.

Дрібнозернисті цементні бетони з домішкою полімера для ремонту мостових залізобетонних конструкцій: Автореф. дис… канд. техн. наук / С.О. Бугаєвськи

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 2868
Скачать документ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ
ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУГАЄВСЬКИЙ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 624.21: 666.972.16

ДРІБНОЗЕРНИСТІ ЦЕМЕНТНІ БЕТОНИ З
ДОБАВКОЮ ПОЛІМЕРА ДЛЯ РЕМОНТУ МОСТОВИХ
ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ

Спеціальність 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби

Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

Харків – 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі технології дорожньо-будівельних матеріалів Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету Міністерства освіти України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Олександр Георгійович Ольгінський, ХГІ “Народна Українська Академія”, завідувач кафедрою “Екологія”.

Офіційні опоненти:
– доктор технічних наук, професор Вячеслав Леонідович Чернявський, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, завідувач кафедрою “Фізико-хімічна механіка та технологія будівельних матеріалів та виробів”;

– кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Юрій Олександрович Спірін, ВАТ “Український науково-дослідний інститут вогнетривів ім. О.С. Бережного”, завідувач лабораторією “Технологія магнезіальних вогнетривів, хіміко-аналітичні і структурно-фазові дослідження”.

Провідна установа: Донбаська державна академія будівництва та архітектури Міністерство освіти України (кафедра “Будівельних матеріалів та виробництва будівельних конструкцій”), м. Макіївка.

Захист відбудеться “ 16 ” вересня 1999 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.059.01 Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету (310002, м. Харків, вул. Петровського, 25).

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету.

Автореферат розісланий “ 7 ” липня 1999 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
кандидат технічних наук, доцент Космін О.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток і утримання дорожньої мережі України на належному технічному рівні нерозривно пов’язані з роботами по ремонту й утриманню мостів, що є найбільш складними і відповідальними спорудами на автомобільних дорогах. Сучасна мережа автомобільних доріг України має близько 16 тис. залізобетонних і металевих мостів. Залізобетонні мости з балковими прольотними будовами складають близько 80% всіх існуючих мостів. Майже 10 тис. мостів загальною довжиною 163 км (46%) не відповідають вимогам чинних будівельних норм і потребують ремонту та реконструкції. Встановлено, що вже після 10…15 років експлуатації в елементах залізобетонних мостів виникають місцеві руйнації захисного шару бетону з оголенням робочої арматури. Такого роду дефекти відновлюються в більшості випадків цементно-піщаним розчином, що характеризується недостатньо міцним зчепленням із бетоном конструкції й арматурою, що особливо помітно при динамічному впливі транспорту. Тому актуальною є розробка спеціальних складів бетону, що забезпечують їх довгострокову спільну роботу з бетоном і арматурою конструкцій, які ремонтуються.
Особливості умов ремонту й експлуатації залізобетонних мостових конструкцій потребують одержання спеціальних бетонних сумішей, призначених для відновлення захисного шару, що володіє підвищеними адгезійними властивостями, інтенсивним набором довгострокової міцності, високою водонепроникністю, морозостійкістю, а також низькими показниками усадки і набрякання. Бетонні суміші повинні бути доступними, технологічними й екологічно безпечними. Важливо при цьому використання місцевих матеріалів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота є ініціативою кафедр технології дорожньо-будівельних матеріалів і мостів ХДАДТУ за рішенням проблеми відновлення захисного шару бетону і сталевої арматури залізобетону, що забезпечують підвищення довгострокової міцності й експлуатаційної надійності мостових залізобетонних конструкцій.
Мета дослідження. Розробка бетонних сумішей для ремонту мостових залізобетонних конструкцій на основі доступних, технологічних і екологічно безпечних в’яжучих, заповнювачів і добавок, що забезпечують високу адгезію ремонтного шару до бетону і сталевої арматури безпосередньо після ремонту, а також мають фізико-механічні та захисні характеристики, які довгостроково зберігаються.

Задачі дослідження.
1. Розробити комплексну добавку, що забезпечує підвищення адгезійних властивостей дрібнозернистих цементних бетонів до поверхні залізобетонних конструкцій, що ремонтується, для відновлення захисних шарів бетону.
2. Встановити вплив комплексної добавки і її складових на процеси структуроутворення дрібнозернистих цементних бетонів при формуванні в захисному шарі залізобетонних конструкцій.
3. Визначити фізико-механічні властивості дрібнозернистих цементних бетонів із комплексною добавкою в захисному шарі залізобетонних конструкцій.
4. Оцінити довговічність дрібнозернистих цементних бетонів, їхню спроможність зберігати захисні властивості стосовно сталевої арматури.
5. Досліджувати деформації усадки і набрякання, а також визначити модулі пружності та коефіцієнти температурного розширення дрібнозернистих цементних бетонів із комплексною добавкою.
6. Розробити технологію приготування дрібнозернистих цементобетонних сумішей із комплексною добавкою і ремонту з їх використанням для відновлення захисного шару залізобетонних конструкцій, провести перевірку результатів досліджень в умовах виробництва.
Наукова новизна отриманих результатів.
• Теоретично обгрунтований і досліджуваний механізм дії комплексної добавки, що складається з прискорювача твердіння і модифікованого пентафтальового полімеру на підвищення адгезії захисного шару з дрібнозернистого цементного бетону до поверхонь мостових залізобетонних конструкцій, що ремонтуються.
• Доведено позитивний вплив комплексної добавки на фізико-механічні й експлуатаційні властивості дрібнозернистих бетонів у відновлених захисних шарах мостових залізобетонних конструкцій.
• Досягнуто ідентичність деформативних властивостей відновленого захисного шару із дрібнозернистого бетону з комплексною добавкою та бетону залізобетонних конструкцій, що відновлюються.
• Здійснена можливість застосування місцевих пісків у якості заповнювача дрібнозернистих бетонів і цементів визначеного складу для відновлення захисного шару мостових залізобетонних конструкцій.
Достовірність отриманих результатів підтверджується комплексом незалежних методів, що застосовували із використанням сучасного обладнання при відповідному статистичному забезпеченні, як на стадії постановки експериментів, так і при опрацюванні й аналізі отриманих результатів. Останні знаходяться в задовільній згоді з теоретичними передумовами.
Практичне значення отриманих результатів.
1. Запропоновано склади і технологія одержання дрібнозернистої бетонної суміші на основі портландцементу, місцевих пісків і комплексної добавки.
2. Розроблено й отримано дрібнозернистий бетон на основі доступних матеріалів, призначений для ремонту елементів залізобетонних мостів способами монолітного бетонування і мокрого торкретування.
Особистий внесок здобувача. Усі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно: аналіз літератури, розробка методик досліджень, проведення експериментів, аналіз отриманих результатів і впровадження дрібнозернистих бетонів із комплексною добавкою при ремонті прольотних будов двох діючих залізобетонних мостів у Харківській області, а також для підвищення експлуатаційної надійності несучих балок і перекрить будинку в м. Харкові.
У публікаціях у співавторстві особисто здобувачем виконане таке: у 1 вивчалося водопоглинання, пористість і міцність дрібнозернистого бетону з комплексною добавкою, запропонованого для відновлення захисного шару мостових залізобетонних конструкцій; у 3 досліджений вплив комплексної добавки на фізико-механічні властивості і морозостійкість дрібнозернистого бетону, розглянуто технологію приготування бетонної суміші; у 4 вивчено вплив різноманітних засобів опрацювання поверхні “старого” бетону для підвищення адгезійних властивостей бетону запропонованого складу до поверхонь залізобетонних конструкцій, що ремонтуються, наведено результати дослідження його адгезії до сталевої арматури, а також результати дослідно-промислового впровадження; у 6 проведене порівняння міцнісних, адгезійних і експлуатаційних характеристик запропонованого дрібнозернистого бетону з комплексною добавкою і бетонів з добавкою епоксидних смол.
Реалізація результатів роботи.
Запропоновані склади використовувалися під час ремонту захисного шару бетону конструкцій способом монолітного бетонування прольотних будов залізобетонних мостів у Харківській області на базі ДКП “Харківський Гідроміст” і разом із Харківським Облавтодором (Нововодолазьке ДЕУ), а також для посилення несучих балок і перекрить будинку по вул. Пушкінський, 27 (м. Харків) способом мокрого торкретування за допомогою розчино-бетононасосу, розробленого на кафедрі МБП ХДТУБА.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації обговорені: на семінарі “Сучасні проблеми проектування, будівництва та експлуатації споруд на шляхах сполучення” (м. Київ, 30 червня – 1 липня 1998 р.); на науково-практичному семінарі “Про стан мостового господарства Запорізького Облавтодора і про заходи для поліпшення роботи при проектуванні, ремонті й експлуатації мостів і шляхопроводів” (м. Запоріжжя, 15-16 грудня 1998 р.), а також на науково-технічних конференціях викладачів і співробітників дорожньо-будівельного факультету ХДАДТУ (м. Харків, 1996, 1997, 1998 р.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 друкарських робіт, 5 із яких у виданнях, які входять до переліку ВАК України, а також отримане позитивне рішення на заявку патенту “Склад бетонної суміші” № 98115832 від 09.04.99 р.
Структура дисертації. Дисертація складається із вступу і чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел із 175 найменувань і 5 додатків. Робота містить 176 сторінки друкованого тексту, 20 таблиць і 32 рисунка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У ВСТУПІ обгрунтована актуальність роботи, сформульована мета дослідження, відзначені практичне значення й галузь реалізації наукових результатів.
У РОЗДІЛІ 1 аналізуються характерні дефекти існуючих типів мостових конструкцій, типові причини руйнації захисного шару залізобетонних конструкцій мостів, а також ремонтні матеріали і технології ремонту.
Значна частина мостів експлуатується з різноманітного роду ушкодженнями і дефектами. На основі даних натурних обстежень залізобетонних мостів, виконаних деякими організаціями (КАДІ, ХАДІ, Оргдорбуд УРСР, СоюздорНДІ, ДерждорНДІ, БелдорНДІ, Оргтехдорбуд РРФСР, МАДІ, СибАДІ, Казанський ІБІ), в обстежених мостах найбільш поширені такі дефекти: руйнування плити проїжджої частини через погану її гідроізоляцію – 60…77%, руйнування деформаційних швів через недосконалість конструкції – 60…68%, руйнування покриття проїжджої частини – 60…70%, відколи і раковини в залізобетонних конструкціях – 50…65%, недостатній захисний шар арматури – 50…60% та інші. У багатьох випадках зустрічається кілька дефектів, що взаємно впливають на стан моста в цілому. При цьому глибина і характер ушкоджень поступово змінюються під час експлуатації моста. Вже після 10…20 років площа ушкоджень поверхні пролітної будівлі складає більш 50%. У більш ранні терміни експлуатації основним видом поверхневих дефектів є лущення, а після 10 років експлуатації – руйнування захисного шару з наступним оголенням арматури (до 20% від загальної площі поверхні). Надалі цей вид руйнування досягає більш 50% площі поверхні при термінах експлуатації моста понад 40 років.
Дослідженню причин руйнацій бетону і залізобетону будівельних конструкцій, зокрема транспортних споруд, присвячені роботи С.М. Алексєєва, В.І. Бабушкіна, Ю.М. Бутта, Ф.М. Іванова, В.В. Кінда, В.М. Москвіна, М.О. Мощанського, Г. Руфферта, С.В. Шестоперова, П. Шисселя, С. Чемпіона, В.Л. Чернявського, В.Н. Юнга та інших. Виконані дослідження повною мірою освітлюють причини і механізм руйнації конструкцій. Дефектом, що найчастіше зустрічається та істотно впливає на довговічність залізобетонних прольотних будов мостів, є карбонатизація бетону і корозія арматури.
Основною причиною виникнення корозії бетону та арматури є порушення водовідводу внаслідок ушкодження гідроізоляції проїжджої частини, стоку води з тротуарів і наступної фільтрації води через конструкції прольотної будови. Невеликі каверни, пори, раковини і відколи в захисних шарах залізобетонних конструкцій, як правило, не впливають на несучу спроможність прольотної будови в початковий період експлуатації, але надалі сприяють більш глибокій карбонатизації бетону і корозії арматури.
Для відновлення захисних шарів залізобетонних конструкцій використовувалися різноманітні склади бетонних сумішей. Широку відомість в нашій країні та за кордоном одержали праці, присвячені розробці складів бетону для ремонту з використанням полімерів (полімерцементні бетони і полімербетони відповідно до класифікації В.В. Патуроєва) І.М. Єлшина, А.П. Кудзіса, І. Охами, В.В. Патуроєва, О.С. Попової, О.В. Саталкіна, Л. Скупіна, Г.Ф. Сліпченка, В.А. Солнцевої, В.І. Соломатова, У.М. Хрульова, Ю.С. Черкінського та інших.
Застосування полімерцементних бетонів для відновлення захисного шару залізобетонних мостових конструкцій дозволить одержати більш високі, у порівнянні з цементними бетонами, показники міцності при стиску та згині; збільшити зчеплення бетону ремонтного шару з бетоном та арматурою конструкцій, а також підвищити водонепроникність і стійкість цього бетону до агресивних впливів. Крім цього, вони володіють, на відміну від полімербетонів, більш низькими значеннями усадочних деформацій при твердінні і меншим коефіцієнтом температурного розширення. Це дозволить запобігти виникнення усадочних тріщин і відшарування бетону відремонтованої ділянки від бетону конструкції, що експлуатувалася, а також забезпечити довговічність відновлених ділянок. З метою одержання найбільш економічних складів бетону для ремонту залізобетонних конструкцій доцільно використовувати в якості його компонентів матеріали вітчизняного виробництва.
До вад полімербетонів відноситься незіставність їх деформативних властивостей із залізобетоном конструкцій, неможливість їхнього нанесення способом торкретування на поверхні, що ремонтуються. Найбільш технологічними матеріалами для ремонту мостових залізобетонних конструкцій є цементні і полімерцементні бетони, що дозволяє використовувати для їх нанесення механізовані способи, у тому числі спосіб торкретування.
У РОЗДІЛІ 2 сформульовані теоретичні передумови досліджень.
Використання полімерних добавок до цементних бетонів для ремонту залізобетонних конструкцій дозволяє одержувати якісно новий матеріал. Таке сполучення економічно вигідне і технічно доцільне при ремонті несучих конструкцій, а також сприятливе при формуванні структури гідратованих в’яжучих, особливо на контакті зі “старим” бетоном (бетон у віці не менш 3 років).
Прискорювач твердіння у вигляді хлорида кальцію, що відноситься до добавок другого класу за В.Б. Ратиновим, спроможний робити модифікуючий та прискорюючий вплив на гідратацію алюмінатної складової цементу. У свою чергу, модифікований пентафтальовий полімер (МПП), що містить гідроксильні групи ОН (рис. 1), повинний мати високу адгезію до бетону конструкції. МПП, як і багато полімерів, є полярною речовиною.
Поверхня бетону характеризується наявністю кремнійкисневого каркасу і поверхневих гідроксилів, що, у кінцевому рахунку, повинно визначати високу адгезію полімеру до подібних матеріалів (рис. 2). У дрібнозернистих бетонах портландцемент містить приблизно 20% SiO2, а, крім того, основним носієм SiO2 є кварцовий заповнювач. Тому гідроксильна група полімеру має можливість зв’язуватися з поверхневими групами кремнійкисневих тетраедрів за допомогою водневих зв’язків, іон-діпольних і навіть хімічних взаємодій.

Рис. 1 Формула модифікованого пентафтальового полімеру

Рис. 2 Водневі зв’язки між МПП (Н – О – R) та поверхнею цементного каменю.

Механізм адгезії МПП до бетону можна пояснити з позиції основних положень електронної теорії за рахунок утворення подвійного електричного шару. Подвійний електричний шар утворюється в результаті орієнтування заряджених часток полімеру до поверхні тіла бетону з виникненням потім різниці потенціалів між ними. Проте, на відміну від електростатичної взаємодії при утворенні подвійного електричного шару відбувається взаємний перехід електронів між функціональними групами молекул полімеру і поверхнею бетону. Взаємодію МПП із поверхнею цементного каменю можна уявити:

– Si – OН + ОН – R  – Si – O – R + Н2О.

Водневий зв’язок набагато слабкий, ніж хімічний зв’язок, але він у багато разів сильніший, ніж міжмолекулярні зв’язки. Його дія позитивно впливає на формування адгезійної міцності і виявляється на відстані до (2,5…2,8)10-4 мкм.
Властивості полімеру у значній мірі визначаються функціональними групами, що входять до складу молекули. Когезійні властивості МПП високі за рахунок міцності зв’язку між окремими молекулами, що входять до їхнього складу. Вона складає для груп СН2 – 0,99 ккал/міль, а для ОН- 17,25 ккал/міль. Визначений вплив на адгезію та когезію робить молекулярна маса полімерів. МПП має молекулярну масу (1500…5000), що дозволяє мати задовільні адгезійні властивості і когезію.
Пентафтальові полімери термореактивні. У отвердженому вигляді вони мають добру водостійкість, але омилюються розчинами лугів. Вони крихкі, несумісні з оліями, мають обмежену розчинність, тому в процесі виробництва їх модифікують для поліпшення властивостей полімеру. Пентафтальовий полімер модифікується жирними кислотами у вигляді індивідуальних органічних сполук або у складі рослинних масел. Масла рослинні містять переважно нерозгалужені одноосновні насичені (С6 – С24) і ненасичені (С14 – С18) масні кислоти з подвійним числом атомів вуглецю. Присутність масних кислот обумовлює спроможність МПП полімеризуватися в тонкому шарі з утворенням міцної атмосферостійкої плівки, а також змащуючі, пластифікуючі і поверхнево-активні властивості полімеру. Застосовуваний модифікований пентафтальовий полімер, як і більшість полімерів, має змішані функції, як гідрофілізуючі, так і гідрофобізуючі; проте частіше при їхньому введенні в бетон превалює якийсь один ефект. Тому пластифікуючий ефект може бути обумовлений як утворенням орієнтованих тонких плівок полімеру, так і частково збільшенням кількості міцно пов’язаної води. Полярні активні ОН-групи полімеру мають схильність до асоціації. Вуглеводневі ланцюги молекули полімеру, навпаки, мають слабкі молекулярні зв’язки. З цієї причини зв’язки, утворені метильними групами, є площинами ковзання. З орієнтованих у такий спосіб молекул утворюються як би пластини, спроможні ковзати одна по одній, створюючи опір деформаціям у всіх інших напрямках.
Крім того, для бетону ремонтного складу важливу роль відіграє вид застосованого цементу. Відповідно до існуючої думки з усіх цементів найбільший розмір зчеплення мають портландцементи з високим утриманням С2S, за ними розташовуються портландцементи з традиційним мінеральним складом. Зміна зчеплення в залежності від виду цементу пояснюється їх різноманітною клеючою спроможністю, а також різницею в усадочних деформаціях бетонів на цих цементах. Процес склеювання дрібнозернистого бетону з добавками і бетону конструкції має фізико-хімічний характер і потребує для свого завершення тривалого часу. Утворення колоїдних структур, а також кристалізація продуктів гідратації у зоні контакту призводить до наступного збільшення зчеплення між бетоном ремонтного складу та бетоном конструкції.
У РОЗДІЛІ 3 наведена характеристика застосованих матеріалів, методів досліджень та отриманих результатів.
У якості в’яжучого застосовувався портландцемент Ольшанського і Білгородського цементних заводів. При цьому клінкер обох цементів мав нормований мінеральний склад з вмістом C3S у кількості до 50…55% і C3A від 4 до 6% за масою.
У якості дрібного заповнювача використовували найбільш поширені у Східній Україні місцеві кварцові піски з модулем крупності 0,75…1,5. Для досліджень були обрані піски Новоселівського і Безлюдівського кар’єрів Харківської області. За модулем крупності ці піски належать до груп “дуже дрібні” та “дрібні” відповідно.
Вибір складової комплексної добавки здійснювався, виходячи з особливостей їхнього впливу на процеси гідратації і структуроутворення цементу, крім цього, враховувалася їхня доступність, технологічність, безпека при збереженні і роботі. Виходячи з цього, для прискорення процесу гідратації цементу використовувалася добавка ХАК – суміш, що складається з 15% безводного хлористого кальцію (ГОСТ 450-77), 5% безводного хлористого алюмінію (ГОСТ 3759-75) і 80% води по масі. А в якості основного структуруючого компоненту, застосовувалася добавка модифікованого пентафтальового полімеру (МПП). Полімер одержують на основі пентаеритриту і фтальового ангідриду. Пентаеритрит (2,2-диметилолпропандиол) С(СН2ОН)4 (ГОСТ 9286-89) – чотирьохатомний спирт із розгалуженим вуглеводневим ланцюгом. Фталевий ангідрид (С8Н4О3) (ГОСТ 7119-77) – має вигляд білих голок, його щільність – 1527 кг/м3, температуру плавлення не менш + 130С та кипіння + 284,5С. Він нерозчинний у воді, помірковано – в органічних розчинниках.
У роботі застосовувався комплекс незалежних методів досліджень, з урахуванням їх експериментальної можливості і дозволяючої спроможності. У даній роботі, крім стандартних (визначення міцності на стиск і розтяг при згині, водопоглинання, водопроникності, морозостійкості, усадки, корозійної стійкості та інші), використовувався ряд спеціальних методів досліджень: люмінесцентна дефектоскопія, оптична мікроскопія (мікроскоп МБІ-6 із фотонасадкою до фотоапарату “Зеніт”), інфрачервона спектроскопія (спектрофотометр “Spekord-M80”). Вивчення модулю пружності і коефіцієнту температурного розширення дрібнозернистих бетонів виконано на установках, розроблених на кафедрі технології дорожньо-будівельних матеріалів ХДАДТУ. Крім цього, досліджувалася адгезійна міцність бетонів різних складів до бетону й арматури конструкцій, а також зміна міцності контакту між дрібнозернистим бетоном відновленого захисного шару і “старим” бетоном конструкцій під дією сульфатної корозії та багаторазового заморожування-відтаювання на складених балочках згідно із запропонованими нами методиками.
Введення добавки МПП до бетонної суміші у кількостях 0,125…1% від маси цементу призводить до максимального пластификуючого ефекту. Поліпшення зручноукладальності бетонних сумішей дозволяє знизити водоцементне відношення на 10…15%, або зменшити витрату цементу. Зниження водоцементного відношення без погіршення зручноукладальності суміші дозволяє підвищити міцність і щільність бетону.
Оптимальна кількість добавки МПП оцінювали на підставі вивчення адгезійної міцності дрібнозернистих бетонів із добавками різноманітних кількостей МПП до бетону у віці більш 3 років твердіння. Адгезійну міцність визначали на підставі міцності на чистий згин балочок, що складаються із дрібнозернистого бетону, доформованого до “старого” бетону.
На підставі адгезійної міцності і міцності на стиск та згин бетонних зразків на рівнорухомих сумішах, оптимальна кількість добавки МПП складає від 0,75 до 1%. У той же час, значний приріст адгезійної міцності був досягнутий при 1% добавки МПП, а максимальний приріст при згині досягається при додаванні полімерів у кількості 0,75…1% від маси цементу.
Встановлено, що введення добавки полімеру діє на цемент подібно сповільнювачу тільки в початковий період твердіння, а на кінець твердіння вона не робить істотного впливу.
Введення прискорювача твердіння ХАК разом із різноманітною кількістю добавки МПП дозволило визначити оптимальний вміст полімеру в комплексній добавці. Найбільші значення адгезійної міцності були досягнуті при введенні запропонованої комплексної добавки (5% ХАК + 1% МПП). Вивчався також вплив добавки ХАК разом із різноманітною кількістю полімеру на міцність під час стиску і згину зразків із дрібнозернистого бетону. Отримані дані свідчать, що комплексна добавка також призводить до максимального приросту міцності під час стиску і згину бетонних зразків.
Адгезійна міцність бетону з комплексною добавкою значно вища, ніж адгезійна міцність бездобавочних бетонів (у 1,5…1,8 рази) у всі терміни випробувань.
Введення комплексної добавки призводить до підвищення міцності бетону на 1 добу при стиску до 55…60%, а при згині – 40…50%; на 3 добу при стиску – 16…26%, при згині – 24…30%. Міцність, отримана на 360 добу, більше, ніж у бездобавочного бетону, при стиску на 20…30%, а при згині – на 27…35%. Характер кінетики зростання міцності дрібнозернистих бетонів на різноманітних цементах і пісках є аналогічний, що підтверджує достовірність отриманих результатів.
Коефіцієнт дефектності структури бетонів при введенні комплексної добавки нижче, ніж у контрольних зразків, у всі терміни твердіння, як для бетону на Ольшанському цементі і Безлюдівському піску, так і для бетону на Білгородському цементі і Новоселівському піску. Це свідчить про те, що бетон із комплексною добавкою має більш однорідну структуру з меншою дефектністю.
Були зіставлені міцнісні характеристики дрібнозернистих бетонів із комплексною добавкою та із широко застосовуємою добавкою ЕД-20. При цьому одержання більш високих показників по адгезійній міцності досягається введенням 5% ЕД-20 від маси цементу тільки після 7…14 діб твердіння, що неприйнятно для ремонту експлуатованих без припинення руху транспорту автомобільних мостів. Після 90 діб твердіння приріст адгезійної міцності бетону із добавкою ЕД-20 складає не більш 6,0…7,5 %, у порівнянні з дрібнозернистим бетоном із комплексною добавкою. Більш високі значення адгезійнної міцності в 1 добу твердіння (на 30…40%) забезпечують кращу спільну роботу запропонованого дрібнозернистого бетону з бетоном конструкції і не призведуть до відшаровування в ранні терміни твердіння. При цьому дрібнозернистий бетон із комплексною добавкою має кращу динаміку набору міцності в ранні терміни твердіння (1…3 доба), особливо при згині, що найбільше важливо для мостових прольотних конструкцій. Таким чином, основні міцнісні характеристики дрібнозернистого бетону з комплексною добавкою, у порівнянні з полімерцементними бетонами з добавкою епоксидних смол, мають більш високі значення в ранні терміни твердіння, а після 90 діб твердіння вони практично однакові.
Дослідження дефектності структури дрібнозернистих бетонів із комплексною добавкою методом люмінесцентної дефектоскопії показало їх найбільш щільну й однорідну структуру, у порівнянні з бездобавочним бетоном. Значно скорочується кількість крупних пор (r > 1000 мкм). Пори розподілені більш рівномірно в об’ємі зразку та ізольовані одна від одної, форма їх переважно округла.
Оптико-мікроскопічним методом визначено, що за рахунок введення комплексної добавки істотно скорочується значна пористість, а частка дрібних пор для дрібнозернистих бетонів зростає. Вони набувають ізольованого характеру з чітко вираженою кольматацією порового простору полімером. Ступінь гідратації в’яжучого, у порівнянні з контрольним складом (бездобавочним бетоном), зростає більш, ніж на 10%, причому гідрати подані в основному низькоосновними формами. Характерне для дрібнозернистих бетонів із комплексною добавкою ущільнення структури виявляється у вигляді скорочення міжзернового простору до 60 мкм (у середньому), а також ущільненні зони контакту.
Вивчення пористості в прозорих шліфах дозволило констатувати, що дрібнозернистий бетон із комплексною добавкою практично не має пор розміром більш 500 мкм, на відміну від контрольного складу, що має до 9% таких пір. У контрольному складі переважають пори розміром 100…500 мкм, що у сумі складають до 70%. Введення комплексної добавки кардинально змінює структуру порового простору. Значно зменшується кількість пор розміром 100…500 мкм (до 30%), а максимум переважного розміру пор зрушується у бік зменшення діаметра. Так, пори розміром до 100 мкм складають порядку 70%, у свою чергу, пори менш 50 мкм найбільш багаточисленні в тілі бетону і складають 37% від загальної кількості.
Загальна пористість зразків дрібнозернистих бетонів контрольного складу, що твердіють у нормальних умовах, склала 21,5%, а зразків із комплексною добавкою (5% ХАК + 1% МПП) – 17,0%. Ці результати узгоджуються із даними, отриманими за методикою Г.А. Туркестанова. Деяке збільшення значень пояснюється тим, що відповідно до даних оптичної мікроскопії в бетоні є ізольовані пори, недоступні для проникнення води.
За допомогою ІЧ-спектроскопії підтверджене утворення коротких водневих зв’язків між киснем силікатного й алюмінатного каркаса і воднем реакційної ОН-групи модифікованого пентафтальового полімеру. Це підтверджується незначним зсувом частоти коливань на 10…15 см-1 в області поглинання силікатного каркасу (956 см-1).
За співвідношенням розмірів поглинання смуг (950…970 см-1 і 1400… 1500 см-1) оцінювали основність гідросилікатів кальцію. Для всіх складів це співвідношення досить високе, що свідчить про можливе утворення низькоосновних гідросилікатів кальцію (CaО/SiO2

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019