Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
СЛАВЧЕВА ГАЛИНА СТАНИСЛАВОВНА
СТРУКТУРА ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ БЕТОНОВ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ИХ СВОЙСТВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ВЛАЖНОСТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
05.23.05 ЦСтроительные материалы и изделия
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Воронеж - 2009
Работа выполнена в ГОУВПО Воронежский государственный архитектурностроительный университет Научный консультант - доктор технических наук, профессор, академик РААСН Чернышов Евгений Михайлович Официальные оппоненты - доктор технических наук Каприелов Семен Суренович - доктор технических наук, профессор Рахимбаев Шарк Матрасулович - доктор технических наук, профессор Корнеев Александр Дмитриевич Ведущая организация - ГОУВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (г. Санкт-Петербург)
Защита состоится 25 декабря 2009 года в 1000 на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 Воронежского государственного архитектурностроительного университета по адресу: 394680, г.Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84, ауд.32
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.
Автореферат разослан __________________
Ученый секретарь диссертационного совета __________________Власов В.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
В настоящее время строительная практика характеризуется появлением и расширяющимся применением высокотехнологичных бетонов нового поколения: на основе вяжущих низкой водопотребности, наполненных и тонкомолотых цементов, быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов, а также бетонов супер- и гиперпластифицированных, гиперпрессованных, поризованных, дисперсно-армированных, высокодисперсных (порошковых), получаемых с применением микро- и наноразмерных структурных составляющих. Переход на новый уровень строительно-технических свойств и возможностей таких бетонов является следствием принципиального преобразования, модифицирования их структуры по сравнению с традиционными видами бетонов прежних поколений. Специфическими признаками структуры высокотехнологичных бетонов являются возрастающие на несколько порядков площади поверхности раздела фаз, число физических и физико-химических контактов в единице объема материала, повышенная плотность или пористость, отличающиеся размерно-геометрические и энергетические характеристики пор и др. К высокотехнологичным бетонам с подобными признаками строения, качественно новым уровнем свойств, безусловно, относятся плотные высокопрочные модифицированные бетоны, макропористые цементные и силикатные бетоны, которые именно в связи с этим являются объектами исследования.
Есть основания считать, что вследствие особенностей строения высокотехнологичные бетоны могут быть потенциально более неравновесными и более активными по отношению к воздействиям среды. Не исключается неоднозначность, противоречивость проявления свойств высокотехнологичных бетонов при эксплуатации, что может оказаться проблемой при их практическом применении. Комплексных и достоверных знаний о поведении высокотехнологичных бетонов, изменении их состояния и свойств при эксплуатации пока еще не получено. И в первую очередь это касается проблемы влияния влажностного состояния бетонов на проявление и изменение их строительно-технических свойств. Особое место и актуальность именно данной проблемы обусловлены тем, что в составе всех физико-климатических воздействий среды влажностные являются постоянно действующими, и от влажностного состояния бетона зависит проявление практически всех основных свойств - прочности, деформативности, теплопроводности, морозостойкости.
В связи с этим развитие знаний, раскрытие механизма и закономерностей изменения свойств высокотехнологичных бетонов в зависимости от их влажностного состояния, разработка технических и технологических решений по управлению качеством бетонов с учетом последствий эксплуатационных влажностных воздействий является актуальной проблемой и принимается в данной работе в качестве предмета исследований. Развитие этого направления имеет важное практическое значение для управления долговечностью и надежностью строительных конструкций и, соответственно, для совершенствования технологии бетонов.
Цель работы: разработка технологических решений по управлению формированием структуры бетонов и реализацией их свойств при влажностных эксплуатационных воздействиях на основе теоретических и экспериментальных исследований проблемы.
Ведущая научная концепция. Проявление строительно-технических свойств бетонов при эксплуатационных влажностных воздействиях определяется формирующимся балансом сил в их структуре при изменении влагосодержания. Величина этих сил обуславливается энергией связи видов воды со структурой материала, кинетикой содержания ее видов в материале при эксплуатации, что и зависит от параметров структуры материала. Формирование структуры является средством управления составляющими баланса сил ее связи с водой и, тем самым, средством влияния на реализацию строительнотехнических свойств материалов, их долговечность при влажностных эксплуатационных воздействиях на конструкции.
В соответствии с целью работы и на основании выдвинутой концепции определены следующие задачи исследований:
1. Предложить подходы к постановке и решению материаловедческих вопросов по проблеме обеспечения эффективной реализации строительнотехнических свойств бетонов при влажностных эксплуатационных воздействиях на основе анализа, систематизации и развития положений физикохимической механики, механики деформирования и разрушения, теории тепло- и массопереноса в структурированных системах.
2. Обосновать систему структурных параметров бетонов, которая обеспечит возможности управления их влагообменом со средой.
3. Предложить принципы управления влажностным состоянием и условиями проявления строительно-технических свойств бетонов при эксплуатации посредством регулирования их структуры.
4. Экспериментально исследовать закономерности кинетики влажностного состояния плотных и макропористых высокотехнологичных бетонов при взаимодействии их с водяным паром и водой эксплуатационной среды как функции параметров строения материала и параметров среды.
5. Экспериментально исследовать закономерности, раскрывающие взаимосвязь меры изменения основных строительно-технических свойств плотных и макропористых бетонов в различном влажностном состоянии с параметрами их структуры.
6. Рассмотреть прикладные инженерно-технологические задачи управления реализацией строительно-технических свойств высокопрочных модифицированных бетонов, макропористых цементных и силикатных бетонов с учетом последствий влажностных эксплуатационных воздействий посредством регулирования их состава и конструирования структуры.
7. Разработать предложения по технологии получения оптимизированных структур бетонов по критерию эффективной реализации их свойств при влажностных эксплуатационных воздействиях.
Основные методологические и методические положения постановки исследований:
обеспечение системно-структурного подхода;
использование при осуществлении экспериментальных исследований типичных структур плотных и макропористых бетонов с широким диапазоном варьирования параметров их строения;
комплексное применение методов идентификации структуры для ее количественного описания;
математическая интерпретация экспериментальных результатов для формирования базы данных в задачах конструирования оптимизированных структур бетонов, обеспечивающих эффективную реализацию их свойств при изменении эксплуатационного влагосодержания.
Связь работы с научными программами. Исследования и разработки выполнялись в рамках гранта Разработка и развитие теоретических и прикладных вопросов гигромеханики строительных материалов шифр ТОО - 12.2 - 1663 (2002 - 2003 г.г.); Межотраслевой программы сотрудничества Минобразования и Спецстроя РФ Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве (2002 - 2004 г.г.); планового задания Федерального агентства по образованию Развитие теории системно-структурного материаловедения и высоких технологий строительных композитов нового поколения (2003 - 2007 г.г.), Развитие теории и основ конструирования структур наноструктурных композитов нового поколения (2008 - 2012 г.г.); по программе фундаментальных исследований РААСН по приоритетному направлению Развитие строительного материаловедения, технологии и нанотехнологии. Новые высокопрочные, сверхпрочные, легкие, сверхлегкие и долговечные строительные композиционные материалы (2002 - 2009 г.г.) и др.
Научная новизна работы.
Обобщены и развиты теоретические представления о механизме и закономерной взаимосвязи строительно-технических свойств бетонов с их влажностным состоянием.
С позиций системно-структурного материаловедения сформулированы принципы управления структурой и качеством бетонов с учетом последствий эксплуатационных влажностных воздействий.
Обоснована система структурных параметров управления интенсивностью взаимодействия бетонов с водяным паром и водой на основе анализа и систематизации фундаментальных представлений о процессах и закономерностях влагообмена дисперсных капиллярно-пористых тел со средой.
На основе обобщения комплексных экспериментальных данных раскрыты количественные взаимосвязи интенсивности процессов адсорбции, капиллярного насыщения, водопоглощения, обезвоживания с параметрами состава и структуры плотных и макропористых бетонов.
Получены количественные зависимости взаимосвязи меры изменения основных свойств бетонов в различном влажностном состоянии (прочности, величины деформаций, теплопроводности, морозостойкости) с характеристиками их твердой фазы и порового пространства.
Количественно оценена мера эффективности управления показателями строительно-технических свойств плотных и макропористых бетонов при влажностных эксплуатационных воздействиях посредством направленного регулирования их строения.
Предложены подходы к конструированию структур бетонов по критериям и условиям эффективной реализации строительно-технических свойств при влажностных воздействиях эксплуатационной среды; систематизирована база данных, разработаны алгоритмы и решена задача конструирования структур цементных поризованных бетонов.
Практическая значимость работы определяется возможностями решения на основе научных ее результатов прикладных задач материаловедения и технологии высокотехнологичных бетонов, управления их качеством и долговечностью. Полученные количественные зависимости взаимосвязи меры изменения основных свойств, интенсивности процессов влагообмена цементных и силикатных бетонов с параметрами их структуры создают информационную базу: 1) для конструирования структур и обоснования требований к составам и параметрам технологии бетонов с комплексом задаваемых свойств и характеристик; 2) для обоснования рекомендаций к определению расчетных характеристик бетонов при проектировании конструкций; 3) для обоснования требований к рациональным условиям применения материалов в конструкциях.
Результаты исследований позволили:
для высокопрочных модифицированных бетонов (с составами, применяемыми в современном строительстве) обосновать значения коэффициентов линейных влажностных деформаций и коэффициентов условий работы бетона с учетом его влажностного состояния;
для цементных поризованных бетонов обосновать требования к составам, структуре и получить бетоны средней плотностью от 800 до 1600 кг/м3 с пониженной эксплуатационной деформируемостью, разработать их технологию, ориентированную на использование региональных природных и техногенных сырьевых материалов и характеризуемую возможностью применения одних и тех же материалов и оборудования для получения поризованных бетонов различного строительного назначения;
для силикатных ячеистых бетонов нового поколения обосновать предложения по уточнению коэффициентов теплопроводности, а также определить требования к конструкции наружных стен зданий по условиям обеспечения нормируемого термического сопротивления стен в реальном диапазоне годичной динамики эксплуатационного влагосодержания материала.
Реализация работы. Результаты работы использованы:
для обоснования предложений к подготовке нормативно-инструктивных документов - Рекомендаций по учету влажностного состояния высокопрочных модифицированных бетонов при определении их расчетных характеристик, ГОСТ 31359-2007 Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия, Рекомендаций по обеспечению теплоэффективности ограждающих конструкций с применением изделий из силикатного ячеистого бетона с учетом их влажностного режима;
при разработке комплекта технологической документации, включающего Технические условия на бетон поризованный, Технологический регламент на производство конструкций из мелкозернистого плотного и поризованного бетона для монолитного строительства, Карту технологического процесса изготовления стеновых блоков из поризованного бетона, варианты комплектации мобильного технологического комплекса для условий монолитного строительства и заводских производства.
В период 1998 2008 гг. на ряде предприятий г. Воронежа и области осуществлено опытно-промышленное возведение монолитных стен, устройство подготовок под полы из поризованного бетона; проведена опытно-техническая проверка его эксплутационных свойств.
В рамках реализации Межотраслевой программы сотрудничества Минобразования и Спецстроя РФ Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве (2002 - 2004 г.г.) комплект технологической документации по поризованным бетонам предоставлен предприятиям Спецстроя РФ (ФГУП УССТ №2, г.
Москва; ФГУП УССТ №3 г. Санкт-Петербург; ФГУП Центральное проектное объединение, г.Воронеж).
Рекомендации по обеспечению теплоэффективности ограждающих конструкций используются в ЗАО Коттеджиндустрия (г. Россошь Воронежской обл.) при проектировании и возведении зданий с применением изделий из силикатного ячеистого бетона.
Предложения по подготовке стандарта Бетоны поризованные конструкционные и конструкционно-теплоизоляционные для малоэтажного жилищного строительства по монолитным технологиям включены в план перспективных разработок РААСН в рамках реализации федеральных целевых программ Жилище и Реформирование ЖКХ.
Результаты исследований автора внедрены в учебный процесс Воронежского государственного архитектурно-строительного университета: использованы при подготовке спецкурса Механика прочности и разрушения материалов и конструкций для студентов специальности Производство строительных изделий и конструкций, в курсовом и дипломном проектировании, при подготовке магистерских диссертаций.
Апробация работы. Результаты работы доложены на V, VI, VIII, X академических чтениях РААСН (Воронеж, 1999 г.; Иваново, 2000 г.; Самара, 20г.; Казань, 2006 г.); на Международных академических чтениях РААСН Новые научные направления строительного материаловедения (Белгород, 2005 г.);
Международных академических чтениях Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения (Курск, 2009 г.); трех Международных научнопрактических конференциях Бетон и железобетон в третьем тысячелетии (Ростов-на-Дону, 2000, 2004, 2006 г.г.); трех научно-практических конференциях по результатам реализации Межотраслевой программы сотрудничества Ми нобразования и Спецстроя РФ Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве (Москва, 2002, 2003, 2004 г.г.); Международном конгрессе Современные технологии в промышленности стройматериалов и стройиндустрии (Белгород, 2003 г.); Международном конгрессе Наука и инновации в строительстве (Воронеж, 2008 г.); Международной конференции Механика разрушения бетона, железобетона и других строительных материалов (г. СанктПетербург, 2009 г.); ежегодных научно-практических конференциях ВГАСУ (1999Е.2008 г.г.).
Разработки по технологии поризованных бетонов представлялись на 18-й межрегиональной выставке Строительство (2004 г., г. Воронеж); межрегиональной выставке Агробизнес - Черноземье (2004 г., г. Воронеж); на 19-й межрегиональной выставке Строительство (2004 г., г. Воронеж) с получением диплома в конкурсе за лучшую разработку; на выставке Воронежстройтех (2004 г., г. Воронеж); на научно-практических конференциях-выставках Межотраслевой программы сотрудничества Минобразования и Спецстроя РФ (2002, 2003, 2004 г.г., г. Москва).
Публикации. Основные результаты и положения диссертационных исследований представлены в 45 статьях и 1 монографии, в том числе 9 статей опубликовано в изданиях, входящих в рекомендованный ВАК перечень.
ичный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены лично автором, а также в рамках руководства исследованиями, в котором автору принадлежит определяющая роль в формулировке проблем, целей и задач исследований, в планировании и проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов. Автору во всех работах, опубликованных в соавторстве, в равной степени принадлежат сформулированные теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, их анализ и обобщение, раскрывающие научную новизну работы, а также прикладные разработки, подтверждающие ее практическую значимость.
Достоверность научных результатов обеспечивается методически обоснованным комплексом исследований на поверенном экспериментальном оборудовании; статистической обработкой с заданной вероятностью и необходимым количеством повторных испытаний; сопоставлением результатов, полученных разными методами, а также их сравнением с результатами, полученными другими авторами. Достоверность теоретических положений подтверждалась экспериментальными исследованиями.
Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 482 страницы состоит из введения, 6 глав, основных выводов и 11 приложений, включает 1рисунка и 72 таблицы. Список литературы содержит 377 наименований.
Автор защищает.
1. Исходные теоретические представления и положения о закономерностях влияния параметров структуры бетонов на проявление строительнотехнических свойств при влажностных эксплуатационных воздействиях.
2. Теоретические предпосылки, принципы и систему структурных факторов управления строительно-техническими свойствами и качеством бетонов с учетом последствий влажностных воздействий среды.
3. Результаты исследований закономерностей изменения влажностного состояния в процессе адсорбции, капиллярного насыщения, водопоглощения, обезвоживания плотных и макропористых высокотехнологичных бетонов как функции их структуры.
4. Результаты исследований и обобщений по закономерностям влияния структуры плотных и макропористых бетонов на прочностные и деформативные характеристики, теплопроводность условия обеспечения морозостойкости при изменении их влажностного состояния.
5. Рекомендации к определению расчетных характеристик высокопрочных модифицированных бетонов с учетом возможных изменений свойств при влажностных воздействиях.
6. Принципы и алгоритмы конструирования структуры макропористых бетонов по критериям эффективной реализации задаваемых конструкционных свойств в условиях влажностных эксплуатационных воздействиий.
7. Разработки по технологии цементных поризованных бетонов различного строительного назначения на основе типичных разновидностей природных и техногенных сырьевых материалов.
8. Предложения к постановке специальных разделов материаловедения в программах подготовки инженеров-строителей-технологов и магистров по направлению Строительство.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Постановка проблемы. При формулировке научно-инженерной проблемы обеспечения эффективной реализации строительно-технических свойств бетонов при влажностных эксплуатационных воздействиях исходили из следующего базового положения. Система среда - материал - конструкция характеризуется как открытая термодинамическая, в которой среда воздействует с различной интенсивностью на подсистему материалконструкция комплексом механических нагрузок и физико-климатических факторов, оказывающихся движущими силами изменений в данной системе (рисунок 1).
Структура материала идентифицируется в работе как гетерофазная, полиминеральная, полидисперсная, многоуровневая, которая стремится к состоянию термодинамического равновесия со средой при ее воздействии на материал.
Воздействие среды на материал в конструкции вызывает соответствующую его реакцию (отклик) и приводит к развитию совокупности явлений. Эти явления отражают процессы изменения состояния материала, которое оказывает непосредственное влияние и на показатели свойств материала, и, одновременно, определяют формирование полей деформаций и напряжений в конструкции. Полагается, что общий эффект изменения работоспособности конструкции в процессе эксплуатации определяется совокупным действием процессов структурообразования и твердения, механических нагрузок, температурных и влажност- ОТКРЫТАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Среда Материал параметры нагрузок и воз- структура: гетерофазная, подействий: вид и уровень на- лиминеральная, полидисгрузок, температура, влажперсная, многоуровневая ность, химический состав Неравновесность состояния Процессы изменения состояния материала в материале и конструкции напряженно сжатие-растяжение деформированного теплообмен температурного влагообмен влажностного химическая коррозия вещественного гидратация и твердение тепловыделение ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУ- ИЗМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ РЫ, ВЛАЖНОСТИ, НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕСВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ФОРМАЦИЙ В КОНСТРУКЦИИ Конструкция тип, конструктивные особенности, геометрические размеры, вид материалов, уровень свойств материалов Изменение несущей способности, тепло-, влагозащитных характеристик ИЗМЕНЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОНСТРУКЦИИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ Рисунок 1 - Характеристика системы среда - материал - конструкция ных изменений, химической коррозии. Влажностные воздействия являются постоянно действующими; определяемое ими напряженно-деформированное состояние конструкции трансформируется во времени в соответствии с изменением влажности материала. Колебания влажностного состояния материала как структурированной системы сопровождаются изменением баланса сил связи твердой фазы и порового пространства с водой на соответствующих масштабных уровнях структуры, неизбежно оказывая влияние на проявление свойств материала.
Изменение вещественного, напряженно-деформированного состояния и свойств материала в результате эксплуатационных влажностных воздействий рассматривается в контексте общей проблемы обеспечения работоспособности конструкций. При этом условия обеспечения надежности и долговечности конструкций соотносятся с потенциальной способностью состава и структуры материала сопротивляться таким изменениям его состояния при влажностных эксплуатационных воздействиях.
Методология постановки исследований опирается на базовые положения системно-структурного материаловедения, в соответствии с которым управление качеством и долговечностью строительных материалов осуществляется через синтез и конструирование их структур. Рассмотрение материала как структурированной системы, которой свойственна иерарахия в построении структурных элементов твердой фазы и порового пространства, позволяет полагать, что эффективное управления конструкционными свойствами и их реализацией при влажностных воздействиях эксплуатационной среды должно основываться на регулировании параметров структуры, лответственных за баланс сил ее связи с водой.
Положение о том, что структура должна обеспечивать приемлемую сохранность и допустимую меру изменения конструкционных свойств материала на уровне расчетных, принимаемых при проектировании конструкций значений, является главным исходным мотивом постановки диссертационных исследований, позволившим сформулировать их теоретические посылки и обосновать содержание экспериментальных исследований.
Систематизация и развитие представлений о природе взаимосвязи свойств бетонов с влажностным состоянием опирается на фундаментальные работы в области физико-химической механики, коллоидной химии, физической химии поверхностей (Р.К. Айлера, А.В. Думанского. Б.В. Дерягина, Ю.В.
Горюнова, П.А. Ребиндера, Б.Д. Сумма, В.Ю. Траскина, Д.А. Фридрихсберга, Н.В. Чураева, Е.Д. Щукина и др.). Применительно к строительным материалам теоретические и прикладные проблемы изменения строительно-технических свойств при температурно-влажностных воздействиях раскрыты в работах С.В.Александровского, А.С. Аведикова, А.С. Беркмана, Ю.М. Баженова, А.А.
Гвоздева, Г.И. Горчакова, Г.Д. Диброва, К.Г. Красильникова, Б.А. Крылова, П.Г. Комохова, В.М. Москвина, Н.А. Мощанского, Л.В. Никитиной, В.А.Невского, М.С. Острикова, И.Е.Прокоповича, А.У. Франчука, З.Н. Цилосани, Е.М. Чернышова, А.Е.Шейкина и др. Однако, несмотря на большой объем накопленных данных, научная и прикладная информация отличается определенной фрагментарностью. Поэтому очевидна необходимость систематизации существующих представлений и разработки общих теоретических подходов к вопросу управления свойствами бетонов при изменении их влажности с позиций современного структурного материаловедения.
В развиваемых в работе системных представлениях о механизме влияния воды в структуре бетонов принимается, что химическая, физико-химическая и физико-механическая формы связи воды реализуются по масштабным уровням строения в характерных для них и различающихся по величине энергии взаимодействия видах связи воды со структурой: капиллярной, адсорбционной, межслоевой молекулярной воды и воды кристаллической решетки. Сила связи существенно и закономерно возрастает от макро- к микро- и наноуровням. Последние для бетонов плотной и макропористой структуры представлены совокупностью структурных элементов микробетона, новообразований цементирующего вещества с присущими им порами. Определяющий вклад в изменение свойств материала в различном влажностном состоянии вносят структурные составляющие именно этих последних уровней, что особенно важно для высокотехнологичных бетонов, в структуре которых они занимают приоритетное место.
Напряженно-деформированное состояние структуры материала зависит от количественного содержания и соотношения различных видов воды в ней.
Изменение такого содержания и соотношения при нарушении термодинамического равновесия со средой приводит к изменению баланса сил в структуре и, как следствие, к изменению конструкционных характеристик и свойств. Мера этого при изменении влажностного состояния, в свою очередь, определяется характеристиками структуры материала.
Влияние влажностного состояния на прочность бетонов рассмотрено в рамках действия эффекта Ребиндера. Анализ механизма проявления эффекта адсорбционного понижения прочности с позиций структурного материаловедения позволил выделить систему параметров строения бетонов, регулирующих меру проявления этого эффекта. К ним отнесены:
1)химико-минералогический состав цементирующего вещества, который определяет вид связей между структурными элементами, и, следовательно, вероятность их гидролитического расщепления;
2) размерные характеристики структурных элементов твердой фазы и порового пространства, их количество и однородность их размещения в объеме материала, что определяет меру понижения запаса свободной поверхностной энергии в процессе адсорбции и итоговую величину энергетических затрат на образование новой поверхности твердых тел при их разрушении во влажном состоянии;
3)площадь поверхности раздела фаз, смачиваемость поверхности твердой фазы, которые влияют на меру восприимчивости структуры материала к действию воды и определяют условия распространения жидкой среды в структуре материала, способствуя также усилению или ослаблению эффектов понижения прочности.
Механизм влияния влажностного состояния материала на развитие деформаций имеет различную природу проявления в случае действия механической нагрузки (ползучесть) и при увлажнении-высушивании (набуханиеусадка).
Принимается, что увеличение ползучести, как и снижение прочности при увлажнении определяется действием эффекта Ребиндера, и это связывается с единой совокупностью факторов управления данными характеристиками.
Влажностные напряжения и деформации при изменении влагосодержания материала обусловлены последовательным включением в действие сил капиллярного стяжения, расклинивающего давления, поверхностного натяжения, межчастичного взаимодействия, сил внутренних связей в кристаллогидратах и упругого противодействия твердой фазы ее деформированию. Величина деформаций зависит от условий и возможности изменения баланса этих сил в материале и определяется следующими параметрами состава и структуры: 1) объемным соотношением элементов твердой фазы и пор в структуре, так как от этого зависит количество воды в структуре и мера сопротивляемости твердофазового каркаса развитию деформаций; 2) качественными характеристиками структурных элементов (распределение по размерам пор и частиц твердой фазы, их удельная поверхность и поверхностная энергия), которые определяют меру действия и вклад каждой из обозначенных составляющих баланса сил и, следовательно, величину усадочных напряжений.
При рассмотрении зависимости теплопроводности от влажности материала исходили из сложившихся представлений о том, что данная зависимость определяется закономерностями переноса тепла и влаги в структуре и является нелинейной. Решающее влияние на величину коэффициента теплопроводности во влажном состоянии оказывает форма связи воды со структурой. При этом главная роль принадлежит количественному соотношению различных видов воды, что зависит от удельной поверхности и поверхностной энергии частиц твердой фазы, ее химико-минералогического состава, объема пор и их распределения по размерам.
Анализ и систематизация механизмов накопления повреждений в материале, приводящих к морозному разрушению, дает основание к выделению двух главных факторов повышения морозостойкости материалов, являющихся критериальными для развития деформаций и напряжений как следствие процессов льдообразования:
1) фактора температуры замерзания воды в структуре материала;
2) фактора массопроводности материала в термоградиентных условиях его эксплуатации в конструкции, определяющего возможность и интенсивность миграции влаги из теплых в охлаждаемые зоны.
Проявление действия этих факторов зависит от силы связи воды со структурой материала, и потому обеспечение морозостойкости связывается со следующей системой структурных характеристик: удельной поверхностной энергией и смачиваемостью поверхности твердой фазы, объемом пор и их размерами. Для макропористых материалов дополнительное направление повышения морозостойкости соотносится с резервным объемом макропористого пространства в материале, в который может отжиматься жидкая фаза при льдообразовании в заполненных водой капиллярных порах.
В итоге теоретических обобщений показано, что управление конструкционными свойствами бетонов посредством регулирования баланса сил в его структуре может достигаться через следующие параметры строения: Vтв.ф,.
Sтв.ф, qтв.ф, - объем, площадь поверхности и удельная поверхностная энергия твердой фазы, rсэ - размер структурных элементов, Vпор - объемная доля пор и drпор/dVпор - распределение их по размерам, - краевой угол смачивания жидкостью поверхности твердой фазы.
Мера изменения свойств бетонов при эксплуатации закономерно определяется интенсивностью их влагообмена со средой, именно это предопределяет необходимость анализа представлений о его законах и механизмах с материаловедческих позиций.
Анализ и систематизация с позиций структурного материаловедения представлений о процессах влагообмена бетонов со средой, влагопереноса в их структуре основываются на теориях адсорбции и поверхностных явлений, капиллярности, фильтрации. Центральное место в них занимают уравнения Лэнгмюра, Брунауэра, Эмметта и Теллера, Гиббса, Лапласа, Кельвина, Жюрена, Дарси. В результате прикладной реализации фундаментальных представлений в предшествующий период разработаны физико-математические модели влагопереноса и основанные на них методы расчета влажностного режима конструкций, для ряда строительных материалов получены экспериментальные изотермы сорбции, кинетические кривые капиллярного насыщения с соответствующим математическим описанием (работы А.Адамсона, В.Н.Богословского, Р.Е Бриллинга, В.Г. Гагарина, М.М. Дубинина, К.Г. Красильникова, И.Я. Киселева, А.В.Лыкова, А.Г.Перехоженцева, К. Пирса, А.И. Русанова, С.П. Рудобашты, Н.Н.Скоблинской, Д.П. Тимофеева, А.У. Франчука, К.Ф.Фокина, С.В. Федосова, Р.Фельдмана, М.Р.Харриса, А.С.Эпштейна и др). Однако вопросы регулирования структуры материалов с целью управления интенсивностью процессов влагообмена недостаточно полно раскрыты.
Вместе с этим накопленные фундаментальные и прикладные знания позволили обосновать и раскрыть представления о влияние состава и структурных характеристик бетонов на развитие основных процессов их взаимодействия с водяным паром и водой. Показано, что параметры строения определяют меру изменения запаса внутренней энергии материала и, тем самым, его реакцию на влажностные воздействия. При этом во взаимодействии со средой объем твердой фазы проявляет свою роль в комплексе с величиной площади поверхности и энергетическим ее состоянием; поровое пространство действует своими параметрами объема, распределения объема по размерам пор и энергетическим полем объема пор (в соответствии с теорией Поляни).
Выявленная совокупность параметров строения полностью соотносится с параметрами регулирования показателей строительно-технических свойств бетонов при изменении их влажностного состояния. Исходя из этого, следует единая совокупность структурных факторов управления интенсивностью влагообмена со средой и проявлением свойств бетонов при эксплуатации, и соответствующие способы регулирования количественных и качественных характеристик твердой фазы и порового пространства материала (рисунок 2).
Обоснованная совокупность структурных факторов реализована при постановке экспериментальных исследований и разработке прикладных решений в технологии бетонов.
Экспериментальные исследования закономерностей процессов изменения влажностного состояния бетонов как функции их структуры В экспериментальных исследованиях принята совокупность показателей, позволяющих комплексно оценивать меру эффективности варьирования структурных характеристик при управлении влажностным состоянием материала.
В их числе учитываются: 1) адсорбционно-конденсационная емкость материала, характеризующая то количество водяного пара, которое материал способен поглотить в среде с различной влажностью и температурой в расчете на ТВЕРДАЯ ФАЗА ПОРОВОЕ ПРОСТРАНСТВО БЕТОН Регулирование структурных Регулирование структурных характеристик твердой фазы характеристик порового пространства МОДИФИЦИРОВАНИЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРНО- КОЛЬМАТА ПОВЕРХНОСТИ ЦИЯ СОСТАВА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК Химико- Дис- Морфо- Создание Создание Регулирова- Создание Введение минера- перс логиче- поверхно- гидрофобно- ние распре- пор пере- флокул пологиче- ного ского стно- го пленочно- деления пор менного лимеров ского привитых го покрытия по размерам сечения в поры слоев СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ВЛАГООБМЕНА БЕТОНОВ СО СРЕДОЙ И СТРОИТЕЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ Рисунок 2 - Структурные факторы и способы управления интенсивностью влагообмена со средой и проявлением свойств бетонов при эксплуатации единицу его массы, объема и единицу объема пор; 2) водопоглощение в расчете на единицу массы, объема и единицу объема пор; 3) капиллярная насыщаемость, характеризующая количество поглощенной влаги в расчете на единицу площади поверхности материала.
При реализации исследований на первом этапе осуществлены эксперименты с цементным микробетоном, так как полагалось, что их результаты имеют обобщенное значение для материалов, в которых соответствующий состав микробетона выполняет роль матрицы. В экспериментах использовались следующие структурные модели цементного микробетона, получаемые - варьированием В/Ц Цотношения (базовые);
- варьированием содержания комплексного модификатора МБ-01 на основе микрокремнезема и суперпластификатора (рассматриваемые в качестве матрицы высокопрочных бетонов);
- варьированием вида и дисперсности наполнителей при постоянстве их массовой доли (рассматриваемые в качестве матрицы поризованных бетонов).
Диапазон значений параметров состава и структуры в рамках использованных групп моделей цементного микробетона представлен в таблице 1.
Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что возрастание величины адсорбции в 2,5-3,5 раза (рисунок 3) главным образом определяется повышением удельной площади поверхности твердой фазы, увеличением объема и изменением структуры пористости. Указанные изменения параметров структуры обусловлены увеличением В/Ц-отношения с соответствующими изменениями характеристик цементирующего вещества;
введением в структуру цементного камня наполнителей, характеризующихся высокой дисперсностью и активностью по отношению к воде;
комплексным модифицированием структуры микробетона путем Таблица 1 - Показатели влажностного состояния и параметры структуры цементного микробетона Модели структуры микробетона базовые матрицы высо- матрицы копрочных бе- поризованных бетонов тонов Характери- В/Ц 0,27 0,4 0,37 0,3 0,4 1,стика со- Вид наполнителя без на- микрокремне- кварце- карбонатная става полните- зем вый песок пыль-унос Sуд, м2/кг ля 2000 60 1теплота смачивания 1,21 0,71 2,водой, кДж/кг Содержание напол- 8 22 1нителя, % от массы цемента Параметры Степень гидратации 70 82 70 78 74 структуры цемента, % Vц.в 0,55 0,43 0,43 0,57 0,18 0,Vзц 0,24 0,19 0,19 0,07 0,06 0,Vмн - 0,05 0,13 0,54 0,Vп 0,18 0,33 0,33 0,23 0,22 0,Sтв.ф, м2/г 47,3 82,2 127,5 34,2 7,0 48,qтв.ф, кДж/кг 12,8 15,1 15 27 <2 5,Содержание пор ра- 29 24 26 40 10 диусом rэ < 20 нм, % от общего объема пор Адсорбционно- 9,1 13,1 11,8 5,9 3,1 10,конденсационная Показатели емкость материала, влажност- % по массе ного со- Капиллярная на- 0,89 1,44 1,16 0,65 0,52 1,стояния сыщаемость, г/смВодопоглощение, % 11,6 20,4 11,4 12,1 6,7 24,по массе Обозначено: Vц.в - объем цементирующего вещества, Vзц- объем остаточных зерен цемента. Vмн Цобъем микронаполнителя, Vп - объем пор, Sтв.ф - удельная площадь поверхности и qтв.ф - удельная поверхностная энергия твердой фазы, rэ - эквивалентный радиус пор.
применения добавок нового поколения типа МБ-01 на основе ультрадисперсных составляющих.
Величина капиллярного насыщения (рисунок 3б), зависящая от энергетических показателей порового пространства и твердой фазы, закономерно снижается, во-первых, при увеличении радиуса пор, что связано с уменьшением при этом величины капиллярного давления, во-вторых, при снижении удельной площади поверхности и удельной поверхностной энергии твердой фазы. Наибольшая величина капиллярного насыщения характерна для цементного микробетона без наполнителя (В/Ц=0,4) и микробетона на карбонатной пыли-уносе, отличающихся наибольшей величиной общего объема пор (0,35 м3/м3) и одновременно повышенной удельной поверхностной энергией твердой фазы (до 15 кДж/кг). Наиболее низкая скорость и величина насыщения получены для модифицированного цементного микробетона (с дозировкой МБ-01 22% от массы цемента), характеризуемого минимальной величиной общего объема пор и значительным содержанием пор rэ < 20 нм, и для микробетона на кварцевом песке, отличающегося одновременно и минимальной энергетической активностью поверхности (< 2 кДж/кг).
В соответствии с тем, что практически весь объем порового пространства б) а) 1,1,1,0,0,0,4 0,2 0 20 40 60 80 100 1Продолжительность насыщения, час без наполнителей (В/Ц=0,27) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 без наполнителей (В/Ц=0,4) Парциальное давление водяного пара р/р1,1,1,12 0,0,0,0,0 20 40 60 80 100 1Продолжительность насыщения, час наполнитель кварцевый песок (175 % от массы цемента) наполнитель пыль-уноса (175 % от массы цемента) наполнитель микрокремнезем (8 % от массы 0 0,2 0,4 0,6 0,8 цемента) наполнитель микрокремнезем (22 % от массы Парциальное давление цемента) водяного пара р/рРисунок 3 - Изотермы адсорбции (а) и кинетика капиллярного насыщения (б) цементного микробетона насыщения, г/см Величина капиллярного Величина адсорбции, % по массе насыщения, г/см Величина капиллярного Величина адсорбции, % по массе в цементном микробетоне заполняется водой, абсолютные показатели его водопоглосыщения возрастают (см. табл. 1) с увеличением удельной поверхностной энергии твердой фазы, с ростом объема пор. Однако цементный камень, модифицированный добавкой МБ-01 (при ее содержании 12-15% от массы цемента), в поровом пространстве которого преобладают поры с rэ 5-20 нм, 1,характеризуется значениями вели1,чины водонасыщения не более 5-6% 1,(рисунок 4). При столь малой вели0,чине размеров пор материал оказывается практически водонепрони0,цаемым вследствие действия сил 0,противокапиллярного давления.
0,Примечательно, что для данных 0,структур микробетона равновесная влажность, достигаемая при адсорбции водяных паров, оказывается почти в два раза выше, чем в результате водонасыщения предварительно высушенных образцов материала.
Полученные данные отвечают исходной концепции работы, они находят подтверждение в результатах исследований по силикатному бетону (данные Е.М.Чернышова).
0 5 10 15 20 25 При варьировании характеристик Содержание модификатора МБ-01, % от массы цемента твердой фазы силикатного микробетона (в диапазоне Sтв.ф125-300 м2/г - микробетон и qтв.ф = 19-33 кДж/кг), порового - мелкозернистый бетон пространства (в диапазоне бетон на крупном заполнителе Vпор=0,33-0,65 м3/м3, rэ=12-65 нм) Рисунок 4 - Показатели влажностного показатели величины адсорбции, состояния высокопрочного капиллярного насыщения и водопомодифицированного бетона глощения отличались в 2-3,5 раза, а минимальные их значения были характерны для структур с наименьшими в рассматриваемом диапазоне значениями показателей удельной площади и энергетической активности поверхности, объема пор.
Таким образом, определяющая роль в активности матричного материала бетонов при взаимодействии с водяным паром и водой принадлежит энергетиче Капиллярное насыщение, г/см Величина адсорбции, % по массе Водопоглощение, % по массе скому потенциалу поверхности частиц твердой фазы и порового пространства.
В практическом отношении с целью снижения интенсивности взаимодействия с водяным паром и водой для бетонов заданной средней плотности и с оптимальным по прочности содержанием связующего (микробетона) необходимо стремиться к формированию хорошо закристаллизованных гидросиликатов кальция пониженной основности, к формированию порового пространства с преобладающим содержанием пор радиусом менее 20 нм. Эффективным приемом воздействия на интенсивность процессов влагообмена структуры бетонов со средой может считаться и введение более инертных по отношению к воде наполнителей.
На втором этапе исследования проводились с плотными высокопрочными модифицированными бетонами и цементными поризованными бетонами средней плотности = 800-1600 кг/м3.
В экспериментах составы высокопрочных модифицированных бетонов соответствовали рекомендованным специалистами НИИЖБ (В.Г. Батраков, С.С. Каприелов, А.В.Шейнфельд и др.) составам для промышленного внедрения. Структура цементирующего вещества регулировалась варьированием дозировки модификатора, а ее параметры отвечали их значениям для соответствующих серий микробетона. В экспериментах с цементным поризованным бетоном мелко- и микрозернистой структуры материал средней плотности =8кг/м3 изготавливался на различных видах наполнителей (таблица 2). Параллельно для мелкозернистого бетона на кварцевом песке с одинаковым по составу и структуре материалом межпоровых перегородок осуществлялось изучение влияния средней плотности в диапазоне =800-1600 кг/м3 на величину показателей влажностного состояния.
Таблица 2 - Показатели влажностного состояния поризованных бетонов средней плотности 800-1600 кг/м3 на основе различных видов наполнителей Вид бетона микрозернистый =8мелкозерникг/мПоказатели влажностного состояния стый на мо- на пы- на зо=1600 =800 лотом ли- ле- кг/м3 кг/м3 песке уносе уносе Адсорбционно-конденсационная емкость, % по массе (над чертой); степень заполне- 3,8 4,4 5,9 8,7 8,ния объема пор водой, Vжф/Vпор, м3/м3 (под 0,17 0,06 0,07 0,1 0,чертой) при р/р0=0,Капиллярное насыщение, г/см2 0,62 0,42 0,68 0,9 0,Водонасыщение по массе, % 10,3 14,6 21,2 28,5 23,Водонасыщение по объему, % 16,5 11,7 16,9 22,8 19,Степень заполнения объема пор водой в во0,45 0,17 0,24 0,34 0,донасыщенном состоянии, Vжф/Vпор, м3/мСоотношение объемов жидкой и твердой фазы в водонасыщенном состоянии, 0,25 0,38 0,53 0,71 0,Vжф/Vтв.ф., м3/м Выявленные в экспериментальных исследованиях взаимосвязи между интенсивностью и мерой взаимодействия с водяным паром и водой и параметрами строения принятых для исследований групп бетонов позволяют утверждать, что вклад микро- и макроструктурных составляющих принципиально отличается для традиционных и высокотехнологичных бетонов.
Важно подчеркнуть, что для классических бетонов наличие мелкого и крупного заполнителя в структуре обеспечивает снижение величины адсорбционно-конденсационной емкости, капиллярного насыщения и водопоглощения более чем в 5 раз по сравнению с микробетоном. Для указанных характеристик модифицированных микробетона и плотного высокопрочного бетонов данное отличие существенно ниже и составляет всего 1,5-2 раза (см. рис. 4). Это доказывает усиление вклада модифицированного, энергетически активного связующего в реакцию материала на влажностные воздействия. При этом достигаемая величина показателей влажностного состояния главным образом зависит от содержания комплексного модификатора МБ-01 в составе бетона. Минимальные значения величин адсорбционно-конденсационной емкости, капиллярного насыщения и водопоглощения характерны для бетонов на крупном и мелком заполнителе, как и для микробетона, при дозировке модификатора 1522% от массы цемента. Данный диапазон дозировок обеспечивает получение такой структуры связующего, которая характеризуется минимальным объемом (до 0,23 м3/м3) пор со значительной долей наноразмерных пор (5-20 нм). Объяснение этому состоит в следующем. Размер нанопоры соизмерим с характеристической длиной свободного пробега молекул водяного пара 60 нм, которая при этом оказывается больше поперечного размера поры. Если в материалах преобладают нанопоры 20 нм, то практически отсутствуют условия для свободной диффузии молекул воды в его структуре, и основная роль в процессах переноса принадлежит диффузии адсорбированных молекул по поверхности твердой фазы, что делает материал малопроницаемым для жидкостей и газов. Более высокая активность бетона по отношению к влажностным воздействиям наблюдается при дозировке ультрадисперсного модификатора МБ-01 менее 12% и свыше 22%, что является результатом повышения значений удельной поверхности и удельной поверхностной энергии твердой фазы по сравнению с немодифицироваными бетонами традиционной структуры при одновременном относительном увеличении объема и радиуса пор.
По результатам исследований процессов взаимодействия с водяным паром и водой поризованного бетона установлено, что, как и для микробетона соответствующих составов, наименьшей интенсивностью развития процессов влагообмена отличается материал, который при равной средней плотности и сопоставимом удельном содержании цементирующего вещества (см. табл. 2) был получен с применением наполнителей с пониженными значениями удельной площади поверхности и теплоты смачивания водой.
Анализ известных данных для силикатного ячеистого бетона ( = 500 - 1100 кг/м3) показывает, что величины адсорбции, капиллярного и водонасыщения, как и в наших исследованиях с цементным поризованным бетоном, определяются структурой их межпоровых перегородок. Важно отметить, что снижение средней плотности цементных и силикатных макропористых бетонов характеризуется сходной мерой увеличения значений оцениваемых показателей влажностного состояния: на 20-30% для цементных поризованных бетонов и на 30-50% для силикатных ячеистых бетонов. И это закономерно связано с повышением диффузной проницаемости материала при соответствующем изменении объемной доли и среднего радиуса макропор.
Полученные данные позволяют говорить об общности значения для различных видов цементных и силикатных бетонов разработанных принципов управления взаимодействием с водяным паром и водой через регулирование структурных параметров их твердой фазы и порового пространства, эффективность чего характеризуется возможностью изменения величин адсорбции, капиллярного насыщения, водопоглощения в 2-3 раза.
Экспериментальные исследования закономерностей реализации свойств бетонов при изменении их влажностного состояния В результате исследований охарактеризованы закономерности изменения свойств бетонов при изменении их влажностного состояния, показаны возможности регулирования баланса сил связи воды со структурой посредством изменения параметров строения.
Реализация потенциала сопротивления бетона разрушению при увлажнении оказывается результатом действия:
1) кристаллических сил связей в твердой фазе РКС, мера изменения которых РКС в присутствии молекул адсорбционно-активной среды (воды) зависит от ее количества (WА) и энергии взаимодействия с поверхностью твердой фазы (удельной поверхностной энергии qтв.ф), 2)сил капиллярного стяжения РКД, проявление которых определяется наличием в объеме порового пространства водных менисков, а величина зависит от радиуса пор и степени заполнения пор водой (отношения объема жидкой фазы к объему пор Vжф/Vпор) Р = РКС - РКС + РКД (1) Проявление действия этих сил зависит от влагосодержания материала и, соответственно, формы связи воды со структурой, что при увлажнении бетона от исходного сухого до водонасыщенного состояния неоднозначно влияет на его прочность.
В исследованиях С.В.Вербицкого, Н.Н.Недели, З.Н. Цилосани выявлен нелинейный характер зависимости изменения прочности бетона от его влажности. В наших исследованиях установлено, что снижение прочности материала при увлажнении обусловлено, главным образом, наличием в структуре воды адсорбционных слоев, что соотносится с представлениями о физикохимической природе проявления эффекта Ребиндера. Отсюда наиболее значимым с точки зрения влияния на понижение прочности в эксплуатационных условиях следует считать увлажнение материала в области гигроскопического состояния (при влажности эксплуатационной среды до 5070%).
Мера снижения прочности (таблица 3) объясняется изменением вклада составляющих баланса сил в потенциал сопротивления материала разрушению на различных стадиях увлажнения в зависимости от параметров его строения.
Таблица 3 - Взаимосвязь меры изменения прочности бетонов в различном влажностном состоянии с параметрами структуры Тип зави- Параметры структуры цементирующего ве- Соотношение прочности во симости щества бетонов влажном и сухом состоянии, прочно- Кр= Rw/Rс сти от удельная удельная объем средний в области в области в вовлажно- площадь поверх- пор, эквива- содержа- гигроско- донасти поверхно- ностная м3/м3 лентный ния ад- пического сыщен сти твер- энергия радиус сорбци- влажност- щендой фазы, твердой пор, нм онной во- ного со- ном м2/г фазы, ды стояния состоя кДж/кг стоянии I 5095 2227 0,22- 520 0,69-0,72 0,70-0,74 0,670,27 0,II 3035 0,27- 2040 0,73-0,8 0,87-0,93 0,850,30 0,III 40-90 15 0,3- 40100 0,88-0,9 0,85-0,87 0,840,34 0,В работе по результатам экспериментальных исследований (рисунок 5), проведенных для плотных и макропористых бетонов при широком варьировании параметров их строения, наблюдались и выявлены три типа зависимостей (рисунок 6) изменения прочности бетона при увлажнении.
Тип I характерен для бетонов с микрозернистой структурой, которая отличается развитой поверхностью раздела межзеренных и межфазных границ (по показателю удельной поверхности твердой фазы Sуд = 50-95 м2/кг), удельной поверхностной энергии твердой фазы (теплота смачивания q=22-кДж/кг), преобладанием в структуре пор в наноинтервале их размеров (rэкв = 5-20 нм). Такая высокодисперсная плотная структура характерна для высокопрочных бетонов с модифицированной структурой. Именно повышение запаса избыточной свободной энергии, проявляющейся в виде энергии контактной зоны, энергонасыщенности порового пространства, определяет интенсификацию адсорбционного понижения прочности, которое оказывается максимальным и при влажности материала, соответствующей содержанию в нем адсорбционной воды (см. табл. 3), и во всем диапазоне влагосодержания.
Тип II характерен для бетонов с параметрами структуры, предопределяющими сопоставимое влияние сил капиллярного стяжения и адсорбционных сил на прочность материала. Падение прочности на начальной стадии увлажнения (W=2-3%), вызываемое адсорбционным понижением поверхностной энергии твердой фазы, в значительной степени компенсируется увеличением прочности в диапазоне гигроскопического влажностного состояния, когда в результате преобладания в структуре капиллярно-связанной воды силы капиллярного стяжения, частично компенсируют действие сил адсорбционного снижения прочности. Соответственно этому прочность бетона в области гигроскопического и водонасыщенного влажностных состояний наиболее близка 1I - модифицированный цементный микробетон I (Vпор = 0,23 м3/м3, Sтв.ф = 96 м2/г;
II qтв.ф = 27 кДж/кг, rпор = 7-20 нм) II - модифицированный цементный микробетон (Vпор = 0,29 м3/м3, Sтв.ф = 34 м2/г;
qтв.ф = 23 кДж/кг, rпор = 20-40 нм) III - немодифицированный це30 ментный микробетон III (Vпор = 0,34 м3/м3, Sтв.ф = 470 м2/г;
qтв.ф = 15 кДж/кг, 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 rпор = 40-100 нм) Влажность, % Рисунок 5 - Примеры типичных зависимостей прочности микробетона от влажности R R R(W0) R(W0) R(Wк) RII R(WА) Тип I R(WА) RI R(Wmax) R(Wmax) Тип II WА 0 Wкк Wкн max WА Wкк Wкн max R R(W0) R(WА) RIII RII < RIII < RI R(Wmax) Тип III WА Wкк Wкн max Обозначено R(W0) - прочность материала в сухом состоянии;
R(WА) - прочность материала при содержании адсорбционно-связанной воды;
R(Wкк) - прочность материала при содержании капиллярно-конденсированной воды;
R(Wmax) - прочность материала в водонасыщенном состоянии (при содержании капиллярно-насыщенной и свободной воды).
Рисунок 6 - Типизация зависимостей прочности бетонов от влажности Прочность при сжатии, МПа к значениям прочности в сухом состоянии. Такое поведение типично для высокопрочных модифицированных бетонов при относительно невысоком (до 10% от массы цемента) содержании ультадисперсных модификаторов, цементных поризованных бетонов с микрозернистой структурой межпоровых перегородок, силикатных ячеистых бетонов.
Тип III специфичен тем, что размерно-геометрические и энергетические характеристики компонентов твердой фазы и порового пространства бетонов предопределяют слабую выраженность эффектов изменения прочности под действием адсорбционных и капиллярных сил. В результате эффект понижения прочности наиболее значительным оказывается при наличии в структуре достаточно большого количества капиллярно-насыщенной и свободной воды бетона, так как это способствует ускорению поступления жидкой фазы в вершину трещин разрушения. Зависимости данного типа характерны для плотных бетонов с немодифицированной традиционной структурой микробетона, для мелкозернистого цементного поризованного бетона.
Влияние температуры на изменение прочности бетонов. В сухом состоянии закономерности процессов разрушения материалов зависят от возможности активации термофлуктуационных актов разрыва межатомных связей при повышении температуры. Считается, что в эксплуатационном температурном диапазоне от -600С до +600С изменение энергии активации данного процесса для связей Ме-О и Si-O, характерных для цементных и силикатных бетонов, незначительно. В наших исследованиях установлено, что изменение прочности в сухом состоянии для плотных и макропористых бетонов не превышает 10% во всем температурном диапазоне от -600С до +600С (рисунок 7).
а) плотный бетон б) поризованный бетон 1 без модификатора D880 70 60 50 -80 -60 -40 -20 0 20 1температура, 0С - в сухом состоянии;
70 - в водонасыщенном состоянии содержание МБ-01 22% от массы цемента -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 Температура, 0С Рисунок 7 - Влияние температурно-влажностного состояния на прочность плотных и макропористых цементных бетонов Прочность при сжатии, МПа Прочность при сжатии, МПа Прочность при сжатии, МПа Для влажного материала повышение температуры способствует усилению эффекта понижения прочности, так как из-за снижения вязкости жидкости, облегчения условий смачивания вода быстро проникает к поверхности разрушения именно в момент ее образования. Увеличение вязкости и затвердевание жидкости при понижении температуры, напротив, должно не только полностью предотвращать проявление эффекта падения прочности, но и способствовать ее повышению при отрицательных температурах. При замерзании воды в работу сопротивления помимо собственного материала включается и образовавшийся лед. В структуре начинает действовать фактор упрочнения материала за счет торможения развития трещин вязко-пластичными включениями, требующими дополнительных затрат энергии на преодоление границ раздела, на отрыв криофазы от твердой фазы, на деформирование криофазы и др.
Установлено, что для высокопрочных модифицированных бетонов во влажном состоянии мера снижения прочности при повышении температуры возрастает с ростом удельной поверхностной энергии твердой фазы и уменьшением радиуса пор, происходящего при увеличении содержания ультрадисперсного модификатора (таблица 4). В бетонах с подобными параметрами строения влияние адсорбционной воды на прочность настолько значительно, что величина коэффициента размягчения оказываются существенно ниже, чем для традиционных бетонов, и их величина меньше единицы не только при положительных температурах, но и при отрицательных.
Таблица 4 - Соотношение прочности при сжатии бетонов во влажном и сухом состоянии Кр= Rw/Rс Вид бетона Кр= Rw/Rс при температуре 0 0С +20 0С +60 0С -(6040) 0С Плотный с немодифицированной структу- 1,23 1,00 0,94 0,рой микробетона Плотный с модифицированной структурой 0,98 0,84 0,75 0,микробетона (12% МБ-01) Плотный с модифицированной структурой 0,94 0,78 0,72 0,микробетона (22% МБ-01) Цементный поризованный мелкозернистый 1,61 1,12 0,92 0, = 1400 кг/мЦементный поризованный микрозернистый 2,29 1,12 0,82 0, = 800 кг/м1,53 0,58 0,55 0,Силикатный ячеистый = 600 кг/мДля макропористых бетонов влияние температуры на меру изменения прочности в водонасыщенном состоянии также зависит от силы связи их структуры с водой. Эффект снижения прочности в диапазоне положительных температур более значителен для силикатных ячеистых бетонов и цементных поризованных бетонов с микрозернистой структурой межпоровых перегородок (см.
рис. 7, табл. 4), отличающихся повышенными значениями удельной поверхности и поверхностной энергии твердой фазы. Вместе с тем в процессе замораживания упрочнение макропористых бетонов возрастает при снижении их средней плотности и соответствующем повышении доли свободной воды в структуре. В замороженном состоянии прочность при сжатии водонасыщенных образцов по сравнению с ее значениями в нормальных температурновлажностных условиях возрастает для цементных поризованных бетонов плотностью 1400-1600 кг/м3 в 1,5-2 раза, плотностью 800-1000 кг/м3Ц в 3-4 раза;
для силикатного ячеистого бетона плотностью 600 кг/м3 - в шесть раз.
Закономерности развития влажностных деформаций в зависимости от силы связи твердой фазы и порового пространства с водой согласно классификации, введенной Е.М. Чернышовым, характеризуются тремя типами кривых усадки. Основой классификации является величина силы связи структуры с водой, количественно характеризуемая удельной усадкой материала в расчете на масс.% удаленной влаги. Для кривых усадки I типа характерны значения удельной усадки при обезвоживании в эксплуатационном диапазоне 0,04-0,(мм/м)/(%уд.вод.), для кривой II типа - 0,02-0,006 (мм/м)/(%уд.вод.), для кривой Ш типа - 0,005-0,008 (мм/м)/(%уд.вод.). Возможность уменьшения уровня усадочных напряжений при обезвоживании почти на порядок для силикатного бетона реализована, главным образом, за счет повышения закристаллизованности цементирующего вещества, изменения функции распределения объема пор по их радиусам в сторону увеличения их среднего эффективного радиуса до 60 нм и минимального содержания пор радиусом менее 10 нм. В результате такой оптимизации структуры силикатного микробетона межпоровых перегородок обеспечена возможность получения автоклавных силикатных ячеистых бетонов с величиной эксплуатационной влажностной усадки не более 0,3-0,5 мм/м.
В силу того, что цементирующее вещество нормально твердеющих цементных бетонов по сравнению с автоклавными силикатными характеризуется повышенной степенью основности новообразований и меньшей их закристаллизованностью, а поровое пространство из-за более низких значений В/Т характеризуется значительным содержанием пор с радиусом 20 нм, их структура отличается повышенной силой связи с водой. Поэтому для цементных бетонов уровень усадочных напряжений на всех этапах обезвоживания на порядок выше, чем для силикатных. Удельная усадка цементных бетонов составляет не менее 0,2 (мм/м)/(%уд.вод.), а все кривые усадки относятся к I типу рассмотренной классификации (рисунок 8).
Регулирование влажностных деформаций цементных бетонов традиционно осуществляется за счет уменьшения объема и радиуса пор, достигаемое снижением В/Ц, а также посредством создания противоусадочного каркаса на всех структурных уровнях бетона, осуществляемое оптимизацией содержания и плотности упаковки крупного и мелкого заполнителя, микронаполнителя.
В работе экспериментально установлено, что при уменьшении величины В/Ц снижение значений абсолютных деформаций усадки в 1,5-2 раза (см.
рис.8, кривые 1 и 2) сопровождается ростом уровня усадочных напряжений в микробетоне. Происходящее при снижении В/Ц уменьшение объема пор и среднего радиуса пор от 40-60 нм до 5-20 нм оказывается фактором повышения силы взаимодействия материала с водой и, соответственно, возможного увеличения значения удельной усадки микробетона от 0,21-0,25 до 0,43-0,5 мм/м в Влажность, % по массе Влажность, % по массе 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 3 1 - без наполнителей (В/Ц=0,27); 2 - без наполнителей (В/Ц=0,4); 3 - наполнитель кварцевый песок (175% от массы цемента); 4 - наполнитель карбонатная пыльуноса (175% от массы цемента); 5 - наполнитель микрокремнезем (8% от массы цемента); 6 - наполнитель микрокремнезем (22% от массы цемента).
Рисунок 8 - Развитие деформаций усадки при обезвоживании цементного микробетона расчете на масс.% удаленной влаги.
Эффективность регулирования величины влажностной усадки за счет создания противоусадочного каркаса на уровне микробетона определяется не только объемным содержанием и дисперсностью микронаполнителя, но в еще более значительной степени его активностью по отношению к воде, оцениваемой в работе по теплоте смачивания. Наиболее результативным оказывается применение микронаполнителя в количестве до (0,35Е0,4) м3/м3 при его дисперсности 50100 м2/кг и теплоте смачивания поверхности q < 1 кДж/кг. Это позволяет снизить величину деформаций в 3,5-4 раза (см. рис. 8, кривая 3), получить величину удельной усадки микробетона менее 0,2-0,(мм/м)/(%уд.вод.). Применение более дисперсных и активных по отношению к воде наполнителей даже при их большем объемном содержании (до 0,45Е0,м3/м3) не позволяет существенно понизить величину усадки (см. рис. 8, кривая 4).
Обобщенно эффективность действия рассмотренных приемов регулирования усадки цементного микробетона отражается экспериментальностатистической зависимостью вида 3,5VмпкVвкл 0,9e (2) W где Vвкл Цобъем микронаполнителя, Vмп - объем микропор, к - коэффициент, изменяющийся в диапазоне от 1,2 до 2,1 и отражающий вклад включений в снижение величины усадки в зависимости от их дисперсности и теплоты смачивания поверхности.
Деформации усадки, мм/м Деформации усадки, мм/м Комплексное регулирование структуры цементного микробетона посредством использования модификаторов на основе ультрадисперных компонентов и суперпластификатов неоднозначно влияет на деформативность материала.
Величина усадки прямо соотносится с количественным содержанием модификатора МБ-01 и характеризуется минимальными значениями при его дозировке в диапазоне 15-22% от массы цемента (см. рис. 8, кривая 6). При более низких дозировках модификатора абсолютная величина деформаций возрастает (см.
рис. 8, кривая 5). Одновременно отметим, что происходящее при модифицировании структуры микробетона уменьшение объема пор и среднего радиуса пор, повышение дисперсности и площади поверхности частиц твердой фазы оказывается фактором роста силы взаимодействия материала с водой и уровня усадочных напряжений при изменении влагосодержания материала: величина удельной усадки на 1% изменения влажности возрастает в 1,5-2,5 раза.
В связи с тем, что при деформироВлажность, % по массе вании материала элементом его структу0 4 8 12 16 ры, являющимся носителем деформаций, выступает матричный материал (микробетон), закономерным является то, что характер развития усадки плотных и макропористых бетонов определяна кварцевом песке, В/Ц=0,ется, главным образом, структурой микробетона.
на кварцевом песке, Для поризованных бетонов величиВ/Ц=0,на усадки прямо соотносится с деформативностью микробетона межпоровых пе5 на золе-уноса, В/Ц=1,регородок (рисунок 9). При увеличении объемной доли макропор (снижении средней плотности от 1600 до 800 кг/м3) Рисунок 9 - Развитие деформаций величина усадочных деформаций возрасусадки при обезвоживании цементтает на 20-30% на всех этапах удаления ного поризованного бетона средней влаги из материала, что может быть объплотности 800 кг/мяснено снижением сопротивляемости деформированию поризованного бетона при увеличении его пористости.
Оптимизация структуры межпоровых перегородок позволила получить в условиях естественного твердения цементный поризованный бетон с величиной деформаций не более 1 мм/м при его обезвоживании от начального до равновесного эксплуатационного влагосодержания (3-4% по массе).
Для плотных цементных бетонов минимизация содержания цементного камня и создание в структуре противоусадочного каркаса из зерен мелкого и крупного заполнителя считается наиболее эффективным средством борьбы с влажностными деформациями. Действительно, для бетонов с немодифицированной структурой это позволяет в 4-5 раз снизить усадку цементного камня (рисунок 10). Для бетонов с модифицированной структурой наблюдается иная закономерность: получаемая в результате модифицирования плотная микрогетерогенная структура цементного микробетона, характеризуемая повышенным Деформации усадки, мм/м запасом свободной поверхностной энергии твердой фазы, преобладанием в структуре пор предельно малого размера, обеспечивает такое повышение силы связи его структуры с водой, что разница в величине деформаций усадки микробетона и бетонов может составить не более 50%. Вследствие этого значения удельной усадки повышаются в 1,5-2 раза по отношению к бетонам традиционной структуры. И это подтверждает тезис о приоритетном вкладе структурных составляющих микро-и наноуровней не только в формирование, но и в реализацию свойств высокопрочных модифицированных бетонов нового поколения.
у1н1350, 350,300,300,250,250,200,200,150,0 150,100,100,0 50,50,0,0,0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Содержание модификатора МБ-01, Содержание модификатора МБ-01, % от массы цемента % от массы цемента цементный микробетон (1) бетон на мелком заполнителе (2) бетон на крупном заполнителе (3) Рисунок 10 - Зависимость деформаций усадки высокопрочного модифицированного бетона от содержания модификатора Следует обратить внимание на тот факт, что если для обычных плотных бетонов при увлажнении в эксплуатационной среде деформации набухания незначительны, то для модифицированных бетонов их величина может даже превышать деформации усадки и составлять для бетона на мелком заполнителе - н = 0,6-0,8 мм/м, а для бетона на крупном заполнителе - 0,3-0,4 мм/м. Отсюда ясно, что изменение влагосодержания таких бетонов в результате увлажнениявысыхания при колебаниях влажности эксплуатационной среды может сопровождаться развитием существенных напряжений в конструкциях.
Повышение морозостойкости бетонов может соотноситься с формированием микропористой структуры так, чтобы снизилась вероятность льдообразования. В относящихся к наноуровню межкристаллических порах и порах кристаллического сростка весь объем жидкой фазы находится в поле действия поверхностных сил и является адсорбционно-связанным. При этом энергия связи с твердой поверхностью основного количества воды сопоставима с энергией связи конституционной воды в новообразованиях цементирующего вещества.
усадки набухания Относительные деформации Относительные деформации Температура замерзания воды в материале, критериальная для развития морозного разрушения, в зависимости от силы связи воды со структурой может находиться в интервале 0 0С - 70 0С. Мера деформирования материала при замораживании является при этом следствием и тестом возможного проявления кристаллизационного давления при льдообразовании.
По данным наших дилатометрических исследований установлено, что при замораживании высокопрочных модифицированных бетонов деформации расширения от льдообразования могут вообще не фиксироваться, в отличие от традиционных бетонов (рисунок 11). Вероятность льдообразования и развития морозной деструкции является минимальной для высокопрочных бетонов при содержании в их составе модификатора МБ-01 в количестве 12-22 % от массы цемента, так как структура бетона в этом случае характеризуется преимущественным содержанием пор rэ= 5-20 нм, высокой удельной поверхностной энергией твердой фазы (до 27 кДж/кг). Поэтому для перехода воды в лед сил кристаллизации оказывается недостаточно для соответствующей переориентации воды в структуру льда в порах и на границе с твердой фазой. Увеличение объема и среднего радиуса пор при введении модификатора в количестве до 30%, приводит к росту величины деформаций расширения (рисунок 11в), что свидетельствует об образовании льда и повышает вероятность морозного разрушения.
а) без модификатора б) с содержанием модифив) с содержанием модифи МБ-01 катора МБ-01 22% от маскатора МБ-01 30% от массы сы цемента цемента температура, 0С температура, 0С температура, 0С -60 -40 -20 0 20 -60 -40 -20 0 20 -60 -40 -20 0 0,0 0,0 0,0,2 0,2 0,0,4 0,4 0,0,0,6 0,0,0,8 0,1,1,0 1,водонасыщенные образцы сухие образцы Рисунок 11 - Дилатометрические эффекты при замораживании плотных высокопрочных бетонов Для цементных поризованных бетонов снижение вероятности замерзания воды в структуре также фиксируется при увеличении силы ее взаимодействия с водой за счет повышения удельной поверхностной энергии твердой фазы и уменьшения радиуса микропор межпорового материала. Меньшие деформации деформации, мм/м деформации, мм/м деформации, мм/м расширения при замораживании характерны для микрозернистого поризованного бетона (например, на золе-уносе, молотом кварцевом песке), наибольшие - для мелкозернистого поризованного бетона (рисунок 12). В соответствии с этим морозостойкость бетонов средней плотности 800 кг/м3 оценивается марками F50 на золе-уносе, F35 на молотом кварцевом песке, F25 на песке естественной гранулометрии.
б) цементный поризованный в) цементный поризованный а) цементный поризованный бетон на молотом кварцевом бетон на немолотом кварцебетон на золе-уносе песке вом песке температура, 0С температура, 0С температура, 0С -60 -40 -20 0 20 -60 -40 -20 0 -60 -40 -20 0 0 0,2 0,0,0,0,4 0,0,0,6 0,0,0,8 0,1 1,2 1,1,1,4 1,1,- сухие образцы водонасыщенные образцы Рисунок 12 - Дилатометрические эффекты при замораживании цементных поризованных бетонов ( = 800 кг/м3) По результатам всего комплекса исследований правомерен вывод о том, что величина силы связи структуры с водой неоднозначно влияет на проявление свойств бетонов при изменении их влажностного состояния. Снижение прочности материала при увлажнении, величина влажностных деформаций оказывается наименьшей, а вероятность морозного разрушения, напротив, наибольшей для материалов с минимальной энергией взаимодействия их структуры с водой. На основании этого следует полагать, что эффективная реализация строительно-технических свойств бетонов при влажностных эксплуатационных воздействиях достигается через минимизацию энергии связи структуры с водой. Для цементных и силикатных бетонов это обеспечивается при значениях удельной площади поверхности твердой фазы, доступной для адсорбции водяного пара, 10-30 м2/г, удельной ее поверхностной активности (по теплоте смачивания) не более 15-20 кДж/кг; средний эффективный радиус пор должен составлять не менее 20-40 нм.
Полученные результаты отвечают сформулированной научной концепции и раскрывают количественную взаимосвязь характеристик твердой фазы и порового пространства плотных и макропористых бетонов с мерой изменения их влажностного состояния и соответствующей реализацией основных конструкционных свойств. Они являются правомерными и адекватно отражают данную деформации, мм/м деформации, мм/м деформации, мм/м взаимосвязь как для цементных (результаты получены лично и под руководством автора), так и для силикатных бетонов (автором обработаны и систематизированы данные экспериментов, проводимых под руководством Е.М.Чернышова во ВГАСУ в течение 20 лет), и являются научной основой для решения прикладных вопросов, связанных с оптимизацией условий производства и применения этих высокотехнологичных бетонов.
Прикладные вопросы обеспечения условий эффективной реализации свойств цементных и силикатных бетонов при влажностных воздействиях эксплуатационной среды Содержание прикладных разработок применительно к проблеме высокопрочных модифицированных бетонов связывается с предложениями к определению их расчетных характеристик с учетом температурно-влажностных воздействий.
На основании полученных данных о повышенных значениях коэффициентов размягчения высокопрочных модифицированных бетонов в диапазоне температур (0 +60)0С (таблица 5), предлагается при определении их нормативных сопротивлений учитывать фактор влажности и использовать коэффициент условий работы b11=0,85 для влажности бетона W=3-5%; b11=0,8 для влажности бетона W> 5%.
Таблица 5 - Коэффициенты размягчения высокопрочных бетонов Вид бетона Содержание мо- Коэффициент размягчения К=Rсух /RW дификатора МБ-01 при температуре, 0С 0 +20 +40 +Мелкозернистый 0 0,95 0,89 0,93 0,12 0,74 0,76 0,71 0,22 0,77 0,74 0,70 0,На крупном за- 0 0,96 0,97 0,93 0,полнителе 12 0,84 0,74 0,76 0,22 0,78 0,72 0,73 0,При расчете напряжений усадки у и набухания н в железобетонных конструкциях при изменении их влажности W в соотношениях ЕW и у ЕW для всех видов бетона в настоящее время рекомендовано н использовать следующие коэффициенты линейного деформирования: =310-(мм/мм)/(г/г); =510-3 (мм/мм)/(г/г). В работе установлено, что при изменении влажности высокопрочных бетонов с модифицированной структурой цементного камня величина коэффициентов его деформирования на 1% (или г/г) изменения влажности могут оказаться в 1,52 раза выше этих используемых значений (рисунок 13). Поэтому для расчета напряженно-деформированного состояния конструкций из высокопрочных бетонов с учетом изменения их влажности предлагается на основании полученных в работе экспериментальных данных рекомендовать следующие значения коэффициентов линейной усадки и набухания: = 4,510-2 (мм/мм)/(г/г); = 2,510-2 (мм/мм)/(г/г).
10-10-4,4,- значения для 3,5 немодифицированных 3,бетонов (по данным С.В.Александровского);
2,2,- значения для модифицированных 1,1,бетонов (по данным 1 автора) 0,0, -5 0 5 10 15 20 25 30 -5 0 5 10 15 20 25 30 Содержание модификатора МБ-01, Содержание модификатора МБ-01, % от массы цемента % от массы цемента Рисунок 13 - Сопоставление коэффициентов линейного деформирования бетонов Прикладные разработки применительно к проблеме цементных поризованных бетонов посвящены решению задачи конструирования их структур и разработке на этой основе технологических решений их производства.
Решение задачи конструирования поризованных бетонов осуществлялось в соответствии с современными подходами компьютерного материаловедения, обоснованных и развитых в работах Ю.М Баженова, Воробьева В.А., А.В. Вознесенского, О.Л. Дворкина, В.И. Кондращенко, Т.В. Ляшенко, Е.М.Чернышова, Е.С.Шинкевич и др.
Разработаны алгоритмы и решены задачи конструирования структур поризованных бетонов в следующей постановке:
1) обеспечить минимум деформаций ползучести конструкционного поризованного бетона с нормируемыми характеристиками по плотности, прочности в сухом и влажном состоянии при задаваемых значениях характеристик исходных компонентов;
2) обеспечить минимум влажностной усадки конструкционнотеплоизоляционного поризованного бетона с нормируемыми характеристиками по плотности, прочности при задаваемых значениях характеристик исходных компонентов;
3) обеспечить минимум значений эксплуатационного влагосодержания для достижения минимальных изменений теплопроводности при эксплуатации конструкционно-теплоизоляционного поризованного бетона с нормируемыми характеристиками по плотности, прочности при задаваемых значениях характеристик исходных компонентов.
Для определения рациональных параметров структуры в алгоритмах использовались экспериментально-статистические зависимости о количественных взаимосвязях в системе состав, структура, влажностное состояние - свойства, Коэффициент линейной усадки Коэффициент линейного набухания которые получены путем регрессионного анализа экспериментальной информации соответствующих разделов работы.
Специально в рамках решения задачи конструирования был поставлен цикл экспериментов по исследованию процессов ползучести микро-и мелкозернистых бетонов средней плотности 1200-1600 кг/м3 (таблица 6). В результате исследований получены зависимости характеристик ползучести от средней плотности и состава поризованного бетона.
Таблица 6 - Характеристики ползучести поризованного бетона Вид структуры поризованного бетона и мар ка по средней плотности Характеристика Мелкозернистая (на Микрозернистая (на зокварцевом песке) ле-уноса ТЭЦ) D1200 D1400 D1600 D1200 D1400 D16Удельные деформации ползучести 44,3 25,4 13,9 47,3 27,5 16,С(228, ) 105, МПа-Характеристика ползучести (228, ) 2,45 2,50 1,73 1,97 1,88 1,Предельные удельные деформации пол- 58,0 29,7 17,0 53,5 30,4 19,зучести С(, ) 105, МПа-Предельная мера ползучести 61,9 31,5 18,0 61,6 34,2 21,С* 105, МПа-(, ) Предельная характеристика ползучести 3,6 3,2 2,5 2,5 2,2 1,(, ) с учетом старения бетона Коэффициент длительной прочности 0,678 0,677 0,726 0,722 0,676 0,6Использование разработанных и предложенных алгоритмов позволило обосновать решения по параметрам состава и структуры разновидностей конструкционных (1200-1600 кг/м3) и конструкционно-теплоизоляционных (8001200 кг/м3) бетонов на основе типичных природных и техногенных сырьевых компонентов, отличающихся по химико-минералогическому и дисперсному составу. По результатам комплексной оценки свойств полученных на основе рекомендуемых составов разновидностей поризованных бетонов установлено, что уровень их качества не только полностью удовлетворяет нормативным требованиям, но и по ряду показателей выше нормируемых значений.
На основании результатов исследований разработан комплект технологической документации, включающий технические условия на поризованный бетон, два варианта технологических регламентов его изготовления: 1) для построечных условий бетонирования монолитных конструкций из цементного плотного и поризованного бетона; 2) для заводских условий производства мелкоштучных изделий. В ходе опытных испытаний с применением промышленного образца смесителя-порогенератора оригинальной конструкции уложено в монолитные стены опытного объекта более 300 м3 поризованного бетона. В результате длительных натурных исследований за состоянием опытного объекта, в процессе которых контролировались структура и прочность бетона, осуществлялось наблюдение за влажностным режимом наружных стен и развитием процессов трещинообразования, не выявлено ухудшения качества, образования критических дефектов в конструкциях из поризованного бетона.
Технико-экономическая эффективность применения технологии цементных поризованных бетонов для монолитного возведения малоэтажных зданий определяется ее мобильностью и возможностью возведения различных конструкций зданий с использованием одних и тех же материалов и оборудования, широким варьированием видов применяемого сырья и материалов без изменения принципов технологии.
Применительно к проблеме силикатного ячеистого бетона в связи с постоянно расширяющимся его использованием в ограждающих конструкциях важными являются вопросы обеспечения их теплозащитного потенциала, определяемого теплофизическими свойствами материала и влажностным режимом ограждающих конструкций.
Комплексная оценка свойств газосиликата на момент изготовления и натурные исследования влажностного состояния материалов наружных стен жилых зданий различной конструкции проведены на базе ЗАО Коттеджиндустрия (г.Россошь Воронежской обл.). В результате работы обоснованы и внесены предложения к ГОСТ 31359-2007 Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия по уточнению коэффициентов теплопроводности силикатных ячеистых бетонов нового поколения. На основании натурного изучения параметров влажностного режима оценено термическое сопротивление наружных стен различной конструкции (рисунок 14) и разработаны рекомендации по обеспечению теплоэффективности ограждающих конструкций с применением изделий из силикатного ячеистого бетона с учетом их влажностного режима.
Отопительные периоды 3,3,3,3,2,2,Rтр=2,872 м20С/Вт 2,2,до введения Изменений №3 к СНиП II-3-2,1,1,- для двухслойной стены ( газосиликат -кирпич);
- для однослойной стены из газосиликата 400 мм (прогнозируемое);
для однослойной стены из газосиликата 250 мм (в существующих зданиях) Рисунок 14 - Динамика термического сопротивления одно- и двухслойной стены в двухгодичном цикле наблюдений в период регулярной эксплуатации 2о Май Май Март Март Март Июль Июль Июнь Июнь Термическое сопротивление, мС/Вт Август Август Январь Январь Апрель Ноябрь Апрель Ноябрь Апрель Октябрь Октябрь Декабрь Февраль Декабрь Февраль Сентябрь Сентябрь
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Современные высокотехнологичные бетоны нового поколения отличаются повышенным количественным содержанием микро- и наноразмерных структурных элементов. Это принципиально изменяя уровень их качества, одновременно повышает энергетическую активность по отношению к воздействиям среды. В связи с этим актуальным оказывается исследование закономерностей проявления их свойств при влажностных воздействиях, изучение условий управления реализацией их свойств при влажностных воздействиях через регулирование структуры, учет этих закономерностей и условий при практическом применении бетонов.
2. С позиций структурного материаловедения дан анализ системы средаматериал-конструкция и сформулирована научная концепция управления реализацией свойств бетонов в конструкциях при влажностных воздействиях через направленное формирование структуры как средства управления балансом сил ее связи с водой. Необходимым условием обеспечения работоспособности высокотехнологичных бетонов в строительных конструкциях следует считать формирование их структуры с пониженной активностью по отношению к влажностным воздействиями, что обеспечивает минимальную меру изменения свойств при изменении эксплуатационного влагосодержания материала.
3. Влагообмен бетонов с эксплуатационной средой приводит к изменению количественного содержания и соотношения видов воды с различной энергией связи со структурой и, соответственно, к изменению баланса сил, а именно:
межмолекулярного взаимодействия поверхности твердой фазы с водой, расклинивающего давления адсорбционных пленок, сил поверхностного натяжения, капиллярных сил. Мера изменения строительно-технических свойств бетонов зависит от вклада составляющих в баланс сил и определяется размерногеометрическими и энергетическими характеристиками твердой фазы и порового пространства материала.
4. С учетом последствий влажностных воздействий среды сформулированы условия управления строительно-техническими свойствами и качеством бетонов через систему структурных параметров, которая включает объем, размер структурных элементов, площадь поверхности и поверхностную энергию твердой фазы, объем пор и распределение их по размерам, смачиваемость жидкостью поверхности твердой фазы. Обоснованы технологические способы управления параметрами структуры посредством регулирования водотвердого отношения, введения ультрамикро-, микро- и макровключений, отличающихся химико-минералогическим составом и активностью по отношению к воде, применения пластифицирующих, воздухововлекающих и модифицирующих добавок.
5. Показано, что в отличие от традиционных бетонов, у которых составляющие макроуровня структуры (зерна крупного и мелкого заполнителя, макропоры) позволяют снизить интенсивность влагообмена со средой в 5-6 раз, для плотных и макропористых высокотехнологичных бетонов их вклад оценивается возможностью изменить значения показателей влажностного состояния всего в 1,5-2 раза. Для высокотехнологичных бетонов интенсивность влагообмена преимущественно определяется составляющими микроуровня их структуры, а именно: минералогическим и морфологическим составом цементирующего ве щества, дисперсностью и химико-минералогическим составом наполнителя, объемом и размерно-геометрическими характеристиками микропор. Выделенные структурные характеристики принципиально изменяют энергетический потенциал поверхности частиц твердой фазы и порового пространства, в результате для плотных и макропористых высокотехнологичных бетонов оказывается возможным снизить величины адсорбции, капиллярного насыщения, водопоглощения в 2-3 раза. Эффективными средствами при этом является оптимизация дозировок комплексных модификаторов на основе ультрадисперсных составляющих и пластифицирующих добавок, повышение степени закристаллизованности новообразований цементирующего вещества, введение более инертных по отношению к воде наполнителей, формирование порового пространства с преобладающим содержанием пор радиусом менее 20 нм.
6. Установлено, что снижение прочности бетонов при увеличении влажности подчиняется трем типичным зависимостям, характер которых определяется изменением вклада адсорбционных и капиллярных сил в потенциал сопротивления бетона разрушению. Наибольшее снижение прочности характерно для кривых I типа, что обусловлено сильным проявлением действия адсорбционной воды (коэффициент размягчения Кр = 0,7-0,75). Наименьшее снижение наблюдается для кривых II типа, так как в этом случае расщепляющее гидролитическое действие, расклинивающее давление воды адсорбционных слоев в значительной мере компенсируется силами капиллярного стяжения (Кр = 0,85-0,95). Данные типы зависимостей присущи высокопрочным модифицированным бетонам, структура которых отличается развитой поверхностью раздела межзеренных и межфазных границ и преобладанием в структуре пор в наноинтервале их размеров. Тип III кривых отличается пониженной выраженностью эффектов действия адсорбционных и капиллярных сил (Кр 0,9). Зависимости данного типа характерны для плотных и макропористых бетонов с немодифицированной (традиционной) структурой микробетона.
Для высокопрочных модифицированных бетонов влияние влажности на прочность настолько значительно, что их размягчение оказываются существенно выше, чем для традиционных бетонов не только при положительных температурах (Кр = 0,72-0,85 при t = (+600) С), но и при отрицательных (Кр = 0,94-0,98 при t = (0 - 60) 0С).
7. Установлена неоднозначность влияния процессов обезвоживанияувлажнения на величину влажностных деформаций высокопрочных модифицированных бетонов. Параметры их структуры предопределяют небольшой диапазон изменения их эксплуатационного влагосодержания (4-5%). Однако увеличение силы связи их структуры с водой за счет уменьшенного объема и радиуса пор, повышенной площади поверхности и поверхностной энергии твердой фазы определяет рост величины удельных влажностных деформаций усадки-набухания на 1% изменения влажности в 1,5-2,5 раза по сравнению с традиционными плотными бетонами. В результате, уровень напряжений в конструкциях может существенно возрасти даже при незначительном изменении эксплуатационного влагосодержания высокопрочных бетонов.
8. С целью управления деформативными свойствами цементных поризованных бетонов в работе обоснованы рациональные границы для комплекса приемов регулирования структуры (варьирование величины В/Ц, создание противоусадочного каркаса за счет введения микронаполнителя и заполнителя, изменения их химико-минералогического состава и дисперсности). Оптимизация структуры позволила получить в условиях естественного твердения цементный поризованный бетон с величиной деформаций не более 1 мм/м при его обезвоживании от начального до равновесного эксплуатационного влагосодержания (3-4% по массе).
9. По данным дилатометрических исследований установлено, что модифицирование структуры высокопрочных бетонов препятствуют развитию процессов льдообразования при замораживании водонасыщенного материала в диапазоне температур (0 - 60) 0С, что оказывается предпосылкой и условием повышения их морозостойкости. Для цементных поризованных бетонов по сопоставлению данных дилатометрии и стандартных испытаний на морозостойкость установлено, что за счет регулирования структуры межпоровых перегородок можно снизить вероятность процессов льдообразования и, соответственно, предотвратить развитие деформаций расширения при замораживании, что обеспечивает повышение морозостойкости бетона на две - три марки.
10. Разработаны предложения к определению расчетных характеристик высокопрочных модифицированных бетонов с учетом их влажностного состояния. При определении расчетных сопротивлений фактор влияния влажности рекомендовано учитывать использованием коэффициента условий работы:
b11=0,85 для влажности бетона W=3-5% и b11=0,8 для влажности бетона W> 5%. Для расчета напряжений от изменения влажности бетона в конструкциях предлагается использовать значения коэффициентов линейной усадки = 4,510-2 (мм/мм)/(г/г), набухания = 2,510-2 (мм/мм)/(г/г).
11. Разработаны и предложены алгоритмы конструирования структуры неавтоклавных цементных поризованных бетонов по критериям эффективной реализации задаваемых конструкционных свойств при влажностных эксплуатационных воздействиях. Использование разработанных алгоритмов позволило обосновать рациональные решения по параметрам состава и структуры и получить на основе типичных природных и техногенных сырьевых компонентов конструкционные (1200-1600 кг/м3) и конструкционно-теплоизоляционные (800-1200 кг/м3) бетонов, уровень качества которых полностью удовлетворяет, а по ряду показателей превышает нормативные требования. Разработана и предложена технология поризованных бетонов различного строительного назначения, в том числе для монолитного строительства малоэтажных зданий.
12. На основе комплексной системной оценки теплотехнических свойств газосиликата нового поколения и натурных исследований влажностного режима стен разработаны предложения к нормативно-инструктивным документам и рекомендации по обеспечению теплоэффективности ограждающих конструкций с его применением.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
1. Монография. Славчева, Г.С. Поризованный бетон: структура и строительно-технологические свойства: монография / Г.С. Славчева. - Воронеж : Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т, 2009. - 136 с.
Статьи в изданиях из рекомендованного ВАК перечня 2. Чернышов, Е.М. Поризованные бетоны для теплоэффективных жилых домов / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева // Известия вузов.
Строительство. - №5. - 2002. - С. 31-3. Чернышов, Е.М. Поризованные бетоны для теплоэффективных жилых домов (часть 2) / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева // Известия вузов. Строительство. - №9. - 2003. - С. 27-34.
4. Чернышов, Е.М. Сравнительные эксплуатационные теплозащитные характеристики одно- и двухслойных стеновых конструкций / Е.М. Чернышов, Г.С.
Славчева, Д.И. Коротких, Ю.А. Кухтин // Строительные материалы. - №4. - 2007. - С. 13-16.
5. Чернышов, Е.М. Влажностное состояние и закономерности проявления конструкционных свойств строительных материалов при эксплуатации / Е.М.
Чернышов, Г.С Славчева // Academia. Архитектура и строительство. - №4. - 2007. - С. 70-77.
6. Чернышов, Е.М. Приложения нанохимии в технологии твердофазных строительных материалов: научно-инженерная проблема, направления и примеры реализации / Е.М. Чернышов, Н.Д. Потамошнева, О.В. Артамонова, Г.С.
Славчева, Д.Н. Коротких, А.И. Макеев // Строительные материалы. - №2. - 2008. - С.32-36.
7. Славчева, Г.С. Влажностные деформации модифицированного цементного камня / Г.С. Славчева, С.Н. Чемоданова // Строительные материалы. - №5. - 2008. - С.70-72.
8. Чернышов, Е.М. Физико-химическая природа взаимосвязи свойств строительных материалов с их влажностным состоянием / Е.М. Чернышов, Славчева Г.С. // Academia. Архитектура и строительство. - №1. - 2008. - С.87-92.
9. Славчева, Г.С. Управление интенсивностью взаимодействия структур строительных материалов с водяным паром и водой / Г.С. Славчева, Е.М. Чернышов // Academia. Архитектура и строительство. - №2. - 2008. - С.77-83.
10. Славчева, Г.С. Влажностное состояние цементных и силикатных бетонов в связи с их структурой / Г.С. Славчева // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - № 4. - 2008. - С. 119-129.
Статьи в сборниках трудов, конференций, периодических изданиях 11.Чернышов, Е.М. Системная оценка влияния параметров состава и структуры поризованных бетонов на их эксплуатационную деформируемость / Е.М.
Чернышов, Г.С. Славчева // Современные проблемы строительного материаловедения: матер. V академ. чтений РААСН. - Воронеж, 1999. - С. 539546.
12.Чернышов, Е.М. Ресурсосберегающая мобильная технология монолитного строительства с применением поризованного цементного мелкозернистого бетона (Строительна система Монопор) / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, В.А. Коноплин, А.А. Мурашкина // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии : матер. научно-практ. конф. - Ростов-на-Дону, 2000. - С. 353-363.
13.Чернышов, Е.М. Строительная система Монопор / Е.М. Чернышов, Г.С.
Славчева // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2000. - №9. - С.20-21.
14.Славчева, Г.С. Структурные факторы управления деформативными свойствами поризованного бетона / Г.С. Славчева // Материалы. научн.-техн.конф. - Воронеж, 2000. - С. 215-230.
15.Чернышов, Е.М. Нормирование размера зернистых включений в поризованных бетонах на основе моделирования и экспериментального исследования их структуры / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Е.И. Дьяченко // Современные проблемы строительного материаловедения : матер. VI академ. чтений РААСН. - Иваново, 2000. - С. 585Ц595.
16.Чернышов, Е.М. Утилизация цементной пыли-уноса цементного производства / Е.М. Чернышов, Н.Д. Потамошнева, О.Б. Кукина, Г.С. Славчева / Высокие технологии в экологии : труды 5-ой Межд. научно-практ. конф. - Воронеж, 2002. - С. 131-138.
17.Чернышов, Е.М. Автономный мобильный технологический комплекс для монолитного строительства из эффективных плотных и поризованных мелкозернистых бетонов / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева, А.И. Макеев, Д.И. Коротких // Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве : матер. научно-практ. конф. - Москва, 2002. - С. 54Ц56.
18.Чернышов, Е.М. Макропористые бетоны нового поколения для теплоэффективных зданий / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева, А.И. Макеев, Д.И. Коротких // Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном процессе : труды годичного собрания РААСН. - Казань, 2003. - С. 410 - 419.
19.Чернышов, Е.М. Оценка гигрометрических, прочностных, деформативных и теплофизических характеристик поризованных бетонов / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева // Современные технологии в промышленности стройматериалов и стройиндустрии : матер. Межд. конгр., ч.1. - Белгород, 2003. - С.
175Ц185.
20.Чернышов, Е.М. Структурообразующая роль карбонаткальциевых техногенных продуктов в формировании систем твердения контактноконденсационного и гидратационного типа / Е.М. Чернышов, Н.Д. Потамошнева, О.Б. Кукина, Г.С. Славчева // Современные технологии в промышленности стройматериалов и стройиндустрии : матер. Межд. конгр., ч.1. - Белгород, 2003. - С. 172Ц175.
21.Чернышов, Е.М. Автономный мобильный технологический комплекс для монолитного строительства из эффективных мелкозернистых плотных и поризованных бетонов (вопросы адаптации комплекса к типичным вариантам региональной сырьевой базы РФ) / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева, А.И. Макеев, Д.И. Коротких // Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве : матер. научно-практ. конф. - Москва, 2003. - С. 4-6.
22.Чернышов, Е.М. Гигромеханические характеристики силикатных автоклавных бетонов как функция их структуры / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии : матер. научно-практ. конф. - Ростов-на-Дону, 2004. - С. 651-663.
23.Чернышов, Е.М. Гигромеханические характеристики силикатного автоклавного и цементного неавтоклавного микробетона: исследование и сопоставительная оценка / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева // Достижения строительного материаловедения : матер. науч. конф. - Санкт-Петербург, 2004. - С. 158-168.
24.Чернышов, Е.М. Гигромеханика строительных материалов: дидактические основы / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева // Современное состояние и перспективы развития строительного материаловедения : матер. VIII академ.чтений РААСН. - Самара, 2004. - С. 571Ц577.
25.Чернышов, Е.М. Влажностное состояние и термическое сопротивление двухслойных (газосиликат-кирпич) наружных стен / Е.М. Чернышов, Д.И.Коротких, Г.С. Славчева, Ю.А Кухтин. // Современное состояние и перспективы развития строительного материаловедения : матер. VIII академ.чтений РААСН. - Самара, 2004. - С. 556-560.
26.Чернышов, Е.М. Технология поризованных бетонов для предприятий Спецстроя РФ на основе типичных для регионов России сырьевых компонентов / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева, А.И. Макеев // Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве : матер. научно-практ. конф. - Москва, 2004. - С. 12-16.
27.Чернышов, Е.М. Гигромеханика строительных материалов: механизмы и закономерности проявления конструкционных свойств как функции влажностного состояния / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева // Новые научные направления строительного материаловедения : матер. академ.чтений РААСН. - Белгород, 2005. - С. 177-193.
28.Чернышов, Е.М. Морозное разрушение и морозостойкость строительных материалов: современная трактовка механизма и факторов управления / Е.М.Чернышов, Г.С. Славчева // Вестник отделения строительных наук РААСН. Вып. 9. - Белгород, 2005. - С.447-459.
29. Чернышов, Е.М. Эксплуатационная деформируемость цементного поризованного бетона: проблемы и факторы управления / Е.М.Чернышов, Г.С. Славчева // Непрер. арх.-строит. обр. как фактор обеспечения качества среды жизнедеятельности : тр. Общего собрания РААСН. - Воронеж, 2005. - С. 220Ц230.
30. Чернышов, Е.М. Гигромеханика строительных материалов: закономерности и эффективность управления интенсивностью взаимодействия структур строительных материалов со средой / Е.М.Чернышов, Г.С. Славчева //Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения : матер. X академ. чтений РААСН.
ЦКазань, 2006. - С. 36-47.
31. Чернышов, Е.М. Поризованные бетоны для конструкций малоэтажных зданий / Е.М. Чернышов, Г.С. Славчева, Н.Д. Потамошнева // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2006. - №5. - С. 16-19.
32.Slavcheva, G.S Building material hygromechanics: main regularities and their applications for controlling structural characteristics / Y.M Chernyshov, G.S Slavcheva // Scientific Israel - Technological Advantages. - vol.8. - 2006. - No.1,2. - Р.133-144.
33.Чернышов, Е.М. Гигромеханические характеристики цементных поризованных бетонов как функция их структуры / Чернышов Е.М., Славчева Г.С.
// Бетон и железобетон в третьем тысячелетии : матер. 4 Международ. научно-практ. конф. - Ростов-на-Дону, 2006. - С.422-433.
34.Славчева, Г.С. Исследование гигромеханических характеристик модифицированного цементного микробетона / Г.С. Славчева, С.Н. Чемоданова // Вестник ЦРО РААСН: Вып. 6. - Воронеж-Тверь, 2007. - С.165-174.
35.Чернышов, Е.М. Функциональные характеристики газосиликатных ограждающих конструкций с учетом их эксплуатационного влажностного режима / Е.М.Чернышов, Д.И. Коротких, Г.С. Славчева // Известия Курского ГТУ. - 2007. - №4(21). - С. 59-36.Славчева, Г.С. Оценка деформативных свойств поризованных бетонов при длительном действии нагрузки / Г.С. Славчева, М.В. Новиков, Е.М. Чернышов // Известия Орел ГТУ. Серия Строительство. Транспорт. - 2007. - №3/15 (537). - С. 136-146.
37.Славчева, Г.С. Эксплуатационная деформируемость и гигрометрические характеристики цементных поризованных бетонов как функция их структуры / Г.С. Славчева // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура.
Ц 2008. - № 1. - С. 79-85.
38.Славчева, Г.С. Изменение свойств поризованных бетонов во времени / Г.С.
Славчева, М.В. Новиков, Е.М Чернышов // Вестник Волг ГАСУ. Строительство и архитектура. - 2008. - Вып. 10 (29). - С.224-229.
39.Славчева, Г.С. Гигрометрические и деформативные характеристики модифицированного цементного камня / Г.С. Славчева, С.Н Чемоданова // Вестник ЦРО РААСН: Вып. 7. - Воронеж - Липецк, 2008. - С.163-170.
40.Славчева, Г.С. Исследование деформаций ползучести и последействия цементного поризованного бетона / Г.С. Славчева, М.В. Новиков, Е.М. Чернышов // Вестник ЦРО РААСН: Вып. 7. - Воронеж - Липецк, 2008. - С. 144-152.
41.Чернышов, Е.М. О структуре порового пространства строительных материалов с позиций и в категориях наноконцепции / Е.М. Чернышов, Г.С.
Славчева // Современные проблемы строительного материаловедения и технологии : мат. межд. конгресса. Т.1, кн. 2. - Воронеж, 2008. - С. 630-636.
42.Новиков, М.В. К нормированию конструкционных свойств поризованного бетона для монолитного строительства / М.В. Новиков, Г.С. Славчева, Е.М.
Чернышов // Современные проблемы строительного материаловедения и технологии : мат. межд. конгресса. Т.2 - Воронеж, 2008. - С. 229-239.
43.Slavcheva, G.S Humidity State of Cement and Silikate Concrete in Connection with their Structure / Y.M Chernyshov, G.S Slavcheva // Scientific Israel - Technological Advantages. - vol.11. - 2009. - No.1. - Р.30-40.
44.Славчева, Г.С. Конструирование структур цементных поризованных бетонов по комплексу задаваемых свойств с учетом их реализации при эксплуатационных влажностных воздействиях / Г.С. Славчева // Вестник научных трудов ЦРО РААСН. Вып. 8. - Воронеж-Тамбов, 2009. - С.128-135.
45.Славчева, Г.С. Закономерности реализации прочности цементного камня в условиях изменения влажностного состояния бетонов в конструкциях / Г.С.
Славчева, Е.М. Чернышов // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения : матер. Межд. акад чтений. - Курск, 2009. - С. 185-195.
46.Чернышов, Е.М. Структура порового пространства твердофазных строительных материалов: материаловедческое обобщение / Е.М. Чернышов, Д.Н.
Коротких, Г.С. Славчева // Вестник ОСН РААСН. Вып. 13, т.2, 2009. - С.
119-126.
Подписано в печать.11.2009 г. Формат 6084 1/У.-изд.л.2,2. Бумага для множительных аппаратов.
Тираж 100 экз. Заказ № __________________________________________________________________ Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006, Воронеж. Ул. 20-летия Октября,
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям