Бетоны, модифицированные акриловым латексом, для ремонта портовых гидротехнических сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Коротков, Олег Станиславович

• Коротков, Олег Станиславович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Коротков, Олег Станиславович

Определения, обозначения и сокращения.

Введение.

1 Современное состояние вопроса.

1.1 Анализ современных технологий ремонта.

1.2 Анализ выполненных ранее исследований свойств бетонов модифицированных водными дисперсиями или эмульсиями полимеров.

1.3 Постановка задач исследования.

1.4 Выводы по главе.

2 Материалы и методики исследования.

2.1 Характеристика материалов.

2.2 Методики исследования.

2.2.1 Технологические свойства.

2.2.2 Изготовление образцов.

2.2.3 Физико-механические свойства.

2.2.4 Методики контроля технического состояния причальных сооружений.

3 Обоснование необходимости создания замкнутого изоляционного контура и определение его параметров.

3.1 Конструктивное исполнение причальных сооружений и анализ их технического состояния.

3.2 Анализ агрессивных воздействий и определение степени их влияния на состояние конструктивных элементов причалов.

3.2.1 Определение основных агрессивных воздействий.

3.2.2 Оценка уровня агрессивности морской воды в Цемесской бухте.

3.2.3 Оценка волнового воздействия.

3.2.4 Оценка деструктивных процессов, связанных с образованием наледей на поверхности причалов.

3.3 Пути увеличения межремонтных сроков.

3.4 Выводы по главе.

4 Исследование влияния акрилового латекса на свойства бетона.

4.1 Физико-механические и технологические свойства модифицированных бетонов.

4.1.1 Прочность.

4.1.2 Проницаемость.

4.1.3 Исследование свойств составов с содержанием акрилового латекса в количестве 2-ь6% массы цемента.

4.2 Разработка комплексной технологии ремонтно-восстановительных работ.

4.2.1 Технология ремонта.

4.2.2 Исследование свойств составов торкретбетона.

4.3 Выводы по главе.

5 Исследование технологии торкретбетона с использованием акрилового латекса в качестве модификатора.

5.1 Изучение технологии торкретирования модифицированными составами.

5.2 Изучение физико-механических свойств замкнутого изоляционного контура.

5.3 Исследование поровой структуры торкретбетона, уложенного на конструкцию.

5.4 Выводы по главе.

6 Экономическое обоснование применения акрилового латекса в качестве модификатора торкретбетона и опыт внедрения.

6.1 Технико-экономическое обоснование.

6.2 Результаты внедрения.

6.3 Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Бетоны, модифицированные акриловым латексом, для ремонта портовых гидротехнических сооружений»

Актуальность диссертационного исследования обусловлена важностью задач обеспечения эффективного функционирования морских торговых портов в составе транспортного комплекса России. Являясь узловыми точками логистической системы, порты ежегодно обеспечивают прохождение миллионов тонн различных товаров и грузов. Техническое состояние портов определяет объем погрузо-разгрузочных работ и соответственно величину сборов и платежей, отчисляемых в бюджеты федерального и регионального уровня.

Порты представляют сложный комплекс зданий и сооружений различной конструкции и назначения, среди которых особое место занимают причалы. Большая часть эксплуатируемых в настоящее время причальных сооружений была построена в середине прошлого века, когда к их строительству был подключен весь потенциал СССР. Согласно принятым в те годы нормам [71,77], срок эксплуатации несущего железобетонного элемента причала составлял сорок лет. По прошествии указанного срока нормы обязывали проводить капитальный ремонт, сущность которого сводилась к замене изношенного элемента на новый [72]. Текущий ремонт, в свою очередь, должен был обеспечить безаварийную эксплуатацию элемента от установки до замены.

К концу 90-х годов большинство элементов достигло предельного состояния, и их дальнейшая эксплуатация стала опасна для жизни. Проведенные обследования свидетельствовали о значительном снижении ресурса конструкций, наличии большого числа критических дефектов и повреждений. Ряд сооружений из-за технического состояния подлежал выводу из эксплуатации. К моменту, когда возникла необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ, страна вступила в эпоху экономических и политических реформ, что привело к значительному снижению темпов гидротехнического строительства. Большинство уникальных предприятий промышленности строительной индустрии были закрыты, прекратился промышленный выпуск крупноразмерных несущих причальных элементов.

Рост экспортно-импортных операций при отсутствии экономической базы для строительства новых портовых комплексов определил необходимость восстановления существующих гидротехнических сооружений (ГТС).

Инженерные обследования причалов, проведенные в период с 1995 по 2000 гг. в рамках всероссийской паспортизации ГТС показали, что самыми распространенными являются разрушения железобетонных причалов, составляющих более 80% от общего числа сооружений. Анализ современного технического состояния свидетельствует о недостаточной эффективности выполняемых ремонтов. Применяемые для ремонта различные материалы отвечают требованиям, ограниченным прочностью на сжатие, водонепроницаемостью и морозостойкостью, что соответствует действующим нормам, однако этого недостаточно, чтобы обеспечить восстановление эксплуатационных характеристик и увеличить срок службы отремонтированного элемента. Условия эксплуатации морских портовых ГТС характеризуются одновременным воздействием комплекса физических и химических разрушающих факторов. Применяемые традиционные технологии ремонта [90] не учитывают данного факта, что значительно сокращает срок службы ремонтного покрытия.

С • переходом-на рыночную систему экономических взаимоотношений изменился подход к системе ремонта. К ремонтным технологиям предъявляются требования, основанные на экономической целесообразности, основными из которых являются: увеличение межремонтного периода, проведение ремонтных работ без вывода объекта ремонта из эксплуатации, сокращение затрат на проведение текущих ремонтов, восстановление элемента без его замены. Именно этими требованиями руководствовался автор, занимаясь вопросами исследования модифицированных акриловым латексом бетонов, предназначенных для ремонта морских причальных сооружений.

Проведя предварительное исследование, мы выяснили, что применение латексов для модификации бетонов является одним из перспективных направлений в области ремонта гидротехнических сооружений. Совмещение свойств минерального вяжущего со свойствами органического полимера позволяет получать бетоны с заданными свойствами при сравнительно низких затратах.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка технологии ремонта причальных сооружений на основе бетонов, модифицированных акриловым латексом с обеспечением основных требований по долговечности конструктивных элементов.

В рамках поставленной цели были решены следующие задачи:

- на основании анализа и систематизации причин разрушений ж/б элементов причалов определены свойства, которыми должен обладать ремонтный материал;

- • исследованы свойства бетонов, модифицированных акриловым латексом;

- 'исследована технология изготовления и укладки бетона, модифицированного акриловым латексом.

При разработке технологии ремонта особое внимание уделялось использованию уже имеющихся строительных материалов и механизмов.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Обоснование необходимости создания единого замкнутого изоляционного контура по внешним граням ж/б элементов причальных сооружений. Конструктивно изоляционный контур включает несколько слоев, каждый из которых выполняет определенную функцию.

2) В качестве материалов для этих слоев следует использовать цементно-песчаные композиции, модифицированные акриловым латексом и суперпластификатором.

3) Технологично для устройства таких конструкций использование торкретирования, что в совокупности с указанными выше модификаторами позволит создать на поверхности конструкции покрытие, стойкое к агрессивным воздействиям среды.

Методы исследования. В процессе диссертационного исследования использовались прикладные статистические методы, методы системного анализа, методы полевых испытаний, методы химического анализа, методы лабораторных исследований, методы сравнительной оценки, методы контроля технического состояния ГТС, методы экономического анализа и другие научные методы исследования.

В .качестве информационной базы исследования использовались труды отечественных и зарубежных ученых, специализирующихся в области материаловедения, а также законодательные и нормативные документы РФ. Выполнение исследований базировалось на таких материалах, как отчетные и статистические данные ФГУП «Союзморниипроект», отчетные документы организаций, аккредитованных в системе Минтранса России как организации-контролеры, и занимающихся освидетельствованием технического состояния ГТС.

Степень обоснованности и достоверности полученных результатов подтверждена фактическими данными обследований и испытаний причальных сооружений, выполненных организациями-контролерами ФГУП «Союзморниипроект», ЗАО «Институт ИМИДИС» при участии автора.

Апробация и внедрение. Основные положения и результаты исследований доложены на научно-технических конференциях, наиболее крупные из которых, На базе выполненных исследований разработано два нормативно-технических документа по применению бетонов, модифицированных акриловым латексом для ремонта портовых ГТС. Результаты работы использовались для восстановления эксплуатационных характеристик 32 причалов таких предприятий: ОАО «Новороссийский морской торговый порт» (ОАО «НМТП»), ОАО «Новорослесэкспорт» (ОАО «НЛЕ»), ОАО «Новороссийский судоремонтный завод» (ОАО «НСРЗ»), ООО «Директория - новый торговый порт». Площадь нанесения разработанного ремонтного покрытия составляет более 45000 м . Материалы диссертации включены в состав проектной документации таких научно-исследовательских и проектно-изыскательских организаций, как ОАО «Новоморниипроект», ГУЛ «Черноморниипроект», ООО «Морпроект».

Работа выполнена в лаборатории технологии бетонов. Отдельные части работы были выполнены в лаборатории коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций.

Автор выражает свою благодарность за помощь и консультации при написании работы А.И. Васильеву, Л.Р. Мороз, Ю.Г. Хаютину, В.Л. Чернявскому, Е.М. Глазунову, С.Н. Семененку, Н.К. Розенталю, Г.В. Любарской.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из списка терминов, определений и принятых сокращений, введения, шести глав, заключения, библиографического списка использованных источников, включающего 133 наименования. Общий объем работы составляет 160 стр. Основной текст изложен на 122 стр. В работе имеются 53 таблицы, 77 рисунков, из них 45 графиков.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Коротков, Олег Станиславович

6.3 Выводы по главе

1) Введение акриловой эмульсии позволяет усовершенствовать технологический процесс нанесения торкретбетона на потолочные поверхности, позволяет увеличить производительность труда и сократить сроки окупаемости.

2) Акриловая эмульсия снижает расход материала, ушедшего в отскок, что делает данную технологию привлекательной с точки зрения безотходности производства.

3) Наибольший эффект от применения акриловой эмульсии наблюдается при рассмотрении длительного периода эксплуатации сооружения. Несмотря на то, что стоимость проведения одного ремонта с использованием традиционных материалов на 20% дешевле стоимости ремонта с использованием акриловой эмульсии, данные затраты окупаются, так как происходит увеличение межремонтного периода в 2,5 раза. Приведенные затраты по варианту с использованием традиционных материалов превышают данный показатель для разработанной технологии на 50,1%, что свидетельствует о наибольшей экономической эффективности данного решения.

Заключение

По итогам настоящей работы были сделаны следующие выводы и получены практические результаты.

1 Установлены основные причины разрушений ж/б элементов причальных сооружений. К ним следует отнести: коррозию металлической арматуры, деструкцию бетона под воздействием динамических знакопеременных нагрузок силового и температурного характера.

2 Выявлена необходимость поиска индивидуальных решений при проведении ремонтно-восстановительных работ для различных элементов причальных сооружений в связи с различными условиями эксплуатации и комплексами негативных воздействий.

3 Выявлена необходимость создания замкнутого гидроизоляционного контура вокруг ж/б элементов.

4 Установлены физико-механические характеристики гидроизоляционного контура, включая водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление растяжению при изгибе и сжатии, сцеплению с основанием.

5 Определено, что контур должен состоять как минимум из двух слоев с обязательным перекрытием холодных швов.

6 Разработана технология нанесения! покрытий на горизонтальные потолочные и вертикальные плоскости на основе цементного мелкозернистого бетона, модифицированного акриловым латексом. Разработанные составы предназначены для нанесения при помощи высокопроизводительной бетон-шприц- машины БМ-86 отечественного производства.

7 Разработаны базовые составы с соотношением составляющих Ц : П1 : П2 : ЛЭ : В = 1 : 2 т 3,5 : 0,8 т 1,2 : 0,2 0,45. Составы характеризуются следующими физико-механическими показателями:

- водопоглощение 1,44%;

- водонепроницаемость 12;

- истираемость 0,27 г/см2;

- адгезия при сдвиге 2,6 МПа;

- адгезия при прямом отрыве 3,96 МПа;

- адгезия после многократного замораживания и оттаивания 4,1 МПа;

- растяжение при изгибе Кизг = 10,2;

- прочность при сжатии Ясж = 35 МПа.

8 Разработанная технология, включая составы модифицированного мелкозернистого бетона, была применена при ремонте причальных сооружений в порту Новороссийск. Объем внедрения составил 45,0 тыс. м . При этом за восемь лет эксплуатации повреждений ремонтного покрытия обнаружено не было.

9 Разработанные решения легли в основу регламентов по ремонту и восстановлению причальных сооружений Азово-Черноморского бассейна.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Коротков, Олег Станиславович, 2012 год

1. Абоймова З.Г. Влияние добавок латекса на прочность и морозостойкость бетона. Тр./НИИ пром. стр-тва . Уфа, 1974 - вып. 15.

2. Адомавичуте О.Б. Полимерцементные растворы для гидроизоляции -Информ. листок /Лит.НИИ. Вильнюс, 1973 - №14.

3. Артамонов B.C. Защита железобетона от коррозии. М.: Изд-во литературы по строительству. 1967 - 128 с.

4. Алексеев С.Н., Ратинов В.Б., Розенталь H.H., Кашурников Н.М. Ингибиторы коррозии стали в железобетонных конструкциях. М.: Изд-во «Стройиздат», 1985г. -272с.

5. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. -Москва 1998.

6. Батраков В.Г., канд. техн. наук. Повышение долговечности бетона добавками кремнийорганических полимеров. Под ред. д-ра техн. наук В.М. Москвина. М.: Стройиздат.

7. Баженов Ю.М. Технология бетона. 3-е издание. М.: Изд-во АСВ, 2002 -500 с.

8. Бабаевский П.Г., канд. техн. наук, Дуброва Б.М., Лещинер A.A. канд. хим. наук, Яшунская Ф.И., д-р экономических наук, Бабич Л.Н., Рутберг С.Н. Англо-русский словарь по химии и технологии полимеров. М.: Изд-во «Русский язык». 1977 - 536 с.

9. Бетоны и железобетонные работы. Под ред. В.Д. Топчия. М.: Изд-во «Стройиздат», 1987 - 320 с.

10. Брукс Г., Линдер Р., Руффет Г. Торкретбетон, торкрет-цемент, торкрет-штукатурка. М.: Изд-во «Стройиздат», 1985 - 205 с.

11. Бусев А.И., Ефимов И.П. Словарь химических терминов. Пособие для учащихся. М.: Изд-во «Просвещение», 1971 - 207 с.

12. Виноградов Б.Н. Влияние заполнителей на свойства бетона. М.: Стройиздат. 1979 -224 с.

13. Волков М.И.,проф., Пантелеев Ф.Н., доцент. Пособие к лабораторным работам по испытанию дорожностроительных материалов. М.: «Дориздат» 1952-295 с.

14. Внеочередное освидетельствование причала №10 ОАО «НСРЗ» / ЗАО «ГЖИ». Руководитель работ В.В. Гараджа, 08/01-09-10 ТК 1.- Новороссийск, 2001.

15. Глекель Ф.Л. Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим. Ташкент, 1975.

16. Гринчик И .Г., Ким А.Х. Течение в степенной жидкости в пространстве между цилиндрами. Минск, 1970.

17. Георадиолокационное просвечивание портовой территории причал №9 НМТП. Руководитель работ В.Л. Меншиков. Новороссийск, 2000.18