ВВЕДЕНИЕ 7
1 Обзор научно-технической литературы в области разработки мелкозернистых бетонов 10
1.1 Предпосылки использования высококачественного мелкозернистого
бетона 10
1.2 Применение мелкозернистого бетона в строительстве 15
1.3 Виды коррозии цементных бетонов в агрессивных средах 18
1.4 Особенности выбора компонентов для изготовления бетонов, используемых в агрессивных средах 29
1.5 Технологические аспекты повышения эффективности производства
высококачественного мелкозернистого бетона 38
1.5.1 Добавки 42
1.5.2 Влияние свойств песков на характеристики бетонных смесей и
бетонов 43
1.5.3 Активация сырьевых компонентов бетонной смеси 44
1.5.4 Способы формования 48
1.6 Композиционные вяжущие вещества - путь повышения эффективности производства высококачественного бетона 50
1.7 Выводы по главе 1 59
2 Цель и задачи исследования. Применяемые материалы и методы исследований 61
2.1 Цель и задачи исследования 61
2.2 Применяемые материалы 62
2.3 Методы исследований 70
2.3.1 Физико-механические методы исследований 70
2.3.2 Климатические методы исследований 71
2.3.3 Микробиологические методы исследования 71
2.4 Выводы по главе 2 74
3 Оптимизация составов мелкозернистых бетонов по физико-механическим
свойствам 75
3.1 Требования к материалам 75
3.2 Методика получения мелкозернистых бетонов 76
3.3 Исследование физико-механических свойств мелкозернистых бетонов 77
3.4 Выводы по главе 3 87
4 Биологическая стойкость мелкозернистых бетонов в разных средах 89
4.1 Влияние микроорганизмов на строительные материалы 89
4.2 Результаты микробиологических исследований разработанных бетонов, выдержанных в траншее, под навесом и на площадке под открытым небом 91
4.2.1 Видовой состав микроорганизмов, выявленных с поверхности
образцов, воды и грунта, находящихся в траншее 92
4.2.2 Видовой состав микроорганизмов, выявленных с поверхности
образцов, находящихся на площадке под открытым небом 112
4.2.3 Видовой состав микроорганизмов, выявленных с поверхности
образцов, находящихся под навесом 129
4.2.4 Видовой состав микроорганизмов, выявленных в результате исследования обсемененности воздуха над образцами под навесом, в
траншеи и на площадке под открытым небом 146
4.3 Биологическая стойкость 158
4.4 Вывод по 4 главе 161
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 163
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 166
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Актуальность работы. Совершенствование технологии приготовления бетона должно подчиняться основным технологическим принципам, установленным на основе анализа производственного опыта предприятий строительной отрасли, а также использование результатов научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.
В настоящее время широко применяется мелкозернистый бетон, отличие которого от обычного заключается в повышенном содержанием цементного камня, меньшей крупности зерен и повышенной удельной поверхности заполнителя. Отсюда большая зависимость прочности мелкозернистого бетона от свойств заполнителя и изменения водосодержания.
В лабораториях и институтах уже получен мелкозернистый бетон с прочностью 70 - 100 МПа, однако эмпирический путь дальнейшего поиска прочности мелкозернистого бетона слишком трудоемок и не скоро приведет к цели. В связи с этим необходимо теоретически изучить условия образования структуры бетона, роль главнейших технологических приемов в этом процессе, характер влияния структуры на его качество.
Установлено, что решающее влияние на свойства мелкозернистого бетона оказывает количество и качество вяжущего в нем, а также качество заполнителя (крупность зерен, гранулометрический состав, качество поверхности, пустотностъ, прочность).
Поэтому в развитии технологии мелкозернистого бетона актуальным является снижение расхода воды, за счёт введения пластификаторов, и получение однородной структуры материала за счет применения композиционных вяжущих (вяжущих низкой водопотребности).
В данной работе в качестве заполнителя я буду использовать мелкозернистый песок месторождения карьера с. Морга Дубенского района Республики Мордовия, пластификатор - «Эдванс Ультра» и комплексные добавки: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт».
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключается в оптимизации составов и изучении физико-механических свойств мелкозернистых бетонов на основе местной минерально-сырьевой базы, а также исследовании их биологической стойкости в климатических условиях Республики Мордовия.
Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Выполнить анализ отечественной и зарубежной литературы и имеющийся практический опыт в области разработки мелкозернистых бетонов на основе мелкозернистого песка с применением пластификатора - «Эдванс Ультра», и комплексных: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт»;
2. Изучить основные характеристики местного заполнителя месторождения карьера с. Морга Дубенского района Республики Мордовия;
3. Изучить основные характеристики пластификатора - «Эдванс Ультра» и комплексных добавок: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт».
4. Разработать составы мелкозернистого бетона с применением местного мелкого песка, а также оптимизировать их по основным физико-механическим показателям;
5. Изучить кинетические особенности гидратационного твердения мелкозернистых бетонов с использованием пластификатора - «Эдванс Ультра» и комплексных добавок: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт» на основе местной минерально-сырьевой базы и технологические свойства бетонных смесей;
6. Изучить биологическую стойкость разработанных составов;
7. Дать характеристику микроорганизмов, выявленных на поверхности образцов, в воздухе, земле и воде с которыми они контактировали;
8. Дать рекомендации по составам мелкозернистых бетонов с использованием местной минерально-сырьевой базы Республики Мордовия, отвечающих требованиям действующих нормативных документов.
Научная новизна работы
Изучены физико-механические свойства мелкозернистых бетонов на основе мелкого заполнителя месторождения карьера с. Морга Дубенского района Республики Мордовия, пластификатора - «Эдванс Ультра» и комплексных добавок: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт».
Получены кинетические зависимости гидратационного твердения мелкозернистых бетонов с использованием пластификатора - «Эдванс Ультра» и комплексных добавок: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт» на основе местной минерально-сырьевой базы.
Определен видовой состав микроорганизмов, выделенных с поверхности образцов разработанных бетонов, находящихся в траншее, на открытой площадке и под навесом, а также из среды экспонирования образцов: воды, грунта и воздуха.
Получены количественные зависимости биологической стойкости разработанных мелкозернистых бетонов.
Практическая значимость.
•Разработаны и предложены оптимальные составы компонентов для получения мелкозернистых бетонов, удовлетворяющих нормативным требованиям.
•Применение подобранных компонентов для мелкозернистых бетонов позволит расширить номенклатуру строительных изделий и конструкций.
Достоверность исследований. Достоверность исследований и выводов по работе обеспечена методической обоснованностью комплекса исследований с применением стандартных средств измерений и методов исследований.
Личный вклад автора. Вклад автора состоит в выборе направления исследования, его обосновании, в формировании цели и задач исследований, в планировании и проведении экспериментов, в анализе и обосновании полученных результатов исследований, изложенных в выпускной квалификационной работе.
Структура и объём работы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников, включающего 89 наименования. Изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 114 рисунков и 18 таблиц.
1. Представлен обзор научной отечественной и зарубежной литературы и имеющийся практический опыт в области получения мелкозернистых бетонов с использованием добавок.
2. Сформулированы цель и задачи исследований. Изучены основные характеристики: местного заполнителя месторождения карьера с. Морга Дубенского района Республики Мордовия, а также пластификатора «Эдванс Ультра» и комплексных добавок: «Суперпласт Прима», «Суперпласт Стандарт». Разработаны составы мелкозернистых бетонов с применением местного мелкого песка и оптимизированы по физико-механическим показателям.
3. Изготовлены образцы размером 10x10x10 см в количестве 780 шт. с использованием пластификатора - «Эдванс Ультра» и комплексных добавок: «Суперпласт Прима» и «Суперпласт Стандарт» и распределены в различных климатических условиях Республики Мордовия: траншея, навес и площадка под открытым небом.
4. Приведены рациональные пределы содержания пластификатора (комплексных добавок). Наибольшая прочность при сжатии (Ксж = 21,693 МПа) была достигнута при введении пластификатора «Эдванс Ультра» в количестве 0,515 л на 10 кг портландцемента. Бетоны с Комплексными добавками имеют следующую наибольшую прочность при сжатии: с «Суперпласт Прима» в количестве 0,176 л на 10 кг портландцемента - (Ксж = 14,040 МПа), а с «Суперпласт Стандарт» в количестве 0,228 л на 10 кг портландцемента - (Ксж = 14,169 МПа). Введение большего количества пластификатора (комплексной добавки) нерационально, т.к. происходит снижение прочности и увеличение стоимости конечного продукта.
5. Получены классы и марки мелкозернистых бетонов по прочности с добавками: «Эдванс Ультра» от В 7,5 - В15 (М100 - М200); «Суперпласт Прима» от В 7,5 - В10 (М100 - М150); «Суперпласт Стандарт» от В 7,5 - В10 (М100 - М150).
6. Выявлено, что изменение массы образцов, находившихся в разных условиях (траншея, навес, площадка под открытым небом) уменьшается в зависимости от увеличения в составе пластифицирующей добавки в следующей закономерности: навес - с увеличением содержания «Эдванс Ультра» от 0,057 до 0,744 л, AG уменьшается с 6,89 до 1,71 %, «Суперпласт Прима» от 0,044 до 0,220 л, AG- уменьшается с 5,17 до 0,98 %, «Суперпласт Стандарт» от 0,098 до 0,293 л, AG уменьшается с 3,64 до 0,35 %; открытая площадка - «Эдванс Ультра» от 0,057 до 0,744 л, AG уменьшается с 6,40 до 2,11 %, «Суперпласт Прима» от 0,044 до 0,220 л, AG уменьшается с 6,37 до 2,58 %, «Суперпласт Стандарт» от 0,098 до 0,293 л, AG уменьшается с 3,90 до 0,96 %; траншея - «Эдванс Ультра» от 0,057 до 0,744 л, AG = 7,55 - 0,65 %, «Суперпласт Прима» - 0,044 - 0,220 л, AG уменьшается с 6,40 до 2,06 %, «Суперпласт Стандарт» от 0,098 до 0,293 л, AG уменьшается с 4,65 до 1,82 %.
7. Установлено, что прочность (KR),модуль упругости (Ks), и скорость прохождения ультразвука в бетоне (KV) исследуемых составов, находящихся под открытым небом и в траншее с увеличением концентрации пластификатора (комплексной добавки) увеличиваются. Для образцов экспонируемых на открытой площадке с добавкой «Эдванс Ультра» в количестве от 0,057 до 0,744 л на 10 кг портландцемента, KRувеличивается с 99,03 до 107,11 %; Ksс 89,64 до 119,19 %; KVс 101,08 до 103,27 % по сравнению с прочностью образцов выдержанных в НВУ; «Суперпласт Прима» в количестве от 0,044 до 0,220 л на 10 кг портландцемента, KRувеличивается с 102,19 до 105,60 %; Ksс 105,11 до 131,39 %; KVс 100,92 до 102,76 % по сравнению с прочностью образцов выдержанных в НВУ; «Суперпласт Стандарт» в количестве от 0,098 до 0,293 л на 10 кг портландцемента, KR увеличивается с 100,85 до 105,21 %; Ksс 93,59 до 102,09 %; KVс 98,86 до 101,06 % по сравнению с прочностью образцов выдержанных в НВУ. Для образцов экспонируемых в траншее с добавкой «Эдванс Ультра» в количестве с 0,057 до 0,744 л, KRувеличивается с 78,32 до 104,08 %; Keс 89,17 до 100,30 %; KVс 99,03 до 107,11 % по сравнению с прочностью образцов выдержанных в НВУ; «Суперпласт Прима количестве от 0,044 до 0,220 л на 10 кг портландцемента, KRувеличивается с 98,40 до 124,27 %; Ksс 100,91 до 103,88 %; KVс 102,19 до 105,60 % по сравнению с прочностью образцов выдержанных в НВУ; «Суперпласт Стандарт» в количестве от 0,098 до 0,293 л на 10 кг портландцемента, KRувеличивается с 97,11 до 106,39 %; Ksс 93,08 до 94,69 %; Ку с 100,85 до 105,21 % по сравнению с прочностью образцов выдержанных в НВУ.
8. Изучена биологическая стойкость составов. Выявлены палочковидные бактерии рода bacillius с поверхности образцов из траншеи, а также в воде и почве; кокки, диплококки, тетрококки, стрептококки и палочковидные бактерии рода bacillius c поверхности образцов, находящихся на площадке под открытым небом; гриб рода Mucor и палочковидные бактерии рода bacillius с поверхности образцов под навесом; Aureobasidium pullulans, Aspergillus flavus и палочковидные бакте¬рии рода bacillius из воздуха в разных условиях. Установлено, что выявленные микроорганизмы в настоящее время не нанесли образцам биоповреждений. Используемые комплексные добавки (пластификаторы) не являются защитой от биоповреждения образцов.
9. Установлено, что для изготовления мелкозернистых бетонов из протестированных в данной работе пластифицирующих добавок целесообразнее использовать «Эдванс Ультра», т.к. с ним достигнута наибольшая прочность при сжатии.
10. Выявили в ходе исследования гриб рода Mucor на образцах 1-36, 7-36, 9-35, выдержанных полгода под навесом, а в бездобавочных образцах он не обнаружен. Пластификатор «Эдванс Ультра» и комплексные добавки: «Суперпласт Прима» и «Суперпласт Стандарт» с одной стороны увеличивают прочность бетона, а с другой способствуют заселению и росту плесневых грибов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
