Повышение эксплуатационных свойств гидротехнических бетонов путем модификации их структуры комплексной добавкой

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ БЕТОНОВ ПУТЁМ МОДИФИКАЦИИ ИХ СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКОЙ

ФАМ ТОАН ДЫК

Москва - 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

Московском государственном строительном университете

Научный руководитель: - кандидат технических наук, доцент Булгаков Борис Игоревич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор Нисаев Игорь Петрович - кандидат технических наук, с.н.с.

Седых Юрий Ростиславович

Ведущая организация: ОАО НИПТИ «Стройиндустрия».

Защита состоится “16” октября 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.02 в ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набережная, д.8 в аудитории 223.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета

Автореферат разослан “12” сентября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Алимов Л.А.

1. Общая характеристика

Актуальность.

В процессе развития народного хозяйства в настоящее время начинают строить средние и малые гидротехнические сооружения для улучшения энергоснабжения и решения ряда сельскохозяйственных проблем. Однако, натурные наблюдения показывают, что многие гидротехнические сооружения в процессе эксплуатации выходят из строя раньше установленного срока, что приводит к завышенными затратам в межремонтный период.

Решением задачи повышения эксплуатационных свойств гидротехнических сооружений с использованием эффективных мелкозернистых бетонов (МЗБ) являет оптимизация состава бетона, использование комплексных добавок и технологии его приготовления.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ МГСУ, планом НИР Министерства строительства СРВ и Института строительной науки и технологии Вьетнама.

Цель и задачи работы.

Основной целью диссертационной работы является повышение эксплуатационных свойств МЗБ для облицовки речных гидротехнических сооружений в условиях влажного жаркого климата путём модификации их структуры комплексной добавкой.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- обосновать состав и технологию получения комплексной добавки для улучшения технологических свойств мелкозернистых бетонных смесей и эксплуатационных свойств МЗБ;

- обосновать применение комплексной добавки в МЗБ для облицовки гидротехнических сооружений;

- установить зависимости свойств мелкозернистых бетонных смесей и МЗБ с комплексной добавкой от главных факторов;

- разработать рекомендации по проектированию состава МЗБ и получению мелкозернистой бетонной смеси с комплексной добавкой;

- осуществить опытно-промышленное опробование результатов исследований.

Научная новизна.

- обосновано повышение эксплуатационных свойств МЗБ, применяемого для облицовки речных гидротехнических сооружений, путём применения добавки-модификатора (ПФМ), состоящей из суперпластификатора С-3, гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-11 и золы рисовой шелухи (ЗРШ), которая создает стабильные новообразования в виде низкоосновных гидросиликатов кальция, снижает общую и капиллярную пористость, улучшает контактную зону между цементным камнем и заполнителем и снижает водопроницаемость МЗБ;

- для повышения эффективности МЗБ разработана комплексная добавка, состоящая из 10% добавки-модификатора ПФМ и 25% кремнеземистого наполнителя - золы-уноса ТЭС от массы цемента и установлено её влияние на реологические и технические свойства мелкозернистых бетонных смесей, а также на пористость, прочность и водонепроницаемость материала;

- с помощью метода математического планированияэксперимента получены зависимости прочности при сжатии, на растяжение при изгибе, плотности и водопоглощения МЗБ, а также плотности свежеприготовленной бетонной смеси от количества цементно-зольной смеси и доли в ней золы-уноса при содержании ПФМ в пределе 9ч11% от массы цемента;

- установлено, что МЗБ с комплексной добавкой имеет меньшую общую и капиллярную пористость, а также пониженный радиус пор;

- установлена корреляционная связь между прогнозными характеристиками МЗБ и количеством циклов попеременного увлажнения и высыхания.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- разработана добавка - модификатор (ПФМ), состоящая по массе из 4,5% С-3, 4% ГКЖ-11, 91,15% ЗРШ и технология её получения;

- разработана комплексная добавка, состоящая из 25% золы-уноса ТЭС и 10% добавки - модификатора от массы цемента;

- получен МЗБ с прочностью при сжатии 40МПа, водонепроницаемостью 1,5МПа и водопоглощением ниже на 40%ч45% по сравнению с мелкозернистым бетоном без добавок;

- разработана технология приготовления мелкозернистой бетонной смеси с комплексной добавкой.

Внедрение результатов.

Основные результаты исследований использованы при разработке "Рекомендаций по повышению эксплуатационных свойств МЗБ для облицовки гидротехнических сооружений, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата". Производственное опробование «Рекомендаций», проведенное в Хайфонском Строительном Экспериментально-испытательном Центре (LAS-XD32) показало эффективность применения комплексной добавки при значительном снижении водопоглощения и повышения водонепроницаемости МЗБ, а также экономии части цемента золой ТЭС.

Апробация.

Основные положения работы доложены на Третьей и Пятый Международной (Восьмой и Десятой Межвузовской) научно-практических конференциях молодых учёных, аспирантов и докторантов МГСУ "Строительство-формирование среды жизнедеятельности" (М., 2005 и 2007).

На защиту выносятся:

- обосновать состав и технологию получения комплексной добавки для улучшения технологических свойств мелкозернистых бетонных смесей и эксплуатационных свойств МЗБ;

- возможность использования комплексной добавки (зола-унос + ПФМ) для повышения эксплуатационных свойств МЗБ;

- результаты экспериментально-теоретического исследования влияния комплексной добавки (зола-унос + ПФМ) на свойства мелкозернистой бетонной смеси и МЗБ при воздействии влажного жаркого климата;

- метод проектирования состав и технология получения мелкозернистой бетонной смеси с комплексной добавкой (зола-унос + ПФМ);

- зависимости эксплуатационных свойств модифицированных МЗБ от главных факторов;

- рекомендации по повышению свойств МЗБ для облицовки гидротехнических сооружений, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературой из 178 наименования, и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 39 таблиц.

2. Содержание работы

Бетон для гидротехнических сооружений должен обеспечивать длительную службу конструкций, постоянно или периодически омываемых водой. Поэтому, в зависимости от условий службы к гидротехническому бетону помимо требований прочности предъявляются также требования по водонепроницаемости и долговечности.

Одним из путей решения этой проблемы, особенно с учётом влияния влажного жаркого климата, является применение мелкозернистого бетона (МЗБ) для облицовки гидротехнических сооружений, а также, введение в МЗБ комплексной добавки, состоящей из золы-уноса и ПФМ, включающего суперпластификатор С-3, гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11 и золу рисовой шелухи (ЗРШ).

Использование золы-уноса в качестве микронаполнителя позволяет уменьшить расход цемента, так как, располагаясь вместе с цементом в пустотах заполнителя, она будет уплотнять структуру бетона, что также повысит его водонепроницаемость. Кроме того, при твердении бетона будут уменьшаться тепловыделение и объёмные деформации при сохранении необходимой подвижности бетонной смеси.

Результаты исследований показывают, что водопотребность цементно-зольной смеси повышается вместе с повышением количества золы. Поэтому, для того, чтобы обеспечить нормальную густоту цементного теста, необходимо использовать суперпластификатор.

ЗРШ является тонкодисперсным материалом с удельной поверхностью 2-10 м2/г. Эта величина во много раз больше, чем удельная поверхность цемента (0,311 м2/г). Это позволяет ЗРШ заполнить пространство между частицами цемента и золы-уноса, поэтому матрица цементного камня более уплотнена.

Таким образом, исследование применения ЗРШ при производстве бетона и железобетона, в том числе, и МЗБ для речных гидротехнических сооружений, эксплуатируемого в условиях ВЖК, является весьма актуальной задачей, так как позволит повысить не только стойкость бетона и увеличить экономическую эффективность его производства, но и будет способствовать охране окружающей среды от загрязнения.

Что касается введения в мелкозернистый бетон ГКЖ-11, исследования показали, что повышение плотности бетона мало снижает и не прекращает проникание водных растворов в его толщу при капиллярном всасывании. Единственным способом снижения или исключения капиллярного подсоса со стороны увлажняемой поверхности является придание ей гидрофобных свойств. Наиболее широко для этой цели применяют различные кремнийорганические жидкости из-за их высокого гидрофобизирующего эффекта, например, метилсиликонат натрия (ГКЖ-11). Предполагается, что кремнийорганические соединения, осаждаясь на стенках пор и капилляров, адсорбируются, а затем, химически взаимодействуют с гидроксильными группами, оксидами и гидроксидами металлов, входящих в состав минералов цементного камня. Образуется тончайшая плёнка, в которой силоксановая связь кремний-кислород ориентирована к поверхности цементного камня бетона, а органический радикал - в противоположную сторону. Такая ориентация и создаёт водоотталкивание, т.е приводит к повышению водонепроницаемости и уменьшению водопоглощения бетона.

Поэтому, использование комплексной добавки (зола-унос + ПФМ) для получения МЗБ для облицовки речных гидротехнических сооружений весьма перспективно.

Для подтверждения правильности разработанных теоретических положений были проведены экспериментальные исследования.

В качестве сырьевых материалов в работе использовали:

- портландцемент М400 завода Хоанг Маи (Вьетнам);

- песок реки Ло на севере Вьетнама;

- золу-унос тепловой электростанции Фалай (Вьетнам), химический состав которой приведен в табл. 1;

- золу рисовой шелухи (Вьетнам), химический состав которой приведен в табл. 2;

- суперпластификатор С-3 (Россия), характеристики которого приведены в табл. 3;

- гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11 (Россия), характеристики которой приведены в табл. 4.

Подбор оптимального состава МЗБ осуществляли с помощью модели, полученной на основании математического планирования эксперимента по ортогональному центральному плану второго порядка:

- Z1- расход цементно-зольной смеси, кг/м3;

- Z2- содержание золы-уноса в цементно-зольной смеси, % по массе.

Уровни факторов и интервалы варьирования приведены в табл. 5.

Таблица 1. Химический состав золы-уноса ТЭЦ Фалай.

Содержание оксидов, %
SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	п.п.п*
52,7	17,3	3,84	1,2	0,26	2,5	22,2

Примечание:* потери при прокаливании.

Таблица 2. Химический состав ЗРШ.

Содержание оксидов, %
SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O	п.п.п*
87,56	1,61	0,7	1,7	1,6	0,58	0,01	2,18	4,06

Примечание:* потери при прокаливании.

Таблица 3.Технические характеристики суперпластификатора С-3.

Основные характеристики	Значения показателей
Химический состав Цвет Содержание сухих веществ,% Плотность, г/см3 Водородный показатель Вязкость при 20°С, сПз	сульфированный нафталиноформальдегид темно-коричневый 91…94 1,26...1,28 7...9 10...15

Таблица 4.Технические характеристики гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-11.

Основные характеристики	Значения показателей
Химический состав Цвет Содержание сухих веществ, % Содержание кремния, % Плотность, г/см3 Водородный показатель Гидрофобизирующая способность, час, не менее	метилсиликонат натрия бесцветный 25 4,0 1,17...1,21 13...17 8

Таблица 5. Уровни факторов и интервалы варьирования.

	Z1	Z2
Z0j	450	15
Zj	100	15
	350Z1550	0Z230

Выходными параметрами являлись:

- у1 - прочность МЗБ при сжатии в возрасте 28 суток, МПа;

- у2 - прочность МЗБ на растяжение при изгибе, МПа;

- y3 - водопоглощение МЗБ, % по массе;

- y4 - плотность МЗБ в сухом состоянии, кг/м3;

- y5 - плотность свежеприготовленной бетонной смеси, кг/м3.

В результате обработки экспериментальных данных получили следующие уравнения, которые адекватно описывают систему под кодированием:

В результате расчёта на основе метода математического планирования эксперимента получили следующие составы мелкозернистых бетонов (табл. 6). Расход воды обеспечивал подвижность бетонной смеси в пределах от 160 до 170 мм по расплыву конуса на встряхивающем столике. Состав N01 являлся контрольным, состав N02 содержил 9% ЗРШ и 0,45% С-3 по массе от расхода цемента, состав N03 содержал 10% ПФМ по массе от расхода цемента), состав N04 содержал комплексную добавку, состоящую из 10% ПФМ и 25% золы-уноса по массе от расхода цемента.

Таблица 6. Разработанные составы мелкозернистых бетонов.

N№ составов	Состав бетона, кг/м3
	Ц	З-У	П	В	С-3	ГКЖ-11	ЗРШ
N01	440	-	1532	264	-	-	-
N02	440	-	1510	240	1,98	-	40
N03	440	-	1510	240	1,98	1,76	40
N04	350	90	1495	245	1,58	1,40	32

Примечание. Ц - цемент; З-У - зола-унос; П - песок; В - вода; С-3 - суперпластификатор; ГКЖ-11 - гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость; ЗРШ - зола рисовой шелухи.

На основе разработанных составов МЗБ были выполнены исследования по изучению влияния комплексной добавки (зола-унос + ПФМ) на параметры структуры мелкозернистого бетона, свойства мелкозернистой бетонной смеси и МЗБ в условиях влажного жаркого климата (ВЖК). Результаты исследований приведены ниже.

Опыты проводились в лабораторных условиях и в натурных летних условиях севера Вьетнама при максимальной интенсивности солнечной радиации 550…800 ккал/м2.ч, температуре воздуха +26...+340С, относительной влажности 55...85% и скорости ветра 0,5...2,5 м/с.

В табл. 7 приведены экспериментальные данные, характеризующие влияние комплексной добавки на структуру МЗБ, по водопоглощению бетона в возрасте 28 и 60 суток.

Результаты показывают, что МЗБ с комплексной добавкой по сравнению с контрольным имеет меньшую открытую пористость, меньший средний размер капилляров, а также более однородные по размерам поры.

Бетон состава N04 в возрасте 28 суток по сравнению с составом N03 имеет параметры структуры немного хуже, но в возрасте 60 суток эти параметры сближаются. Это объясняется тем, что после 28 суток кислотные оксиды, содержащиеся в золе-уносе (SiO2, Al203, Fe203) продолжают взаимодействовать c Ca(0H)2, выделяющимся при гидратации портландцемента, и образовывать соединения, в основном, гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, которые заполняют поры.

Таблица 7. Влияние комплексной добавки и добавки ПФМ на структуру МЗБ.

N№ п/п	Возраст бетона, сутки	Особенности состава бетона	Общая пористость, По, %	Объём открытых пор, W0, %	Показатель среднего размера открытых капиллярных пор, л2	Показатель однородности размеров открытых капиллярных пор, б
1	28	N01	18,6	13,5	0,91	0,52
2		N02	16,0	9,0	0,75	0,62
3		N03	16,5	7,2	0,58	0,68
4		N04	16,8	7,9	0,60	0,66
5	60	N01	18,2	13,0	0,87	0,55
6		N02	15,2	8,7	0,73	0,63
7		N03	15,5	6,5	0,55	0,70
8		N04	15,6	6,8	0,56	0,69

Данные, приведенные в табл. 8 показывают, что МЗБ, твердевший в начальный период в натурных условиях ВЖК без ухода по сравнению с контрольным, твердевшим в нормальных (лабораторных) условиях, имеет большую открытую пористость, больший средний размер капилляров и менее однородные по размерам поры. Следует отметить, что в натурных условиях у всех образцов, твердевших первые 7 суток под влажной тканью и последующие 21 сутки в воздушно-влажных условиях, параметры поровой структуры были примерно такими же, как и у образцов, твердевших в лабораторных условиях.(При проведении эксперимента были приняты следующие условия твердения: нормальные (лабораторные) (А); натурные на солнце без ухода в виде влажного укрытия бетона (Б); натурные на солнце при укрытии бетона влажной тканью в течение 7 суток с последующим воздушным твердением (В)).

Нарушение структуры бетона при твердении образцов в натурных условиях на солнце без ухода по сравнению с лабораторными условиями наглядно подтверждается структурными фотоснимками цементного камня (рис. 1ч3). мелкозернистый бетонный смесь гидротехнический

Таблица 8. Влияние условий влажного жаркого климата на показатели поровой структуры мелкозернистого бетона.

N№ п/п	Возраст бетона, сутки	Особенности состава бетона	Условия твердения бетона	Общая пористость, По, %	Объём открытых пор, W0, %	Показатель среднего размера открытых капиллярных пор, л2	Показатель однородности размеров открытых капиллярных пор, б
1	28	N01	A	18,6	13,5	0,91	0,52
			Б	19,7	14,5	1,02	0,43
			В	18,5	13,4	0,92	0,51
2		N02	A	16,0	9,0	0,75	0,62
			Б	17,6	10,0	0,87	0,49
			В	15,8	8,9	0,73	0,63
3		N03	A	16,5	7,2	0,58	0,68
			Б	17,8	8,0	0,67	0,54
			В	16,3	7,2	0,60	0,68
4		N04	A	16,8	7,9	0,60	0,66
			Б	18,1	8,8	0,70	0,52
			В	16,6	7,9	0,62	0,66
5	60	N01	A	18,2	13,0	0,87	0,55
			Б	19,3	13,9	0,97	0,46
			В	18,1	12,9	0,88	0,54
6		N02	A	15,2	8,7	0,73	0,63
			Б	16,7	9,7	0,85	0,50
			В	15,0	8,6	0,71	0,64
7		N03	A	15,5	6,5	0,55	0,70
			Б	17,2	7,5	0,72	0,57
			В	15,5	6,6	0,57	0,70
8		N04	A	15,6	6,8	0,56	0,69
			Б	17,2	7,8	0,74	0,56
			В	15,5	6,9	0,58	0,69

Рис.1. Структура цементного камня МЗБ без добавок в возрасте 28 суток твердения в лабораторных условиях(А) и в натурных на солнце без ухода влажного укрытия(Б) (увеличение x2000).

Рис.2. Структура цементного камня МЗБ с добавкой 10% ПФМ в возрасте 28 суток твердения в лабораторных условиях (А) и в натурных на солнце без ухода влажного укрытия (Б) (увеличение x2000).

На фотоснимках образцов мелкозернистых бетонов, твердевших в натурных условиях без ухода в виде влажного укрытия бетона, видны разрывы и трещины.



Рис.3. Структура цементного камня МЗБ с комплексной добавкой 10% ПФМ и 25% З-У в возрасте 28 суток твердения в лабораторных условиях (А) и в натурные на солнце без ухода влажного укрытия (Б) (увеличение x2000).

Для исследования влияния комплексной добавки на подвижность мелкозернистых бетонных смесей использовали составы N№ 1ч6. Результаты, приведенные в табл. 9, показывают, что расплыв конуса у бетонных смесей N№ 3 и 6, содержащих комплексную добавку, много больше, чем у бетонной смеси без добавок, но несколько ниже по сравнению с бетонными смесями N№ 2 и 5, содержащими ПФМ, при одинаковом расходе воды.

Таблица 9. Влияние комплексной добавки и добавки ПФМ на подвижность мелкозернистых бетонных смесей при одинаковом расходе воды.

N№ п/п	Особенности состава бетонных смесей	В/ВВ	Составы бетонных смесей, кг/м3	Расплыв конуса, мм
			Ц	З-У	В	П	ЗРШ	ГКЖ-11	С-3
1	Без добавок	0,57	440	-	250	1560	-	-	-	130
2	10% ПФМ	0,57	440	-	250	1490	40	1,76	1,98	190
3	10% ПФМ +25% З-У	0,57	350	90	250	1491	32	1,40	1,58	175
4	Без добавок	0,62	404	-	250	1604	-	-	-	135
5	10% ПФМ	0,62	404	-	250	1545	36	1,60	1,82	185
6	10% ПФМ +25% З-У	0,62	322	80	250	1492	29	1,30	1,45	175

Примечание. ВВ - вяжущее вещество.

Результаты, приведенные в табл. 10, показывают, что при близкой подвижности бетонных смесей прочность при сжатии образцов мелкозернистого бетона с добавкой - модификатором в возрасте 28 суток увеличивается на 30% по сравнению с бетоном без добавок.

Прочность при сжатии образцов бетона состава N03 во всех возрастах по сравнению с составом N02 немного выше за счёт введения в бетон гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-11. Прочность при сжатии бетона состава N04 меньше, чем у бетонов составов N02 и N03 из-за меньшей гидравлической активности золы по сравнению с цементом, но после 28 суток рост прочности состава N04 происходит быстрее, чем у составов N02 и N03. В возрасте 120 суток по сравнению с 28 сутками твердения прочность при сжатии бетона без добавок повышается на 16%, бетонов составов N02 и N03 - на 25%, а состава N04 - на 40% и приближается к прочности при сжатии мелкозернистых бетонов составов N02 и N03.

Результаты, приведенные в табл. 11, показывают, что при твердении мелкозернистых бетонов на солнце без ухода прочность образцов при сжатии уменьшается на 14-19 % по сравнению с контрольными, твердевшими в лабораторных условиях.

Таблице 10. Влияние комплексной добавки и добавки ПФМ на прочность мелкозернистого бетона при сжатии.

N№ п/п	Особенности состава бетона	Подвижность бетонной смеси по расплыву конуса, мм	Прочность при сжатии, МПа
			3 сут	7 сут	14 сут	28 сут	60 сут	120 сут
1	N01	162	14,4	25,4	30,4	36,0	38,9	41,7
2	N02	165	21,5	34,8	39,5	46,5	52,0	57,8
3	N03	163	21,6	35	39,7	46,7	52,5	58,4
4	N04	167	18,3	33,7	38,2	40,0	48,0	56,0

Таблица 11. Влияние условий влажного жаркого климата на прочность мелкозернистого бетона при сжатии.

N№ п/п	Особенности состава бетона	Условия твердения бетона	Подвижность бетонной смеси по расплыву конуса, мм	Прочность при сжатии в возрасте 28 суток, МПа
1	N01	A	162	36,0
		Б	162	29,2
		В	161	36,4
2	N02	A	165	46,5
		Б	166	39,5
		В	164	46,9
3	N03	A	163	46,7
		Б	165	40,2
		В	164	46,7
4	N04	A	167	40,0
		Б	168	33,6
		В	166	40,8

Следует отметить, что у всех образцов, твердевших первые 7 суток в натурных условиях при влажном укрытии бетона и последующие 21 сутки в воздушно-влажных условиях прочность бетона при сжатии была примерно такой же, как и у образцов, твердевших в лабораторных условиях.

Результаты, приведенные в табл. 12, показывают, что при введении в МЗБ добавки - модификатора и комплексной добавки водонепроницаемость образцов бетона повышается, соответственно на 70ч78% и 56ч60% по сравнению с бетоном без добавок. В возрасте 28 суток водонепроницаемость образцов бетона состава N03 выше на 0,2 МПа по сравнению с составом N04, но в возрасте 90 суток это превышение составляет только 0,1 МПа.

Таблице 12. Влияние комплексной добавки и добавки ПФМ на водонепроницаемость мелкозернистого бетона.

N№ п/п	Особенности состава бетона	Водонепроницаемость в возрасте 28 суток, МПа	Водонепроницаемость в возрасте 90 суток, МПа
1	N01	0,9	1,0
2	N02	1,4	1,5
3	N03	1,6	1,7
4	N04	1,4	1,6

Результаты, приведенные в табл. 13, показывают, что при твердении МЗБ на солнце без ухода водонепроницаемость их уменьшается на 42-44% по сравнению с контрольными, твердевшими в лабораторных условиях. Водонепроницаемость образцов бетона, твердевших первые 7 суток на солнце при влажном укрытии бетона и последующие 21 сутки в воздушно-влажных условиях примерно такая же, как и у образцов, твердевших в лабораторных условиях.

При изучении влияния циклического воздействия нагревания - увлажнения-высыхания на термовлагостойкость МЗБ была определена прочность на растяжение при изгибе бетонных образцов. При этом, режим испытания включал подъём температуры в испытательной камере с 20 до 700С в течение 4 часов, изотермическую выдержку при температуре 700С в течение 1 часа, увлажнение водой с температурой +20...+250С на открытом воздухе в течение 1 часа и высыхание в помещении в течение 1 часа. Один цикл испытаний составлял 7 часов.

Таблица 13. Влияние условий влажного жаркого климата на водонепроницаемость мелкозернистого бетона.

N№ п/п	Особенность состава бетона	Условия твердения Бетона	Водонепроницаемость в возрасте 28 суток, МПа
1	N01	А	0,9
		Б	0,5
		В	0,9
2	N02	А	1,4
		Б	0,8
		В	1,5
3	N03	А	1,6
		Б	0,9
		В	1,6
4	N04	А	1,4
		Б	0,8
		В	1,5

Испытания прочности на растяжение при изгибе опытных образцов показали, что до 40 и 60 циклов попеременного увлажнения-высыхания, соответственно, у образцов без добавок и с добавками наблюдается монотонный рост прочности на растяжение при изгибе. После этого наблюдается спад прочности у всех составов МЗБ (рис.4).

Рис. 4. Зависимость прочности на растяжения при изгибе мелкозернистого бетона от количества циклов попеременного увлажнения и высыхания.

Результаты, приведенные в табл. 14, показывают, что лучше всего перемешивание компонентов для получения мелкозернистых бетонных смесей производить в турбулентном смесителе. Прочность при сжатии МЗБ с комплексной добавкой в этом случае на 10% выше, чем у аналогичного МЗБ, полученного в растворомешалке. Кроме того, использование комплексной добавки при перемешивании в турбулентном смесителе повышает также пластичность смеси.

Экономический эффект от применения МЗБ на основе подвижных бетонных смесей достигается во-первых, за счет возможности замены тяжелого бетона на крупном заполнителе на мелкозернистый бетон и, во-вторых, за счет отказа от интенсивных технологий формования. Кроме этого, дополнительный экономический эффект достигается от замены части цемента золой-уносом.

Таблица 14. Влияние вида перемешивания на прочность при сжатии МЗБ и подвижность мелкозернистых бетонных смесей.

N№п/п	Вид смесителя	Особенности состава бетона	Подвижность на встряхивающем столике, мм	Прочность при сжатии в возрасте 28 суток, МПа
1	Лопастная растворная мешалка	N01	160	36,0
2		N02	160	46,5
3		N03	160	46,7
4		N04	160	40,0
5	Бегуны	N01	170	37,5
6		N02	171	48,5
7		N03	170	48,7
8		N04	173	42,2
9	Турбулентный смеситель	N01	180	38,8
10		N02	181	50,0
11		N03	178	50,2
12		N04	180	43,8

Введение в МЗБ комплексной добавки (зола-унос + ПФМ) приводит к экономическому эффекту в размере 68.460 вьетнам. донгов/м3 (110 руб/м3), достигаемому за счёт меньшей стоимости сырьевых компонентов по сравнению с тяжелым бетоном.

При производстве 100000 м3 МЗБ с комплексными добавками экономический эффект составит:

Эм = 68.460*100.000 = 6.846.000.000 вьетнам.донгов или 110*100.000 = 11.000.000 руб.

Основные выводы

1. Обосновано повышение эксплуатационных свойств МЗБ, применяемого для облицовки речных гидротехнических сооружений, путём применения добавки-модификатора (ПФМ), состоящей из суперпластификатора С-3, гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-11 и золы рисовой шелухи (ЗРШ), которая создает стабильные новообразования в виде низкоосновных гидросиликатов кальция, снижает общую и капиллярную пористость, улучшает контактную зону между цементным камнем и заполнителем и снижает водопроницаемость МЗБ.

2. Разработана добавка - модификатор (ПФМ), состоящая по массе из 4,5% С-3, 4% ГКЖ-11, 91,15% ЗРШ и технология её получения.

3. С помощью математического метода планирования эксперимента получена математическая модель зависимости прочности на сжатие, растяжение при изгибе, водопоглощения, плотности свежеуложенной бетонной смеси и плотности бетона от количества цементно-зольной смеси и доли золы-уноса в цементно-зольной смеси.

4. Оптимизирован состав комплексной добавки с помощью математической модели, состоящей из 25% золы-уноса и 10% ПФМ от массы цемента.

5. Получен МЗБ с прочностью при сжатии 40МПа, водонепроницаемостью 1,5МПа и водопоглощением ниже до 50% по сравнению с мелкозернистым бетоном без добавок.

6. Установлено, что МЗБ с комплексной добавкой имеет меньшую общую и капиллярную пористость, а также пониженный радиус пор.

7. Обеспечена эксплуатационная надёжность защитных покрытий гидротехнических сооружений, работающих в условиях влажного жаркого климата, путём использования эффективных МЗБ с комплексной добавкой.

8. Разработана технология приготовления мелкозернистой бетонной смеси с комплексной добавкой с использованием турбулентного смесителя, который позволяет повышать однородность подвижных бетонных смесей и получать МЗБ с высокими эксплуатационными свойствами.

9. Основные результаты исследований использованы при разработке "Рекомендаций по повышению эксплуатационных свойств МЗБ для облицовки гидротехнических сооружений, эксплуатируемых в условиях влажного жаркого климата".

10. Расчётный технико-экономический эффект от внедрения результатов исследования может составить 68.460 вьетнамских донг/м3 (110руб./м3) за счёт применения эффективного МЗБ по сравнению с тяжелым бетоном.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях

1. Фам Тоан Дык, Булгаков Б.И.. Обоснование внедрения комплексных добавок (суперпластификатор + зола-унос) в бетон речных гидротехнических сооружений // Сб.материалов 3-й международной (VIII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности». МГСУ, Москва, 25-26 мая 2005 г. С. 247-248.

2. Фам Тоан Дык, Булгаков Б.И.. Влияние климата Вьетнама на структуру и структурообразование бетона // Сб.материалов Юбилейной Десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности». МГСУ, Москва, 25-26 апреля 2007 г. С. 455-458.

3. Баженов Ю.М., Фам Тоан Дык. Повышение водонепроницаемости бетона в условиях влажного жаркого климата.// Строительные материалы. 2007. № 7. С. 21.

Размещено на Allbest.ru

...