Помощь студентам в учебе
Исследование эффекта самовосстановления цементных композиций
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Методы самовосстановления. Классификация 8
1.2 Методы искусственного самовосстановления 11
1.2.1 Полимеры с эффектом памяти 11
1.2.2 Инкапсуляция питательных веществ 13
1.2.3 Питательные сети 15
1.2.4 Биологическое самовосстановление 17
1.2.5 Естественное самовосстановление 20
1.3. Применение самовосстанавливающегося бетона в строительстве ... 22
1.4 Эффективность методов самовосстановления 23
1.4.1 Эффективность инкапсуляции питательных веществ 23
1.4.2 Эффективность химических лечащих агентов 24
1.4.3 Эффективность бактериального осаждения лечащих веществ ... 24
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ 24
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛЫ 27
2.1 Методы исследования 27
2.1.1 Составы и подготовка образцов 27
2.1.2 Определение способности и скорости зарастания трещин 33
2.1.3 Определение прочности 36
2.1.4 Определение фазового состава 36
2.1.5 Определение водопоглощения при капиллярном подсосе 39
2.2 Используемые материалы и их характеристика 39
2.2.1. Цемент ЦЕМ I 41,5 Н ГОСТ 31108-2016 39
2.2.2 Микрокремнезем Новокузнецкий МК-85 40
2.2.3 Метакаолин Журавлиный Лог 40
2.2.4 Зола Рефтинская 40
2.2.5 Шлак доменный Мечел 41
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 42
3.1 Определение фазового состава образцов 42
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Методы самовосстановления. Классификация 8
1.2 Методы искусственного самовосстановления 11
1.2.1 Полимеры с эффектом памяти 11
1.2.2 Инкапсуляция питательных веществ 13
1.2.3 Питательные сети 15
1.2.4 Биологическое самовосстановление 17
1.2.5 Естественное самовосстановление 20
1.3. Применение самовосстанавливающегося бетона в строительстве ... 22
1.4 Эффективность методов самовосстановления 23
1.4.1 Эффективность инкапсуляции питательных веществ 23
1.4.2 Эффективность химических лечащих агентов 24
1.4.3 Эффективность бактериального осаждения лечащих веществ ... 24
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ 24
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛЫ 27
2.1 Методы исследования 27
2.1.1 Составы и подготовка образцов 27
2.1.2 Определение способности и скорости зарастания трещин 33
2.1.3 Определение прочности 36
2.1.4 Определение фазового состава 36
2.1.5 Определение водопоглощения при капиллярном подсосе 39
2.2 Используемые материалы и их характеристика 39
2.2.1. Цемент ЦЕМ I 41,5 Н ГОСТ 31108-2016 39
2.2.2 Микрокремнезем Новокузнецкий МК-85 40
2.2.3 Метакаолин Журавлиный Лог 40
2.2.4 Зола Рефтинская 40
2.2.5 Шлак доменный Мечел 41
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 42
3.1 Определение фазового состава образцов 42
3.2 Определение прочности образцов 51
3.5 Результаты зарастания трещин в образцах 55
3.5.2 Влияние добавки микрокремнезема на процесс самозалечивания 55
3.5.3 Влияние добавки метакаолина на процесс самозалечивания 61
3.5.4 Влияние добавки золы на процесс самозалечивания 66
3.5.5 Влияние добавки шлака на процесс самозалечивания 72
3.5.6 Выводы по результатам исследования процессов зарастания
трещин 78
3.6 Исследование проницаемости 87
ВЫВОДЫ ПО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ЧАСТИ 89
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 91
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 91
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 92
5.2 Выбор нормативных значений факторов рабочей среды 93
5.2.1 Микроклимат рабочей зоны 93
5.2.2 Запыленность и загазованность рабочей зоны 95
5.2.3 Освещение рабочей зоны 96
5.2.4 Шум на рабочем месте 97
5.2.5 Вибрация на рабочем месте 98
5.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 100
5.4 Электробезопасность 103
5.5 Пожаробезопасность 105
5.6 Санитария на производстве 105
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 108
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А 115
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 120
ПРИЛОЖЕНИЕ В 129
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Методы самовосстановления. Классификация 8
1.2 Методы искусственного самовосстановления 11
1.2.1 Полимеры с эффектом памяти 11
1.2.2 Инкапсуляция питательных веществ 13
1.2.3 Питательные сети 15
1.2.4 Биологическое самовосстановление 17
1.2.5 Естественное самовосстановление 20
1.3. Применение самовосстанавливающегося бетона в строительстве ... 22
1.4 Эффективность методов самовосстановления 23
1.4.1 Эффективность инкапсуляции питательных веществ 23
1.4.2 Эффективность химических лечащих агентов 24
1.4.3 Эффективность бактериального осаждения лечащих веществ ... 24
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ 24
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛЫ 27
2.1 Методы исследования 27
2.1.1 Составы и подготовка образцов 27
2.1.2 Определение способности и скорости зарастания трещин 33
2.1.3 Определение прочности 36
2.1.4 Определение фазового состава 36
2.1.5 Определение водопоглощения при капиллярном подсосе 39
2.2 Используемые материалы и их характеристика 39
2.2.1. Цемент ЦЕМ I 41,5 Н ГОСТ 31108-2016 39
2.2.2 Микрокремнезем Новокузнецкий МК-85 40
2.2.3 Метакаолин Журавлиный Лог 40
2.2.4 Зола Рефтинская 40
2.2.5 Шлак доменный Мечел 41
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 42
3.1 Определение фазового состава образцов 42
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Общие сведения 8
1.2 Методы самовосстановления. Классификация 8
1.2 Методы искусственного самовосстановления 11
1.2.1 Полимеры с эффектом памяти 11
1.2.2 Инкапсуляция питательных веществ 13
1.2.3 Питательные сети 15
1.2.4 Биологическое самовосстановление 17
1.2.5 Естественное самовосстановление 20
1.3. Применение самовосстанавливающегося бетона в строительстве ... 22
1.4 Эффективность методов самовосстановления 23
1.4.1 Эффективность инкапсуляции питательных веществ 23
1.4.2 Эффективность химических лечащих агентов 24
1.4.3 Эффективность бактериального осаждения лечащих веществ ... 24
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ 24
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛЫ 27
2.1 Методы исследования 27
2.1.1 Составы и подготовка образцов 27
2.1.2 Определение способности и скорости зарастания трещин 33
2.1.3 Определение прочности 36
2.1.4 Определение фазового состава 36
2.1.5 Определение водопоглощения при капиллярном подсосе 39
2.2 Используемые материалы и их характеристика 39
2.2.1. Цемент ЦЕМ I 41,5 Н ГОСТ 31108-2016 39
2.2.2 Микрокремнезем Новокузнецкий МК-85 40
2.2.3 Метакаолин Журавлиный Лог 40
2.2.4 Зола Рефтинская 40
2.2.5 Шлак доменный Мечел 41
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 42
3.1 Определение фазового состава образцов 42
3.2 Определение прочности образцов 51
3.5 Результаты зарастания трещин в образцах 55
3.5.2 Влияние добавки микрокремнезема на процесс самозалечивания 55
3.5.3 Влияние добавки метакаолина на процесс самозалечивания 61
3.5.4 Влияние добавки золы на процесс самозалечивания 66
3.5.5 Влияние добавки шлака на процесс самозалечивания 72
3.5.6 Выводы по результатам исследования процессов зарастания
трещин 78
3.6 Исследование проницаемости 87
ВЫВОДЫ ПО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ЧАСТИ 89
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 91
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 91
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 92
5.2 Выбор нормативных значений факторов рабочей среды 93
5.2.1 Микроклимат рабочей зоны 93
5.2.2 Запыленность и загазованность рабочей зоны 95
5.2.3 Освещение рабочей зоны 96
5.2.4 Шум на рабочем месте 97
5.2.5 Вибрация на рабочем месте 98
5.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 100
5.4 Электробезопасность 103
5.5 Пожаробезопасность 105
5.6 Санитария на производстве 105
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 108
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А 115
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 120
ПРИЛОЖЕНИЕ В 129
Бетон является долговечным материалом, но однако он может разрушаться от динамических нагрузок, вследствие нарушения технологии изготовления, укладки бетонной смеси, из-за условий эксплуатации или под воздействием внешних факторов.
Трещинообразование является одной из основных проблем в строительстве с использованием бетонных смесей. К образованию трещин могут привести усадочные явления, технологические ошибки при изготовлении и укладке бетонной смеси, физическое воздействие при транспортировке или монтаже бетона. Трещины приводят к снижению долговечности конструкций из бетона и уменьшению их срока эксплуатации. Причиной этого является не столько потеря прочности бетоном, сколько нарушение защитного слоя арматуры от коррозии.
Зачастую ремонт и восстановление бетонных конструкций приводит к большим затратам материальных и трудовых ресурсов, а иногда и вовсе является невозможным вследствие тех или иных причин. Исходя из этого, самостоятельное восстановление и самозалечивание бетона является перспективным направлением в вопросе повышения долговечности бетонных конструкций. Для реализации процесса самозалечивания в настоящее время учеными предложено достаточно большое количество вариантов. Кроме того, цементные материалы сами по себе склонны к самозалечиванию трещин. В исследовании этого явления открытым остается вопрос как связаны процессы самозалечивания в различных условиях с составом цементных материалов. Настоящая работа посвящена вопросу исследования естественного самовосстановления цементных материалов.
Добавками, теоретически способными улучшить самовосстанавливающие свойства цементной композиции выбраны: микрокремнезем производства ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат», метакаолин Журавлиный Лог производства ООО «Пласт-Рифей», зола-унос Рефтинской ГРЭС производства ОАО «Энел Россия», шлак доменный «Мечел» производства ПАО «ЧМК».
Трещинообразование является одной из основных проблем в строительстве с использованием бетонных смесей. К образованию трещин могут привести усадочные явления, технологические ошибки при изготовлении и укладке бетонной смеси, физическое воздействие при транспортировке или монтаже бетона. Трещины приводят к снижению долговечности конструкций из бетона и уменьшению их срока эксплуатации. Причиной этого является не столько потеря прочности бетоном, сколько нарушение защитного слоя арматуры от коррозии.
Зачастую ремонт и восстановление бетонных конструкций приводит к большим затратам материальных и трудовых ресурсов, а иногда и вовсе является невозможным вследствие тех или иных причин. Исходя из этого, самостоятельное восстановление и самозалечивание бетона является перспективным направлением в вопросе повышения долговечности бетонных конструкций. Для реализации процесса самозалечивания в настоящее время учеными предложено достаточно большое количество вариантов. Кроме того, цементные материалы сами по себе склонны к самозалечиванию трещин. В исследовании этого явления открытым остается вопрос как связаны процессы самозалечивания в различных условиях с составом цементных материалов. Настоящая работа посвящена вопросу исследования естественного самовосстановления цементных материалов.
Добавками, теоретически способными улучшить самовосстанавливающие свойства цементной композиции выбраны: микрокремнезем производства ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат», метакаолин Журавлиный Лог производства ООО «Пласт-Рифей», зола-унос Рефтинской ГРЭС производства ОАО «Энел Россия», шлак доменный «Мечел» производства ПАО «ЧМК».
1. Основная цель самовосстановления - снизить проницаемость бетона.
2. Самовосстанавливающиеся цементные материалы эффективно приме - нять в мостовых конструкциях и иных конструкциях повышенной ответственности.
3. Цементные бетоны склонны к естественному самовосстановлению даже без дополнительных приемов. Естественное самовосстановление вносит свой значительный вклад при применении дополнительных приемов, поэтому важным направлением исследований является оценка эффективности процесса естественного самовосстановления цементных материалов различного состава в различных условиях эксплуатации.
4. Установлено, что все пуццолановые добавки (микрокремнезем, зола и метакаолин) способствуют связыванию портландита в C-S-H фазу.
5. Выявлено, что шлак гидратирует сам по себе и самостоятельно выделяет C-S-H фазу.
6. В бездобавочном образце трещина закрывается с выделением портлан - дита, который переходит в кальцит, этот процесс происходит со значительной усадкой, что негативно сказывается на проницаемости трещины после зарастания.
7. Таким образом, в бездобавочном образце трещина зарастает достаточно быстро, но зарастает неплотно. При введении в бетон пуццоланового компонента при гидратации возникает более плотное и прочное вещество, которое надежно закрывает трещину. В бетоне с добавкой шлака трещина зарастает медленнее, чем при введении пуццолановой добавки, однако вещество, которым зарастает трещина (C-S-H фаза) отличается высокой прочностью и при формировании система дает меньшую усадку, чем при образовании кальцита, что благоприятно сказывается на снижении проницаемости.
8. Установлено, что экономически целесообразно использовать добавку шлака.
9. Таким образом, в качестве основы для разработки
самовосстанавливающихся бетонов рекомендуется применять
портландцементные композиции с добавкой шлака около 40%, что будет способствовать усилению эффекта самовосстановления бетона от применения специальных приемов для самозалечивания трещин.
2. Самовосстанавливающиеся цементные материалы эффективно приме - нять в мостовых конструкциях и иных конструкциях повышенной ответственности.
3. Цементные бетоны склонны к естественному самовосстановлению даже без дополнительных приемов. Естественное самовосстановление вносит свой значительный вклад при применении дополнительных приемов, поэтому важным направлением исследований является оценка эффективности процесса естественного самовосстановления цементных материалов различного состава в различных условиях эксплуатации.
4. Установлено, что все пуццолановые добавки (микрокремнезем, зола и метакаолин) способствуют связыванию портландита в C-S-H фазу.
5. Выявлено, что шлак гидратирует сам по себе и самостоятельно выделяет C-S-H фазу.
6. В бездобавочном образце трещина закрывается с выделением портлан - дита, который переходит в кальцит, этот процесс происходит со значительной усадкой, что негативно сказывается на проницаемости трещины после зарастания.
7. Таким образом, в бездобавочном образце трещина зарастает достаточно быстро, но зарастает неплотно. При введении в бетон пуццоланового компонента при гидратации возникает более плотное и прочное вещество, которое надежно закрывает трещину. В бетоне с добавкой шлака трещина зарастает медленнее, чем при введении пуццолановой добавки, однако вещество, которым зарастает трещина (C-S-H фаза) отличается высокой прочностью и при формировании система дает меньшую усадку, чем при образовании кальцита, что благоприятно сказывается на снижении проницаемости.
8. Установлено, что экономически целесообразно использовать добавку шлака.
9. Таким образом, в качестве основы для разработки
самовосстанавливающихся бетонов рекомендуется применять
портландцементные композиции с добавкой шлака около 40%, что будет способствовать усилению эффекта самовосстановления бетона от применения специальных приемов для самозалечивания трещин.