядао-ваному plBHi.

Дуже перспективкиш для ошсу механ!зн1в структуроутво-рення а уявлення про електроповергнев! явш;а: як! обумовлен! наявн1стю поверхневого заряду на мек! розд1лу фач„ В т!й чи !нш1й Mlpi вони використан! у роботах Й.М.Ахверлова,, Б.1.Бабушк1ка, Г.Г.Гранковського» 1.Ф.ефремова0 М. U. Круг ли-цького, В.А.МатвХанно, О.П.Мчедлова-Петросяна, А.М.11луг1яа, О.Ф.Полака, Ю.0.Сп!р1на, О.О.Старосельського, М.М.Сичова3 е.Д.Щук1на та 1н. У в!дпов!даост! до дяшпг уявлекь та тео-pil ДЛФ0 частанки у коагуляцШшх контактах п1длягають роз-клгшзючому тиску» основы! складов1 якого - молекулярна та електростатична: Р!знозидн1сть коагуляц12шп контакт1в -електрогетерогекн! (м!а р!зно1менно зарядившая чвотлнками), у яких 1 .молекулярна, ! електростатична складов! в "притягу-ючшш". Так! контакта духе м1цн! й ст1йк! та 1х роль у за-безпеченн! ы1цност! та стЩкост! цементного каыеню нар1вн! з кристах!2ац1йниш контактами а внсокою.

На гйдстав! викладеного для досягнення поставлено! мети були сфэр1'ульован1 так! завдання доол1дкень:

- уточншти з урахуванням р!зних вид1в упаковок структуре-утворшчих частшок (зернин щебеню та п1оку) в1дом1 формули для назначения оптималышх значень коеф!ц!внт1в розсузакня структуроутворюючих частинок матрицею;

- досл!дати можлив!сть використання коеф!ц1ент!в' розсування структуроутвориочих частинок матрице» для оц1нкя ц!кро- тр-субм!кроотруктура бетону}.

- обгрунтувати принципи оптим!эац11 складу та структур« бе-

тону э урахуванняы р1знних р1вн!в структура: та електроно-верхневих властиаостей його кошонент1в для п1двищення ы1ц-ност! та ст1йкост1 вироб1в к1льцевого перер1зу;

- розробити та використати у дослЩшныях метод визначеыня фракц14ного складу в'яжучих та м1нералышх наповнювач1в[ а такой оц1нхи к1льк1сних характеристик макро-, иезо- та ы!кроструктури Сетону г

- перев1рити експершентально ыршщшш оптгаЛзацИ складу та структура на модельних системах шляхои дасл!даеыня . впливу коеф!ц1ент1в рсзсування структуроутворюзочих частинок матрицею на м1цн1сть„ щ1льн1сть, водост1йк1сть, набрякання та 1я-ш1 вдастивост! доел1дауваних матер!ал1в, використати для цього в1дпов1да! ф1зико-мехак1чн1, ф1зико-х1м1чн! та 1нш1 метода досл!джень;

- перев1рити експериыентально принципа оптиы1зац11 складу та структури ка виробах к1льцевого нерер1зу, що виготовлюють способами осьового пошарового пресування та центрифугування, шляхом досл1дження Епливу р!зних склад1в бетону, у тому чис-л! таких, що м1стять в соб! ы1неральн1 добавки-наповнювач1, на м1цн1сть бетону при осьвому розтяганн!;

- розробити та впровадити оптшальн! склада бетону вироб1в к1льцевого перер1зу п1дЕищено1 ы1цност1, щ1льност! та ст1й-кост! та дати техн1ко-економ1чну оц1нку результат1в впровад-¡кення.

У друг!й глав! наведена характеристика використаних материал1в та метод!з доол1даень= Кр1л стандартних метод1в використано ряд ориг1нальних ыетод1к„ Для досл1даення грану-лсыетричного складу в'яжучих та м1неральних наповнювач1в, вивчення особливостей структуроутворення при тверд1нн! в'яжучих у присутност1 таких наповнювач1в, а такой для анал1зу структури бетону, у тому числ! з оц!нкою ступени розсування етруктуроутворюючих частинок матрицею, застосовано оптико-м!кроскоп!чний анал!з (у тому числ1 к1льк1сний), в1дпов1дно, :Шеро1йних препарат1в, виготовлених на дист!льован1й вод1 препарат!в, а такой тонких шл1ф1в. Визначення фазового складу продукт!в г1дратац11 цементу у бетонах, що и1стять р1зн1 к1лькост1 води затворення (В/Ц) та м1неральних наповнювач1в, зд!йсшовалося за допомогою комплексу ф1зико-х1ы1чних метод1в досл!джень: д!ференц1йного терочного анал1зу„ 1нфрачервоно1

зпектроскоп!!, рзнтгвнофазового та пэтрограф1чного анал1з1в. 1ра досл!дженн! вшшву структура бетону зал!зобетонних п!д-тор контактно1 ыереж! зал1зниць на його захистн! властивост! з1дносно арматура звстоссвувались статистагш! метода оц!нки гаказник!в, метод1ка ЩЦЗВ для визначенвя дифуз!йно1 проник-юст! вуглвкиолого газу до бетону, заггропоновено над1йшй! гкспресний катод оц!кки товщини захисногс шару бетону до ро-5очо1 арматура, що складааться з пучк!в високоы!цного дроту.

У трет1й глав! насовано теоретична обгрунтування принтов оптиы1зац!1 складу та отруктури бетону з урахуванням ?!зних р!Еяей отруктури та !снуючих уявлень ' про електропо-зерхнев! явидау дисперсних системах, у тому числ! цементно-зодши. Кожшй р!вень отруктури умовно представлений упаксв-<оы куль однакового д!аметру (структуроутворюючих частинок), розоунутих. матраце». На п!дстав! тако! мсдел! удооконалена формула для коеф!ц!еята розсування структуроутворгасчих частной матрицею КР. При цьому врахована порокнист!сть 1х уаа-юекн а також д1еметр й та товщина прошарку матриц! м!ж ваш 5: .

1 уо ТГО

У найа!льв!шх упаковках куль о два вида псроязин - ок-

гаедркчн! та татраедрнчк!, у яках можна розм!стити кул! ыен-зого д!аыетру, в1дпов!днс 0,41 та 0,22 в!д розм!ру б!льш срувних частинок. Тому середн!й рози!р частинок матриц! но извинен перевиаувати 0,22 (чи приблизно 1/5) середнього роз-л1ру структуроутворюшчих частинок. -

■ Щоб забезпечитк найб!лыау д!льн1оть упаковка -частинок латрищ не >!льки у ы1гаераинному об'ем! структуроутаорюючих. гаотинок, а й у прошарках м!ж ними, товщкна таких пропарк!в гавинна в!даоз!дати одному повному рядов! чи к! льком ц!лько »гпакованим рядам частииак матриц!. У такому раз! мгз м1сце эптимально значения коеф!ц!енту розсування структуроутвори-очкх частинок матрицею КР0ПТ.

На кожному р!вн! структура м!щг1сть та 1кш1 Еластивост! эбумовлен! м!цн!стю матрица та II зчэяленням !з структуроут-ворюючаыи частинкяма. НаприкЛнц! » як видно з табл.1, визна-чна роль тут налегать часинкаи суби1крор!еня -• кристалог!д-ратним та гелэвым (суби!коохристал!-;шм),, а також контактам

Таблиця 1

Характеристики р!вн1в структури вахкого бетону

Р1веыь структура бетону . Структуроутворююч1 частники р!вня Матриця Структуреутворсюч1 частинки ыатрици Контакта, що забэзп. зчеплення структуре утв. час-тинок 3 . иатшцею Структура! характеристики р1вня

Няймену-вання Рози1ри Найыену-вання Товщина прошарку м!х струк. частниками Найыену-вання Рози1ри

1 а ' э в • ■ 6 7 в в

МАКРО Зернини •• щебеню (Щ) > 5 мм Цеыентно-п1счаний. розчин 10 икм -- 15 им Зернини п1оку. 140 июл -- 5 им Щ - К Щ - Г Коеф1ц1ент розеування зерн.щебеню а

МЕЗО, Зернини п1ску (П) ; 140 ЫШ1 -- 5 ым Ценент- ний кам1нь 10 - - 150 ики Ценентн1 зернини 10 - - 140 МКМ : п - к п - г Коеф1ц1ант. розеування зерн.п1ску и

М1КРО Цеиентн1. Зьршши . Ш) -10 - - 140 икм Пгратн! новоутво- рення 2000 А°- 15 мкм 'Блоки кристало-г1драт1 2000 -- 6000 А° ц - к , ц - г Коеф1ц1внт розеування цеыентних зернин п.

СУБ-М1КРО Блоки кристало-г1драт1в (К) 2000 -- 6000 А° Гелев! та , субм1кро-криствл. новоутв. 0-1000 А" Гелев1- та субм1кро-кристал. частинки 50 - -.'.•• - 1000 А° к - к к - г Сп1вв1днои. к1лькост! гелевих та кристалрг. новоутв.Г/К

НАДМОЛЕ-КУЛЯРНИЯ — , 1 Гелев1 та субм1кро-кристал. /частинки (П < 1000 Ав Розчин. электро- л!ту г - г

!вих частинок их ulat собою, так 1 э поверхнею частанок льш хрупнях р1ЕкеЗ. При цьоыу контакта uia блоками криств-1г1драт1в та псвзрхнеа цеыелгиых зэршш та зернин заповни-я1в - пбревсаяо електрогетерогеан!, uls гелевкми часишка-[ та блоками кристолог1драт1в - такс« електрогетерогенн1.

Суиарни2 об*ем вода затворення у цементному т1ет1 (В/Ц) I я?1бких фрака12 цементу ( 1/5 та др1бн!шах од середнього isiiipy цементких зэршш), «о зовя!сто розчиняються у почат-взй пер1од г1дратац11, обуисзлюс розоувгкня наЯб1льв круп-х цементных зернин, як1 не до кЗлця г1дратувть. ОактичниЗ е$1ц1внт розеузаняя цецэнтше зернин г1дратЕИ»ш новоутво-îoîîoci rç варгжэзаа через В/Ц:

«с-*) * 2

вданэ пропарку 5 подана у впгляд!:

5 - Д

ng-Cn + 5J5 -1) -1) . 3

Пуд - поражниетЮть пахувяадементних зоркин; рц, рв- 1стпнла щ1льн1сть цементу та ц1яьн1сть води; Вц- среда12 рсзм1р цементних зернин.

Шляхом ¡йдетаяовкд у 2 та 3 показник1в властавостеЯ, зше за грануяоыетрпчного складу цементу та оптимально! ачакь В/Ц, як1 в1даов1дають найб'лыз ы1цному та в1льному ибктЕсыу кгменв (за р1зшвга даэролами 0,23-0,с5),"отриман1 зченкя товценя проаарку & у mssaz 0,7-1,3 «ми. Ц1 рози1ра цом^квш до pIbhobsxhhx posuiplB блок1в хрнстал1в отрвн-гу (0,5 ui3j), або poajjlpiB тагах криотал1в, процеса эросту розчааепня яки у дало/у серадовви! в у динш1^11а р1едо-jl. Ыаксгмальяа îciiailcrb та eLEiElCTb цементного каыеня у му раз1 обумовлэа! там, до у такому 'пропарку забезпечу-»ся оптимальна структура новоугеорень, у як1Я блоки крис-jla отргшг1ту, но зроолн в!д повархн1 цвиентних зернин на-:тр1ч однэ одному до р1ваоважиаг; po3sd.piE, утворшгь гктрогетерогенн! контакта одае з одта через частники г!д-:кл!кат1в кальции, а у раз1 сщешмзшо! кзаемио1 ор!<жта-С - i фазов! контакта (рис.1а). 3 даего взгедать, да тоз-

О)

к|>истам>г1дратм и - енпзеэ[-11

-МД-

б)

гмвгмастинки

Ц-)"---» ЕЕЭ1-Ц

-Мв $к

6)

Рис.1. Схема формукяння контик-гкоТ зони мЫ ц^ментними нинами (Ц) при 'тещин! ирошарку гХдритних новоутворннь и

ними: и - б = б - а

5 ; а - Я с Я опт' ° опт

а)

5)

6}

ХШЛР,

Рис.2. Схема пнкуваннм цем*нтних янрнин'(Ц) у пгюширку « зернинами »1ску (П) при тоыдин! прошярку: о - 5 я П^;; < Ьц< 5 < 1,82 Пц; в - 8 = 1,8? Г^

дана прсаврху, а тахох коефШент розаувавня, що залеяить в!д не1, та як1 в1даов1дагть цам умовам. а оптжзяьнкми -'сот та ^опт* а1ЛЮв1дво. Ори 5 > 5ап р1зко змениувтьоя к1льк!сть контакт 1в, при В < - стостер1гааться зр1ст криеталог!драт!в у занадто стиснешп умовах, цо приводить до уникнення та розвитку внутр!ьн1т непрухень (рис.16,в).

Показано, цо пакування частинох матрац! у проаарку м1х структуроутворяочими ча станками на ивзор1нн1 (цементных зернин м1х зернинами др!бного задовшовача) та, в1дпов1дно* величина ¡1, мае максимальнив вшшв на оронакк1оть бетону. Де обумовлено тим, цо кагйлярн! пори розвивавться в основному у м!хзернинних пороянинах цементних зершш, про цо св!дчить дом1рв1сть 1хв1х розм!р1в. 3 урахуванням уявлень про елект-роповерхнев1 властивост! дано! система та електроповерхнев! ЯЕища в н!й показано» цо дифуз1я агресивних Аон1а у бетон спрямована по цих порах. П1д воливоы технолог!чних д!янь цемента! зершши у м1хзервиннсыу об'вм1 задовшовача прагну-тимуть до наящ1льн1шо1 упаковка, а у прошарках !х пахування, як було вказано вице, залехатиме в1д дсш1рност1 II товщинх та середнього розМ!ру цементних зернин (рис.2). Розрахунхо-вим Ш1Я10М встановлено, цопорохнист!сть пахування цементних зернин у проаарку знаходиться у мехах 0,26-0,65. Ефективний коеф1ц1ент дифузП Яон!в через насичене електрол1тш кятт!-лярно-пористе т1ло, цо складене з хуль та мае тах1 порохни-ни, буде дор!внювати, в1дпов1дно, (0,32-0,83)0, де В -коеф1ц!ент дафузИ 2он1в через електрол1т (у розрахунку були використан! експериментальн! дан!, що наведен1 О.В.Ликовим).

На п!дстав! викладених уявлень обгрунтована зат.ехн1сть водост!йкост! та дефорыативноот! п!д час водонасичення г1д-сошлакових композиц!8 в1д коефШенту розсування зернин шлаку г!псовим т!стом г]. В1д ц залехять щ1льн!сть пахування : блок1в кристалог1драт1в Ппсу м!х зернинами шлаку та насиче-н1сть структура електрогетерогенними контактами.

У чвтверт!й глав! наведен! результата експериментальних досл1даень принцшНа штим1зац11 складу та структура на мо-дельних системах. Суть досл1двень - п1дтвердити експеримен-; тально в1рн!сть викладених уявлень про характер пакування частинок матриц1 у проаарку м1х струхтуроутвориючими частниками, а такох перев!рити взавмозв'язох м!х к1льк!ств елехт-

рогетврогвнши kohtbktIb, величинаци структурних характеристик г). ¡1 та властивоотяш каиенп - и1цн1отю, щ1льн1отю, cTlfixlcT». Ыоделышыи сиотоыаш обрано: на ыакрор1вн1 - бетон, на мзэор1вн1 - цементно-п1счвниЯ рззчин, на и!крор1в-н1 - цеиёнтниа каи1нь та г1псовлакова композец1я.

Для оц1еки характеру пакування частинох uarpsmi uls структуроутворювчиш частниками було використано оптичну м1кроскоп1ю ^а допомогою idjcpocxooa ЫБИ-б. Ilpz цьоиу у водному г1поосааковоиу npenapaii провадашся сяостерекення за кинетикою зростання зародк1в та крпстал1в нан1вводного г!п-оу, м1сцеи Хх вшосенення та характере« м1кроотруктурл, во наткав. У тонких шйфах цементного бетону проваден1 споете-рехення за характере» кезоотруктури бетону.

Заявлено, по eis г1дратац11 hbitI,вводного rlncy у прн-оутност1 к1н9ралькнх няпонвшач1в блоки кристал1в деоводаого rlncy зроотшэть в1д поверхи! слакових та Ihsbx чаотинок, як1 не розчиняються, по нориал!, та утвориють з шш щ1льн1 контакта. Sa наяан!ст1 поблизу IhdoI частинт вшикаюгь анало-г1чн1 контакта зрослих крнстал1в з II поверхнею (двоб1чн1 контакта). Криотал1в дзоводного rinoy, цо виникають в oö'cul р1дко1 фази, практично не выявлено. 3 урахуванням поверхне-вих заряд1в зернин ьлгку та частннок кристалог1драт1в rlncy (ПРоталехн1) це св1дчить про реальн1оть та вахлив1оть для оптш1зац11 структура дзоб1чнкт.. електрогетерогеннит контак-т1в. Це д&е пЗдотави црияуотити иожлив1оть утворення под1б-нпх контакт1в ы1к цементнкии зернинами через кристалог1драти етрвнг1ту та портландету.

0птико-ы1кроокоп1чн1 досл1дхення тонкого вд1фв цешнт-ного бетону зд1йснювашоь методой панорамного ы1крофотогра-фування 1з статастичною оц1нков товдиня прэнарку цементного камекя ulz зернинами niexy. Вякзлено, що у мезоструктур! бетону перелагать nponapus двох середн1х розм1р1в - 20 та 50 ш. Другий розм1р виявався р1вшш розрахуккепШ товцзн! пропарку при Uaxz* 2,78, коли у ньоцу розм1цуот1,ся одая; ряд цементнах зернин розм1рам 50 икы. Це хйдтааидаув реша-ну иохлгв1сть сптнм1зац11 структура бетону едкжои ептайгоцП ftoro струкгурних характеристик.

Отримана екслерпментальнвм ддяхоы здахк&од Küftseosi та водост1йкоот1 г1псовдаково1 кокктцН ««§1ц1ей;у

розсуваяня зернин шлаку г!дсоеим т!стом г) мае хвилепод!бний характер з максимумами» в!дпов1дниии до оптималышх зиачень г)опт. 0станн1 визнаяалися розрахунковим аляхом за 1. Для да-них матер!ал!в вони приблизно дор!внюють 2,2, 3,0 та 4,2. Проявления цих максимум1в при г) = поггт св!дчить про досяг-нення такого порядку розм!щення блок1в кристал!в двоводного г1псу у прошарках м1я зернинами шлаку, котрий забезпечуа максим альну к!льк1сть двоб1чних електрогетерогенних контакт1в.

Впровадження м1кродасперсно1 м1нерально1 добавка - пилу газоочишення виробництва феросил!ц!ю (ПГВЭ, 4 % в1д маси шлаку) у г1псошлакову композиц1ю, що мае Поггг» забезпечило п1вищення м1цност! композицИ у водонасичвному стан1. Це обумовлено створенням у структур! додаткових електрогетерогенних контакт!в м!ж протилежно зарядженшш частниками ПГВФ та кристалог!дратами г1псу.

Отримана експериментальна залежн1сть величини набрякан-ня г1псошлаково! композицИ при водонасиченн! в1д коеф!ц1ен-ту розоування зернин шлаку г!псовии т1стои п також мае ш-лепод!бний характер. При Попт= 4,4, що обумовлюв високий бм1ст електрогетерогенних контакт!в, у тому числ! двоб!чних, в!дносна л!и!йна деформац!я набрякання в ы!шшальною (0,045 £ , що у 2,6 раз1в нижче в!д чистого г!псового каменю 0,119«).

Досл1даення впливу структурншс характеристик на р1зн1 властивост1 зд1йснювалооь на цементно-водних системах: цементному камен1 - при ц = 0,8-2,4 (В/Ц = 0,15-0,50), це-ментно-йсчаному. розчин1 - при ц = 0,66-5,54, бетон! - при а =■ 1,0-4,2. При досл!дженн! впливу д на властивост! цемент-но-п!сч&ного розчину величину В/Ц збережено р!вною 0,45 (близькою до оптимально1). При досл!дженн! впливу а на властивост! бетону величину В/Ц збережено р!внос 0,45, а (1 -2,5, що також близько до оптиыально1 величини.

. Експерименти п1дтвердили хвилепод1бний характер залеж-ност! м!цност! та щ1льност! бетону, розчину та цементного ; каменю в!д коеф1ц!ент!в рсзсування структуроутворюючих чао-тинок на макро-, мезо- та м!крор!вн1 структури (а, д та г)) з максимумами, що.в1дпов1дають розрахунковим оптимальнш значениям аопт, иоцт та г)опт. При цьому ы1цн1сть цеыентно-п!о-чаного розчину була найб!лыюю для склад!в, що мавть опти-

налъи! величина (В/Ц)^ (в1дпов1да»ть ц^) та i¡om, з батону - для оклад!в, да yol три отруктурн1 характеристики (rj, М та а) в оптиыальшми.

У п'ят!й глав! наведено результата експериментальних досл1даень принцип!!» оптш1зац!1 окладу та структура бетону на виробах к!льцв'вого перер!зу.

При ооьовому пошаровоиу пресуванн! найб!льш и!цн1 та «!льн! (Rp= 6,6 МПа, Кв= 2310 кг/u3), але иенш зручн! для форыування з негаШюю розпалубкою, др!бнозернкст! Сетони отрашан1 для склад!в з aouv=> 1,83 та /J^a 2,67. Величина Ящд, назначена а умовн рсзташування у щюшарках uis зернинами гран1тного в1дс1ву у середньому одного повного ряда зернин п1ску. а величина дош, - з умови розтаиування м!ж зерни-неыи гйску одного Полного ряда цементных зернин (1)ц= 50 ш<ы). Еетонн 1э задсз!лъниш як ы!цн!от» та щ1льн1ств (Rp= 4-,9 Шс, V(3= 2290 кг/иэ), так 1 зручн!ию формузакня, отриыан! при величинах аопт= 1,14, UcnT= 2,65, розрахованих виходячк 1з розм!щенкя у прошархах м1ж зернинами як гранв1д-с1ву, так 1 п1ску в средкьоуу одного повного ряда цементных зернин 50 шэд, при цьому передбачалось, цо зернини я1ску розтавоБуються у и!кзерншших сорохнинах гранв!дс!ву.

Встановлано, що для зебезпечення оптимальных значень пштс 1.1-1.2 та (В/Ц)°^ = 0,22-0,24 у дрЮнозернистих бетонах, що у£з1льшштьоя способом осьового пошарового пресу-вання, потр1Сне зб1лъшення В/Ц до 0,50-0,55.

Шдшсцдти Еодоцеиентне ■ в1дношення дозволило введения тнвралышх добавок, гршулоцетричний склад яких близький до цементного, а 1хн1 частники иають 1ктегральний негативней поверхневий заряд. Так! добавки вводить у бетон оптим1зова-ного складу зшйсть частили цементу !з збер!гакнш оптимальных значень аоцт, (tQa]¡, norrr та (В/Ц)^. Д! добавки, saui-шшчи собой часг.шу струхтуроутвоуиочкх частиков ы1крор!вая, ещмяють п1даищокшй ехушкя г1дратац!Х залзгевчзгеся цементу. Таким шшхоы отриыан! склада дрМЕОзергак^т &зтса1в (нитрата цементу 269 кг/а3, м1кврально1 добав ки - пал у елз-ктроф1дьтр!в виробнщтва керамзиту - 168 кг/ы3), ад икбезве-чують унориовану для безнал! раа труб дспога яиюзеюзо&ру MliciioTb (йр« 3,3 МПа. Чб* 2141 кг/м3).

У иоот1й глав! викдаден! результата рез-

робок та Ix 0конои1чна ефвктивн!сть.

На основ! принцшйв оютм!зацИ окладу та структура tía-тону розроблен! та заяровадяен!?

- склада цементного та галаколукного бетон!в неариовинхх труб, у тому числ! 1з застосуванняы м1яеральних добавок. Внасл1док цього створено труби 1з пол1лешеними властавостшк (Rp- 6,6 МПа) та безнап1рн1 труби з яизьков внтрато.э ившнту (269 кг/м3), а такое нап1рн! труби з шлаколуааого бетону s

а,7 МПа;

- склад бетону для зал1зобетонних кон!чннх йдаор контактно! мереж!„ впровадасення якого дозволило зменшити явице "угону" бетонно! сум!ш! з вершини до кореня щи центрифугуванн! та знизити к1льк!сть браку з-за неприпуотиыо! tohkoctíhhoctí вершини;

- склад бетону, включешиЗ заповнювач! трьох р1зних ®ракц!й5 для виготовлення тротуарних плит, що забезпечило досягнення високо! м1цност1 (R0Jt- 41,9 МПа)-, норозост!£кост1 (?150) та економ1г цементу.

- спос!б добору та склада деревинно-цементно-п!счано! компэ-зицП для ст!нових матер!ал!в з м1сцево! сировини - в1дход!в деревообробки, що дозволило перейти до просто! та неметалом!стко! безпресово1 технолог!! без зшиення м1дност1 при стискуванн! (R^2 3 МПа);

- спос1б визначення та склад водост!2хих композиций s пов!тряних в'яаучих та м!неральних наповнввач!в для виготовлення облищовально! плитки (коеф!ц!ант розм'яканпя К = 0,85).

Прозеденн! досл!дхення, пов'язан! 1з довгов!чн!ота п1д-пор контактно! мере»! зал!зниць, розвитку■уявлень про меха-н!зм карбон!зац11 бетону та формула для розрахунку терм!ну служби п!дпор сприяли прийняттю нового ГОСТ 19330-91 1з зменшеною товшинои захистнсго шару, забезпечшш р!зке зни-жекня к!лъкост! вибракуваних гйдпор контактно! мереж!» т&д-вищення довгов1чност1 вироблюваних пХдпор»

ЗАГАЛЬН! ВИСНОВКИ

1. Виконаний анал!з !снуючих уявлень про вплив структу-ри на ф!зико-механ!чн! та 1нш! влаотивост! бетону показав вахлив!сть урахування багатор!вневост! структура, а такс»

алекгрошвархнешх аластивоетей II складошх та взййцодЛЯ ¡У1яс май.

2. Н? ¡Лдетав! геоыетричного моделзавання структури бетону удоскоиалана формула для визначення коеф1ц!бнта розоу-вання струотуроутворюочих чаоишок матрицею на будь якому piBHi. 3 урахуванняы цього на додаток до в1домих коеф1ц1ен-т1а розоуванкя не макро- та иезор1внях (а та Д) введено понятая структурно! характеристики ы1крор!вня у вигляд! коеф!--ц1внту розауву цаментних зернин г!дратниш вовоугвороннши Г}.

3. Структура бетону с що в1даов1дае оппшалыош значенной коеф1ц1ент!в розеуву аош,5 ^ та, особливо tjom,, м1стить у соб! максимальну к!льк!сть електрогетерогенних коагуляцДЛних козтакт1в Mis II елементами. ЗбЛлшення вм1оту таких контакт!в забезпечуа п1дви!цення ы!цност! та ст1йкост! матср!алу„ зменшення об'вмних зм1н та зниження вцутр1шн!х напружень.

4. Розроблен! щмнципи оптим1зац!1 складу та структури бетону, що заключаются у визначенн! та використанн1 у роз-рахунках склад1в бетону оптимальных звачекь структурних характеристик аопт, Д^. Подт та (В/Ц)^ , а також у ство-ренн! умов для "максимального наоичання" м1кро- та субм!кро-структури елактрогегерогенниш контактами..

5. •Запропоновано вводила. у бетон. !з:шзькими Б/Ц м1не-ральн! добавьи, гранулометричний склад :яких - близышй до цементного» a lis! чаотинки. мають-. 1нтегральний негативная по-верхневий заряд, збер!гаючи; при.тому. оптимальы1 значения аост. Ддщ.. Попт «а.(В/Ц)^; Заи1нюючи собою частину струк-туроутворюючих частинок м!крор1кня, вони спршшть гйдвищенню ступеня ПдратацН цзменту, що залшшвея.

6. На основ! офорцульованих щижип!в оптии1зац11 складу та структур бетону розроблен! та залроваджен! склада цементного та илаколужного бетон1в нэариованкх труб, у тому часл! !з зьстосуванняы и1наральних добазок,. сил да бетону для зал!зобзтошшх п1дцор контактно! uopes! звл!зкаць, cno-clô добору та оклад деравинно-цвиентко-п±ачы;о1 ксмаозицИ, cnoclc визначення та склад водостЗ&ккх. ксалюзиц1й з пов1тря-них в'яжучих та м!нарельних наповаи£ьч1д для Егготовленпяя водоот1£ко! облицювально! шштки. Наведем! склада забвзпечу-

вали чи отримання максишльних и1цноат1 та водост15хоот1. чи зкиаання затрата цементу, чи ефектизе викорлотанпя в1даод1в виробництва, чи змензешя сраку.

7. Досл1даення, пса'язан1 з довгоз!чн!отю йдаэр коз. тактно! uspesi зал1знпць, викорзстан1 при рсзробц! нового

ГОСТ 19330-91. .

8. Розрахугзовий еконем1ч13гй ефект в!д доол1дно-прошю-лового впровадакення оклав 112,5 ылн.крб на р1к у а!нех 1994 р. (для одн1з1 трубоформувалько! установки). Суыарнкй фзктичний ' еконсм1чний ефект в1д впровадаення розробок склав 861 тио.крб., з них 110 тис.крб. - у ц1нах 1990 р. та 751 тис. крб. - у ц1нах 1992 р.

OchobhI положения дисертацИ опубликован! у таких робо-• тах: ■

1. Плугин A.A. Повышение качества опор - контактной сети на основе применения^ статистических методов // Интенсификация производства сборного железобетона/ Мегвуз.сб.науч.тр.-Харьков: ШП), 1990.- Вып.13.-С.51-57.

2.-Плутин A.A., Бабушкин В.И. Предпосылка к созданию неарыи-рованных бетонных трубчатых изделий для изгибаемых элементов эдакий и сооружений // Интенсификация производства сборного келезобетона / Меявуз.сб.науч.тр.- Харьков: ХИИТ.1992.-Вып. 18.-С.35-40.'

3. Бабушкин В.И., Плугин "A.A. Прогнозирование долговечности велезобетокных изделий из плотных бетонов// Ресурсосберегающие технологии и материалы в строительстве и строительной ;шдустрш!/Тез.докл.-еообщ.науч.-практ.конф.-Харьков:Союз ор-ганиз.строит.комплекса Харьк.обл., 1992.-' С.28-29.

4. Бабушкин В.И., Плугин A.A., Эль-Масри А. Повышение прочности и водостойкости гипсошлаковых композиций // Там же.-С.32- 33.

. 5. Бабушкин В.И.,Плугин A.A. Управление микроструктурой во-довякущих композиций и создание. высокопрочных и водостойких материалов" и изделий // Повышение еффективности строительства / Тез.докл.47 науч.-те1н.конф.- Харьков:ХИСИ,1992.- С.79. 6. Бабушкин В.И., Плугин A.A., Николаенко Л.Ф. Особенности • использования техногенных отходов для.получения строительных материалов // Материалы для конструкций XXI века/ Тез.докл.1

Ыеадунар.науч.-техЕ.кокф.- Днепропетровск: ДИСИ,1992.- с.95.

7. Плугин A.A., Плугин А.К., Бабушкин В.И. Механизм повше-ния водостойкости воздушных вяжущих веществ и проблемы енер-госбереь'окая // Ресурсосберегавдие технологии строительных материалов, изделий и конструкций/ Тез.докл.Ыевдунар. кснф.-Белгород: БТИСМ, 1993.- 4.1, Ресурсо- и внергосберегавдие технологии сныгикатсв.-С.55-56.

8. Плугин А,К., Калинин O.A.. Плугин A.A. Физические основы виброреологии бетонных смесей и реоурсотвнергосберекение // Там «е.- 4.II, Проблемы строительного материаловедения и новые технологии производства изделий и конструкций.- С.85-86.

9. Плушы A.A., Бабушкин В.И., Эль-Иасри А. Повышение еодо-отойхости материалов на основе строительного гипса // Повышение эффективности строительства / Тез.докл.48 науч.-техн.-конф.- Харьков: ХИСИ, 1993.- С.104.

10. Бабушкин В.К., Плупш A.A., Еалкина С.З., Кашшн Р.Б., Зиновьева О.И. К вопросу управления структурой композиционных материалов на неорганических вяжущих веществах // Повышение ефЗвкташносга; строительства / Тез.докл.48 науч.-техн. конф,- Харьков: ХИСИ, 1993.- С.106.

11. Заявка 93Ю1007, Укра1на ЫКВ6С 04 В 14/00, 18/00 , 28/00. Cnoclö визначення складу водост1йких коипозиц1й з пов1тряних в'язких та. тонкод1сперснкх наповшавач1в/ Бабушх1н B.I., 'Плу-

• г1н А,А.,Плуг1н А.М.-№В3200593/4(408).Приор1тет .05.02.1993.