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-, микрои 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.

83×10″ 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 270 106 «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.