Безусадочный самоуплотняющийся бетон на основе бетонного лома для полов промышленных зданий

Наруть Виталий Викторович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОПЫТА ПЕРЕРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ БЕТОННОГО
ЛОМА В ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНА
1.1 Отечественный и мировой опыт использования бетонного лома в качестве
заполнителей бетона
1.2 Оборудование для переработки бетонного лома и получения вторичных
заполнителей
1.3 Способы повышения качества заполнителей на основе бетонного лома,
получение микронаполнителей
1.4 Основные свойства заполнителей и бетонов на основе бетонного лома
1.5 Монолитные полы промышленных зданий, способы повышения их качества52
1.6 Рабочая гипотеза, цель и задачи исследования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристики материалов
2.1.1 Портландцемент
2.1.2 Песок
2.1.3 Химические добавки, вода
2.1.4 Бетонный лом
2.2 Методика проведения исследований и применяемое оборудование
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗ БЕТОННОГО ЛОМА И
ПРИМЕНЕНИЕ ИХ В САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ БЕТОНАХ
3.1 Применение щебня из дроблёного бетона в качестве крупного заполнителя85
3.1.1 Исследование щебня из дроблёного бетона
3.2 Микронаполнитель из отсева дробления бетонного лома
3.2.1 Получение микронаполнителя из отсева дробления путем
механохимической активации
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ САМОУПЛОТНЯЮЩЕГОСЯ БЕТОНА

4.1 Определение состава бетона с учётом структурных характеристик
4.2 Подбор количества суперпластификатора Sika ViscoCrete E55
4.3 Расчёт оптимального соотношения между крупным и мелким заполнителем118
4.4 Получение статистико-математических зависимостей
4.5 Последовательность определения состава бетонов. Примеры расчёта
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МОНОЛИТНЫХ
ПОЛОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ БЕТОННОГО ЛОМА
5.1 Критерии оптимизации полученных составов бетона
5.2 Повышение эксплуатационных свойств самоуплотняющегося бетона
расширяющей добавкой
5.3 Исследование структуры самоуплотняющегося бетона
5.4 Определение вязкости разрушения
5.5 Деформативные характеристики самоуплотняющегося бетона при
кратковременном нагружении
5.6 Определение истираемости и стойкости к ударным воздействиям
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5
ГЛАВА 6. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ И ОЦЕНКА ТЕХНИКО-
ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

6.1 Рекомендации по получению сырьевых материалов из бетонного лома
6.2 Особенности технологии приготовления разработанных
самоуплотняющихся бетонов
6.3 Рекомендации по изготовлению полов промышленных зданий из
самоуплотняющегося бетона
6.4 Оценка экономической и экологической эффективности внедрения
самоуплотняющихся бетонов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А – Список публикаций автора по теме диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Б – Акт о производственном внедрении результатов
диссертационной работы
ПРИЛОЖЕНИЕ В – Протокол радиационно-гигиенической оценки безусадочного
самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома

В настоящее время на промышленных предприятиях существует потребность в возведении полов на основе цементных растворов и бетонов. Несмотря на высокую технологичность и невысокую стоимость, присутствует ряд факторов, сдерживающих их применение, что связано с большими усадочными деформациями, повышенным пылеотделением и высокой истираемостью верхнего слоя покрытия.
Перспективно применение бетонных полов в строительстве, лишенных указанных недостатков. Решение задачи повышения эксплуатационных свойств монолитных полов промышленных зданий связано с разработкой состава безусадочного самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома, позволяющего снизить трудоёмкость бетонирования, избежать трещинообразования из-за усадочных деформаций. Применение в самоуплотняющемся бетоне материалов из бетонного лома позволит расширить сырьевую базу и эффективно использовать отходы от сноса ветхих зданий.
Использование рационально подобранной смеси заполнителей, состоящей из щебня из дробленого бетона мелкой фракции совместно с природным песком, портландцемента, микронаполнителя, полученного методом механохимической активации отсева дробления бетонного лома, расширяющей добавки, высокоэффективного суперпластификатора позволит получить эффективный безусадочный самоуплотняющийся бетон для полов промышленных зданий с повышенными эксплуатационными характеристиками.
На основании анализа научно-технической литературы была предложена рабочая гипотеза получения самоуплотняющихся смесей на основе бетонного лома, имеющих диаметр расплыва стандартного конуса более 550 мм и вязкостью Т500 более 10 сек. Для их получения необходимо установить влияние эффективных пластификаторов и микронаполнителей на бетонную смесь со строго контролируемым минеральным и гранулометрическим составом, приближенным к «идеальной» кривой рассева. Необходимо установить влияние эффективных пластификаторов, способствующих образованию тонкозернистого геля, который быстрее и полнее заполняет меньшую первоначальную пористость твердой фазы при наличии тонкодисперсных добавок, что приводит к повышению прочности и износостойкости, повышению степени гидратации, созданию плотной контактной зоны, а также влияние микронаполнителей на основе отходов бетонного лома,
которые невозможно применять без предварительной механохимической активации и использования высокопроизводительного оборудования. Для получения безусадочных самоуплотняющихся бетонов необходимо установить влияние расширяющейся добавки на его прочностные, деформативные и эксплуатационные характеристики.
Для подтверждения высказанных положений в работе были использованы следующие материалы:
‒ портландцемент ЦЕМ I 42,5Б по ГОСТ 31108-2016 производства АО «Мордовцемент» с нормальной густотой 26,5 %, содержанием С3S – 62,4 % и С3A – 5,49 %;
‒ природный песок I класса по ГОСТ 8736-2014, Мк = 1,8 и истинной плотностью 2,64 г/см3;
‒ поликарбоксилатный суперпластификатор Sika ViscoCrete E55 (SVC E55) в жидком виде компании «Зика» по ТУ 2493-009-13613997-2011;
‒ сухой поликарбоксилатный суперпластификатор Melflux 5581F фирмы BASF;
‒ расширяющая добавка РД-Н по ТУ 5743-023-46854090-98 компании «Консолит»;
‒ бетонный лом из внутренней однослойной стеновой панели 9ВС1 жилого дома серии 1605- АМ/5.
В работе применялось современное оборудование НИУ МГСУ и стандартные методики определения свойств.
На первом этапе бетонный лом стеновой панели 9ВС1 дробился до крупных кусков и рассеивался на ситах с размером ячейки от 12,5 до 2,5 мм. При компоновке остатков на ситах дробленого щебня была получена фракция 5-10 мм (рисунок 1), отвечающая ГОСТ 32495-2013, и отсев 0-2,5 мм. Характеристики щебня представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные свойства щебня фр. 5-10 мм
Характеристики Единицы измерения
Значение
Прочность марка 400 Содержание пылевидных частиц % 0,8 Содержание зёрен прочностью менее 20 МПа % 9,6
Содержание зёрен пластинчатой и игловатой формы % 22,3 Водопоглощение % 3,8
Неорганические примеси
группа I
Рисунок 1 ‒ Формирование щебня фр.5-10

Установлено, что щебень из дробленого бетона отличается большой неоднородностью состава и структуры. Он состоит из цементно-песчаного раствора, природного крупного заполнителя с налипшим цементно-песчаным раствором, а также раздробленных зёрен первоначального крупного заполнителя в количестве 56,1%, 35,6% и 8,3% соответственно. Также этот щебень отличается повышенной водопотребностью, которая была установлена и составила 7,5%.
Для оценки влияния заполнителя из дробленого бетона на прочность бетона был введен коэффициент влияния заполнителя на прочность бетона (Rзап), выражающий отношение прочности на сжатие бетона на исследуемом заполнителе к прочности бетона на кварцевом песке. Rзап составил в возрасте 2, 7 и 28 сут. нормального твердения 0,91, 0,91 и 0,88 соответственно. Щебень фр.5-10 мм снижает прочность бетона, его целесообразно применять в малощебеночных, литых и самоуплотняющихся бетонах плотной структуры с «плавающим» расположением заполнителя, в которых прочность бетона зависит от прочности цементного камня и величины его сцепления с заполнителем.
Получение вторичных заполнителей из бетонного лома связано с образованием отсева дробления 0-2,5 мм, имеющего высокую неоднородность состава и свойств и составляющего около 40% от первоначальной массы перерабатываемого материала. Химический и фазовый состав отсева приведен в таблице 2.
Таблица 2 – Химический и фазовый состав отсева
Химический состав Оксиды
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
K2O
SO3
Na2O
TiO2
P2O5
ZnO
MnO прочие соединения
Фазовый состав
Содержание, % 49,02 39,45
3,74
2,5
1,76
1,12
1,05 0,587 0,222 0,153 0,0917 0,0851 0,2212
Фаза Кварц Альбит Микроклин Мусковит Хлорит Кальцит Доломит C3S
C2S
C4AF Ca(OH)2 Эттрингит Аморфная фаза
Содержание, % 53,5
11,0
8,6
2,4
0,7
11,2
3,3
0,6
1,3
1,0
0,6
0,8
5,0
Проведена механохимическая активация микронаполнителя в вибромельнице совместно с сухим поликарбоксилатным суперпластификатором Melflux 5581F. Получены зависимости удельной поверхности от времени активации микронаполнителя (МН) и количества Melflux 5581F (рисунок 2). Установлено влияние поликарбоксилатного пластификатора на рост величины удельной поверхности в сторону ее увеличения с 3956 см2/г до 4575 см2/г (на 15,65%) при содержании Melflux 5581F в количестве 0,5% от массы отсева.
Эффективность активации, оцениваемая степенью диспергирования и изменения размеров частиц микронаполнителя в сторону сужения гранулометрического состава, зависит от времени

воздействия в вибромельнице и количества вводимого Melflux 5581F. С помощью метода лазерной дифракции был изучен гранулометрический состав полученного микронаполнителя и портландцемента (рисунок 3). Применение механоактивации позволило получить микронаполнитель с узким гранулометрическим составом частиц в сторону увеличения тонких фракций с содержанием частиц фракции 0-10 мкм и 0-20 мкм в количестве 26,6 % и 31,2% соответственно. При этом активированный микронаполнитель без Melflux 5581F содержал фракции 0-10 мкм и 0-20 мкм в количестве 17,6% и 40,3%. Различие в дисперсности материалов способствует уменьшению пустотности композиционной системы на микроуровне и способствует созданию структуры с большим числом контактов между дисперсными частицами.
Рисунок 2 − Зависимость удельной поверхности наполнителя от времени активации при различном содержании Melflux 5581F в % от массы подвергаемого активации отсева
С помощью методов рентгенофазового анализа (РФА) выявлено, что в результате активации происходит изменение структуры частиц отсева дробления щебня путем механодеструкции и аморфизации первоначальных кристаллических соединений гидросиликатов кальция, что подтверждается данными РФА до и после активации (рисунок 4). Анализ рентгенограмм неактивированного отсева дробления бетонного лома (рисунок 4, а) показал присутствие пиков: гидросиликатов кальция типа фошагита (d=0,4914; 0,2894; 0,2196), карбоната кальция $ (d=0,3858; 0,3033) и кремнезема ‘ (d=0,4260; 0,3345; 0,1821; 0,1604). В результате интенсивного механического воздействия на отсев дробления бетонного лома наблюдается аморфизация поверхности и глубокое изменение структуры материала, о чем свидетельствует отсутствие пиков,
11
характерных для гидросиликатов кальция типа фошагита (рисунок 4, б), переход в аморфное
состояние, которые фиксируются на исходных рентгенограммах отсева.
Рисунок 3 – Распределение частиц по размерам микронаполнителя (МН) (1) и портландцемента ЦЕМ I 42,5Б (2)
а)
Рисунок 4 – Рентгенограмма отсева дробления до активации (а) и после активации (б)
б)
при времени активации 150 мин и содержании Melflux 5581F 0,5%
Методом ИК-спектроскопии обнаружено изменение состава и структуры отсева дробления щебня, подвергнутого механохимической активации. ИК-спектры (рисунок 5 и 6) имеют отличия, выражающиеся в изменении интенсивности полос поглощения в интервале частот 3500-2500 см-1, 1100-1000 см-1, 900-750 см-1. Изменение высокочастотной полосы поглощения в интервальной области 3000-2800 см-1 после механохимической активации свидетельствует о присутствии карбонильных групп в структуре образца, характерных для суперпластификаторов, что

подтверждает его хемосорбцию поверхностью микронаполнителя. Увеличение пика в области 1100- 1000 см-1 дополнительно указывает на появление этих органических соединений. Изменение контура поглощения в диапазоне частот 900-750 см-1 связано с преобразованием кремниевых соединений, что объясняется аморфизацией поверхности при механохимической активации.
Рисунок 5 – ИК-спектры отсева дробления до Рисунок 6 – ИК-спектры отсева дробления активации после активации при времени активации 150
мин и содержании Melflux 5581F 0,5%
Для исследования влияния микронаполнителя (МН) на основные свойства композиционного вяжущего применен метод математического планирования эксперимента c применением плана B- D13. Факторы, уровни и интервалы варьирования представлены в таблице 3.
Таблица 3 –Уровни и интервалы варьирования факторов
Фактор
Обозначение Натуральные Кодированные единицы единицы
мин. х1
Уровни варьирования
Интервал варьирования
Наименование Время активации МН
-1 0 +1
30 90 150 60
Количество МН в композиц. вяжущем
%
х2
10
40
70
30
Дозировка Melflux 5581F в МН
%
х3
0,1
0,3
0,5
0,2

Получены адекватные экспериментально-статистические модели свойств композиционного вяжущего (таблица 4).
Таблица 4 – Экспериментально-статистические модели, характеризующие свойства композиционного вяжущего
No п/п
1 2
3 4
6
Выходной параметр, (y)
Нормальная густота вяжущего, %
начало
конец
Уравнение регрессии
y=25,432 – 1,495·x1 – 0,377·x2 – 0,988·x3+ 0,239·x12–0,317·x32 –0,366·x1·x3 + 0,421·x2·x3 (1)
y= 179,973 +28,838·x1+8,033·x2 +17,053·x3 +15,39 ·x12 +15,723·x1·x2 (2)
y=207,765 +21,422·x1 +14,337·x3+10,973·x12 +17,502·x22 -9,508 ·x32+10,867·x1·x2 -8,603·x1·x3+5,41·x2·x3 (3)
y=163,142+30,755 ·x1+14,99·x3+0,097 ·x1·x3+8,002 ·x2·x3 (4)
y=22,502 +3·x1 -0,957 ·x2+ 0,564·x3-1,351 ·x12 -2,06 ·x22-0,472 ·x32- 0,637·x1·x2-0,293 ·x1·x3 (5) y=4,394+1,059·x1-0,245 ·x2+0,236 ·x3-0,453·x12-0,271·x22-0,111·x1·x2 +0,13·x2·x3 (6) y=31,99+4,974 ·x1-1,615 ·x2+0,92 ·x3-1,296 ·x12-1,642 ·x22-1,422 ·x1·x2 (7) y=5,105+1,131 ·x1-0,279 ·x2+0,299 ·x3-0,444 ·x22-0,24 ·x1·x2-0,16 ·x1·x3+0,291 ·x2·x3 (8) y = 45,528 + 6,698·x1 – 2,518·x2 +1,682·x3 – 1,734·x12 – 2,219·x22 – 2,028·x1·x2 (9) y=5,722+1,067 ·x1 +0,206·x3+0,163 ·x12-0,61·x22+0,739·x32 -0,158 ·x1·x3+0,18 ·x2·x3 (10)
Сроки схватывания, мин
Период формирования структуры, мин
Прочность 2 сут, МПа
Прочность 7 сут, МПа
Прочность 28 сут, МПа
сжатие
изгиб сжатие изгиб
сжатие изгиб
Анализ полученных экспериментально-статистических моделей показал, что наибольшее влияние на свойства композиционного вяжущего оказывает время активации и количество вводимого при активации пластификатора Melflux 5581.
Следует учитывать, что для получения композиционного вяжущего требуемых свойств необходимо рассматривать систему необходимых уравнений, при решении которых будут достигаться заданные свойства.
Разработка составов самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома проводилась с помощью математико-статического метода определения состава с использованием структурных характеристик бетона: объёмной концентрации вяжущего (С), истинного водовяжущего отношения (W) и количества суперплатификатора SVC E55.
На втором этапе производился подбор необходимого количества суперпластификатора SVC E55, обеспечивающего самоуплотнение бетонной смеси с сохранением агрегативной устойчивости композиционной системы на суспензиях композиционного вяжущего с использованием ротационного вискозиметра «Reotest» при постоянной скорости сдвига, равной 0,166 с-1 и постоянном водовяжущем отношении, равном 0,25. Известно, что для достижения эффекта самоуплотнения предельное напряжение сдвига должно находиться в пределах 10-20 Па.

Количество микронаполнителя в композиционном вяжущем, полученного в результате активации в течение 150 мин в вибромельнице, составило 22%, исходя из условия минимальных значений нормальной густоты вяжущего и максимальной прочности при сжатии в возрасте 28 суток. Экспериментально установлено, что для сохранения однородности и отсутствия седиментации бетонной смеси, количество суперпластификатора SVC E55 должно находиться в пределах 0,2- 0,35% от массы композиционного вяжущего (рисунок 7), расход которого и был принят в дальнейших исследованиях.
Подбор гранулометрического состава заполнителей самоуплотняющегося бетона осуществлялся исходя из условия обеспечения наименьшей пустотности, сохранения текучести и эффекта самоуплотнения бетонной смеси, а также учета отрицательного влияния щебня из дроблёного бетона фр.5-10 мм на прочностные свойства. Зерновой состав заполнителей подбирался исходя из условия максимального приближения распределения частиц к эталонной кривой Фуллера в интервале объёмного соотношения доли песка в смеси заполнителей (r), находящегося в пределах 0,45-0,5 для обеспечения высокой текучести бетонной смеси.
Рисунок 7 – Зависимости реологических свойств композиционного вяжущего (τ0 и η) от количества поликарбоксилатного суперпластификатора Sika ViscoCrete E55:
а – область недостаточного пластифицирования, б – область эффективной работы суперпластификатора, в – область недопустимого содержания суперпластификатора, потеря агрегативной устойчивости
Установлено, что наименьшее расхождение с эталонной кривой, равное 14,12%, наблюдается при r = 0,458 по объёму или rм = 0,54 по массе (рисунок 8). Следовательно, при таком соотношении используемых компонентов будет обеспечиваться наиболее плотная упаковка зерён заполнителей с соблюдением условий текучести.

Рисунок 8 – Гранулометрический состав заполнителей СУБ:
1 – эталонная кривая по Фуллеру; 2 – полученный оптимальный состав c долью песка в смеси заполнителей r = 0,458 (rм = 0,54)
На третьем этапе были получены экспериментально-статистические модели свойств самоуплотняющегося бетона от его состава и структуры. Для получения статистико- математических зависимостей свойств самоуплотняющегося бетона был применен метод математического планирования эксперимента с использованием трёхфакторного плана B-D13. В качестве варьируемых факторов, оказывающих наибольшее влияние на технологические параметры и эксплуатационные характеристики самоуплотняющегося бетона, принимались структурные характеристики (С, W) и количество поликарбоксилатного суперпластификатора SVC E55. Факторы, уровни и интервалы варьирования представлены в таблице 5.
Таблица 5 –Уровни и интервалы варьирования факторов
Наименование
С
W
Количество SVC E55 от массы вяжущего
Фактор
Обозначение Натуральные Кодированные единицы единицы
доли х1 соотношение х2 % х3
Уровни варьирования
-1 0 +1
0,33 0,355 0,38 0,25 0,26 0,27 0,2 0,275 0,35
Интервал варьирования
0,025 0,01 0,075

При компьютерной обработке результатов экспериментов получены адекватные полиномиальные экспериментально-статистические модели, описывающие свойства самоуплотняющегося бетона. Данные модели после исключения незначимых коэффициентов представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Экспериментально-статистические модели свойств самоуплотняющегося бетона
No п/п
1 2
4
5 6
Выходной параметр, (y)
Расплыв обратного конуса, мм
Прочность на сжатие, 3 сут МПа 7 сут
28 сут Прочность на растяжение при
изгибе, МПа F, циклы W, МПа
Уравнение регрессии
y= 604,856+25,66·x1+3,66·x2+23,535·x3 ‒ 11,236·x12 +7,489·x22 +8,755·x32 – 4,464·x1·x3 ‒ 4,519·x2·x3 (11)
y=18,641+2,607·x1 -0,694 ·x2+0,49·x3 (13) y= 32,445+3,983 ·x1-0,92 ·x2+1,039·x3-0,865·x12-1,175·x22 (14) y= 39,876 + 4,15·x1 – 1,085·x2 + 1,179·x3 -1,226·x22 (15)
y= 3,994+0,279·x1-0,049 ·x2+0,09·x3-0,117·x22-0,054 ·x1·x3 (16)
y=134,96 + 46,425·x1 – 9,442·x2 – 20,067·x22 + 15,083·x1·x3 (17) y= 0,571 + 0,11·x1 -0,046·x3 + 0,134·x12 -0,068·x1·x3 -0,124·x2·x3 (18)
Вязкость Т500, сек
y=12,666 –3,317·x1 -1,653·x2 -0,978·x3-0,129 ·x12+0,775 ·x22+0,602 ·x32+0,753 ·x1·x2-0,569 ·x1·x3-1,065·x2·x3 (12)
Анализ полученных уравнений регрессии показывает, что наибольшее влияние на исследуемые характеристики самоуплотняющегося бетона оказывает фактор x1 – объёмная концентрация вяжущего (С), с увеличением которого повышается значение соответствующего выходного параметра во всех случаях, кроме вязкости смеси. Значения факторов W и SVC E55 изменяются при рассмотрении определенного свойства. Получение самоуплотняющегося бетона заданных свойств возможно при нахождении значений коэффициентов регрессии при рассмотрении соответствующей модели.
На основе полученной экспериментально-статистической математической модели, приведенной в таблице 6, построена номограмма прочности на сжатие в возрасте 28 суток нормального твердения самоуплотняющегося бетона (рисунок 9).
На основании полученных регрессионных моделей и номограммы прочности разработана методика определения состава самоуплотняющегося бетона заданных свойств, а также приведена последовательность определения состава самоуплотняющегося бетона с примерами расчёта.

Таблица 7 – Фазовый состав РД-Н
Соединения Полуводный гипс CaSO4·0,5Н2О
Кролит СaAl2O4
Алит С3S
Белит С2S
Четырехкальциевый алюмоферрит С4AF Доломит СaCO3·MgCO3
Майенит Ca12Al14O33
Кварц SiO2
Двуводный гипс CaSO4·2Н2О Аморфная фаза
Содержание % 41,8
21,4
7,4
3,2
3,7
7,3
2,3
1,2
1,7
17
Рисунок 9 – Номограмма прочности самоуплотняющегося бетона на сжатие в возрасте 28 сут нормального твердения
Твердение самоуплотняющегося бетона сопровождается усадкой, которая может приводить к трещинообразованию бетона, следовательно, к снижению эксплуатационных свойств и долговечности. Самоуплотняющиеся бетоны отличаются повышенным содержанием вяжущего теста и ограниченным содержанием крупного вторичного заполнителя мелкой фракции 5-10 мм, необходимых для обеспечения высокой текучести и самоуплотнения бетонной смеси. Для предотвращения трещинообразования, возникающего из-за усадочных деформаций цементного камня и повышения эксплуатационных свойств, предложено в ранее разработанный состав бетона ввести оптимальное количество расширяющей добавки РД-Н, фазовый состав которой представлен в таблице 7.
Компенсация усадочных деформаций в бетоне с РД-Н осуществляется за счёт образования расширяющей фазы – эттрингита на стадии формирования структуры бетона, т.е. в состоянии в котором бетон ещё способен к деформациям без образования видимых трещин. Оптимальное

минимальное содержание РД-Н составило 11% от массы вяжущего, исходя из достижения бетоном наименьшей линейной относительной деформации. В таблице 8 приведены составы исходного и оптимизированного бетонов. С помощью методов РФА установлено повышенное содержание эттрингита в оптимизированном составе, присутствие которого компенсирует усадочные деформации самоуплотняющегося бетона (таблица 9).
Наименование состава Исходный Оптимизированный
Таблица 8 – Составы самоуплотняющегося бетона Расход материалов, кг/м3
Ц МН 477 135 477 135
РД-Н П − 684 67 668
Щ SVC E55 В 583 2,14 232 569 2,14 241
Таблица 9 – Фазовый состав цементного камня самоуплотняющегося бетона Содержание, %
Фазы
Кварц SiO2
Кальцит СаCO3
Микроклин KAlSi3O8
Альбит NaAlSi3O8
Доломит СaCO3·MgCO3
Алит С3S
Белит С2S
Трехкальциевый алюминат С3А Четырехкальциевый алюмоферрит С4AF Портландит Сa(OH)2
Ангидрит CaSO4
Эттрингит Сa6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O Аморфная фаза
Исходный состав бетона
53,1
16,1
6,4
1,3
1,1

1,3
1,5
0,6
0,6
Оптимизированный состав бетона
24,5
5,7
2,3
3,2
1,6
0,7
1,7
1,2
0,5
1,6
Для управления свойствами бетонной смеси и бетона, а также для оптимизации состава, в том числе с отходами промышленности, можно применять единые аргументные характеристики бетона: объёмную концентрацию вяжущего (С), истинное водовяжущее отношение (W), определяемое к концу периода формирования структуры, и степень гидратации вяжущего (α), с помощью которой оценивают гидратацию вяжущего и изменение прочности цементного камня в процессе твердения. В данной работе степень гидратации вяжущего оставалась примерно одинаковой ввиду возраста исследуемого бетона в возрасте 28 суток, поэтому в работе не учитывалась.
Для полной характеристики строения бетона необходимо оценивать не только его макроструктуру, но и микроструктуру. Объёмная концентрация вяжущего (С), выражающая соотношение между цементным камнем и заполнителем, является характеристикой макроструктуры. Микроструктуру можно оценивать по характеру пористости цементного камня и заполнителя, а также пористости, получаемой за счет вовлечения воздуха на стадии приготовления смеси.

Установлено, что разработанные составы самоуплотняющегося бетона имеют плотную структуру с «плавающим» расположением заполнителей и объёмной концентрацией композиционного вяжущего, превышающей объём пустот заполнителей. При расположении зерен заполнителя на значительном расстоянии друг от друга важнейшим элементом структуры будет являться цементный камень из композиционного вяжущего. Величина объемной концентрации цементного теста композиционного вяжущего у исходного состава находится в пределах С = 0,361, у оптимизированного в пределах С = 0,393. Оптимизированный состав имеет большее количество цементного камня при меньшем количестве заполнителей и контактной зоны. Вместе с тем, формирование структуры оптимизированного состава происходит при меньшем истинном водовяжущем отношении (W = 0,25), по сравнению с исходным составом (W = 0,26), оказывая влияние на характер пористости.
Микроскопические исследования самоуплотняющегося бетона исходного состава и с расширяющейся добавкой показали разницу в их структурах. На микрофотографиях исходного бетона (рисунок 10) видна структура без четкой границы между щебнем из дробленого бетона и цементным камнем, представляющих собой единое целое, что объясняется полным проникновением продуктов гидратации в пористую структуру вторичного щебня. Образование плотной структуры бетона достигается за счет введения микронаполнителя из отсева дробления бетонного лома, подвергнутого механохимической активации. Введение расширяющей добавки оказывает положительное влияние и способствует образованию еще более плотной структуры цементного камня, что подтверждается данными электронной микроскопии (рисунок 11).
а) б)
Рисунок 10 – Микроструктура самоуплотняющегося бетона исходного состава: а – увеличение 400х; б – увеличение 1000х
а)
Рисунок 11 – Микроструктура самоуплотняющегося бетона оптимизированного состава:
а – увеличение 400х; б – увеличение 1000х
Пористость бетонов определялась по методу трехстадийного насыщения бетона водой при различных условиях насыщения. Пористость исходного состава составила: П1 −1,43%, П2 −14,95%, П3 – 1,55%, Побщ−17,93%. Оптимизированного состава: П1 −1,36%, П2 −13,84%, П3 –1,69%, Побщ−16,89%. Введение РД-Н уменьшает пористость первой, второй группы и общую пористость из-за образования более плотной структуры цементного камня, сформированной при меньшем W, что подтверждается электронно-микроскопическими исследованиями.
Были изучены следующие свойства бетонов: прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе, трещиностойкость, износостойкость, деформативные свойства. Установлено, что прочность исходного состава соответствует классу бетона В30, оптимизированного с расширяющей добавкой соответствует классу В35. Введение расширяющего компонента позволило повысить прочность на сжатие на 12%, прочность на растяжение при изгибе на 16,9%, износостойкость на 25%, ударную стойкость до 16 кг, модуль упругости бетона на 7,1%, трещиностойкость на 8,1%.
Улучшение характеристик самоуплотняющегося бетона оптимизированного состава достигается за счёт большей концентрации вяжущего из высокопрочного цементного камня, сформированного при меньшем значении истинного водовяжущего отношения, что способствует формированию плотной структуры меньшей пористости при меньшей концентрации щебня из дробленого бетона, имеющего дефектную структуру. Сводные данные свойств самоуплотняющегося бетона приведены в таблице 10.
Таблица 10 – Свойства самоуплотняющихся бетонов на основе бетонного лома
б)
Показатель
3 сутки Прочность на сжатие 7 сутки
28 сутки Прочность на растяжение при изгибе
Ед. изм.
Исходный Оптимизированный состав состав
19,8 21,9 МПа 34,4 38,3 42,1 47,2 МПа 4,14 4,84

Трещиностойкость, Кс Мн/м3/2 Модуль упругости, Еб МПа Коэффициент Пуассона, μ − Истираемость г/см2 Стойкость к ударным воздействиям кг
Продолжение таблицы 10 10,22
27300 0,21 0,2 0,5 0,4
9,45 25480
15 16
Таким образом, проведенные исследования подтвердили возможность получения безусадочного самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома, имеющего одновременно
высокие показатели прочности и износостойкости.
На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по получению
сырьевых материалов из бетонного лома и производству безусадочных самоуплотняющихся бетонов для полов промышленных зданий, включающие общие положения, требования к материалам, предварительную сортировку бетонного лома, получение вторичного заполнителя, приготовление самоуплотняющихся бетонных смесей с заполнителем из бетонного лома и его предварительную обработку, получение бетонов с заданным комплексом свойств. Разработанные рекомендации прошли опытно-промышленное внедрение на ООО «СтройМонтаж» при устройстве монолитного покрытия пола складского помещения площадью 180 м2. Примененная технология позволила получить экономический эффект в размере 39 518 руб, что составляет 219,5 руб на 1 м2 покрытия пола.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итоги исследования
1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность получения безусадочного самоуплотняющегося бетона путем введения тонкодисперсного модификатора и расширяющей добавки, позволяющих на начальном этапе формирования структуры композиционного вяжущего создать центры кристаллизации, иммобилизировать воду, переводя ее из свободного состояния в адсорбционное связное, улучшив одновременно реологические свойства бетонной смеси, компенсировать усадку, понизить капиллярную пористость, повысить прочность и трещиностойкость затвердевшего бетона.
2. Получен безусадочный самоуплотняющийся бетон со следующими характеристиками: прочностью на сжатие Rсж = 47,2 МПа; прочностью на растяжение при изгибе Rизг = 4,84 МПа, модулем упругости Еб=27300 МПа; коэффициентом Пуассона μ=0,2; истираемостью 0,4 г/см3; ударной стойкостью не менее 16 кг; трещиностойкостью Кс = 10,22 Мн/м3/2.
3. На основе исследований начального структурообразования установлены эталонные структурные характеристики бетона: объёмная концентрация вяжущего (С), истинное водовяжущее отношение (W), которые совместно с количеством суперпластификатора Sika ViscoCrete E55 позволили получить трехфакторные экспериментально-статистические модели свойств самоуплотняющегося бетона, необходимые для прогнозирования прочности, плотности, трещиностойкости, износостойкости и оптимизации состава многокомпонентного бетона.
4. С помощью методов РФА и ИКС установлено, что активация в вибромельнице отсева дробления щебня из бетонного лома совместно с поликарбоксилатным суперпластификатором Melflux 5581F приводит к механохимической активации отсева и созданию гидравлически активного микронаполнителя для самоуплотняющегося бетона. В результате механохимической

активации происходит аморфизация структуры отсева дробления с прививкой молекул поликарбоксилата. Положительная роль суперпластификатора Melflux 5581F заключается в интенсификации измельчения, получении зернового состава микронаполнителя с увеличенным количеством тонких фракций частиц, создании адсорбционных слоёв молекул поликарбоксилата на зернах конечного микронаполнителя. Установлены зависимости величины удельной поверхности и гранулометрического распределения частиц микронаполнителя от количества суперпластификатора Melflux 5581F и времени активации в вибромельнице. Получены экспериментально-статистические модели свойств композиционного вяжущего.
5. Показано, что оптимальный зерновой состав смеси щебня из дробленого бетона и природного песка, рассчитанный из условия наименьшего расхождения от эталонной кривой Фуллера, соответствует доли песка, равной 0,458 по объему или 0,54 по массе.
6.С помощью метода планирования эксперимента установлены многофакторные экспериментально-статистические модели свойств самоуплотняющейся бетонной смеси и затвердевшего самоуплотняющегося бетона, которые зависят от структурных характеристик (С и W) и количества суперплатификатора Sika ViscoCrete E55.
7. Произведена оптимизация состава разработанного самоуплотняющегося бетона путем введения расширяющей добавки в бетонную смесь. Установлено, что введение 11% расширяющей добавки в исходный состав самоуплотняющейся бетонной смеси обеспечивает компенсацию усадочных деформаций, возникающих на стадии твердения.
8. Установлено, что применение расширяющей добавки в самоуплотняющемся бетоне способствует повышению физико-механических и эксплуатационных характеристик бетона.
9. Разработаны рекомендации по промышленному получению щебня фр.5-10 мм и микронаполнителя из бетонного лома. Разработаны рекомендации по устройству полов на основе самоуплотняющейся бетонной смеси на основе бетонного лома, включающие ее приготовление, транспортировку и укладку.
10. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов исследований на предприятии ООО «СтройМонтаж». Безусадочный самоуплотняющийся бетон на основе бетонного лома общим объёмом 36 м3 применялся для устройства бетонного монолитного покрытия пола складского помещения площадью 180 м2. Экономический эффект применения разработанного бетона составил 219,5 руб. рублей на 1 м2 покрытия пола, суммарный экономический эффект – 39 518 руб. Дополнительный эффект применения безусадочного самоуплотняющегося бетона заключается в снижении трудоёмкости работ и улучшению производственной обстановки за счёт снижения уровня шума.
Рекомендации, разработанные в диссертации, могут быть использованы для устройства различных видов монолитных бетонных покрытий, в том числе при изготовлении безыскровых (взрывобезопасных) промышленных полов высокого качества.
Перспективой дальнейшей разработки темы является проведение исследований по получению сырьевых материалов для самоуплотняющихся бетонов из железобетонного и бетонного лома разнообразных видов изделий и конструкций на различных вяжущих, заполнителях, их сравнение, анализ и систематизация.

Актуальность темы исследования.
В настоящее время в промышленных зданиях широко применяются моно-
литные полы на основе цементных растворов и бетонов. Однако, несмотря на вы-
сокую технологичность и экономичность, их твердение сопровождается больши-
ми усадочными деформациями, а для снижения их истираемости и повышения
ударной стойкости, уменьшения пылеотделения требуются дополнительные опе-
рации по обработке поверхности бетона.
Решением проблемы является получение высокоэффективного безусадочного
самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома. Использование данного
самоуплотняющегося бетона позволяет значительно снизить трудоёмкость бето-
нирования, а также избежать трещинообразования из-за усадочных деформаций,
возникающих при твердении. В свою очередь, применение в самоуплотняющемся
бетоне материалов из бетонного лома позволяет расширить сырьевую базу строи-
тельных материалов и эффективно использовать отходы, образующиеся при сносе
ветхих зданий. Работа выполнена в рамках реализации программы реновации в
городе Москве.

Степень разработанности темы.

При работе над диссертацией был проведен анализ научных, патентных, тех-
нических и нормативных источников. Была обобщена литература по строитель-
ному материаловедению, теоретическим и экспериментальным исследованиям по
переработке бетонного и железобетонного лома, созданию наномодификаторов,
проектированию составов самоуплотняющихся бетонных смесей, применению
компенсаторов усадки в бетонных смесях, технологии изготовления полов про-
мышленных зданий. Однако, вопросы получения эффективных безусадочных са-
моуплотняющихся бетонов для полов промышленных зданий на материалах из
бетонного лома, обладающих высокой прочностью, стойкостью к ударным и ис-
тирающим воздействиям в целом не изучались.

Цель работы и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является разработка научно обоснованного
технологического решения, обеспечивающего получение безусадочного самоуп-
лотняющегося бетона для полов промышленных зданий на основе бетонного ло-
ма, обладающего высокими показателями эксплуатационных свойств и повышен-
ной технико-экономической эффективностью.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
‒ обосновать возможность получения безусадочного самоуплотняющегося
бетона на основе использования бетонного лома в качестве сырьевого материала
для приготовления полов промышленных зданий путем регулирования его соста-
ва и структуры;
‒ разработать способ получения полидисперсных модификаторов на основе
отсева дробления щебня;
‒ получить зерновой состав заполнителей, соответствующий оптимальной
гранулометрической кривой;
‒ установить с помощью методов математического планирования экспери-
мента экспериментально-статистические зависимости свойств самоуплотняюще-
гося бетона от его состава и структуры;
‒ оптимизировать состав самоуплотняющегося бетона с помощью введения
оптимального количества расширяющей добавки для компенсации деформаций,
возникающих при твердении в полах промышленных зданий;
‒ исследовать структуру самоуплотняющегося бетона с помощью методов
рентгенофазового анализа, электронной микроскопии и инфракрасной спектро-
скопии;
‒ исследовать влияние расширяющей добавки на основные физико-
механические, деформативные и эксплуатационные свойства самоуплотняющего-
ся бетона;
‒ разработать рекомендации по производству самоуплотняющегося бетона
для полов промышленных зданий на сырьевых материалах из переработанного
бетонного лома;
‒ произвести оценку технико-экономической эффективности предложенного
технологического решения;
‒ провести опытно-промышленное внедрение результатов исследования.
Объект исследования – безусадочный самоуплотняющийся бетон заданной
структуры, изготовленный на основе материалов из бетонного лома.
Предмет исследования – закономерности структурообразования самоуплот-
няющегося бетона на основе бетонного лома, влияющие на эксплуатационные
свойства полов промышленных зданий.

Научная новизна работы.

Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность полу-
чения безусадочного самоуплотняющегося бетона путем введения тонкодисперс-
ного модификатора и расширяющей добавки. Данное решение позволяет на на-
чальном этапе формирования структуры композиционного вяжущего создать цен-
тры кристаллизации, иммобилизировать воду, переводя ее из свободного состоя-
ния в адсорбционное связное, улучшив одновременно реологические свойства бе-
тонной смеси, компенсировать усадку, понизить капиллярную пористость, повы-
сить прочность и трещиностойкость затвердевшего бетона.
На основе исследований начального структурообразования установлены эта-
лонные структурные характеристики самоуплотняющегося бетона: объёмная кон-
центрация вяжущего (С) и истинное водовяжущее отношение (W), которые со-
вместно с количеством суперпластификатора Sika ViscoCrete E55 позволили по-
лучить трехфакторные экспериментально-статистические модели свойств само-
уплотняющегося бетона, необходимые для прогнозирования прочности, плотно-
сти, трещиностойкости, износостойкости и оптимизации состава многокомпо-
нентного бетона.
Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Обоснована возможность получения безусадочного самоуплотняющегося
бетона высокой прочности, которая не противоречит и дополняет теорию компо-
зиционных материалов на основе портландцемента; получение безусадочного са-
моуплотняющегося бетона высокой прочности возможно путем совместного ис-
пользования высокоэффективного суперпластификатора, крупного заполнителя
из дробленого бетона, полидисперсного композиционного вяжущего, состоящего
из портландцемента и микронаполнителя, расширяющей добавки;
2. Сформулированы теоретические представления о проектировании состава
самоуплотняющегося бетона с необходимой текучестью, вязкостью на основе
единых аргументных характеристик структурной теории: объёмной концентрации
вяжущего (С), истинного водовяжущего отношения (W), а также количества по-
ликарбоксилатного суперпластификатора Sika ViscoCrete E55;
3. Разработан состав и режим изготовления самоуплотняющейся бетонной
смеси со следующими технологическими свойствами: диаметром расплыва стан-
дартного конуса более 550 мм, вязкостью Т500 более 10 сек, средней плотностью
2105-2120 кг/м3;
4. Разработан безусадочный самоуплотняющийся бетон для полов промыш-
ленных зданий, обладающий повышенными эксплуатационными характеристика-
ми: прочностью на сжатие Rсж = 47,2 МПа; прочностью на растяжение при изгибе
Rизг = 4,84 МПа; общей пористостью Побщ = 16,89 %; модулем упругости
Еб = 27300 МПа, коэффициентом Пуассона μ = 0,2; коэффициентом интенсивно-
сти напряжений Кс = 10,22 МН/м3/2; истираемостью 0,4 г/см2; ударной стойкостью
не менее 16 кг;
5. Разработаны рекомендации по производственному получению сырьевых
материалов для самоуплотняющегося бетона из бетонного лома. Указаны особен-
ности технологии производства безусадочного самоуплотняющегося бетона. Раз-
работаны рекомендации по изготовлению полов промышленных зданий из без-
усадочного самоуплотняющегося бетона.
Методология и методы диссертационного исследования.

Методологической основой исследования являются теоретические и эмпири-
ческие методы, базирующиеся на обобщении, сравнении, эксперименте, методах
системного подхода, математического моделирования, планирования и обработки
результатов экспериментов. Работа выполнена с применением методологических
основ системно-структурного подхода строительного материаловедения «состав –
структура − свойства». Экспериментальные исследования проводились на лабора-
торных образцах, изготовленных и испытанных на поверенном оборудовании по
действующим нормативным документам РФ с применением современных мето-
дов анализа: химического, электронно-микроскопического, рентгенофазового,
инфракрасной спектроскопии и лазерной гранулометрии.

Положения, выносимые на защиту.

1. Обоснование возможности получения на основе бетонного лома безуса-
дочного самоуплотняющегося бетона заданной структуры, обладающего требуе-
мыми физико-механическими свойствами и эксплуатационными показателями и
предназначенного для устройства полов промышленных зданий;
2. Результаты экспериментальных исследований влияния основных струк-
турных характеристик на физико-механические и эксплуатационные свойства са-
моуплотняющегося бетона на основе бетонного лома;
3. Результаты экспериментальных исследований влияния компенсатора уса-
дочных деформаций в виде расширяющей добавки на улучшение физико-
механических показателей и эксплуатационных свойств самоуплотняющегося бе-
тона на основе бетонного лома;
4. Оптимальный состав безусадочного самоуплотняющегося бетона на осно-
ве бетонного лома, обладающего высокими показателями эксплуатационных
свойств и повышенной технико-экономической эффективностью.
Степень достоверности результатов.
Высокая достоверность результатов диссертационного исследования дости-
гается путем обоснованного выбора новейших методов исследования, проведени-
ем экспериментов с использованием испытательного и исследовательского обо-
рудования с высокой воспроизводимостью результатов, применением стандарт-
ных методик, которые обеспечивают точность полученных результатов с вероят-
ностью не менее 95 %, большим объёмом выполненных экспериментальных ис-
следований, требуемым количеством повторных испытаний и применением мате-
матико-статистических методов обработки полученных результатов, их сравнени-
ем и сопоставлением с результатами других авторов, а также положительными ре-
зультатами апробации и производственном внедрении разработанного безусадоч-
ного самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома.

Апробация работы.

Результаты исследований по теме диссертационной работы были доложены
на международных конференциях:
‒ ХХ Международная межвузовская научно-практическая конференция сту-
дентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство ‒ формиро-
вание среды жизнедеятельности», 26-28 апреля 2017 г., г. Москва, Российская Фе-
дерация;
‒ IV международная научно-техническая конференция: «Инновации и моде-
лирование в строительном материаловедении», 19-20 февраля 2019 г., г. Тверь,
Российская Федерация;
‒ Сибирский транспортный форум: «TransSiberia 2018 (Siberian Transport Fo-
rum – TransSiberia 2018)», 16-18 мая 2018 г., г. Новосибирск, Российская Федера-
ция;
‒ «Международная научно-техническая конференция молодых учёных БГТУ
им. В.Г. Шухова», 25-30 апреля 2019 г., г. Белгород, Российская Федерация;
‒ Международная научно-техническая конференция «Современные направ-
ления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машино-
строении 2019» (ICMTMTE 2019), 9-13 сентября 2019 г., г. Ялта, Российская Фе-
дерация.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 7 работ
опубликованы в журналах, включенных в «Перечень рецензируемых научных из-
даний, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты дис-
сертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой сте-
пени доктора наук», и 6 работ опубликовано в издании, индексируемом в между-
народной реферативной базе Scopus. В диссертации использованы результаты на-
учных работ, выполненных автором – соискателем ученой степени кандидата
технических наук – лично и в соавторстве. Список опубликованных научных ра-
бот Наруть В.В. (лично и в соавторстве) приведен в Приложении А.

Внедрение результатов исследований.

Производственное внедрение разработанного безусадочного самоуплотняю-
щегося бетона на основе бетонного лома проведено на предприятии
ООО «СтройМонтаж». При содействии специалистов ООО «СтройМонтаж» была
изготовлена опытная партия бетонной смеси общим объёмом 36 м3. Опытная пар-
тия безусадочной бетонной смеси применялась для собственных нужд компании
ООО «СтройМонтаж» при устройстве монолитного покрытия пола складского
помещения площадью 180 м2. Применение безусадочной самоуплотняющейся бе-
тонной смеси позволило уменьшить затраты труда и времени на проведение бе-
тонных работ. При этом исключается необходимость применять дорогостоящие
сухие смеси для укрепления поверхностного слоя бетона. Примененная техноло-
гия позволила получить экономический эффект в размере 39 518 руб, что состав-
ляет 219,5 руб на 1 м2 покрытия пола.
Личный вклад автора состоит в изучении теоретических и эксперимен-
тальных основ с целью разработки безусадочного самоуплотняющегося бетона на
основе бетонного лома для полов промышленных зданий; подготовке и проведе-
нии экспериментальных исследований по получению сырьевых материалов из бе-
тонного лома для самоуплотняющегося бетона; планировании и непосредствен-
ном проведении экспериментальных исследований по разработке самоуплотняю-
щегося бетона; статистической обработке полученных экспериментальных дан-
ных; создании методики определения состава самоуплотняющегося бетона на ос-
нове бетонного лома; оптимизации состава самоуплотняющегося бетона для по-
лучения безусадочного самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома с
требуемыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами, предъяв-
ляемыми к полам промышленных зданий; опытному внедрению результатов ис-
следования, а также подготовке публикаций в периодических научно-технических
изданиях и докладов на научных конференциях по теме диссертационной работы
на основе полученных результатов проведенных исследований.

Соответствие паспорту специальности.

Диссертационная работа соответствует п.12 «Разработка способов утилиза-
ции и повторного использования материалов от разборки зданий и сооружений»
паспорта научной специальности 05.23.05 «Строительные материалы и изделия».

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, спи-
ска литературы и трех приложений. Работа изложена на 204 страницах машино-
писного текста, включает 46 таблиц, 43 рисунка и список литературы из 203 на-
именований.

1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность
получения безусадочного самоуплотняющегося бетона путем введения тонкодис-
персного модификатора и расширяющей добавки, позволяющих на начальном
этапе формирования структуры композиционного вяжущего создать центры кри-
сталлизации, иммобилизировать воду, переводя ее из свободного состояния в ад-
сорбционное связное, улучшив одновременно реологические свойства бетонной
смеси, компенсировать усадку, понизить капиллярную пористость, повысить
прочность и трещиностойкость затвердевшего бетона.
2. Получен безусадочный самоуплотняющийся бетон со следующими
характеристиками: прочностью на сжатие Rсж = 47,2 МПа; прочностью на растя-
жение при изгибе Rизг = 4,84 МПа, модулем упругости Еб=27300 МПа; коэффици-
ентом Пуассона μ=0,2; истираемостью 0,4 г/см3; ударной стойкостью не менее
16 кг; трещиностойкостью Кс = 10,22 Мн/м3/2.
3. На основе исследований начального структурообразования установ-
лены эталонные структурные характеристики бетона: объёмная концентрация вя-
жущего (С), истинное водовяжущее отношение (W), которые совместно с количе-
ством суперпластификатора Sika ViscoCrete E55 позволили получить трехфактор-
ные экспериментально-статистические модели свойств самоуплотняющегося бе-
тона, необходимые для прогнозирования прочности, плотности, трещиностойко-
сти, износостойкости и оптимизации состава многокомпонентного бетона.
4. С помощью методов РФА и ИКС установлено, что активация в виб-
ромельнице отсева дробления щебня из бетонного лома совместно с поликарбок-
силатным суперпластификатором Melflux 5581F приводит к механохимической
активации отсева и созданию гидравлически активного микронаполнителя для
самоуплотняющегося бетона. В результате механохимической активации проис-
ходит аморфизация структуры отсева дробления с прививкой молекул поликар-
боксилата. Положительная роль суперпластификатора Melflux 5581F заключается
в интенсификации измельчения, получении зернового состава микронаполнителя
с увеличенным количеством тонких фракций частиц, создании адсорбционных
слоёв молекул поликарбоксилата на зернах конечного микронаполнителя. Уста-
новлены зависимости величины удельной поверхности и гранулометрического
распределения частиц микронаполнителя от количества суперпластификатора
Melflux 5581F и времени активации в вибромельнице. Получены эксперименталь-
но-статистические модели свойств композиционного вяжущего.
5. Показано, что оптимальный зерновой состав смеси щебня из дробле-
ного бетона и природного песка, рассчитанный из условия наименьшего расхож-
дения от эталонной кривой Фуллера, соответствует доли песка, равной 0,458 по
объему или 0,54 по массе.
6. С помощью метода планирования эксперимента установлены много-
факторные экспериментально-статистические модели свойств самоуплотняющей-
ся бетонной смеси и затвердевшего самоуплотняющегося бетона, которые зависят
от структурных характеристик (С и W) и количества суперплатификатора Sika
ViscoCrete E55.
7. Произведена оптимизация разработанного самоуплотняющегося бе-
тона путем введения расширяющей добавки в бетонную смесь. Установлено, что
введение 11 % расширяющей добавки в исходный состав самоуплотняющейся бе-
тонной смеси обеспечивает компенсацию усадочных деформаций, возникающих
на стадии твердения.
8. Установлено, что применение расширяющей добавки в самоуплот-
няющемся бетоне способствует повышению физико-механических и эксплуата-
ционных характеристик бетона.
9. Разработаны рекомендации по промышленному получению щебня
фр.5-10 мм и микронаполнителя из бетонного лома. Разработаны рекомендации
по устройству полов на основе самоуплотняющейся бетонной смеси на основе бе-
тонного лома, включающие ее приготовление, транспортировку и укладку.
10. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов исследова-
ний на предприятии ООО «СтройМонтаж». Безусадочный самоуплотняющийся
бетон на основе бетонного лома общим объёмом 36 м3 применялся для устройства
бетонного монолитного покрытия пола складского помещения площадью 180 м 2.
Экономический эффект применения разработанного бетона составил 219,5 руб.
рублей на 1 м2 покрытия пола, суммарный экономический эффект − 39 518 руб.
Дополнительный эффект применения безусадочного самоуплотняющегося бетона
заключается в снижении трудоёмкости работ и улучшению производственной об-
становки за счёт снижения уровня шума.

Рекомендации, разработанные в диссертации, позволяют утилизировать
значительный объем бетонного лома для его дальнейшей переработки и получе-
ния сырьевых материалов – щебня из дробленого бетона фр.5-10 мм и микрона-
полнителя с целью получения самоуплотняющегося бетона для полов промыш-
ленных зданий. Указанный в работе подход позволяет получить безусадочный
самоуплотняющийся бетон, который может быть применен при устройстве безы-
скровых (взрывобезопасных) покрытий полов высокого качества на промышлен-
ных предприятия с легковоспламеняющимися жидкостями, а также для производ-
ства ненесущих внутренних стеновых конструкций.
Дальнейшего продолжения требуют исследования по получению сырьевых
материалов для самоуплотняющихся бетонов из железобетонного и бетонного
лома разнообразных видов изделий и конструкций на различных вяжущих, запол-
нителях, их сравнение, анализ и систематизация.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Публикации автора в научных журналах

    Самоуплотняющийся бетон с карбонатным наполнителем для объектов транспортной инфраструктуры
    О.А. Ларсен, В.В. Наруть // Инженерно-строительный журнал. − 2− No. 8 (68). − С. 76–doi: 5862/MCE.
    Оптимизация состава самоуплотняющегося бетона на основе бетонного лома для полов промышленных зданий
    БСТ – Бюллетень строительной техники. − 2− No 3 (1027). − С. 56

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицированный бетон для подземных сооружений прибрежной зоны с высоким содержанием сульфатов
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»
    Комплексные ремонтные составы на основе барханного песка
    📅 2020год
    🏢 ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет»
    Самоклеящиеся эластичные радиационно-защитные покрытия
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Ивановский государственный политехнический университет»
    Ангидритовое вяжущее, модифицированное комплексной добавкой из щелочного и сульфатных активаторов
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»
    Коррозионностойкий бетон с модифицированной структурой для морских сооружений
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»