Технологія і властивості дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кримська академія природоохоронного та курортного будівництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

05.23.05 - Будівельні матеріали і вироби

Технологія і властивості дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату

Набіль Абдулла Ахмед Аль-Васабі

Сімферополь 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Криворізькому технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - кандидат технічних наук. ст. наук. співробітник, Шишкін Олександр Олексійович, Криворізький технічний університет, завідувач кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Пунагін Володимир Миколайович Придніпровська державна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, професор кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій.

- доктор технічних наук, професор Шмігальський Володимир Никифорович Кримська академія природоохоронного та курортного будівництва Міністерства освіти і науки України, професор кафедри технології будівельних конструкцій та будівельних матеріалів

Провідна установа ВАТ Дніпропетровський науково-дослідний інститут будівельного виробництва

Захист дисертації відбудеться ”17” грудня 2002 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.079.01 Кримської академії природоохоронного та курортного будівництва, за адресою: 95006, м. Сімферополь, вул. Павленко, 5, навчальний корпус 2, зал засідань ради.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Кримської академії природоохоронного та курортного будівництва за адресою: 95006, м. Сімферополь, вул. Павленко, 5, навчальний корпус 2.

Автореферат розісланий 15 листопада 2002 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Рубель О.А. к.т.н.

1. Загальна характеристика роботи

бетон дорожній жаркий будівельний

У Республіці Ємен відсутні залізниці, тому особливе значення набуває розвиток мережі автомобільних доріг, загальна протяжність яких складає більш 1300 км. Своєрідні кліматичні особливості Ємену, що полягають у низькій вологості повітря при його високій температурі, які значно впливають фізико-механічні властивості бетону. Під дією зазначених кліматичних факторів, навіть при догляді за ним відомими методами, істотно знижується міцність дорожнього бетону, підвищується його пористість і деформативність. Такий бетон крихкий, має ослаблений поверхневий прошарок, об'ємні деформації його настільки значні, що призводять до поверхневого й структурного тріщиноутворення. На дорожньому бетонному покритті з'являється сітка тріщин, що призводить до необхідності ремонту або відновлення доріг.

Актуальність теми. Умови експлуатації дорожнього бетону істотно відрізняються від умов експлуатації бетонів будівельних конструкцій. Ці відмінності полягають, у першу чергу, у значній відкритій поверхні дорожнього бетону. Проте питання удосконалювання технології дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату в даний час є недостатньо вивченими. Технологія дорожнього будівництва й властивості дорожнього бетону, як показав досвід, мають свої особливості. Практично жодна технологічна операція не у змозі самостійно забезпечити заданий рівень властивостей дорожнього бетону, що вкладається в умовах сухого жаркого клімату. Одержання дорожнього цементобетону із заданими властивостями можливо лише шляхом керування його структурою й комплексом технологічних операцій виготовлення дорожнього покриття. Кінцеві властивості дорожнього бетону, покладеного в умовах сухого жаркого клімату, забезпечуються повним комплексом технологічних операцій з урахуванням їхньої відповідності властивостям вихідних матеріалів і умовам бетонування. У зв'язку з цим, проблема розробки технології й методів керування властивостями дорожнього цементобетону в умовах сухого й жаркого клімату, зокрема кліматичних умовах Ємену, є актуальної.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконувалася відповідно до п. 5 тематики науково-дослідних робіт навчально - науково - виробничого комплексу “Будіндустрія” (базова організація - Криворізький технічний університет).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є розробка оптимальної технології дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату шляхом удосконалювання його складів і властивостей, параметрів виробництва й режимів догляду за покладеним бетоном.

Звідси випливають такі задачі дослідження:

вивчити властивості дорожнього цементобетону з активною добавкою на основі натрієвої солі вищої жирної кислоти, гідрофільного залізовміщуючого емульгатора і кремнеземистого компонента в умовах сухого жаркого клімату;

визначити вплив складу цементного бетону на його властивості при твердінні в умовах сухого й жаркого клімату;

установити взаємозв'язок між технологічними параметрами готування бетонної суміші, укладки й догляду за дорожнім бетоном в умовах сухого жаркого клімату і їхніх властивостей;

Об'єкт дослідження - дорожній цементний бетон в умовах сухого жаркого клімату.

Предмет дослідження - властивості дорожнього цементного бетону, покладеного в умовах сухого жаркого клімату.

Методи дослідження.

1) методи математичного моделювання - для дослідження процесів формування структури і фізико-механічних властивостей дорожніх бетонів;

2) стандартні і спеціальні методи - для визначення і дослідження властивостей цементного тіста, бетонної суміші і бетону.

3) статистичний аналіз - для обробки результатів експериментів;

Наукова новизна одержаних результатів полягає в такому:

теоретично доведено і експериментально підтверджено підвищення міцності і зниження деформативності цементних бетонів, застосовуваних для дорожнього будівництва в умовах сухого і жаркого клімату, при введенні до складу цих бетонів комплексної активної добавки на основі олеату натрію та гідрофільного грубодисперсного емульгатора, що містить залізо, і кремнеземистого компоненту;

розроблений оптимальний склад активної добавки на основі олеату натрію та гідрофільного грубодисперсного емульгатора, що містить залізо, і кремнеземистого компонента, що забезпечує максимальне зниження впливу сухого й жаркого клімату на міцнісні й деформативні властивості бетону для дорожнього будівництва;

доведено, що стабілізація міцності й деформативності дорожнього цементного бетону при його експлуатації в умовах сухого й жаркого клімату досягається завдяки оптимізації його структури продуктами взаємодії комплексної активної добавки на основі олеату натрію, гідрофільного грубодисперсного емульгатора, що містить залізо, і кремнеземистого компонента з продуктами гідратації цементу;

встановлені оптимальні параметри готування бетонної суміші й укладки дорожнього бетону, які містять активну добавку, що дозволило забезпечити підвищення міцності дорожнього покриття в умовах сухого жаркого клімату;

сформульовані принципи технології догляду за укладеним дорожнім цементним бетоном з активною добавкою в сухому й жаркому кліматі, які полягають у нанесенні на поверхню бетону, що твердіє, водяної емульсії олеату натрію і гідрофільного грубодисперсного емульгатора, що містить залізо, і прошарку піни, одержуваної на основі рідкого скла й оксиду алюмінію, що забезпечує оптимальний температурно-вологісний режим твердіння бетону й зниження його водоутрат.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблена технологія готування й укладки дорожнього цементного бетону й догляду за ним в умовах сухого жаркого клімату;

- удосконалений метод проектування складів бетону, що дозволяє враховувати зміну властивостей бетонної суміші й бетону в умовах сухого й жаркого клімату

- розроблені склади бетону для дорожнього будівництва в умовах сухого й жаркого клімату.

Результати роботи, впроваджені Єменським науково-дослідним інститутом при будівництві ділянки автодороги Аль-Худейда Аль-Маха в гірському Ємені із загальним економічним ефектом 357564 Єменських реалів.

Особистий внесок здобувача полягає в:

- теоретичному обґрунтуванні й експериментальному підтвердженні механізму модифікації властивостей дорожнього цементобетону в умовах сухого й жаркого клімату введенням у його склад активної добавки на основі олеату натрію, гідрофільного грубодисперсного емульгатора, що містить залізо, і кремнеземистого компонента;

- визначенні оптимального складу активної добавки, що містить олеат натрію, гідрофільний грубодисперсний емульгатор, що містить залізо, і кремнеземистий компонент;

- розробці технологічних прийомів готування й укладки дорожнього цементного бетону, а також догляду за ним в умовах сухого й жаркого клімату.

Особистий внесок здобувача у науклві праці:

1. Аль-Васаби Набиль Абдулла, А.А. Шишкин, М.Ю. Джур Специальные бетоны в условиях действия повышенных температур. - Кривой Рог: Изд-во “Минерал” АГНУ, 2001. - 104 с.

Досліджено технологію укладення та властивості дорожнього цементобетону в умовах сухого та жаркого клімату

2. Гигрометрические свойства дорожных бетонов в условиях сухого жаркого климата / А.А. Шишкин, Аль-Васаби Набиль Абдулла // Строительство: Сб. научн. тр. ДИИТа. - Вып. 6. - Днепропетровск, 1999. - с. 155-157.

Визначено залежність гігрометричних властивостей бетону від його складу.

3. Оптимизация гранулометрического состава крупного заполнителя дорожного бетона / Аль-Васаби Набиль Абдулла, А.А. Шишкин // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Вып. 13 - Дн-ск.: ПГАСА, 2000 с. 67-71.

Проведено оптимізування гранулометричного складу крупного заповнювача дорожнього бетону.

4. Совершенствование ухода за дорожным цементобетоном в климатических условиях Йемена / Аль-Васаби Набиль Абдулла // Строительство: Сб. научн. тр. ДИИТа. - Вып. 8. - Днепропетровск, 2000. - с. 131-133.

5. Инженерный метод оценки гигрометрического состояния бетонных элементов / Аль-Васаби Набиль Абдулла // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Вып. 15 - Дн-ск.: ПГАСА, 2001 с. 72-80.

6. Изменение свойств бетонов под действием повышенных температур / А.А. Шишкин, Аль-Васаби Набиль Абдулла // Міжвідомчій науково-технічний збірник “Будівельні конструкції”. Вип. 54 - Київ: НДІБК, 2001, с. 777-781.

Визначено зміну властивостей бетонів під дією підвищених температур.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на Науково-технічній конференції Криворізького технічного університету (Кривий Ріг, 2000 р.) і на Всеукраїнській науково-практичній конференції “Реконструкція будівель та споруд. Досвід та проблеми” (Київ, 2001 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковані 1 монографія і 5 статей у фахових виданнях.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел, двох додатків. Загальний обсяг дисертації становить 164 сторінки. Крім основного тексту, викладеного на 127 сторінках, дисертація містить 60 рисунків, 49 таблиць, список літературних джерел із 113 найменувань на 10 сторінках та одного додатку на 2 сторінках.

2. Зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету роботи, наведено найбільш важливі положення, які лягли в основу наукових досліджень і практичних розробок, показано новизну роботи, визначено практичну цінність її результатів.

У першому розділі виконаний аналітичний огляд стана питання, а також розглянуті особливості технології дорожнього будівництва в умовах сухого жаркого клімату. Показано, що до дорожнього цементобетону у специфічних кліматичних умовах пред'являється ряд особливих вимог, оскільки Ємен відноситься до регіону із сухим жарким кліматом.

Таким чином, кліматичні особливості роблять істотний вплив на твердіння дорожнього цементобетону. При обстеженні ділянок автодоріг установлена наявність серйозних дефектів і ушкоджень, викликаних кліматичними факторами незалежно від часу будівництва дороги.

Оскільки Республіка Ємен не має наукового досвіду в дослідженні проблем виробництва бетонних робіт у тропічних умовах, був проведений аналітичний огляд стана питання за результатами досліджень учених колишнього СРСР, України й інших країн. Значний внесок у рішення проблеми бетонування в умовах сухого жаркого клімату внесли вчені І.Н. Ахвердов, Ю.М. Баженов, Б. Бреслер, Ф.А. Блеккей, Е.І. Богачев, Р.Д. Браун, В.Ф. Вескот, М.Х. Вілс, Г.І. Горчаков, І.М. Грушко, А.С. Дмитрієв, І. М. Єлшин, Н.Б. Заседатєлєв, П. Клігер, Б.О. Крилов, Х.О. Лампрехт, Л.О. Малініна, Є.Н. Малінський, О.І. Мінас, С.О. Міронов, К.Д. Нєкрасов, О.Д. Осіпов, М.І. Подгорнов, В.М. Пунагін, Д. Равіна, І.О. Риб'єв, М.В. Свєчін, Г.І. Ступаков, В.М. Худовердян, Р. Шалон, В.О. Шмідт і ін. Зазначеними авторами встановлені основні закономірності масопереносу й звезводнювання матеріалу в умовах сухого жаркого клімату або у штучних умовах із підвищеною температурою і зниженою вологістю середовища. При цьому міцність бетону може знижуватися до 50% у порівнянні з міцністю бетону, що твердів у нормальних умовах.

На основі попередніх теоретичних досліджень і натурних спостережень сформульована робоча гіпотеза дослідження:

1. Уведення в бетон активної добавки на основі натрієвої солі вищої жирної кислоти, гідрофільного залізовмісного емульгатора і кремнеземистого компонента дозволить знизити пористість і водоутрати бетону і, як наслідок, знизити його деформативність і підвищити міцність і довговічність в умовах сухого й жаркого клімату;

2. Кінцеві властивості дорожнього цементобетону, покладеного в умовах сухого жаркого клімату, визначаються його структурою й комплексом технологічних операцій його виробництва, що повинний відрізнятися сполучуваністю суміжних операцій загального технологічного процесу;

3. Одержання дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату із заданим рівнем проектних властивостей можливо в результаті цілеспрямованого керування технологічним процесом бетонування й догляду за покладеним бетоном.

У другому розділі приведені основні характеристики матеріалів, застосовуваних у дослідженнях. Для з'ясовування впливу різноманітних факторів на властивості дорожніх бетонів використовувалися портландцементи Українських цементних заводів, подібні по мінералогічному складі й утриманню активних мінеральних добавок портландцементам, застосовуваним при будівництві доріг у Ємені.

Дослідження фізико-механічних властивостей дорожнього цементобетону здійснювали як стандартними, так і спеціальними методами. Якісні зміни в бетоні досліджувалися методами рентгенофазового й диференційно-термічного аналізів.

Третій розділ включає результати досліджень впливу кліматичних факторів на властивості бетонної суміші.

Специфічні кліматичні умови Ємену зажадали дослідження реологічних властивостей бетонних сумішей рухливістю 10…15 см. При цьому варіювалися крупність піску, водоцементне відношення та кількість добавок. Дослідні значення удобоукладності бетонних сумішей приведені в табл. 1, у дослідах використаний: дрібний заповнювач - суміш відсіву ГЗК і річкового піску, щебінь фракції 10…20, Амвросієвский портландцемент М 400.

Сукупність отриманих експериментальних даних дозволила, використовуючи метод найменших квадратів, установити оптимальний вміст олеату натрію у складі добавки “Melment”, яка являє собою суміш олеату натрію та оксиду заліза, що забезпечує найбільше зниження водовиділення з бетонної суміші

Для рухливих бетонних сумішей в умовах сухого жаркого клімату найбільше небезпечно розвиток їхнього водовідділення. При затворенні бетонної суміші у процесі перемішування дрібні флокулы цементу не дезагрегуються, а більш значні розпадаються на окремі мікрооб'єми, тому незалежно від концентрації твердої фази, цементне тісто варто розглядати як неоднорідну диспергированную систему, що складається з мікроагрегатів і окремих часток, пов'язаних силами Ван-дер-Ваальса. Таке об'єднання різноманітних по крупнисті мікроагрегатів (розділених тонкими прошарками дисперсійного середовища) призводить до утворення коагуляционной структури.

Спроможність цементного тіста утримувати визначений об'єм води визначається інтенсивністю взаємодії між частками - чим щільніше вони упаковані і тонше водяні оболонки, тим менше структурні осередки між гидратированными частками цементу і міцніше утримується в них вода. Якщо частки розсунуті так, що вони вже не спроможні взаємодіяти одна з інший, то зв'язність структури порушується, і цементний гель починає відокремлювати воду. Роз'єднані частки і цілі агрегати з них, знаходячись спочатку у зваженому стані, постійно випадають у виді осадка, витискуючи воду, прошарок якої над осадком тим тонше, чим більше води затворення (понад оптимальну кількість) утримувалося в цементному гелі. По абсолютному розмірі спроможність цементу утримувати воду, зростає зі збільшенням оптимальної водопотреби, що побічно можуть бути оцінені по нормальному водоутриманню. Граничне значення В/Ц побічно характеризує спроможність цементу утримувати воду. З урахуванням транспортування без ефекту вібрування спроможність цементу утримувати воду з активною добавкою (“Melment” + кремнезем) склала В/Ц =1,3 [В/Ц].

При високому й низькому значеннях В/Ц очевидно, що всі добавки, включаючи активну, призводять до зниження водовідділення бетонної суміші. Спільне введення “Melment” і тонкодисперсного кремнезему призводило до істотного зниження водовідділення (рис.2). Це пояснюється стабілізуючою дією кремнезему.

Найважливішою технологічною характеристикою бетонних сумішей для дорожнього будівництва в умовах сухого жаркого клімату є спроможність зберігати однорідність і нерозшарованість протягом усього технологічного циклу виробництва робіт.

Технологічні властивості бетонної суміші у значній мірі визначаються її життєздатністю за визначений проміжок часу. На життєздатність сумішей значний вплив роблять умови навколишнього середовища, і, зокрема, умови сухого жаркого клімату. Шляхом виміри осадки конуса в лабораторних умовах установлювалася зміна рухливості суміші в часі. Інтенсивність зміни ОК залежала від умов бетонування й виду проведених дослідів при початковому осіданні конуса 15 см.

Зміна удобоукладності в період пластичного стана суміші можна оцінити, використовуючи диференціальне рівняння стана бетонної суміші в залежності від її зрілості:

(4)

Звідси рівняння зміни консистенції бетонної суміші в часі прийме вид:

, (5)

де Nw - показник зрілості бетонної суміші;

q - відносний водоцементний фактор;

G - початковий показник жорсткості бетонної суміші.

Показник зрілості бетонної суміші N визначається з виразу:

, (6)

де - час витримки бетонної суміші;

Т - температура бетонної суміші;

- водоутримання бетонної суміші до кінця даного періоду в % від початкової величини .

Величина коефіцієнта К для різноманітних умов визначена на підставі дослідних даних. Наприклад, для бетонної суміші з добавками “Melment” і кремнезему коефіцієнт K=1,17…1,24 (нормальні умови), а в умовах сухого жаркого клімату К=1,20…1,37. Підвищення значення К в умовах сухого жаркого клімату пояснюється впливом низкою вологості і підвищеної температури навколишнього середовища.

Дослідження дозволили встановити закономірності зміни рухомості бетонної суміші у часі в умовах сухого й жаркого клімату.

Урахування встановлених технологічних факторів при призначенні рухливих бетонних сумішей, застосовуваних в умовах сухого жаркого клімату, дозволяє управляти властивостями цих сумішей.

У четвертому розділі подані результати досліджень фізико-механічних властивостей дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату.

В умовах сухого жаркого клімату можливо розвиток усадочних деформацій у бетоні, що не затвердів. Такі деформації до тужавлення названі пластичною усадкою, тому що вони розвиваються у пластичному матеріалі. Найбільша величина усадки спостерігалася на зразках бетону, що тверділи у природних умовах при температурі 40оС 12…17%, склала в 2-добовому віці 3,52 мм/м і перевищила звичайну величину усадки в декілька разів. У нормальних умовах твердіння усадка зразків бетону у цьому ж віці знаходилася в межах 2,47…2,62 мм/м. Величина поверхневої усадки знижувалася зі збільшенням вологості середовища твердіння. Залежність пластичної усадки зразків від їхньої висоти досліджувалася на зразках завтовшки 5, 7 і 10 см. При цьому встановлене, що обрис кривих усадки всіх зразків аналогічно, змінюється лише тривалість періодів і загальної величини усадки. Із зменшенням товщини зразків початковий період усадки їх скорочується, а швидкість усадки у другому періоді росте (рис. 4).

Після початку тужавлення швидкість усадки бетону збільшується в залежності від умов твердіння. При температурі 40оС і вологості 12…17% швидкість усадки пропорційна логарифмові часу в цей період. При цьому усереднена швидкість усадки декілька нижче швидкості першого періоду і дорівнює 0,371 мм/мЧгод.

Швидкість усадки істотно знижується після завершення періоду тужавлення бетону й придбання їм значної міцності, причому встановлено, що зниження швидкості обернено пропорційно вологості середовища твердіння. У цілому пластична усадка настільки велика, що щілини між зразками й формою помітні неозброєним оком.

Поряд із пластичною усадкою дорожнього цементобетону досліджувана взаємозалежність його пругкої усадки і вологісного стана. Дослідженнями усадочних деформацій затверділого дорожнього бетону встановлено, що вологісний режим навколишнього середовища є основним фактором, що впливає на величину й інтенсивність усадочних деформацій бетону.

Температури твердіння знаходилися в межах від +17 до + 50оС. найбільша міцність бетону отримана при температурі 17оС, а мінімальна - при +50оС, причому розходження між значеннями лежить у межах 47…51% у залежності від типу цементу. Очевидно, що вплив температурного фактора дуже істотно.

Дослідження міцності бетону провадилися на кубах розмірами 10х10х10 см і 15х15х15 см. Дослідами встановлено, що в умовах сухого жаркого клімату спостерігається зниження міцності бетону природного твердіння у віці 28 сут на 21...47% у порівнянні з міцністю бетону нормального твердіння.

Скидання міцності тим інтенсивніше, чим вище початкове водоутримання бетону, менше тривалість вологісного догляду і більше величина його водоутрат. Істотний вплив робить також масивність елемента, що твердіє у природних умовах сухого жаркого клімату. Із збільшенням масивності бетонних зразків (модуль відкритої поверхні зменшуються) спади міцності стають меншими, а у зразків із m<5,0 спостерігається, хоча й уповільнений, але безупинний приріст міцності.

Розкид міцності зразків бетону в часі і залежність її від водоутрат можуть показатися хаотичними, тому що при різноманітному догляді тим самим водоутратам відповідає різноманітна міцність. Проте проведений аналіз дозволяє помітити залежність міцнісних властивостей бетону від його гігрометричного стана.

Найбільший вплив на міцнісні властивості бетону робить зміна його водоутрат у часі. При цьому в даному віці ( =const) спостерігається стійка залежність R від величини водоутрат бетону. Із збільшенням віку міцність декілька зростає, але в цілому ця залежність зберігається незмінної.

Дослідженнями встановлено, що на зміну міцнісних властивостей дорожнього бетону в умовах сухого жаркого клімату робить уведення добавки “Melment” і тонкодисперсного кремнезему. При цьому виявляється явний максимум міцності бетону. Величина цього максимуму і його положення різноманітні в залежності від умов твердіння (нормальних і природних) і кількості активної добавки.

З дослідних даних, випливає, що максимум міцності характерний для бетонів з оптимальним із погляду реологічних характеристик бетонної суміші кількістю активної добавки.

Установлено, що введення активної добавки до складу бетонної суміші для дорожнього бетону в кількості 6% від маси цементу сприяє найбільшому зниженню її водопотреби. Можна припустити, що характер впливу спільного введення мінеральної й органічної частини добавки на в'язкопластичні властивості бетонної суміші і міцнісні властивості бетону близький по характеру.

Для дорожнього цементобетону одними з основних характеристик є показники міцності при вигині й розтягу.

Це викликано особливостями експлуатації дорожньої полотнини при впливі на нього минущого транспорту. Вплив сухого жаркого клімату на зміну міцності матеріалу при розтягу виявляється навіть із більшою силою в порівнянні зі зміною кубикової міцності бетону.

Якщо бетони нормального твердіння спроможні істотно збільшувати міцність на розтяг (до 2-х раз), то в умовах сухого жаркого клімату таке збільшення для немасивних елементів складає не більш 25…30%...

Міцність бетону при вигині в більшому ступені залежить від кліматичних умов, чим міцність при стиску. Неоднорідне висихання балочок по перетині знижує їхня міцність при вигині, знижуючись на 31…34% стосовно 28-добової міцності бетонів нормального твердіння. У віці 1 року це відставання зменшується до 21…26%.

При оптимальному складі активної добавки і прийнятої технології їхнього уведення вплив добавок, що модифікують, на міцнісні властивості бетону в різноманітному віці помітний. Звертає увагу відсутність зниження міцності при стиску й розтягу в ранньому віці (7 діб), при цьому також спостерігається приріст міцності до 90-добового віку (у середньому до 10%).

Визначено повні подовжні й поперечні деформації зразків бетону після 360 сут витримування в агресивних середовищах. Повні подовжні й поперечні деформації мають максимальну величину: =10…12 мкм/м, =2,0...2,5мкм/м у всіх складів бетону після витримування їх у 10 % розчині Na2SO4. У розчині суміші агресивних солей при рівні навантаження 50, 70 і 80% від руйнуючої зафіксовані значно менші подовжні й поперечні деформації у бетоні з добавками. Так, при навантаженні 50% від Rnp у контрольних зразків складає 4,0 мкм/м, у зразків із добавками - 2,8 мкм/м. При 70 % від Rnp у контрольних зразків - 5,1 мкм/м, із добавками - 4,0 мкм/м.

У п'ятому розділі подані основи технології бетонних дорожніх робіт з урахуванням кліматичних особливостей Ємену. Тому основні заходи щодо готування бетонної суміші направлялися на зниження її температури й запобігання водоутрат бетонної суміші.

Встановлені оптимальні режими змішування компонентів активної добавки: отримання водної емульсії добавки Melment із наступним її змішуванням із молотим кремнеземом, та бетонної суміші: змішування компонентів бетонної суміші з наступним змішуванням із водною емульсією активної добавки.

Доведено, що з метою зменшення впливу водовиділення з бетонної суміші при її транспортуванні у сухому та жаркому кліматі необхідно проводити перед укладенням повторне перемішування її компонентів, а після укладання - повторне ущільнення. При цьому повторне ущільнення проводиться методом пресування валками.

З метою стабілізації гігрометричного стана дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату необхідний догляд за свіжоукладеним бетоном. Технологія догляду пов'язана з комплексом заходів, спрямованих на одержання в 28-добовому віці міцності, рівної або перевищуючої міцність бетону при його твердінні в нормально-вологих умовах.

Для укриття дорожнього бетону запропоновано застосовування полімерної піни, що саморуйнується. Вона виготовляється безпосередньо на місці будівництва в установці, що генерує піну, і складається зі сполучного (рідкого скла) і реагенту, що вспінює-отверджує - оксиду алюмінію. Кратність піни, при цьому, 5…10. Для створення сприятливого режиму твердіння прошарок піни на бетонній поверхні повинний бути дорівнює 4…5 см.

При постійному догляді за дорожнім бетоном наведеним способом міцність його в 28-добовому віці на 15…24% перевищує марочна міцність.

Висновки

У результаті проведених експериментально-теоретичних досліджень розроблені основи технології дорожнього бетону, що вкладається в умовах сухого жаркого клімату шляхом удосконалювання параметрів виробництва, складів і властивостей цементобетону й режимів догляду за покладеним бетоном, що забезпечує одержання дорожнього покриття при мінімальній вартості бетонних робіт.

1. Теоретично й експериментально доведена доцільність уведення в бетон для дорожнього будівництва в умовах сухого й жаркого клімату активної добавки, що представляє собою суміш добавки Melment (суміш олеату натрію й оксиду заліза) і тонкодисперсного кремнезему. При цьому оптимальне співвідношення компонентів активної добавки (олеат натрію : оксид заліза : кремнеземистий компонент) складає 1:1:2,17. Оптимальний вміст активної добавки в бетонній суміші складає 6% від маси цементу.

2. На підставі досліджень впливу складу і температурно-вологісного режиму навколишнього середовища на реологічні властивості бетонних сумішей доведено, що застосування активної добавки призводить до зменшення втрати удобоукладності бетонною сумішшю і зниженню до 50% водовідділення з неї в умовах сухого й жаркого клімату за рахунок підвищення водоутримуючої спроможності.

3. Встановлено, що введення активної добавки в кількості 6 % від маси цементу підвищує міцність бетону на 10…15% і знижує втрати їм міцності при твердінні в умовах сухого й жаркого клімату, за рахунок зменшення ступеня водовідділення бетоном і підвищення ступеня гідратації цементу.

4. За допомогою планування експерименту отримані залежності зміни удобоукладності бетонної суміші, що містить активну добавку від складу бетонній суміші, її водоцементного відношення й часу її зберігання, а також міцності цементного каменю від складу активної добавки, міцності бетону від його складу, модуля відкритої поверхні бетонного елемента й віку бетону.

5. Сформульовано основні принципи й режими технології готування бетонної суміші, що містить активну добавку. Ці положення дозволяють одержувати бетонні суміші із заданими властивостями і враховувати її склад і зміст у ній активної добавки.

6. Доведено, що в умовах сухого й жаркого клімату повторне перемішування бетонної суміші після її транспортування до місця укладки і повторне ущільнення бетонної суміші методом пресування підвищує міцність бетону на 20…30%...

7. Встановлено, що в початкові терміни твердіння догляд за укладеним бетоном доцільно проводити обробкою його поверхні водяною емульсією добавки Melment із наступним укриттям піноутворюючим складом, на основі рідкого скла й оксиду алюмінію. Доведено, що даний вид укриття має найменшу теплопровідність і найбільшу усталеність в умовах сухого й жаркого клімату, що сприяє нарощуванню бетоном міцності під даним укриттям. Крім того, на поверхні бетону, що твердіє, утворюється щільний шар продуктів реакції добавки Melment із гідрооксидом кальцію, що виділяється з бетону, і силікатної складової піни, що також сприяє зниженню водовідділення бетону й підвищенню його міцності.

8. Удосконалено метод проектування складів бетону за рахунок урахування зміни водоутримання в бетонній суміші в умовах сухого й жаркого клімату й масивності елементів бетонного дорожнього покриття.

9. Дослідна перевірка застосування розробленої технології виробництва, укладки й догляду за дорожнім бетоном в умовах Ємену підтвердила достовірність і ефективність отриманих результатів.

Основні положення дисертації викладені в таких роботах

1. Аль-Васаби Набиль Абдулла, А.А. Шишкин, М.Ю. Джур Специальные бетоны в условиях действия повышенных температур. - Кривой Рог: Изд-во “Минерал” АГНУ, 2001. - 104 с.

2. Гигрометрические свойства дорожных бетонов в условиях сухого жаркого климата / А.А. Шишкин, Аль-Васаби Набиль Абдулла // Строительство: Сб. научн. тр. ДИИТа. - Вып. 6. - Днепропетровск, 1999. - с. 155-157.

3. Оптимизация гранулометрического состава крупного заполнителя дорожного бетона / Аль-Васаби Набиль Абдулла, А.А. Шишкин // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Вып. 13 - Дн-ск.: ПГАСА, 2000 с. 67-71.

4. Совершенствование ухода за дорожным цементобетоном в климатических условиях Йемена / Аль-Васаби Набиль Абдулла // Строительство: Сб. научн. тр. ДИИТа. - Вып. 8. - Днепропетровск, 2000. - с. 131-133.

5. Инженерный метод оценки гигрометрического состояния бетонных элементов / Аль-Васаби Набиль Абдулла // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Вып. 15 - Дн-ск.: ПГАСА, 2001 с. 72-80.

6. Изменение свойств бетонов под действием повышенных температур / А.А. Шишкин, Аль-Васаби Набиль Абдулла // Міжвідомчій науково-технічний збірник “Будівельні конструкції”. Вип. 54 - Київ: НДІБК, 2001, с. 777-781. (Визначено зміну властивостей бетонів під дією підвищених температур)

Анотація

Набіль Абдулла Ахмед Аль-Васабі. Технологія та властивості дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. Кримська академія природоохоронного та курортного будівництва, 2002.

У дисертації розроблені основи технології дорожнього цементобетону в умовах сухого жаркого клімату, які базуються на вдосконаленні параметрів виробництва, складів та властивостей бетону й режимів догляду за укладеним бетоном.

Показано, що кліматичні фактори, які характерні для сухого жаркого клімату, суттєво впливають на зміну хімічного та мінералогічного складу цементного каменя дорожнього бетону природного тверднення.

В роботі встановлені основні закономірності і розкритий фізичний механізм взаємодії дорожнього цементобетону із середовищем тверднення. Доведено, що вологісний режим навколишнього середовища є головним фактором, який впливає на величину та інтенсивність зсідних деформацій бетону, а також формування кінцевих властивостей матеріалу. Введення до складу бетону, що твердіє в умовах сухого й жаркого клімату, активної добавки, яка представляє собою суміш олеата натрію, оксиду заліза і кремниземистого компоненту, призводить до зЗменьшення впливу навколишнього середовища на властивості бетону.

Гігрометричні властивості дорожнього бетону залежать від сукупності технологічних параметрів, виду вихідних матеріалів, складу та структурних характеристик бетону, модуля відкритої поверхні, тривалості та інтенсивності догляду за ним, а також параметрів середовища тверднення. Оцінка гігрометричного стану бетонних елементів у часі відбувалася на основі аналізу експериментальних даних утрат вологи дорожнього бетону.

Встановлено, що пластичне зсідання дорожнього бетону, який укладений в умовах сухого жаркого клімату, призводить до незворотних порушень його структури, настільки суттєвих, що їх наступне виправлення практично неможливе. Розвиток пластичного зсідання запобігається вчасним доглядом, здатним не допустити зневоднення поверхневих шарів дорожнього покриття. Початок та інтенсивність догляду встановлюються за даними дослідів з умови, що залишковий вологовміст поверхневих шарів бетонного дорожнього полотна повинний бути вищий за критичне значення, що є функцією водоцементного фактору.

Взаємозв'язок властивостей дорожнього бетону з його складом та рівнем структурних напружень дозволяє встановити умову забезпечення якості бетону, що піддається дії навколишнього середовища.

Експериментальними дослідженнями з використанням адеструктивних методів встановлено взаємозв'язок міцності дорожнього цементобетону з міцністю при розтягу та згині, а також деформативними властивостями матеріалу. Це дозволяє прогнозувати комплекс властивостей дорожнього бетону заданого складу за визначених умов виробництва та тверднення.

Встановлено, що при твердненні на відкритому повітрі у кліматичних умовах Ємену міцність дорожнього бетону у віці 7 діб майже у 2 рази нижча міцності контрольних зразків нормального тверднення. У подальшому міцність майже не зростає й у віці 28 діб складає 51…53% міцності контрольних зразків. При цьому найбільш піддані кліматичній дії поверхневі шари дорожнього покриття.

Дослідженнями впливу технологічних факторів на властивості бетону встановлений принцип взаємозалежності окремих операцій технологічного процесу виробництва дорожніх робіт в умовах сухого жаркого клімату та їх конгруентності умовам бетонування у відповідності з обраними критеріями оптимальності. Задані властивості дорожнього бетону забезпечуються також вибором оптимального методу догляду за свіжоуукладеним бетоном.

Ключові слова: дорожній цементобетон, стійкість, напружений стан, сухий жаркий клімат, технологія.

Аннотация

Набиль Абдулла Ахмед Аль-Васаби. Технология и свойства дорожного цементобетона в условиях сухого жаркого климата. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. - Крымская академия природоохранного и курортного строительства, 2002.

В диссертации разработанные основы технологии дорожного цементобетона в условиях сухого жаркого климата, которые базируются на усовершенствовании параметров производства, составов и свойств бетона и режимов ухода за уложенным бетоном.

Показано, что климатические факторы, которые характерны для сухого жаркого климата, существенно влияют на смену химического и минералогического состава цементного камня дорожного бетона естественного твердения.

В роботе установленные основные закономерности и раскрыт физический механизм взаимодействия дорожного цементобетона со средой твердения. Доказано, что влажностный режим окружающей среды является главным фактором, который влияет на величину и интенсивность усадочных деформаций бетона, а также формирование его конечных свойств.

Введение в состав твердеющего в условиях сухого и жаркого климата бетона активной добавки, что представляет собою смесь олеата натрия, оксида железа и кремнеземистого компонента, приводит к уменьшению влияния окружающей среды на свойства бетона.

Гигрометрические свойства дорожного бетона зависят от совокупности технологических параметров, вида исходных материалов, состава и структурных характеристик бетона, модуля открытой поверхности, продолжительности и интенсивности ухода за ним, а также параметров среды твердения. Оценка гигрометрического состояния бетонных элементов во времени происходила на основе анализа экспериментальных данных потерь влаги дорожного бетона.

Установлено, что пластическая усадка дорожного бетона, который уложен в условиях сухого жаркого климата, приводит к необратимым нарушениям его структуры, столь существенным, что их исправление практически невозможно. Развитие пластической усадки предотвращается своевременным уходом, способным не допустить обезвоживания поверхностных слоев дорожного покрытия. Начало и интенсивность ухода устанавливаются по данным исследований из условия, что остаточное влагосодержание поверхностных слоев бетонного дорожного покрытия должно быть выше критического значения, которое является функцией водоцементного фактора.

Взаимосвязь свойств дорожного бетона с его составом и уровнем структурных напряжений позволяет установить условие обеспечения качества бетона, что подвергается действию окружающей среды.

Экспериментальными исследованиями с использованием адеструктивных методов установлена взаимосвязь прочности дорожного цементобетона с прочностью при растяжении и изгибе, а также деформативными свойствами материала. Это позволяет прогнозировать комплекс свойств дорожного бетона заданного состава в определенных условиях производства и твердения.

Установлено, что при твердении на открытом воздухе в климатических условиях Йемена прочность дорожного бетона в возрасте 7 суток почти в 2 раза меньше прочности контрольных образцов нормального твердения. В дальнейшем прочность почти не возрастает и в возрасте 28 суток составляет 51…53% прочности контрольных образцов. При этом наиболее поддаются климатическому действию поверхностные слои дорожного покрытия.

Исследованиями влияния технологических факторов на свойства бетона установлен принцип взаимозависимости отдельных операций технологического процесса производства дорожных работ в условиях сухого жаркого климата и их конгруэнтность условиям бетонирования в соответствии с избранными критериями оптимальности. Заданные свойства дорожного бетона обеспечиваются также выбором оптимального метода ухода за свежеуложенным бетоном.

Ключевые слова: дорожный цементобетон, устойчивость, напряженное состояние, сухой жаркий климат, технология.

Annotation

Nabil Abdullah Ahmed Al-Wasabi. Technology and properties road concrete in conditions of a dry hot climate. - Manuscript.

Dissertation research for obtaining a scientific degree of candidate of technical science in speciality 05.23.05 - building materials and articles. - Crimean academy jf nature protection and resort construction, Ministry of education and science, Simferopol, 2002.

In a thesis are developed by a fundamentals of technology of road concrete, packing in conditions of a dry hot climate by perfecting parameters of production, structures both properties concrete and modes of a leaving behind the stacked concrete ensuring deriving of road cover for want of of minimum cost of concrete work.

Gigrometec of a property of road concrete the durations and intensities of a leaving for a Nim, and also parameters of a medium hardening depend on a population of technological parameters, kind of initial materials, structure and structural performances of concrete, module of an open surface. The evaluation Gigrometec of a condition of concrete elements in time was made because of of analysis of experimental data lose moisture of road concrete.

Is established, that plastic shrink of road concrete stacked in conditions of a dry hot climate, results in irreversible violations it of a structure, which are so essential, that their consequent correction practically is impossible. The development plastic усадки is prevented by a duly leaving which is capable to not suppose of dehydration of surface stratums of road cover. A beginning and intensity of a leaving are installed on datas of experience from a condition, that residual humidity of surface stratums of a concrete road cloth should be of above critical significance being function woter-cement of the factor.

Is installed, that for want of твердении on an open air in climatic conditions of Yemen the strength of road concrete in the age of 7 сут almost in 2 times is lower than strength control is exemplar normal hardening. Hereinafter strength is not increased almost and in 28-daily age makes 51 … 53 % from strength control is exemplar. For want of it the surface stratums of road cover are most subject to climatic effects.

The researches of influence of technology factors for properties of concrete installed a principle of interdependence of separate operations of technological process of production of road work in conditions of a dry hot climate and their congruence to conditions of concreting in the correspondence with selected criterions of an optimality. The specific properties of road concrete are ensured also with choice of an optimum method of a leaving for just now pack by concrete.

Размещено на Allbest.ru

...