Введение к работе
Актуальность тени. Несмотря на спад производства в последние годы, основными конструкционными материалами массового строительства в обозримом будущем останутся бетон и железобетон. Однако условия эксплуатации зданий и сооружений из этих материалов значительно ужесточились. В связи с этим, определяющим критерием пригодности материалов и конструкций к использованию в строительстве становится их долговечность и стойкость в условиях воздействия агрессивных сред, как природных, так и промышленных. Агрессивные среды, проникая в объем цементных бетонов, вызывают необратимые изменения свойств материала, приводящие к изменению напряженно-деформированного состояния и снижающие долговечность элементов и конструкций зданий. Поэтому оценка и прогнозирование долговечности и химической стойкости цементных материалов в реальных условиях эксплуатации и воздействия конкретных агрессивных сред является актуальной задачей современного материаловедения.
Цель работы: разработка методов прогнозирования долговечности и способов повышения химического сопротивления цементного камня в растворах серной кислоты за счет использования минеральных наполнителей, химических добавок различных классов и интенсивной раздельной технологии приготовления.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
оптимизировать составы цементных композиционных материалов (ЦКМ) с минеральными наполнителями;
оптимизировать режимы интенсивной раздельной технологии приготовления смесей;
разработать математическую модель зависимости прочности наполненных цементных композитов от технологических параметров;
разработать способы повышения кислотостойкое цементного камня путем введения химических добавок различных классов;
исследовать возможность применения различных условий отверждения и обработки поверхности цементного камня жирными кислотами для повышения его химического сопротивления;
экспериментально изучить изменение сорбционных характеристик цементных композиционных материалов в 2%-ном растворе серной кислоты, а также влияние структурных параметров на их прочностные
показатели и химическое сопротивление:
определить характер распределения и кинетику изменения упруго-прочностных свойств экспериментальных составов по высоте поперечного сечения образцов методом склерометрической микротвердости:
разработать модель деградации и методы прогнозирования долговечности цементных композитов с учетом эффекта позитивной коррозии и совместного действия сжимающих нагрузок и жидких агрессивных сред;
провести экспериментальные исследования ползучести наполненных цементных композитов при совместном действии статических осевых сжимающих нагрузок и водного раствора серной кислоты малой концентрации.
Научная новизна работы состоит в разработке, экспериментальном и теоретическом обосновании метода прогнозирования долговечности цементных материалов, работающих в условиях действия агрессивных сред и механических сжимающих нагрузок, а также способов повышения химического сопротивления цементных композитов.
Новизна работы подтверждается следующими результатами:
разработан метод прогнозирования долговечности (химического сопротивления) цементных композиционных материалов, подвергающихся действию агрессивных сред и сжимающих напряжений, основанный на применении деградационных функций;
разработана модель деградации цементного материала, учитывающая эффект временного упрочнения свойств композита под действием агрессивной среды;
разработаны способы повышения химической стойкости цементного камня в растворе серной кислоты малой концентрации посредством введения активных минеральных наполнителей, химических добавок, интенсификации режимов приготовления смесей, а также поверхностной обработки готовых образцов;
методом определения склерометрической микротвердости изучено распределение свойств композита по высоте поперечного сечения образцов, работающих в условиях действия агрессивных сред и сжимающих нагрузок; конкретизирован механизм коррозионных процессов цеметного камня;
в ходе исследований определено, что основным параметром деградации цементных материалов является ордината переднего фрон-
та коррозии, характеризующая область деструкции материала.
Практическое значение работы заключается в создании способов повышения химического сопротивления ЦКМ в условиях действия жидких агрессивных сред сульфатной природы и сжимающих нагрузок. Предложены составы цементных композитов, обладающие повышенной стойкостью в подобных условиях эксплуатации. Разработаны методы оценки и прогнозирования химического сопротивления и долговечности цементных материалов.
Реализация работы. Результаты работы были использованы при реконструкции и восстановлении полов и ограждающих конструкций цеха N 1 АО "Биохимик" (г.Саранск РМ); в лекционном курсе по строительным материалам для специальности ПГС.
Аппробация работы. Основные результаты исследований докладывались на ежегодных научных конференциях Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева в г.Саранске (1994 - 1997 г.г.), на международной конференции "Долговечность строительных композиционных материалов" (г.Саранск, 1995 г.), на ежегодных конференциях молодых ученых (г.Саранск, 1996 - 1998 г.г.), на III Академических чтениях Российской академии архитектурно-строительных наук (г.Саранск, 1997 г.), на IV Академических чтениях Российской академии архитектурно-строительных наук (г.Пенза, 1998 г.).
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 11 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников из 258 наименований, изложена на 289 листах машинописного текста, рисунков - 127, таблиц - 36, приложений - 3.
