Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Железобетонные изделия и конструкции с использованием высоконаполненных композитов

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ И КОНСТРУКЦИИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ

КОМПОЗИТОВ

 

Требования современного уровня развития капитального строительства непосредственно связаны с внедрением изделий и конструкций на базе новейших достижений в области строительного материаловедения, новых материалов и композитов с повышенными эксплуатационно-техническими характеристиками. Несомненно, что основные требования, предъявляемые к изделиям и конструкциям, определяются условиями их эксплуатации, работы в зданиях и сооружениях. Так, фундаментные балки, блоки и другие цокольные изделия работают в относительно влажных условиях и попеременного действия положительных и отрицательных температур. Конструкции пролетных строений - ограждающие элементы стен, панели покрытий и балки находятся в таких же условиях эксплуатации под воздействием влажных испарений работающих технологических линий и установок производства ряда потребительской продукции. Достаточная микропористость современных бетонных и железобетонных изделий и конструкций приводит в условиях интенсивного тепло- и влагообмена к преждевременной коррозии и их разрушению. Меры по защите лакокрасочными и другими материалами продлевают срок их эксплуатации не более чем на 2-3 года и требуют дополнительных затрат. Общеизвестно, что снижение пористости бетона с 10 до 5 % повышает прочность изделий в 1,5-2 раза, в такой же степени продлевается срок их эксплуатации. Одним из путей снижения пористости бетонных и железобетонных изделий и конструкций является повышение плотности материала в результате подбора высокоплотных составов заполнителя, а для получения заданной подвижности бетонной смеси необходимо использовать современные пластифицирующие добавки. Использование суперпластификаторов (обычно от 0,3 до 1 % от массы цемента) обеспечивает достаточную подвижность бетонной смеси при любой плотности упаковки твердой дискретной фазы. При этом возможно и снижение В/Ц отношения, т.е. расхода количества воды затворения при том же расходе цемента, что приводит к заметному снижению пористости цементного камня и повышению прочности изделий. Условия использования суперпластификаторов в настоящее время настолько назрели, что продлить сроки эксплуатации вновь строящихся объектов защитными способами станет неэффективным. Повышение плотности изделий и конструкций за счет снижения пористости обеспечивает не только увеличение прочности и длительности их эксплуатации, но и повышение трещиностойкости и снижение модуля упругости при сжатии. При введении в раствор (при том же В/Ц отношении) достаточного количества крупного заполнителя прочность бетона с контактной структурой зерен в нем всегда повышается, поскольку образуется плотный структурный каркас. Плотная, контактная упаковка зерен щебня в бетоне при заведомо полном обволакивании (покрытии) их поверхности цементным (растворным) камнем незначительной толщины, необходимой для склейки зерен щебня, создает условия для вовлечения «в работу» крупного заполнителя. Бетоны с контактной структурой зерен щебня разрушаются по щебню, что свидетельствует о восприятии внешней нагрузки крупным заполнителем. Внутренние напряжения, возникающие при разрушении таких бетонов, пропорциональны коэффициенту внутреннего трения с учетом адгезионного взаимодействия цементного камня с поверхностью заполнителя:

где a-угол внутреннего трения, равный углу естественного откоса щебня;

jщ, jз-объемная доля щебня и всего заполнителя в бетоне;

x-относительная прочность сцепления цементного камня с поверхностью зерен щебня, которая пропорциональна адгезионному их взаимодействию, ξ=1…1,1.

Многофракционный состав щебня, если насыпной объем каждой последующей фракции, вводимой в смесь, не больше объема пустот в смеси, состоящей из предыдущих фракций, т.е. без раздвижки зерен, обеспечивает более высокую плотность и прочность бетона, чем однофракционный. Вместе с тем, разрушение бетона с плавающей структурой крупного заполнителя происходит по растворной части, что свидетельствует о необходимости повышения её прочности увеличением расхода цемента. Бетоны с пористыми заполнителями разрушаются с раскалыванием крупных зерен вследствие пониженной их прочности по сравнению с растворной частью. Крупнопористые бетоны разрушаются из-за ослабления контактов между зернами, а если контакты оказываются достаточно прочными- от раскалывания зерен щебня или гравия. Разрушение тяжелых бетонов по щебню сдерживает развитие трещин в них при статических и динамических нагрузках. На этих же принципах работают изделия и конструкции с использованием полимерных связующих (полимербетоны), битума (асфальтобетоны) и жесткие основания автомобильных дорог, пропитанные асфальтовым раствором. Модуль упругости при сжатии высоконаполненных композитов, предназначенных для изготовления трещиностойких и прочных изделий и конструкций:

1 2 3