Фибробетон для ремонта и реконструкции зданий и сооружений с использованием сырьевых ресурсов Ближнего Востока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Шакарна, Махмуд Хусни Ибрахим

• Шакарна, Махмуд Хусни Ибрахим
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шакарна, Махмуд Хусни Ибрахим

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Состояние зданий и сооружений на Ближнем Востоке.

1.2. Условия эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций в регионе Ближнего Востока.

1.3. Строительные материалы, используемые для ремонта и реконструкции железобетонных зданий и сооружений на Ближнем Востоке.

1.4. Сырьевая база материалов, используемых при реконструкции зданий и сооружений на Ближнем Востоке.

1.5. Пути повышения эффективности используемых материалов.

1.6. Выводы.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Методы исследований.

2.1.1. Рентгенофазовый анализ.

2.1.2. Растровый электронно-микроскопический анализ.

2.1.3 Определение гранулометрического состава веществ.

2.1.4 Изучение свойств заполнителя.

2.1.5.Изучение реологических характеристик цементных суспензий.

2.1.6. Адсорбция СП на ВНВ.

2.1.7. Изучение характеристик бетонных смесей.

2.1.8. Определение призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.

2.2. Применяемые материалы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ С

УЧЕТОМ СЫРЬЕВЫХ ЕСУРСОВБЛИЖНЕГОВОСТОКА.

3.1. Зеленые экологически чистые композиты - стратегия строительства Арабских государств.

3.2. Методы ухода за бетоном в условиях сухого жаркого климата.

3.3. Свойства композиционных вяжущих в зависимости от состава

3.3.1. Влияние тонкости помола и содержания туфа наь физико-механические и технологические свойства вяжущих.

3.3.2. Свойства композиционных вяжущих в зависимости от состава.

3.3.3. Влияния способа помола сырьевых компонентов на физико-механические и технологические свойства вяжущих.

3.4. Состав и морфология новообразований композиционных вяжущ.

3.5. Особенности структурообразования композиционного вяжущего с использованием туфа.

3.6. Выводы.

4. СВОЙСТВА ФИБРОБЕТОНА В ЗАВИМОСТИ ОТ

СОСТАВА.

4.1.Проектирование состава фибробетона с применением композиционных вяжущих.

4.2. Свойства фибробетона в зависмости от количества и вида фибры

4.2.1. Влияние волновой фибры на свойства бетона.

4.2.2. Свойства бетона в зависимости от содержания фрезерованной фибры.

4.2.3. Исследования анкерной фибры в бетонах.

4.2.4. Проектирование составов фибробетонов для ремонта и реконструкции зданий и сооружений на Ближнем

Востоке различного назначения.

4.3. Повышение качества фибробетона.

4.4. Деформативные характеристики фибробетона.

4.5. Долговечность сталефибробетона.

4.6 . Выводы.

5. ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

5.1. Разработка нормативных документов.

5.2. Внедрение результатов.

5.3. Технико-экономическое обоснование.

5.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фибробетон для ремонта и реконструкции зданий и сооружений с использованием сырьевых ресурсов Ближнего Востока»

Актуальность. Ближний Восток является одним из регионов мира с большими темпами развития строительства. К сожалению, в некоторых государствах арабского мира в настоящее время разрушено значительное количество зданий и сооружений, а часть их нуждаются в ремонте и восстановлении, что связано, как с неспокойной политической обстановкой, природно-климатическими условиями, так и с геологическим строением земной коры. Фибробетон является одним из эффективных строительных материалов, применяемых для ремонта и реконструкции зданий и сооружений. Дисперсное армирование значительно повышает прочность композита на растяжение и замедляет образование трещин на всех стадиях формирования его структуры.

Актульной задачей также является управление процессами структурообразования бетона в условиях жаркого климата. Быстрое испарение влаги из бетонной смеси может привести к пластической усадке и образованию волосных трещин в бетоне, а последующее охлаждение вызывать растягивающие напряжения.

Существующие методы ухода за бетоном в условиях сухого и жаркого климата являются не эффективными с точки зрения технологических и экономических показателей. Представляется, что введение туфа определенного состава и гранулометрии в цементную систему создает изменение баланса внутренних сил за счет водоудерживающей способности частичек туфа при перемешивании и формовании с последующим выделением необходимых доз Н20 в процессе твердения бетона, что приводит к уменьшению напряжений в затвердевшем бетоне и, как следствие, к снижению количества и размера, образующихся в нём микротрещин.

Диссертационная работа выполнена в рамках: тематического плана г/б НИР №12-Б-7.4211.2012 « Разработка теоретических основ ВКБ нового поколения с учетом генетических особенностей нанодисперсных модификаторов» на 2012-2014гг. и внутривузовского гранта «Геоника. Предмет и задачи. Реализация в строительном материаловедении» на 2012.2014гг.

Цель работы. Повышение эффективности мелкозернистого фибробетона для ремонта и реконструкции зданий и сооружений с использованием сырьевых ресурсов Ближнего Востока.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение сырьевых ресурсов Ближнего Востока и исследование минерального состава и физико-механических свойств туфов месторождения «Tel Rma» Иордании, как компонента композиционных вяжущих для мелкозернистых бетонов;

- исследование физико-механических и технологических свойств композиционных вяжущих (КВ), полученных с использованием туфа и пластификаторов;

- изучение различных видов армирующих волокон, выявление наиболее эффективных фибр для условий Ближнего Востока и определение их оптимальных дозировок;

- проектирование и изучение свойств высокопрочных составов фибробетонов для различных видов ремонта и реконструкции зданий и сооружений;

- подготовка нормативных документов и реализация теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна. Предложены принципы повышения эффективности строительных композитов для ремонта и реконструкции зданий и сооружений с использованием сырьевых ресурсов Ближнего Востока, заключающиеся в оптимизации структуры на нано-, микро- и макроуровне мелкозернистых бетонов за счет использования в состове композиционного вяжущего вулканического туфа, суперпластифкатора и фибры, что позволяет ускорить процессы восстановления поврежденных зданий и сооружений в Арабских странах.

Выявлен характер влияния состава, тонкости помола композиционных вяжущих с использованием вулканического туфа Иордании и суперпластификатора, на процессы структурообразования бетонной смеси в условиях сухого жаркого климата, который заключается в системе «внутреннего ухода», за счет водоудерживающей способности частичек туфа при перемешивании и формовании с последующим выделением необходимых доз Н20 в процессе твердения бетона. Это приводит к снижению напряжений в твердеющем композите и, как следствие, к уменьшению количества и размеров микротрещин, что предопределяет повышение эксплуатационных характеристик реконструируемых зданий и сооружений.

Установлен характер влияния состава, структуры и условий эксплуатации мелкозернистых фибробетонов на деформативные свойства композитов, заключающиеся в использовании волновой фибры, оптимизации размеров и морфологии частиц цемента и туфов, измельченных в вибромельнице, созданы высокоплотные упаковки, что приводит к оптимизации микроструктуры цементного камня и контактной зоны с фиброй и, как следствие, повышает предел прочности при сжатии и модуль упругости, соответственно на 38% и 35 %.

Практическое значение работы. Разработаны композиционные вяжущие (КВ) на основе цемента (JOCM Иордании) и туфа месторождения «Tel Rma» с тонкостью помола 500 м /кг. Активность КВ почти в два раза больше обычного цемента, что является целесообразным с экологической и экономической точки зрения.

Выполнены расчеты по усилению несущих железобетонных конструкций начальной школы в пос. Нахалин (Вифлием).

Разработаны составы фибробетонов на основе композиционных вяжущих при использования песка и отсева дробления гранита региона Ближнего Востока с пределом прочности при сжатии до 128 МПа, прочности на растяжение при изгибе 35 МПа и модуля упругости до

83x10"3 МПа.

Разработана широкая номенклатура фибробетонов для ремонта и реконструкции зданий и сооружений с использованием сырьевых ресурсов Ближнего Востока.

Внедрение результатов исследований. Для внедрения результатов диссертационной работы разработаны технические условия «Фибробетоны мелкозернистые высокопрочные», технологической регламент для произодства фибробетона и рекомендации по применению композиционного вяжущего.

Внедрение результатов исследований осуществлялось при выполнении восстановительных работ и усилении несущих конструкций начальной школы в пос. Нахалин (Вифлием).

Теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, полученные при выполнении диссертационной работы, используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров, обучающихся по направлению «Строительство» и инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: областной научно-практической конференции «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (Белгород, 2010); 68 Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре»(Самара, 2011); Международной научно-технической конфренция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2011); Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии XX научные чтения» (Белгород 2011) ; Международной практической конференции молодых ученых, БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород 2012); Международной практической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород 2013).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные оложения диссертационной работы изложены в 8 научных публикациях, в том числе 1 статья в центральном рецензируемом издании из перечня ВАК РФ.