АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Дорожный бетон: технические требования и область применения 11
1.2 Процессы гидратации и структурообразования при твердении цементов 17
1.3 Современные способы получения долговечного дорожного бетона.... 24
1.4 Морозостойкость дорожного бетона 35
1.5 Феррохромовые шлаки и направления их использования 46
1.6 Цели и задачи исследования 50
2 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ..51
2.1 Цемент 51
2.2 Песок 52
2.3 Щебень 53
2.4 Доменный шлак 59
2.5 Вода59
2.6 Добавки 60
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 61
3.1 Разработка состава бетонной смеси 61
3.2 Выбор факторов и интервалов варьирования 66
3.3 Выбор плана и условий проведения эксперимента 68
3.4 Расчет всех составов бетонной смеси и проведение экспериментов по
выбранному плану 70
3.5 Статистическая обработка результатов эксперимента 73
3.6 Оценка достоверности полученных результатов 76
3.7 Определение оптимального состава бетонной смеси 80
3.8 Выявление дефекта шлакового щебня 81
3.9 Исследование влияния щебня из высокоуглеродистого феррохрома на
физико-механические свойства бетона 83
3.10 Физико-механические испытания дорожного бетона 86
3.11 Исследование влияния химических добавок на структуру бетона 88
3.12 Исследование влияния добавки-гидрофобизатора на морозостойкость
дорожного бетона 91
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 93
5 ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 96
Значительное увеличение грузо - и пассажиропотока приводит к росту нагрузок на дорожные покрытия и сооружения, что предопределяет необходимость повышения их пропускной способности и надежности. При этом в последнее время в отрасли дорожного строительства осуществляется большая работа по ремонту и реконструкции существующих сооружений /49/. В связи с чем возникает большая потребность в высокоэффективных и долговечных строительных материалах, в том числе и в бетонах.
Дорожные бетоны должны обладать достаточной прочностью при осевом растяжении или растяжении при изгибе, стойкостью к динамическим воздействиям, высокой водонепроницаемостью, морозостойкостью, пониженной склонностью к трещинообразованию при твердении на воздухе, стойкостью к противогололедным реагентам.
Дорожные бетонны применяются при резких сменах температуры и влажности. Изменения условий работ, используемого сырья и длительности ухода за твердеющим бетоном могут повлиять на качество покрытия, которое так же будет зависеть от: микротрещинообразования на всех стадиях твердения бетона, обусловленного совместным воздействием неравномерной усадки, температурных напряжений и др /5,75,84,100/.
Одной из основных характеристик дорожного бетона является его прочность при сжатии и изгибе, совместно с морозостойкостью она определяет длительность межремонтных сроков эксплуатации дорожных покрытий. Способность бетона без разрушения сопротивляться растягивающим напряжениям зависит от множества факторов, основными из которых являются: водоцементное отношение, адгезионная прочность цементного камня с поверхностью заполнителей, чистота материалов используемых в бетоне. Однако способы радикального повышения прочности бетона при изгибе недостаточно исследованы /80/. В настоящий момент прочность можно повысить за счет увеличения гидратных новообразований в виде геля, введения в бетонную смесь металлической и полимерной фибры, повышение плотности за счет улучшения однородности структуры бетона и.т.д..Для улучшения свойств цементных бетонов применяют добавки различной природы. Стойкость бетонов в условиях агрессивной среды можно обеспечить повышением плотности матрицы, модифицированием структуры и свойств новообразований, введением минеральных и химических добавок.
В железобетонных конструкциях под действием внешних сил происходят деформации ползучести. В зависимости от плотности структуры цементного камня, величины и вида механических воздействий, а также влияния внешней среды (влаги и температуры) деформация ползучести во времени может проявляться различно. Для повышения стойкости бетона необходимо вводить демпфирующие добавки, позволяющие релаксировать возникающие напряжения. Роль демпфирующих добавок могут выполнять гелеобразные продукты гидратации цемента, для повышения стабильности которых необходимо связывать портландит цементного камня активными минеральными добавками. С целью снижения усадочных деформаций свежеуложенного бетона необходимо защищать бетон от высушивания, снижать расход цемента, водоцементное отношение, а также использовать специальные компоненты, которые обеспечивают уход за покрытием в начальные сроки твердения.
В результате, при создании бетонов на основе цемента для дорожной отрасли необходим комплексный подход, учитывающий формирование требуемой структуры цементного камня и свойств бетона, условия твердения и эксплуатации.
Таким образом, получение высокоэффективных бетонов для дорожного строительства является актуальным.
Настоящая работа посвящена изучению особенностей влияния модификаторов на основе поликарбоксилатов при введении его в комплексе с минеральными добавками на формирование структуры и свойств цементного камня, а так же использование шлаков высокоуглеродистого феррохрома в качестве крупного заполнителя для получения высококачественного дорожного бетона.
1. Разработан состав бетонной смеси с использованием химических добавок: пластификатора на поликарбоксилатных эфирах и добавки-гидрофобизатора, а также с использованием активной минеральной добавки: молотого доменного гранулированного шлака.
Бетон, изготовленный из бетонной смеси разработанного состава прошел все физико-механические испытания и является пригодным для дорожного бетона.
2. Произведена оценка влияния комплекса вводимых добавок на структуру бетона при помощи метода электронной микроскопии. Бетон без добавок имеет неоднородную блочную структуру, цементный камень характеризуется различными дефектами. Бетон с комплексом добавок обладает плотной структурой с равномерно распределенными закрытыми порами.
3. Произведена оценка влияния щебня из шлаков высокоуглеродистого феррохрома на физико-механические свойства дорожного бетона. По результатам физико-механических испытаний бетон на шлаковом щебне удовлетворяет требованиям ГОСТ 33148-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Плиты дорожные железобетонные. Технические требования» и не уступает показателям бетона на гранитном щебне.
4. Проведен сравнительный анализ экономического эффекта бездобавочного дорожного бетона на гранитном щебне и бетона с добавками на шлаковом щебне: годовая прибыль бетона с добавками на шлаковом вяжущем увеличивается в 1,5 раза.
Цель работы достигнута - повышение прочности и долговечности дорожных бетонов путём модифицирования цементного камня комплексной добавкой эфирами поликарбоксилатов и активной минеральной добавкой произведена.
Данная работа раскрывает возможности для дальнейших исследований в области модифицирования бетонных смесей для дорожных бетонов.
