WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

-Модуль упругости Е *10, МПа Предельная сжи маемость *Напряжение,, МПа Таким образом, структура модифицированного бетона оказывается лучше адаптированной к восприятию силовых эксплуатационных нагрузок. Петрографический анализ структуры модифицированного бетона подтвердил, что зерна вулканического туфа в теле композита сохраняют свою форму. При увеличении в 104 раза хорошо различимы многочисленные мелкие замкнутые поры, сами зерна окаймлены плотными пленками цементного камня. Размытые границы контакта зерен вулканического туфа с цементным камнем подтверждают химическое взаимодействие туфа с клинкерными новообразованиями. В структуре мелкозернистого бетона открытые поры отмечены редко, что и должно было положительно отразиться на повышении его стойкостных свойств.

В пятой главе изложены результаты исследования долговечности мелкозернистых бетонов в условиях периодического воздействия атмосферно-климатических факторов и динамических нагрузок на материал.

Долговечность бетонов существенно зависит от возможностей его структуры хорошо сопротивляется коррозионным воздействиям. Особое значение при коррозионных испытаниях приобретают параметры порового пространства. В данной работе по методике ГОСТ 12730.4 были определены: полный объем открытых пор в бетоне- Wn; объем открытых капиллярных пор- W, показатель среднего размера пор- и показатель однородности пор по размеру-. для двух исследуемых составов контрольного (без добавки) и бетона с КМД (табл.5) Таблица 5. Характеристики пористости исследуемых бетонов Пористость бетона, % Показатель одно- Показатель Вид используемого родности пор по среднего разбетона общая открытая размеру мера пор Контрольный 14,7 8,2 0,48 1,(без добавки) Бетон с КМД 12,2 6,6 0,54 0,По совокупности приведенных результатов можно отметить существенное улучшение организации порового пространства бетонов с КМД. Введение добавки привело не только к снижению общей пористости на 2,5% и в основном за счет снижения открытых капиллярных пор, но благоприятно отразилось на изменении их однородности. В частности, показатель условного размера пор сократился с 1,14 до 0,87, то есть структура бетона стала более мелкопористой. Однородность пор несколько возросла ( с 0,48 до 0,54). Это улучшение организации порового пространства бетонов с КМД впоследствии подтвердилось коррозионными испытаниями: под воздействием химических сред, при попеременном замораживании- оттаивании и периодическом одностороннем увлажнении с последующим высушиванием образцов.

Испытания на коррозионную стойкость к кислой и сульфатной среде выполнялись в полном соответствии с ГОСТ 27677. Суть испытаний заключалась в сравнении значений прочности образцов, помещенных в каждую жидкую агрессивную среду, с аналогичной прочностью образцов, параллельно находящих в неагрессивной (контрольной) среде.

Длительное (в течение 4 месяцев) хранение бетонных образцов в контрольной среде привело к закономерному примерно равному росту прочности обоих сравниваемых бетонов. Образцы, находящиеся в кислой среде, постепенно снижали свою прочность как на сжатие, так на растяжение при изгибе, причем интенсивность снижения прочностных свойств у бетонов с КМД оказалась почти в два раза слабее.

При испытаниях в сульфатной среде (в растворе сульфата натрия) образцы из контрольного состава бетона начинали снижать свою прочность с первых суток, а в конце испытаний это снижение составило 13 %, тогда как образцы из бетона с КМД в течение двух месяцев имели прочность на сжатие и изгиб выше прочности того же бетона, находящегося в контрольной среде (воде).

Климат Сенегала характеризуется весьма редкими отрицательными температурами, однако в диссертационной работе уделено большое внимание изучению морозостойкости бетона, поскольку испытание на попеременное замораживание и оттаивание считается, с одной стороны, общепринятым методом оценки долговечности материалов, а с другой - жесткие условия испытаний при низкотемпературном замораживании (до минус 50С) и последующем оттаивании образцов позволяют в течение непродолжительного времени определить их морозостойкость. Основной причиной разрушения бетонов при таких испытаниях считается кристаллизация льда в порах композита и увеличение его объема. Присутствие в водной среде хлорида натрия позволяет ей находиться в жидком состоянии до более низких температур, а снижение темпе ратуры поверхностных слоев бетона провоцирует перемещение воды в более глубокие его слои. Кроме того, накопление хлорида натрия и его кристаллизация в порах ускоряют процессы, сопровождающие разрушение материала.

Испытания мелкозернистых бетонов обоих видов (без и с КМД) проводили по методике ГОСТ 10060.2 при температуре минус (50±5)°С и оттаивании в том же растворе при температуре (18±2)°С. Результаты испытаний подтвердили достаточно высокую морозостойкость мелкозернистых бетонов без добавки и с КМД. Если образцы из бетона контрольного состава через 20 циклов испытаний (эквивалент 200 ст. циклам) снизили свою прочность на 4,2 %, то образцы из бетона с КМД даже через циклов (300 ст. циклов) уменьшили свою прочность лишь на 3,9 %, то есть бетон с КМД имел морозостойкость более чем на одну марку выше. Объяснение повышенной морозостойкости бетонов с КМД связано с их меньшей открытой пористостью и хорошими демпфирующими свойствами структуры, а равномерно распределенные частицы вулканического туфа стали энергетическими гасителями микротрещинообразования бетона при периодических воздействиях среды.

Реальные условия эксплуатации верхнего слоя дорожных покрытий всегда связаны с комбинированным воздействием силовых и климатических факторов. Такие воздействия могут оказаться более агрессивными и значительно ускорять процессы накопления и развития повреждений. Для проверки этого предположения был реализован специальный эксперимент, в котором бетонные образцы-кубы подвергались комбинированному воздействию удара (25 ударов бойка копра) и последующему периодическому замораживанию-оттаиванию (5 циклов по методике ГОСТ 10060.2).

Контроль за изменением структуры основных испытываемых образцов перед каждым очередным воздействием осуществлялся с помощью ультразвукового прибора «Бетон32». Всего было выполнено три таких цикла. Перед началом эксперимента по методике ГОСТ 10180 были испытаны на сжатие контрольные образцы-кубы, насыщенные в 5 %-ном растворе хлорида натрия, а после завершения испытаний – основные образцы, прошедшие эксперимент на комбинированное коррозионное воздействие. Результаты проведенного эксперимента приведены в табл.6.

Таблица 6.Испытания бетонов на комбинированные воздействия удара и замораживания и оттаивания Контрольные образ- Основные образцы Изменение цы прочности Средняя ско- Изменение скорости прохождения ультразвука, % после оконВид испыты- Средний рость рас- 1-й цикл 2-й цикл 3-й цикл чания исваемого бетона предел спрос. ультпытаний, прочности развука до 25 5 ц. 25 5 ц. 25 5 ц.

при сжатии, R/R,% испытаний, удар. З+О уд. З+О удар. З+О МПа м/с Контрольный 34,7 3903 -0,02 -1,2 -3,4 -9,8 -13,5 -12,3 -25,(без добавки) Бетон с КМД 38,4 4276 +1,00 -0,60 -3,6 -6,6 -7,7 -9,3 -10, Анализ результатов эксперимента позволил подтвердить значительно большую агрессивность подобного воздействия. Так, например, если через 20 циклов замораживания и оттаивания образцов из бетона контрольного состава снижение прочности при сжатии составило 4,2 %, то комбинированные воздействия 75 ударов и 15 циклов замораживания и оттаивания приводили к снижению прочности более чем на 25 %. Образцы из бетона с КМД оказались более стойкими к проведенным испытаниям, после завершения которых снижение прочности составило 10,4 %, а визуальный осмотр образцов наглядно демонстрировал их лучшее состояние. Бетон при чередующихся циклах замораживания-оттаивания постоянно находился в постепенно возрастающем напряженном состоянии, что и усиливало коррозионное воздействие каждого последующего цикла замораживания-оттаивания.

В процессе эксплуатации верхнее покрытие дорожного полотна подвергается периодическим циклам одностороннего увлажнения и последующего высушивания.

Подобные воздействия характерны и для климата Сенегала, когда в ночное время резкое охлаждение бетона в покрытии провоцирует выпадение росы и увлажнение бетона, а высокие дневные температуры вызывают его высушивание. С учетом многочисленности таких воздействий и возможной их агрессивности были поставлены специальные эксперименты. Анализ литературных источников показал, что испытания на увлажнение-высушивание достаточно долго расшатывают структуру испытываемого бетона. Механизм таких воздействий связан с возникновением, развитием и накоплением внутренних дефектов за счет растягивающих напряжений, возникающих при набухании и усадке пористого цементного камня.

Оценка изменения физико-механических свойств мелкозернистых бетонов при одностороннем увлажнении-высушивании производилась на образцах-призмах, изготовленных из двух сравниваемых составов бетонов. Методика испытаний состояла в насыщении образцов с поверхности формовки на высоту 0,8-1см в течение 17-18 ч и последующем их высушивании при температуре (60±5)°С в сушильном шкафу в течение 6-7 ч Результаты испытаний приведены на рис.4 а, б.

б) Контрольный 40 Контрольный а) Бетон с КМД Бетон с КМД -Циклы -Циклы -- Рис.4. Изменение прочности бетонов на сжатие (а) и на растяжение при изгибе (б) при одностороннем увлажнении-высушивании При слабоагрессивном периодическом воздействии на бетон, к которому можно отнести одностороннее увлажнение-высушивание, в нем протекают как деструктивные, так и конструктивные процессы. Конструктивные процессы способствуют росту прочности бетона за счет самозалечивания микротрещин в цементном камне и дополнительной гидратации непрореагировавшей части цемента. Роль деструктивных процессов проявляется в накоплении повреждений, образующихся за счет развития внутренних трещин при многократных циклах усадки и набухания бетона. В проведенном эксперименте вплоть до 100 циклов конструктивный фактор роста прочности превалировал над деструктивным, что и выразилось в росте прочности обоих бетонов. Но уже к 250 циклам прочность бетона контрольного состава снизилась на 8 %. Бетон с КМД даже через 250 циклов показывал прирост прочности на сжатие на 6 % и на растяжение при изгибе - на14,5 %. Повышенная стойкость к воздействию одностороннего увлажнения-высушивания бетонов с КМД связана с его способностью релаксировать изгибе, % О тносительное изменение прочности на растяжение при прочности при сжатии, % Относительное изменение возникающие знакопеременные напряжения и лучшей сопротивляемостью структуры бетона микротрещинообразованию, что и подтвердили результаты оценки уровня внутренних напряжений, возникающих при деформациях коробления образцовбалочек 3330 см при периодическом насыщении их нижней поверхности (формочной) и последующей сушке при температуре (50±5)°С. Через 40 циклов испытаний средние деформации коробления у образцов из бетона с КМД были на 22 % ниже. Коробление приводило к появлению внутренних напряжений, величина которых, рассчитанная для свободно опертых образцов в упругой стадии деформирования, составила 10-12 % от разрушающих. Причем уровень этих напряжений в образцах из бетона с КМД был существенно ниже.

В шестой главе приведены разработанные методика подбора номинального состава бетонной смеси с КМД, технологический регламент производства бетонной работ с использованием бетона с КМД в условиях сухого и жаркого климата, а также дана технико-экономическая оценка эффективности устройства верхнего слоя дорожного полотна с использованием мелкозернистых бетонов с комплексной модифицирующей добавкой.

При интенсивной эксплуатации дорожного полотна из бетонов с КМД может быть получен значительный экономический эффект за счет повышения их долговечности.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Выполнен анализ перспектив развития сети автомобильных дорог с цементобетонным покрытием в Сенегале. Дана оценка влияния климатических воздействий на дорожное полотно, позволяющая признать резкоконтинентальный климат страны как сухой и жаркий.

2. Подробный системный анализ условий безотказной эксплуатации цементобетонного полотна устоновил, что наиболее напряженным является его верхний слой, долговечность которого определяется в основном технологическими и эксплуатационными свойствами использованного бетона.

3. Предложен и прошел всестороннюю экспериментальную проверку технологический прием повышения эксплуатационной надежности верхнего покрытия за счет введения в состав мелкозернистого бетона комплексной модифицирующей добавки, содержащий демпфирующий минеральный компонент.

4. По характеру вытеснения воздуха при водопоглощении и на основе анализа его кривых дана оценка вулканического туфа как демпфирующего компонента добавки.

Зерна вулканического туфа фр. 0,63-1,25 мм лучше впитывали воду и удерживали ее, а сам процесс энергичного водопоглощения заканчивался через 15-20 мин. Эффект са мовакуумирования демпфирующей добавки сыграл важную роль в структурообразовании бетона с КМД.

5. Установлено оптимальное содержание компонентов комплексной модифицирующей добавки: суперпластификатора «Melment F10»-0,5 % от массы цемента и вулканического туфа Заюковского месторождения фр.0,65-1,25 мм – 5 % от массы плотных заполнителей.

6. Изучены физико-механические свойства мелкозернистых бетонов. Доказано, что введение КМД позволяет снизить открытую капиллярную пористость бетона на 2-2,%, повысить на 18 % его прочность при сжатии и на 8 % - на растяжение при изгибе.

7. Определено влияние основных рецептурно-технологических факторов и условий твердения на свойства мелкозернистого бетона с КМД. Выявлено предпочтение бездобавочных ПЦ марки не ниже 400. Бетоны с КМД быстрее набирают прочность в раннем возрасте и лучше сопротивляются воздействию солнечного облучения.

8. Исследованы трещиностойкость и деформативные свойства мелкозернистых бетонов. Критический коэффициент интенсивности напряжений КIC в бетонах с КМД увеличился на 21,7 %. Бетоны характеризуются большим модулем упругости, но при этом их пластичность, оцениваемая по предельной сжимаемости, оказалась лучше.

Характер разрушения цилиндров подтвердил повышенную трещиностойкость бетонов с КМД. Их нижняя граница трещинообразования отмечена на уровне 60-65 % от разрушающих напряжений, тогда как в бетонах без добавки эта граница находилась на уровне 31-35 %.

9. Физико-химические исследования структуры бетонов с КМД показали, что зерна вулканического туфа хорошо распределяются, сохраняют свою форму и внутризерновую пористость, а плотные каемки цементного камня на их поверхностях свидетельствуют о химической активности вулканического туфа.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»