Технологія бетонування плити автопроїзду моста входу в Гавань у м. Києві із застосуванням дисперсного армування та гідрофобної добавки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

«Технологія бетонування плити автопроїзду моста входу в Гавань у м. Києві із застосуванням дисперсного армування та гідрофобної добавки»

Вступ

Високий рівень автомобілізації, в останні роки, призвів до того, що ускладнилося транспортне сполучення між правим та лівим берегами Києва через річку Дніпро, бо пропускна здатність існуючих мостових переходів, на сьогоднішній день, є недостатньою. Тому будівництво нових мостових переходів є вкрай необхідним.

Об'єктом дипломної роботи є міст входу в Гавань у м. Києві. Цей міст через річку Дніпро скоротить відстань проїзду із Подолу у бік Оболоні. Відтак кілометраж проїзду у цьому напрямку завдяки новому мосту скоротиться на 4 км.

Довжина мосту складає 355 м з прольотами від 35,0 до 75,0 м, ширина проїзду траси - 27,5 м. Пропускна здатність мосту - 20 тис. автомобілів на добу.

Предметом дипломної роботи є цементобетонне покриття. На мостове покриття впливає багато негативних факторів. Для підвищення міцності, морозостійкості, корозійної стійкості, довговічності, зниження водопроникності, а також покращення процесу твердіння, в даній роботі досліджувався вплив гідрофобних добавок на властивості бетону. Також дуже важливо зменшити усадочну тріщиностійкість цементобетонного покриття. Для цього в даній роботі запропоновано застосувати сталеві волокна (дисперсну арматуру). При введені стальних волокон можливо суттєво зменшити усадочну тріщиностійкість. Тобто метою дипломної роботи є покращення властивостей цементобетонного покриття.

1. Характеристика вихідних матеріалів

1.1 Характеристики матеріалів

Відповідно [1] об'єктом досліджень є цементний бетон класу при стисканні В 35 (М 450), при згині - В_tb 4,4 (В_tb 60); морозостійкість бетону одношарової або верхнього шару двошарового цементобетонного покриття автомобільних доріг загального користування повинна бути не менше F 150.

Попередньо визначались фізико-механічні характеристики вихідних матеріалів необхідних для виготовлення дослідних зразків цементного бетону. В якості в'яжучого використовувався цемент Здолбунівського цементного заводу ПЦ-1-500 Н, цемент ПЦ-1-500 заводу Київцементу, які повинні відповідати вимогам [2], [3], [4].

Данні випробувань цементу приведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Результати випробувань фізико-механічних властивостей цементу

Вид	Випробу-вання на рівномір-ність зміни об'єму	Марка	Нор-мальна густина	Строки тужавін-ня год., хв.	Акти-вні-сть, МПа	Тонкість помелу, % (пройшло крізь сито)
				П	К
Портланд-цемент Здолбу-нівський	Витри-мали	500	27,0	2 год 10 хв.	4 год 40 хв.	48,5	90
Портланд-цемент Київський	Витри-мали	500	26,5	2 год 30 хв.	5 год 20 хв.	49,5	90

Хімічний та мінеральний склад цементів приведені в таблиці 1.2, 1.3.

Таблиця 1.2 - Хімічний та мінералогічний склад цементу Здолбунівського цементного заводу

Хімічний склад, %	Мінералогічний склад, %
CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	SO3	Втрати при прокалюванні	C3S	C2S	C3A	C4AF
66,8	22,4	5,0	3,8	0,6	1,1	0,3	64,3	18,3	6,3	12,9

Таблиця 1.3 - Мінералогічний склад цементу (Київ цемент)

Мінералогічний склад, %
C3S	C2S	C3A	C4AF
63,1	16,0	5,2	14,8

цементобетонний суміш заповнювач арматура

В якості крупного заповнювача використовувався гранітний щебінь Малинського КДЗ, крупністю від 10 до 20 мм, який повинен відповідати вимогам [5], [6], [7].

Дані випробувань щебеню приведені в таблицях 1.4, 1.5.

Таблиця 1.4 - Гранулометричний склад щебеню

Розмір зерен щебеню, мм	Частковий залишок,	Повний залишок, %
	кг	%
1.25 D 25	0,18	1,8	1,80
D 20	2,18	21,8	23,6
0,5 D-d 15	5,92	59,2	81,0
d 10	1,65	16,5	97,5
<d	0,08	0,8	98,3

Таблиця 1.5 - Характеристики щебеню

Параметри	Показники
Насипна щільність, сн кг/м3	1355,4
Середня щільність зерен щебеню, ск кг/м3	2,606
Пустотність щебеню, %	50,2
Марка щебеню за міцністю, кг/см3	1200
Вміст зерен пластинчастої та голчастої форми, %	10,4
Вміст пилуватих та глинистих часток, %	2,5

В якості дрібного заповнювача використовувався пісок річний, дніпровський, який повинен відповідати вимогам [8], [9], [10].

Таблиця 1.6 - Характеристика піску

Параметри	Показники
Модуль крупності	1,5
Насипна щільність, сн кг/м3	1525
Середня щільність, с кг/м3	2,62
Пустотність, %	4,0
Вміст пиловидних та глинистих часточок, %	1,3

Для поліпшення фізико-механічних показників дорожнього цементного бетону (підвищення міцності, морозостійкості, зниження водопроникності, а також покращення процесу твердіння, в даній роботі досліджувався вплив гідрофобних добавок на властивості бетону.

У дослідженнях використовували три види кремнійорганічних сполук (КОС):

- поліетилгідросилоксан ГКЖ-94 (газоутворююча);

- етилсиліконат натрію ГКЖ-10 (повітрявтягуюча);

- поліметілгідридсилоксановий 136-157М (газоутворюючий та повітревтягуючий полімер).

Перші дві КОС широко відомі, як добавки в бетон, тоді як третя - 136-157М лише недавно була використана для модифікації в'яжучих [24]. До цього ця кремнійорганічна сполука застосовувалася лише для поверхневої обробки керамічних, ситалових і шлакоситалових цементобетонних матеріалів. Вона відзначається тим, що її проникність в щільні матеріали вище (до 5 мм у бетон), гідрофобність зберігається довше, ефект від її застосування більший за рахунок газоутворення і повітрявтягування в бетонну суміш при перемішуванні.

1.2 Розрахунок складу цементобетонної суміші

Склад бетону, тобто кількісні співвідношення між компонентами бетонної суміші і готового бетону при найменшій вартості матеріалів і виробничих затрат.

Склад бетонної суміші виражають у вигляді масового співвідношення між кількістю піску, цементу, щебеню із відповідним водо-цементним співвідношенням.

Вихідні дані для розрахунку:

Цемент - активність R_ц - 50 МПа (500 кгс/см²), марка М_ц500;

насипна щільність с_н.ц. = 1300 кг/м³, (1,3 г/см³), (1,3 кг/л);

дійсна щільність с_ц = 3,05 г./см³, (3050 кг/м³), (3,05 кг/л).

Щебінь - гранітний, максимальна крупність до 20 мм;

насипна щільність с_н.щ. = 1355,4 кг/м³, (1,36 г./см³), (1,36 кг/л);

дійсна щільність с_щ = 2,61 г./см³, (2610 кг/м³), (2,61 кг/л);

вологість W_щ - 1%.

Пісок - річний, дніпровський, середньої крупності (М_кр = 2,0);

насипна щільність с_н.п. = 1525 кг/м³, (1,53 г./см³), (1,53 кг/л);

дійсна щільність с_п = 2,62 г./см³, (2620 кг/м³), (2,62 кг/л);

вологість W_п - 2%.

Вода - питна.

Добавка - гідрофобна ГКЖ - 94М.

Для приготування цементобетонної суміші використовуються заповнювачі середньї якості.

Розраховуємо орієнтовне значення В/Ц за формулою:

, (1.1)

де R_ц - активність портландцементу;

R_б - проектна марка або міцність бетону;

А - коефіцієнт, що залежить від якості вихідних матеріалів (таблиця 1.7).

Таблиця 1.7 - Значення коефіцієнту А в залежності від якості заповнювачів

№	Матеріали	Значення коефіцієнта А	Примітки
		Rб ? 1,2 Rц	Rб ? 1,2 Rц
1	Високої якості	0,65	0,43	Щойно подрібнений щебінь, Мкр >2,5 (пісок)
2	Середньої якості	0,6	0,4	Щойно подрібнений щебінь, 2,0< Мкр<2,5 (пісок)
3	Низької якості	0,55	0,37	Щойно подрібнений щебінь, 1,5< Мкр<2,0 (пісок)

Витрату води в залежності від потрібної легкоукладальності (рухомості) бетонної суміші визначаємо за таблицею 1.8, яка складена на основі залежності водопотреби бетонної суміші від її легкоукладальності та властивостей вихідних матеріалів. Використання добавки ГКЖ - 94 М в кількості 0,1% від маси цементу дає можливість зменшити витрати води від 10 - 15 л на 1 м³ бетонної суміші. При цьому досягається задана консистенція бетонної суміші: В = 190 - 15 = 175 л.

Таблиця 1.8 - Водопотреба цементобетонної суміші в залежності від її легкоукладальності та виду і розміру заповнювачем

Показник легкоукладальності бетонної суміші	Витрати води (л) при найбільшій крупності зерен, мм
	Гравій	Щебінь
Рухомість (Р), (ОК), см	Жорсткість (Ж), с	10	20	40	70	10	20	40	70
9 - 12		215	200	185	170	230	215	200	185
6 - 8		205	190	175	160	220	205	190	175
3 - 5		195	180	165	150	210	195	180	165
1 - 2		185	170	155	140	200	185	170	155
	30 - 50	165	160	150		175	170	160
	60 - 80	155	150	140		165	160	150
	90 - 120	145	140	135		160	155	140
	150 - 200	135	130	128		150	145	135
Примітка: Дані приведені в таблиці справедливі для пісків середньої крупності (2,0< Мкр<2,5 включно)

При визначеному раніше значені В/Ц і витраті води В, визначаємо витрати цементу на 1 м³ бетону за формулою:

Ц = , (1.2)

де В-витрати води;

В/Ц - водоцементно співвідношення.

Ц = кг

Розрахункова витрата цементу відповідає вимогам нормативних документів по найменшим допустимим витратам цементу на 1 м³ бетону (не менше 300 кг).

Витрати гідрофобної добавки ГКЖ - 94 М в перерахунку на суху речовину визначаємо за формулою:

, (1.3)

де Ц - витрати цементу;

С - дозування добавки, % від маси цементу.

кг

Витрати гідрофобної добавки ГКЖ - 94 М в перерахунку на 10% водну концентрацію робочого розчину добавки визначаємо за формулою:

, (1,4)

де К - концентрація робочого розчину, %;

П - щільність робочого розчину, г/см³.

Визначаємо пустотність щебеню та його витрати на 1 м³ бетонної суміші за формулою:

с_н.щ. / с_щ, (1.5)

де - с_н.щ. насипна щільність щебеню, кг/л;

с_щ - дійсна щільність щебеню, кг/л.

Визначаємо кількість щебеню за формулою:

, (1.6)

де - б коефіцієнт розсуву щебеню.

Для возначення коефіцієнту б, що встановлюється по графіку в залежності від кількості цементного тіста і крупності піску попередньо визначається об'єм цементного тіста V_ц.т..

Визначення об'єму цементного тіста, розраховується як сума абсолютних об'ємів цементу V_ц і води V_в в 1 м³ бетону.

Абсолютний об'єм цементу V_ц дорівнює:

, (1,7)

де - с_ц дійсна щільність цементу, 3,05 кг/л.

л

Абсолютний об'єм води V_в дорівнює:

, (1,8)

де - с_в дійсна щільність води, 1,0 кг/л.

л

Тоді абсолютний об'єм цементного тіста V_ц.т. дорівнює:

V_ц.т. = V_ц + V_в (1.9)

л

Знаходимо за графіком, що при об'ємі цементного тіста (V_ц.т. = 289,75 л), коефіцієнт розсуву зерен щебеню становить: б = 1,40.

Тоді за формулою (1.6) визначаємо кількість щебеню:

кг

Витрати піску на 1 м³ бетонної суміші визначаємо за формулою:

, (1.10)

де - с_ц; с_щ; с_п - дійсна щільність відповідно цементу, щебеню і піску, кг/л.

Номінальний склад бетонної суміші за об'ємом в співвідношенні складових до цементу:

Ц:П:Ш = 1:2,1:3,21

Таблиця 1.9 - Номінальний склад бетонної суміші за масою

Ц, кг	П, кг	Щ, кг	В, л	Добавка
				ГКЖ - 94 М/, кг/л
350	734,77	1121,86	175	0,35/3,36

Перерахунок номінального складу бетону на виробничий з урахуванням вологості крупного і дрібного заповнювачів та вмісту води у робочих розчинах хімічних добавок:

, (1.11)

де W_п - вологість піску, %.

кг

, (1.12)

де - W_щ - вологість щебеню, %.

кг

, (1.13)

де - В_в - вміст води в робочині хімдобавки, л.

Таблиця 1.10 - Виробничий склад цементобетону за масою

Ц, кг	П, кг	Щ, кг	В, л	Добавка
				ГКЖ - 94 М/, кг/л
350	734,77	1121,86	175	0,35/3,36

Визначаємо коефіцієнт виходу бетонної суміші:

, (1,14)

де - V_ц, V_п, V_щ - об'єм відповідно цементу, піску, щебеню, л.

л (1.15)

л (1.16)

л (1.17)

де , , - витрати компонентів виробничого складу бетону відповідно: цементу, піску, щебеню, кг;

, , - насипна щільність відповідно: цементу, піску, щебеню, кг/л.

Об'єм замісу бетонозмішувача з паспортним об'ємом 1500 л по завантаженню при коефіцієнті виходу бетону (в = 0,63) буде становити:

V_з = V_п · в, (1,18)

де - паспортний об'єм.

V_з = 1500 · 0,63 = 945 л

Кількість матеріалів для одного замісу (V_з = 945 л) в бетонозмішувачі становить:

кг (1.19)

кг (1.20)

кг (1.21)

л (1.22)

л (1.23)

1.3 Визначення потреб в матеріалах

Річна продуктивність заводу «Укррічбуд» становить 60000 м³ на рік та відповідно 15 м³ на годину, але за рахунок збільшення годинної потреби в цементобетонні на 10 м³ (так як в зміну кладуть в середньому ? 70 м³) для будівництва автопроїзду мосту вхід в Гавань у місті Києві необхідно збільшити продуктивність заводу до 100000 м³.

Режим роботи заводу двозмінний.

Розраховуємо плановий фонд (Т_пф) робочого часу при двозмінній роботі заводу:

Т_пф = п_тз · п_в · п_кз, (1.24)

де - п_тз - тривалість зміни, год;

п_в - коефіцієнт використання обладнання (0,8 - 0,95);

п_кз - кількість робочих змін на рік.

Т_пф = 8 · 524 · 0,90 = 3772,8 год

Визначаємо годинну продуктивність заводу, м³:

, (1,25)

де - Q_річ - річна продуктивність.

м³

Q_год = 26,5 м³, що відповідає нашим потребам.

Визначають відповідно змінну і добову продуктивність заводу, м³:

м³ (1.26)

м³ (1.27)

Розрахунок потреби заводу у вихідних матеріалах (цемент, заповнювачі, вода, хім. добавки) на годинну, змінну, добову і річну виробничі програми.

Таблиця 1.11 - Витрати матеріалів

Назва матеріалу	Витрати матеріалів
	за годину	за зміну	За добу	за рік
Цемент, т/ м3	9,28	74,2	148,4	35000
Пісок, т/ м3	19,86	158,89	317,78	74947
Щебінь, т/ м3	30,03	240,21	480,43	113308
Вода, м3	4,04	32,31	64,61	152390
Хімічна добавка, м3 ГКЖ - 94 М	0,09	0,7	1,42	336

1.4 Вибір технологічного обладнання

Необхідно підібрати тип і кількість бетонозмішувачів, якщо продуктивність заводу 100 тис. м³ бетонної суміші на рік, якщо відомі наступні параметри:

- режим роботи заводу - двозмінний;

- максимальна крупність щебеню - 40 мм (для потреб Укррічбуд»);

- бетонозмішувальна установка циклічної дії;

Також використовуємо інші дані, які одержані при розв'язанні вище наведених розрахунків. Всім вимогам відповідає бетонозмішувач типу СБ - 93. Технічні характеристики бетонозмішувача СБ - 93 наведені в таблиці 1.12.

Таблиця 1.12 - Технічна характеристика бетонозмішувача СБ - 93

Показники	СБ-93
Об'єм готового замісу, л бетонної суміші	1000
Місткість по завантаженню, л	1500
Кількість циклів при приготуванні бетонної суміші на годину	40
Найбільша крупність заповнювачів, мм	70
Частота обертання робочого органу, об/хв.	20

Необхідна кількість бетонозмішувачів для виконання річної виробничої програми:

, (1.28)

де Р_річ. - річна продуктивність бетонозмішувача.

Кількість бетонозмішувачів розраховуємо виходячи із технологічної продуктивності однієї машини і коефіцієнта використання обладнання.

Годинна продуктивність (Р_год) бетонозмішувача залежить від ємкості змішувача по завантаженні, нормативного числа замісів на годину і коефіцієнту виходу бетонної суміші.

Р_год = V · п · в · К, (1,29)

де - V - ємкість змішувача за завантаженням, л;

п - кількість замісів на годину;

в - коефіцієнт виходу бетонної суміші;

К - коефіцієнт використання обладнання (0,8 - 0,95).

Р_год = 1000 · 40 · 0,63 · 0,9 = 22,68 м³

Добова продуктивність бетонозмішувача:

Р_доб = Р_год · п_тз · п_кз, (1,30)

де - п_тз - тривалість зміни, год;

п_кз - кількість змін.

Р_доб = 22,68 · 8 · 2 = 362,88 м³

Річна продуктивність бетонозмішувача:

Р_річ = Р_год · Т_пф, (1,31)

де - Т_пф - плановий фонд робочого часу, год.

Р_річ = 22,68 · 3772,8 = 85567 м³

Необхідна кількість бетонозмішувачів для виконання річної виробничої програми визначаємо за формулою (1.28):

шт.

При продуктивності заводу 60000 м³ для виконання річної виробничої програми вистачало 1 бетонозмішувача СБ - 93.

Підбираємо типи і кількість дозаторів для дозування цементу, піску, щебеню, води і хімічних добавок для цементобетонного заводу з циклічним режимом роботи, укомплектованими двома бетонозмішувачами типу СБ - 93 примусової дії.

Виробничий склад вихідних матеріалів на 1 м³ бетонної суміші:

Портландцемент М500 - 330,75 кг;

Пісок річний М_кр 2,0 - 749,47 кг;

Щебінь гранітний фр. 10 - 20 - 1070 кг;

Вода питна - 114 л;

Добавка ГКЖ - 94 М - 3,18 л.

З урахуванням вимог до технічних характеристик дозаторів і технічних параметрів технологічного обладнання (бетонозмішувачів) заводу підбираємо наступні типи вагових дозаторів:

Цементу - АВДЦ-2400 м. Границі зважування 100-700 кг.

Піску - АВДИ-1200 м. Границі зважування 200-1200 кг.

Щебеню - АВДИ-1200 м. Границі зважування 200-1200 кг.

Води - АВДЖ-425/1200 м. Границі зважування 20-200 кг.

ГКЖ - АД-30-2БЖ. Границі зважування 1-30 кг.

Таким чином для дозування вихідних матеріалів приймаємо наступні типи і кількість вагових дозаторів циклічної дії:

Цемент - АВДЦ-2400 м - 1

Пісок - АВДИ-1200 м - 1

Щебінь АВДИ-1200 - 2

Вода - АВДЖ-425/1200 м - 1

ГКЖ - 94 М - АД-30-2БЖ - 1

Вимоги нормативних документів до похибок при дозуванні компонентів бетонної суміші за масою:

Цементу - 2%;

Дрібного і крупного заповнювачів - 2,5%;

Вода - 2%;

Хімічна добавка (крім суперрпластиифікатора) - 2%;

Суперпластифікатори - 1%.

Таблиця 1.13 - Технічні характеристики вагових дозаторів циклічної дії

Індекс дозатора	границя звішування, кг	Ємкість бункеру, м	Цикл дозування, с	Клас точності	Похибка дозування	Тиск в пневмосистемі, Мпа	Габарити, м	Маса, кг
	найменша	найбільша
АВДЦ-425 м	20	200	0,21	45	2	2	0,5-0,6	1,55* 0,94* 2,10	350
АВДЦ-1200 м	100	300	0,37	90	2	2	0,5-0,6	1,81* 0,96* 2,15	505
АВДИ-1200 м	200	1200	0,87	90	3	3	0,5-0,6	2,06* 1,17* 2,66	560
АВДИ-425 м	80	600	0,36	60	3	3	0,5-0,6	2,06* 1,17* 2,66	500

2. Склади основних компонентів

2.1 Принципи проектування складів

При проектування складів ЗБК необхідно дотримуватися наступних принципів:

- максимальна механізація і автоматизація трудоємких процесів - послідовність системи подачі матеріалів;

- дотримання технологічних норм і правил подачі і зберігання матеріалів і виробів;

- раціональне використання території заводу;

- дотримання правил техніки безпеки;

- дотримання охорони навколишнього середовища.

2.2 Склад цементу

На завод Укррічбуд цемент надходить у спеціальних залізничних вагонах бункерного типу, а також в цементовозах - цистернах з розвантаженням пневматичним способом.

Залізничний бункерний цементовоз представляє собою встановлений на залізничні колеса двухсекційний бункер з люками на дні, через які цемент може вивантажуватися в приймальні пристрої. Люки оснащені затворами, які відчиняються за допомогою пневматичних ключів. Вагон може перевозити 60 т цементу.

Для розвантаження і передачі цементу на склад є вакуум - розвантажник цементу, цементопровід і інші установки і механізми.

Склад для зберігання цементу представляє собою декілька силосних банок із залізобетонних колець діаметром. Для запобігання зависання цементу, внутрішня поверхня в силосах оброблена рідким склом. Кількість силосних балок визначають за таких умов:

Максимальний запас, який можна зберігати на складі:

V_max = V_r • m • K_п, (2.1)

де V_r - загальна потреба в цементі;

m = 0,15 - коефіцієнт визначаючий вид матеріалу;

K_п = 1,03 - коефіцієнт втрати матеріалу при зберіганні та транспортувані.

V_max = 35000 • 0,15 • 1,03 = 5407,5 т

Мінімальний запас, який достатній для виробництва виробів:

V_min = n • V_зм • K_п, (2.2)

де V_зм - змінна потреба у цементі;

n = 10 - мінімальна норма запасу цементу;

К_п = 1,03 - коефіцієнт втрати матеріалу при зберіганні і транспортуванні.

V_min = 10 • 70 • 1,03 = 721 м³

Із отриманих розрахунків можна прийняти склад ємкістю 800 м³. При ємкості силоса 100 м³ - (діаметр - 3,2 м, висота 14 м). COBRA Super (80-120 м³/ч).

Силоси цементу призначені для прийому цементу або іншого продукту, зберігання і видачі його споживачеві або подачі на дозуючі вузли.

Принципова схема силосу цементу.

Силос цементу є зварною металевою циліндровою конструкцією з конічним днищем. Силос забезпечений трубопроводом для подачі цементу з автоцементовоза або з залізничних вагонів, а також люком, запобіжним клапаном, що спрацьовує при підвищенні тиску усередині силосу, зварними сходами, аераційним пристроєм, електро - або пневмовібраторамі, датчиками рівня цементу, фільтрами цементу, майданчиком для обслуговуючого персоналу і іншими конструкціями і пристроями.

2.3 Склад заповнювача

Щебінь поступає залізничним транспортом із гранітного кар'єру міста Малина Житомирської області. Вивантажується щебінь при доставці його в спеціальних самовивантажувальних чотирьохвісних на піввагонах через люки в бортовій частині або в підлозі.

Для прийому щебеню обладнаний занурений у землю приймальний бункер. А для вигрузки щебеню приймається стаціонарна вивантажувальна машина. Також є вібраційна плита та бурорихляна машина для вивантаження вагонів із змерзлим кам'яним матеріалом.

Для матеріалів, які постачаються автотранспортом є спеціальний приймальний бункер.

Ємкість складу визначається виробничою програмою і прийнятим запасом матеріалів на складі. Розмір запасу нормується в залежності від дальності возки заповнювачів, запас розраховується на 5 днів.

Максимальний запас, який можна зберігати на складі:

V_max = V_r • m • K_п, (2.3)

де V_r - загальна потреба в щебені;

m = 0,3 - коефіцієнт визначаючий вид матеріалу;

K_п = 1,02 - коефіцієнт втрати матеріалу при вивантажені і зберіганні

V_max = 113308 · 0,3 • 1,02 = 34672,25

Мінімальний запас щебеню:

V_min = n • V_зм • K_п, (2.4)

де V_зм - змінна потреба у щебені;

n = 5 - мінімальна норма запасу щебеню;

К_п = 1,02 - коефіцієнт втрати матеріалу при вивантажені і зберіганні.

V_min = 5 • 240,21 • 1,02 = 1225,07 м³

Приймаємо запас 1700 м³. Ємкість складу забезпечує закрите по фракційне зберігання заповнювачем в кількості 2000 м³. Таким чином є можливість і для влаштування запасу піску. Пісок постачається із Київського річного порту автосамоскидами. Пісок вивантажується в спеціальний бункер для автотранспорту і через перевантажувальний бункер подається або в бункер бетонозмішувального вузла або на склад заповнювачів.

2.4 Склад хімічних добавок

Компоненти гідрофобної добавки ГКЖ - 94 будуть доставлятися в спеціальних бочках. Для їх зберігання необхідно осначити закритий склад.

Мінімальний запас добавки:

V_min = V_зм · n, (2.5)

де V_зм - змінна потреба у піску;

n = 10 - мінімальна норма запасу іску.

V_min = 0,7 · 10 = 7,0 т

Приймаємо запас 10 т.

Корисна площа складу буде:

S₁ = V/n, (2.6)

де n = 2 т/м² - питома кількість матеріалу, яка укладається на 1 м³ корисної площі

S₁ = 10/2 = 5 м²

Загальну площу складу визначають за формулою:

S = б · S₁, (2.7)

де б = 1,5 - коефіцієнт, який враховує додаткову площу для внутрішньозаводських операцій:

S = 1,5 · 5 = 7,5 м²

Приймаємо S = 10 м².

2.5 Склад арматури

На складі арматурної ставі відбувається вигрузка арматури, що поступає із залізничних вагонів або автотранспорту. Арматурні каркаси і сітки виготовляють у відповідності із робочими кресленнями, в яких вкажується довжина стержнів, діаметр, кількість, кроки в поперечних і поздовжніх напрямках, місця зварювання закладних деталей, монтажних петель. Додатково в бетонозмішувальному вузлі передбачений бункер для зберігання дисперсної арматури.

3. Обгрунтування використання гідрофобної добавки ГКЖ - 94 М

3.1 Загальні відомості використання добавки ГКЖ - 94 М

Проблема підвищення довговічності і стійкості цементобетонного покриття доріг, мостів і аеродромів є актуальною, а також дозволить вирішувати питання безпеки руху.

Для цього можливо використовувати хімічні добавки, що кольматують пори, надають поверхні бетону гідрофобізуючі властивості, втягують в бетонну суміш повітря.

Досвід застосування гідрофобізуючих добавок - кремнійорганічних сполук - для покращення властивостей дорожнього цементобетонну і, в першу чергу, довговічності широко наведений в технічній літературі.

Базуючись на сучасних уявленнях фiзико - xiмії поверхневих процесiв, можна зробити висновок, що введення малої кiлькостi кремнiйорганiчних речовин разом з водою зачинення в склад бетонної сумiшi, дасть можливiсть значно покращити ряд властивостей дорожніх цементобетонiв, а саме покращити їх стiйкiсть проти одночасно дiючих на бетон агресивних факторiв i зовнiшнього навантаження.

Найбiльшою руйнуючою дiєю на дорожнiй цементобетон є циклiчне заморожування та вiдтаювання в присутностi хлористої солi. Таким чином морозостiйкiсть є основним фактором, який впливає на довговiчнiсть, а пiдвищення її дозволить продовжити строки експлуатацiї доріг.

На морозостійкість, корозійну стійкість і довговічність цементобетону дорожнього покриття великий вплив має характер загальної пористості бетону, розмір окремих пор, їхня форма і взаємний зв'язок між ними. Усі ці фактори змінюються в процесі твердіння цементобетону та його експлуатації. Впливати на ці характеристики можно хімічним і фізичним методами.

Покращення повітряної пористості сприяє ряд хімічних домішок, здатних впливати на процеси структуроутворення цементного каменю, відокремлювати пори одна від одної, змінювати діаметр, величину і форму пор, а на їхніх стінках утворювати плівки, які не змочуються, а тому не піддаються розчиненню і руйнуванню водою.

Домішки, які модифікують цементний бетон покриття доріг, повинні задовольняти певним вимогам [1]:

- хімічні домішки, що підвищують водостійкість, морозостійкість і корозійну стійкість, повинні бути досить ефективними для того, щоб при малих дозах вони знижували капілярне підсмоктування, водопоглинання і підвищували водонепроникність бетонів дорожніх покриттів;

- дія домішок повинна бути довготривалою;

- домішки, віддозовані в оптимальній кількості і концентрації, не повинні негативно впливати на інші властивості цементобетонного покриття доріг;

- домішки повинні бути нетоксичними, доступними та економічно доцільними, а їх використання в дорожньому будівництві має бути простим, технологічним і обгрунтованним.

Залежно від властивостей і впливу домішок, що підвищують водостійкість, морозостійкість і корозійну стійкість цементобетонних покриттів, їх можна розділити таким чином:

- тонкомолоті, з гідравлічними властивостями або властивостями колоїдних речовин;

- домішки, що підвищують гідрофобність бетонів дорожніх покриттів;

- полімерні домішки, що полімеризуються в бетоні;

- солі неорганічних кислот, що прискорюють процеси гідратації і структуроутворення цементного каменю дорожніх бетонів.

Для підвищення морозостійкості, корозійної стійкості і витривалості цементобетону покриття доріг і аеродромів за кордоном, в країнах СНД і в Україні широко використовують поверхнево-активні домішки (СНВ, ССБ, СДБ, КБМ та ін.). Зазначені домішки мають деякий повітревтягуючий ефект і є досить ефективними при втягуванні в дорожній бетон додаткової кількості повітря (3-5%).

Однак кожен відсоток втягнутого в бетон повітря знижує міцність бетону при стиску на 4…6%, на розтягання при вигині - на 2…4%, що призводить до зниження несучої здатності покриття доріг.

Виникла необхідність пошуку і досліджень таких домішок для бетонного покриття доріг, які не знижують його фізико-механічних властивостей, підвищують стійкість проти агресивного впливу розчинів хлористих солей, а також морозу, висихання і зволоження.

Дослідження, виконані в останні роки рядом науково-дослідних інститутів, показують, що домішки кремнійорганічних сполук (КОС) дуже ефективні, дозволяють істотньо підвищити водостійкість і водонепроникність, морозо- і корозійну стійкість бетону при багаторазовому заморожуванні і відтаюванні в агресивних розчинах без зниження фізико-механічних властивостей.

До КОС, які застосовуються в сучасному дорожньому будівництві, можна віднести органополісилоксани, поліетилгідросилоксани, гексагідроксидисилоксани, метилгідрогенполісилоксани, диаалкил-полісилоксани, поліалкоксилоксани і поліалкилсилоксани, вінілалкоксисилани і метилвінілтриетоксисилани, тетраокси - етилетилендіамини, етилсилікати [1-4, 6].

Найширше застосування в дорожньому будівництві знайшли домішки КОС полігідросилоксанового типу ГКЖ-94 і типу силіконатів натрію ГКЖ -10 і ГКЖ - 11, з яких ГКЖ - 94 ефективніша.

Застосовувана кількість КОС у вигляді добавок коливається в дуже широких межах: від 0,01 - 1% до 1 - 5%, що вимагає уточнення їх оптимальної витрати. Пояснення механізму дії гідрофобних добавок на основі КОС на процеси гідратації і структуроутворення цементного каменю також відрізняються. До загальних недоліків КОС відносять їхні порівняно високу вартість, дефіцитність для будівельної індустрії України. У той же час аналіз стану виробництва КОС показав, що при їх одержанні утворюються побічні продукти, що не знаходять практичного застосування в дорожньому будівництві. Являє науковий і практичний інтерес проведення дослідницьких робіт, спрямованих на виявлення і використання суміші кремнійорганічних речовин. Орієнтовні розрахунки показують, що їх вартість може буде дешевше, ніж чистих кремнійорганічних сполук. Їхнє застосування в дорожньому будівництві дозволить розширити асортимент КОС; сприяти одержанню ефективних, довговічних модифікованих цементобетонних покриттів доріг і аеродромів; вирішувати актуальні проблеми поліпшення екологічного стану в регіонах промислового виробництва КОС в Україні (Дніпропетровська і Запорізька області).

3.2 Визначення оптимальної кількості кремнійорганічної добавки

З метою визначення оптимальної кількості добавок згідно [12], ефективність дії добавки визначалась на зразках (4х4х16 см) дрібнозернистого бетону складу 1:3. Результати досліджень ефективності дії добавок приведені в таблиці 3.1.

З даних наведених в таблиці 3,1 видно, що кількість гідрофобізатора в межах 0,1-0,2 майже не змінює Rст і водопроникність. Тому рекомендується при майже однаковому результаті вибирати мінімальну кількість добавки.

В подальших дослідах прийнято кількість добавки - 0,1% від ваги цементу з врахуванням 100% гідрофобної добавки. Слід зауважити, що гідрофобні добавки при однаковому складі бетону майже не впливають на міцність при стиску.

Таблиця 3.1 - Ефективність дії добавок на міцність при стиску

Вид добавки	Кількість добавки, % від ваги цементу	Міцність при стиску, МПа через діб	Водонепроникність, МПа через діб
		1	3	28	KEф ?R*	28	90	KEф ?W*
Без добавки	-	5,0	11,0	20,3	-	0,4	0,8	-
ГКЖ-10	0,1	4,7	11,1	20,8	2,46	1,0	1,4	150
	0,15	4,8	11,2	20,9	2,96	1,0	1,4	150
	0,20	4,8	11,1	20,9	2,96	1,0	1,4	150
ГКЖ-94	0,1	4,6	11,3	21,0	3,45	1,0	1,4	150
	0,15	4,9	11,3	21,0	3,45	1,0	1,4	150
	0,20	4,9	11,3	21,1	3,94	1,0	1,4	150
136-157М	0,1	5,1	12,1	23,6	16,27	1,1	1,5	175
	0,15	5,2	12,3	23,6	16,27	1,1	1,5	175
	0,20	5,2	12,2	23,7	16,76	1,1	1,5	175

Примітка: * ?R=·100.

3.3 Дослідження фізико-механічних властивостей цементного бетону з хімічними добавками

Дослідження проводились на бетоні складу: цемент - 500 кг/м³; пісок - 650 кг/м³; щебінь - 1100 кг/м³; водоцементне співвідношення (В\Ц) - 0,43.

Визначали можливість зменшення В/Ц при заданої легкоукладальності; міцність при стиску Rст; міцність на розтяг при згині Rзг; міцність на осьовий розтяг Rо.р.; морозостійкість (200 ц); водопроникність, МПа; стиранні, см; міцність при ударі, Дж/см³.

Данні про вплив гідрофобних добавок на зменшення В\Ц при заданої легкоукладальності наведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Вплив гідрофобної добавки на легкоукладальність бетонної суміші

Наявність добавки	Склад бетону, кг/м3	Осадки конусу, см
	Ц	П	Щ	В\Ц
-	500	650	1100	0,43	5-7
136-157М (0,1)	500	650	1100	0,41	5-7
-	550	600	900	0,47	15-18
136-157М (0,1)	550	600	900	0,43	15-18

З таблиці 3.2 видно, що застосування гідрофобної добавки 136-157М дозволяє зменшити В/Ц на 5% при заданої легкоукладальності для малорухливих сумішей. При використанні більш пластичних сумішей (ОК =15-18) процент зменшення В/Ц досягає 9%. Це дає можливість прогнозувати підвищену морозостійкість та водонепроникливість.

Результати досліджень впливу добавки 136-157М на механічні властивості наведені в таблиці 3.3.

З наведених у табл. 3.3 даних видно, що міцність при стиску (Rст) та осьовому розтягу (Rо.р) підвищується після 28 діб на 11%…15%. Поряд з основними показниками визначались співвідношення цих характеристик, які дозволяють зробити висновки щодо якості структури бетону. Такими показниками є співвідношення Rст/Rо.р. (чим більше значення даного співвідношення, тим нижча однорідність та якість бетону). Для еталону цей показник - 14,23/100%, для добавки ГКЖ-94 - 13,9/98% і для добавки 136-157М відповідно на 13,47/95%.

Таблиця 3.3 - Вплив добавки 136-157М на механічні властивості бетону

Назва показника	Час твердіння, діб	Еталон	ГКЖ-94 (0,1%)	136-157М (0,1%)
Міцність при стиску Rст, МПа	7	30,00	32,20	32,60
	14	36,90	38,40	39,60
	28	40,00	42,00	42,30
	90	46,70	49,70	51,90
	180	49,10	51,50	54,70
Міцність на розтяг при згині Rзг, МПа	7	3,10	3,42	3,49
	14	3,63	4,05	4,10
	28	4,55	4,90	4,98
	90	5,14	5,62	5,98
	180	5,68	6,10	6,25
Міцність на осьовий розтяг Rо.р., МПа	7	2,00	2,91	2,92
	14	2,60	2,80	2,89
	28	2,81	3,02	3,14
	90	3,29	3,86	3,88
	180	3,45	3,93	3,98

Дані дослідження морозостійкості, водонепроникливості, стирання та міцності на удар наведені в табл. 3.4. Морозостійкість досліджувалась при заморожуванні при t = -20±5⁰С і відтаванні у 5%-му розчині NaCI. Водонепроникність визначалась за стандартною методикою до появи «мокрої плями» на зразках. Стирання визначалося в сантиметрах після 840 та 1120 обертів на кругу ЛКІ-3, міцність на удар - на копрі Пейджа. За даними, наведеними в табл. 3.4, видно, що домішки КОС підвищують морозостійкість (на 30…45%), водонепроникність (в 2,5…3,0 рази), міцність на удар (на 26…30%) та зменшують стирання (на 50…58%), що зумовлюється впливом домішок на процеси структуроутворення бетону.

Таблиця 3.4 - Вплив домішок КОС на морозостійкість, водонепроникність, стирання та міцність на удар цементобетону

Наявність домішок КОС	Морозостійкість (200 циклів)	Водонепроникність, МПа після діб	Міц-ність при ударі, Дж/смз	Стирання, см, після обертів
	Rст, МПа	Середовище відтаювання
		Н2О	5% NaCI
		Rст / Км, МПа	Rст / Км, МПа	28	90		840/ 1120
Без домі-шок	57,5	50,5/0,89	42,0/0,33	0,4	0,8	2,50	0,26/ 0,32
ГКЖ-94	61,2	64,3/1,00	55,1/0,90	1,0	1,4	2,95	0,16/ 0,19
136-157М	61,8	66,4/1,00	60,8/0,98	1,2	1,4	3,15	0,11/ 0,17

Таким чином встановлено, що домішки КОС дозволяють одержати цементобетонні покриття доріг з підвищеними фізико-механічними властивостями і значною довговічністю. Наведені дані дозволяють прогнозувати підвищену тріщиностійкість цементобетонного покриття.

Тріщіностійкість безпосередньо визначалася за допомогою відомого методу «кільце Лерміта». Суть методу полягає в тому, що цементний камінь у середені кільця обтискує сталевий стержень, який не деформується, а тому в зразку виникають тріщини. Цей метод дозволяє оцінити вплив домішок на такі властивості: усадка, повзучість, розтяжність і міцність цементного каменю. Поряд з цим методом тріщиностійкість оцінювалась на зразках-призмах 4х4х16 см, виготовлених з цементного розчину з металевим стержнем. Досліджувався вплив гідрофобних домішок на цементний камінь нормальної густини та розчин (1:3 з В/Ц=0,4). Час, коли з'явилися перші тріщини, визначався візуально. На зразках цементного каменю без домішок вже через 2,5 год. з'явилася перша прямолінійна тріщина з розкриттям 0,5-0,8 мм. У зразках з гідрофобними домішками тріщини з'явилися після 13-16 год., при цьому вони розгалужувалися, перетворюючись на систему мілких тріщин з розкриттям 0,1-0,3 мм.

У цементному розчині без домішок поява тріщини зафіксована після 28 год. і через 100-150 год. у зразках з гідрофобними домішками. Зменшення тріщиноутворення досягається за рахунок зниження деформації усадки; зменшення концентрації внутрішніх напружень, що гальмує зростання тріщин, їхню кількість і ступінь розкриття. Гідрофобні домішки дозволяють частково перерозподілити концентрацію напружень не лише в процесі структуроутворення бетону, але і під час його навантаження, що добре підтверджується даними міцності цементного бетону на стиск і розтяг осьовий та при згині, що дозволяє прогнозувати підвищене зчеплення розчину з заповнювачем, арматурою та старим бетоном.

У зв'язку з тим, що цементобетонне покриття доріг твердіє в природних умовах, були проведені дослідження механічних властивостей цементного розчину який тверднув в умовах відносної вологості 65…70% і t=20°С. Фіксувалася усадка призм, час утворення тріщин кільцевим методом, випробувалися зразки-вісімки на осьовий розтяг.

З результатів досліджень видно, що без домішок тріщиноутворення почалося через 5 годин, з домішкою 0,1% ГКЖ-94 - через 30 год., з домішкою 0,1% 136-157М - через 82 год. Дані по випробуванню деформативності бетону при осьовому розтягу показують, що підвищення однорідності бетону та зниження дефектності кристалоутворень і контактів їх зрощування за рахунок застосування гідрофобних домішок веде до значного підвищення деформативності при осьовому розтягу на 20% при незначному підвищенні міцності на стиск.

Завдяки зміні характеру структури і розподілу пор вдалося підвищити щільність і однорідність, розтяжність та міцність на осьовий розтяг, зменшити усадку, що зумовлює підвищення тріщиностійкості та довговічності цементобетону покриття доріг модифікованих кремнійорганічними домішками. Межі внутрішнього мікротріщиноутворення в бетоні без домішок і з гідрофобними домішками в процесі навантаження зразків визначалися за методикою О.Я. Берга (показники меж мікроруйнувань і меж мікротріщиноутворень). Одним із шляхів визначення цих показників є метод ультразвукових вимірів. Розвиток мікроруйнувань у структурі бетону приводить до зниження швидкості ультразвукових коливань, які розширюються поперек лінії дії стискаючого напруження.

Таким чином, навантаження R⁰_т відповідає початку зменшення швидкості ультразвуку, і візуально фіксуються появою мікротріщин на поверхні зразка. Перетинання ординати Q/R кривою швидкості ультразвуку є навантаженням R^v_т. Областю умовної пружньої роботи бетону є час від початку навантаження до напружень, при яких утворюються перші мікротріщини по поверхні зчеплення цементного каменю з заповнювачем. При цьому межа пружньої роботи відповідає найбільшому скороченню часу проходження ультразвуку. При подальшому підвищенні навантаження мікротріщини утворюються в цементному камені з появою пластичних деформацій. Верхня межа області розвитку пластичних деформацій відповідає підвищенню коефіцієнта поперечної деформації, тобто максимального значення теоретично можливого для суцільного тіла. Крива прирощення швидкості проходження ультразвукового імпульсу проходить через екстремум і наближується до початкового значення, характерного для ненавантаженого бетону і прийнятого за умовний нуль.

Підвищення верхньої межі тріщиноутворення (R^v_т) дозволяє прогнозувати більш високу витривалість і довговічність цементного бетону дорожнього покриття під дією багаторазового прикладання навантажень.

Таким чином, проведеними дослідами встановлена висока ефективність застосування КОС у технології дорожнього цементобетона, зростання фізико-механічних властивостей, довговічності і тріщиностійкості цементобетонного покриття доріг.

В роботі розглядається також вплив гідрофобних добавок на структуру бетону. Серед характеристик, що визначають структуру, досліджувались водопоглинання і капілярна пористість - властивості бетону, які визначають в значній мірі довговічність дорожнього бетону в конструкції, а також збереження арматури. Зразки-балочки розміром 4 х 4 х 16 см, виготовлені з сумішей 1: 3, випробувались після 4 і 28 діб нормального тверднення за відомою методикою.

При оцінці враховувалася зміна ваги трьох зразків-близнюків порівняно з сухими зразками, В результаті встановлено, що застосування гідрофобних добавок дає змогу значно зменшити капілярну пористість бетону як у молодому віці (через 4 доби приблизно на 48-63%), так і в пізніший період (через 28 діб - 67-92%).

Зниження водопоглинання бетону викликається зміною кількості і характеру великих пор завдяки новоутворенням і підвищенню ступеня гідратації цементу. Це, в свою чергу, утруднює проникнення води і в дрібніші пори. Коли різниця в ступені водопоглинання у бетонів з добавками і без добавок через 4 доби нормального тверднення незначна (9-14%), що пояснюється незакінченістю процесу формування структури, то вже через 28 діб вона стає досить істотною (44-76%). При цьому водопоглинання зразків з добавками, що тверднули 4 доби, майже дорівнює водопоглинанню розчину без них, але того, що тверднув 28 діб.

Таким чином, внаслідок проведених досліджень встановлено, що застосування гідрофобних добавок дозволяє значно зменшити водовбирання і капілярну пористість у молодому віці і в пізніший період, що дозволює створити більшу щільну структуру цементного каменю і бетону на його основі.

3.4 Вплив добавок на міцність при стиску в залежності від часу витримування бетонної суміші

В зв'язку з тим, що бетонна суміш для влаштування цементобетонного покриття транспортується деякий час, необхідно перевіряти, як впливає витримка бетонної суміші на кінетику набору міцності при стиску. Для цього з тільки що приготовленої бетонної суміші з добавкою КОС і без неї виготовляють зразки, які досліджували через 3, 5, 8, 12 годин та 1, 3, 7 і 28 діб.

Частина бетонної суміші витримувалась 20 і 40 хвилин, після чого з неї також готувалися зразки.

Результати цих досліджень наведені в таблиці 3.5.

Таблиця 3.5 - Вплив часу витримування бетонної суміші з добавками КОС та міцність при стиску

Час витри-мування суміші в хв.	Наявність добавки	Міцність при стиску, МПа через
		годин	діб
		3	5	8	12	1	3	7	28
-	еталон	0,2	0,5	1,7	3,9	9,7	19,3	29,1	34,1
	136-157М	0,2	0,4	1,6	3,8	9,8	20,4	30,3	36,0
20	еталон	0,3	0,6	1,7	4,2	9,9	22,4	31,0	34,8
	136-157М	0,3	0,6	1,9	4,8	10,5	23,8	33,7	38,9
40	еталон	0,4	0,7	1,9	4,8	11,2	24,4	34,9	35,0
	136-157М	0,4	0,8	2,2	5,4	12,6	26,9	37,8	41,1

З даних наведених в таблице 3.5 видно, що бетон з добавкою КОС має міцність вищу у порівнянні з еталоном під час досліджень кінетики набору міцності, тобто таку суміш можно транспортувати до місця укладання без зменшення міцності.

Рисунок 3.1 - Кінетика водонасичення при капілярному підсосі з добавкою ГКЖ - 94 М



Рисунок 3.2 - Порівняльна корозійна стійкість бетонів, модифікованих добавкою ГКЖ - 94 М, в умовах капілярного підсосу в 5% - му розчині Na₂SO₄

Кінетика водо насичення при капілярному підсосі наведена на рисунку 3.1. Порівняльна корозійна стійкість наведена на рисунку 3.2. Кінетика зміни пластичності цементного тіста наведена на рисунку 3.3.

Рисунок 3.3 - Кінетика зміни пластичної міцності цементного тіста

Кінетика твердіння бетону з добавкою ГКЖ - 94 М наведена в таблиці 3.6.

Таблиця 3.6 - Кінетика твердіння бетону з добавкою ГКЖ - 94 М

Морозостійкість бетонів при низькій температурі після 100 циклів заморожування і відтавання наведена в таблиці 3.7. Параметри умовно замкнутих пор в бетонах з урахуванням частково оводнення - в таблиці 3.8.

Таблиця 3.7 - Морозостійкість бетонів при низькій температурі (-45… - 50°С) після 100 циклів заморожування і відтавання

Таблиця 3.8 - Параметри умовно замкнутих пор в бетонах з урахуванням частково оводнення

Кінетика твердіння бетону з добавкою ГКЖ - 94 М наведена в таблиці 3.9.

Таблиця 3.9 - Кінетика твердіння бетону з добавкою ГКЖ - 94 М

Показники водовідділення в бетонній суміші з використанням гідрофобної добавки ГКЖ - 94 М представлені в таблиці 3.10.

Таблиця 3.10 - Водовідділення в бетонній суміші з використанням гідрофобної добавки ГКЖ - 94 М

4. Обгрунтуванн використання сталевих волокон у цементобетоні

У процесі виконання дипломної роботи за моєї участі були проведені випробування, які дають змогу дослідити зміни властивостей цементобетонну із застосуванням сталевих волокон. Були прийняті наступні матеріали:

- портландцемент марки 500;

- пісок з модулем крупності 1,7;

- стальні волокна (d = 0,5 мм, 1,5 мм).

Склад бетонної матриці був прийнятий у наступних співвідношеннях: Ц:П = 1:1,5; 1:2,5 В/Ц = 0,4, в якості пластифікуючої добавки використовували комплексну добавку: 0,5% С - 3 + 0,2% СДБ від маси цементу.

Процент армування µ приймали за об'ємом фібробетону. Було встановлено, що у результаті введення фібри жорсткість бетонної суміші різко збільшувалась, що ускладнювало її приготування, транспортування, укладку, ущільнення.

У процесі дослідження визначали середню щільність і консистенцію свіжоприготовленої суміші, а також її міцнісні характеристики після 28 діб витримки у нормальних умовах.

Вплив вмісту волокон (µ) і їх діаметру на міцність при стиску досліджувалась на кубиках 10*10*10 см (таблиця 4.1, рисунок 4.1) і призмах 10*10*40 см (таблиця 4.2, рисунок 4.2), при 1/d = 100; Ц:П = 1:2; В/Ц = 0.4.

При збільшені діаметру волокон збільшується міцність на стиск як кубиків так і призми. Найбільша міцність порівняно з еталоном досягнута на зразках армованих волокнами діаметром 1,0 мм.

З точки зору об'ємного вмісту волокон, то найефективніше використовувати його в межах 2 - 3% від об'єму бетонної суміші. Адже, при їх збільшені збільшується не тільки міцність, але і жорсткість. При µ = 2 - 3% міцність значення більш стабілізуються, а це дає змогу заощадити арматуру.

Таблиця 4.1 - Вплив об'ємного вмісту волокон (м) і діаметру на міцність на стиск кубиків 10*10*10 см

Рисунок 4.1 - Результати впливу об'ємного вмісту волокон (м) і діаметру на міцність на стиск кубиків 10*10*10 см

Таблиця 4.2 - Вплив вмісту волокон (м) і діаметру на міцність на стиск ипрзми 10*10*40 см



Рисунок 4.2 - Результат впливу вмісту волокон (м) і діаметру на міцність на стиск ипрзми 10*10*40 см

Дослідження міцності на розкол проводилися на кубиках 10*10*10 см (таблиця 4.3, рисунок 4.3).

Таблиця 4.3 - Вплив об'ємного вмісту волокон (м) і діаметру на міцність кубика при розтязі розколом

Рисунок 4.3 - Результати впливу об'ємного вмісту волокон (м) і діаметру на міцність кубика при розтязі розколом

При збільшені діаметру об'ємного вмісту волокон - міцність кубика при розтязі розколом збільшується. Зразки з волокнами діаметром 0,8 мм мають такі значення міцності при розтязі розколом як і зразки з діаметром волокон 1,0 мм, причому при збільшені об'ємного вмісту волокон від 2 до 3% об'єму бетонної суміші зразки з діаметром 0,8 мм мають більші значення міцності ніж зразки з діаметром 1,0 мм. Отже, покращення міцності при розтязі розколом кубика можна досягти введенням волокон з діаметром 0,8 мм. На відміну від результатів дослідження міцності при розтязі розколом кубів, для циліндрів міцність збільшується з підвищенням діаметру волокон. Так, найбільша міцність була у зразків з діаметром волокон 1,0 мм.