МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО БУДІВНИЦТВА

МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО БУДІВНИЦТВА

1 серпня 2002 за рішенням Вченої Ради інституту на базі шести профільних лабораторій був створений Науково-дослідний центр «Будівельні матеріали та вироби». Насправді, це було відродження після практично десятирічної перерви відділення, мав аналогічне назву і абревіатуру «СМ». Основною передумовою програвання НДЦ СМ з'явилася гостра потреба в концентрації зусиль у формуванні та проведенні в життя єдиної технічної політики в галузі будівельних матеріалів і виробів для транспортного будівництва. Що фактично і було головним предметом діяльності відділення СМ протягом всієї історії його існування. Хотілося б відзначити, що у управління відділенням стояли видатні вчені: Сергій Володимирович Шестоперов, Олег Янович Берг, Євген Миколайович Щербаков. Колоритна плеяда вчених працювала у відділенні, створюючи розробки, мали величезне народно-господарське значення, відомі не тільки в нашій країні, та й за кордоном. Обсяг статті не дозволяє називати всі імена вчених відділення, але ми їх пам'ятаємо і вдячні їм за закладено фундамент нашої науки про матеріали. Хотілося б висвітлити головні напрямки діяльності відділення СМ за минулий період. Особливо хотілося відзначити, що за традицією відділення СМ тісно співпрацювало і співпрацює практично з усіма підрозділами інституту, тому багато науково-дослідні роботи, про які мова піде, були виконані разом з ученими з суміжних відділень інституту.
У матеріалах часопису на протягом всієї його історії знаходили відображення останні і розробка впровадження нових матеріалів і лад виробів.
Огляд журнальних статей за 75 років існування журналу як у дзеркалі
Досягнення галузевої науки в настільки принциповою для транспортного будівництва області, якої є матеріалознавство, відображають весь шлях розвитку, який пройшла гілка лад матеріалів для транспортного будівництва. Знаменними віхами на цьому шляху є головні транспортні будівництва, також завдання, які ставилися перед будівельною промисловістю і вирішувалися в дусі кожного певного періоду розвитку галузі.
Посеред науково-дослідних робіт за темою чільне місце займають роботи, присвячені розробка лад матеріалів, способів і устаткування для виробництва виробів транспортного призначення, енергозберігаючим процесам.
З виходом спочатку 50-х років постанови ЦК КПРС і Ради Міністрів «Про розвиток виробництва збірних залізобетонних конструкцій і деталей для будівництва» було широко розгорнуто будівництво заводів збірних залізобетонних конструкцій, обладнання приоб'єктних полігонів. У зв'язку з цим дуже корисним було ознайомлення з досвідом споруди величезного міського мосту через річку ханша (притока Янцзи в м. Ханьшуй) і фундаментів семи річкових опор мосту через р.. Янцзи в Китайській Народній Республіці, в проектуванні і будівництві якого брали участь фахівці Минтрансстроя. Уперше в мостобудуванні секції залізобетонних паль виготовлялися на заводах способом центрифугування. Практика масового виробництва оболонок поперечником 1,55 м. в польових умовах підтвердила необхідність їх виробництва на приоб'єктних полігонах при обмежених здібностях і стислих термінах будівництва. Стало можливим використовувати збірні центрифуговані палі з монтажними з'єднаннями на фланцевих з'єднаннях великої довжини. У підсумку центрифуговані укладання бетону при виготовленні паль міцність його збільшується в порівнянні із загальним вібруванням на 40-50%. Численні статичні тести центрифугованих паль проявили дуже вищу несучу здатність. Палі руйнувалися тільки при напрузі в бетоні 400-500 кг/см2, а максимальні навантаження на палю становили 300 тн і більше.
У післявоєнні роки важливим заходом для посилення і реконструкції дорожнього господарства стало широке використання залізобетонних шпал. До виробництва і укладанні в дорогу залізобетонних шпал МПС та Минтрансстрой приступили в другій половині 1955 За 1-і три роки було зроблено 500 тис. шпал, з яких значна частина перебувала в експлуатації. Для виробництва залізобетонних шпал були запроектовані і здійснені на ряді заводів стендова і поточно-агрегатна технології виробництва. У 1955 році вступив в експлуатацію шпальний завод залізобетонних конструкцій на ст. Силікатна. У цеху було організовано виробництво цельнобрусковіх шпал з напруженою арматурою за проектом, розробленим Гіпропромтрансстроем. У зв'язку з цим в лабораторії бетонів і в'яжучих ЦНИИС була розроблена розробка стендового способу виробництва струнобетонов шпал. Основна увага була приділена технології ущільнення бетонної консистенції на щиті з тим, щоб за можливості підвищити твердість використовуваного бетону і знизити витрату цементу з одночасним збільшенням довговічності бетону. Для стендової технології шпал були запропоновані вібратори з ножами, які забезпечували рівномірний розподіл бетонної консистенції в обсязі матриці між струнами та її ущільнення. Такий спосіб ущільнення дозволив зробити шпали з витратою цементу 350 кг і води 140 л. на 1 м3 бетону.
Черговий важливою народно-господарської завданням було освоєння на підприємствах Минтрансстроя технології виробництва за раніше напружених опор контактної мережі з арматурою з міцної дроту. У масовому порядку такі опори проводилися лише на нормативний вигинає момент 4, 5 і 6 тм. Між тим, будівництво більше домагалося опорах сильніше 6 т.м. Для виробництва більш масивних за раніше напружених опор було запропоновано використовувати арматуру повторюваного профілю зі сталі марок Ст5 і 25Г2С з минулими її зміцненням. Внесення змін та уточнень технологічного процесу виробництва дозволили зробити промислове створення таких опор на заводах залізобетонних виробів Минтрансстроя.
До середини минулого століття мостобудівниками був накопичений великий досвід виробництва на заводах і полігонах напружених залізобетонних балок прогонових будов мостів зі стендової технології. Напоготові за раніше напружених балок прогонових будов з натягом арматури після бетонування за поточно-агрегатної схемою було вдало використано в 1958-1959 роках на полігоні при будівництві Краснопресненського шляхопроводу в Москві. У цей час Мостотрест робить полігон біля станції Бескудниково Столичної дороги, на якому було передбачено виготовлення мостових прогонових будов за поточно-агрегатної технології (сучасна назва заводу: «Мокон»). Ця розробка дозволила проводити натяг арматури як до, так і після бетонування. Це зробило схему виробництва універсальної і дозволило широко механізувати процеси натягу.
Досвід виробництва збірних прогонових будов отримав свою подальший розвиток в 70-і роки. На автодорожньому мосту через р.. Дон біля містечка Калач був використаний нерозрізної коробчатое за раніше напружене залізобетонне пролітна будова довжиною 854 м, що складається з 240 блоків незмінною висоти 3,16 м. З огляду на технологічні особливості блоків, стислі терміни освоєння технології виробництва і необхідність збільшення їх властивості, за базу організації виробництва блоків були прийняті розроблені ЦНИИС екзотермічний метод прискорення твердіння бетону та опалубка з гнучкими віброподдонамі. Досвід виробництва коробчастих блоків нерозрізного прогонової будови за новітньою технологією показав можливість промислового їх виробництва в критеріях полігону із забезпеченням високої якості конструкцій.
Поряд з технологією будівництва із збірних частин розроблялася розробка бетонування в ковзної опалубки. Проектом жд мосту через р.. Про було передбачено спорудження опор Естакадній частини зі збірних залізобетонних оболонок поперечником 3,6 м. зі стінами шириною 15 см., заповнюваних на висоту 3-5 м худим бетоном. З метою економії металу і зниження ціни будівництва Мостопоїзд № 470 розробив метод споруди опор на місці будівництва з оболонок, бетонованих в рухомий залізної опалубки, розрахованої на неодноразове впровадження. У практиці мостобудування така опалубка застосовувалася дуже зрідка, хоча її впровадження для виробництва оболонок і потужних опускних колодязів на місці їхнього спорудження при чергуванні бетонування і занурення у майже всіх випадках економічно і доцільно.
Курс народного господарства на економію речових та енергетичних ресурсів відшукав своє відображення в технічних і технологічних рішеннях при виробництві будівельних матеріалів. Застосування жорстких бетонних сумішей зажадало розробки нових вібраційних технологій. При всьому цьому слід врахувати, що на заводах ЗБК Минтрансстроя виготовляли самі важкі і самі великогабаритні залізобетонні вироби. Питома вага збірного залізобетону в міністерстві склав близько 5% його виробництва по країні. Тому стало потрібним активну роль компаній Минтрансстроя у розробці формующего обладнання: віброплощадок СМЖ-164, віброрезонансніх опалубок, ударно-вібраційних майданчиків і шок-столів. Не рахуючи звичайних вібраційних способів ущільнення в технології бетону все частіше використовувалися інші способи укладання бетону. Так виробництва малооб'ємних залізобетонних виробів (тротуарні плити, плити мощення мостових конусів і зміцнення берегів водойм) за класичною вібраційної технології було енергоємно і домагалося величезного парку форм. Для виробництва таких виробів запропоновано спосіб вібровакуумірованія з негайною витяганням свежеотформованніх виробів з форм за допомогою формующего вакуумщіта. Перевага такого методу – мала потребу у формах (потрібно всього одна – дві форми), що важливо в умовах будмайданчика. З іншого боку, для виготовлення пісочних бетонів стало можливим використовувати місцеві матеріали, головним чином пісок.
Важливим завданням технології бетону є підтримка його високоякісних характеристик протягом всього будівельного процесу. Як вказує досвід, змінна кількість кам'яної крихти і пилу в щебінь, різний зміст гравійних фракцій в піску і, в цілому, різка неоднорідність зернового складу наповнювачів, що надходять у бетонозмішувач від замісу до замісу, виключає можливість керувати складом бетону, забезпечувати однорідність параметрів по всьому об'єму укладеного бетону, не дозволяють гарантувати довговічність і експлуатаційну надійність робляться конструкцій зводяться споруд. Змінюється від замісу до замісу зерновий склад наповнювачів примушує забезпечувати задану легкоукладальність приготовленої бетонної консистенції за рахунок зростання кількості води замішування, що просить більшої витрати цементу (на 15 – 20%) в порівнянні з витратою, відповідним гарному співвідношенню фракцій наповнювачів. Більш надійним, на технічному рівні і економічно доступним методом, гарантує однорідність і якість наповнювачів, що подаються в дозатори, є стабілізація їх зернового складу (додаткове збагачення) безпосередньо перед подачею у витратні бункера без проміжних складських і транспортних операцій. У підсумку всеохоплюючих дослідних робіт на БАМ були визначені умови отримання з місцевих піщано-гравійних сумішей якісних морозостійких наповнювачів, в тому числі для штучних споруд
У 70-х роках, беручи до уваги дефіцитність металу і недолік потужностей для виробництва залізних прогонових будов, перед транспортними будівельниками було поставлено завдання виробництва прогонових будов довжиною 34,2 метра під жд навантаження з міцних бетонів марок 550-700. За технологією ЦНИИС Мостобуду № 3 було зроблено шість найдосвідченіших балок з полігональних пучками з бетону марки 550 і з бетону марки 700. Зроблені балки були встановлені на мосту через р.. Полоти у м. Полоцьк. При обстеженні прогонової будови, проведеному через рік експлуатації, якихось вад знайдено не було, що підтвердило можливість високоякісного виробництва з міцних бетонів більш складних в технологічному відношенні збірних конструкцій.
У роботах вчених багато уваги приділено енергоємним процесам термічний обробки будівельних матеріалів. Одним з важливих напрямків у цій роботі є розробка та впровадження енергозберігаючих технологій. Наприклад, прогрів бетонних конструкцій реально уникнути, якщо зимовий бетонування виробляти способом термоса або застосуванням протиморозних хім добавок, нейтральних до арматури. Вони широко використовуються в промисловому і цивільному будівництві і з успіхом можуть застосовуватися в транспортному будівництві. А розроблений екзотермічний метод витримування покладеного в тепловлагозащітную опалубку бетону дає переваги в порівнянні з пропарюванням і дозволяє зберегти більше 70% теплової енергії на прискоренні тверднення бетону. Щоб уникнути утворення тріщин в мостових залізобетонних конструкціях при видачі їх взимку з цеху або пропарювальних камери на відкритий склад в останні роки на заводах збірного залізобетону стали будувати камери температурного шлюзування (шлюзові камери), в яких теплі вироби витримують певний час, поки температура не знизиться до величини допустимого перепаду температур між бетоном і зовнішнім повітрям. Розрахунки показали, що прогрівати шлюзові камери перед завантаженням виробами не завжди потрібно, а досить лише перед завантаженням у камеру вироби витримати в цеху термічної обробки.
До широкого впровадження на заводах ЗБК було рекомендовано розроблене ЦНИИС почасти термосне витримування виробів, під яким розуміється розігрів до даної температури і наступне їх витримування в камері без подачі пари. Такий метод заснований на використанні термічний стійкості потужних обгородження камер і виділяється тепла при твердінні. Виявляється, досить розігріти виріб при коефіцієнті завантаження їх в камеру більше 0,1 протягом 4 – 6:00 до температури ізотермічного прогріву і в майбутньому стовідсотково закінчити подачу пари. Бетон в потрібні терміни набере необхідну міцність. Величезну роль в економії тепло-енергоресурсів повинні зіграти засоби автоматизації устаткування і технологічних процесів. Спочатку тут необхідно підкреслити впровадження моделюючих пристроїв А-351-01 і більше сучасні Бетон Т2 і СПК-430, розроблених ЦНИИС разом з ЛНПО «Буревісник», на базі мікропроцесорних наборів для управління термічний обробкою бетону з інформацією про його міцності. Розроблено програми для ЕОМ дозволяли передбачати температурний режим твердіння бетону в період термічний обробки з різних температурних режимів витримування конструкцій. На Дніпропетровському заводі мостових залізобетонних конструкцій була впроваджена система автоматичного управління термічний обробкою бетону з впровадженням таких пристроїв. Система регулює подачу теплоносія по температурі бетону, забезпечуючи даний режим прогрівання виробів, не допускаючи термічних ударів в бетон при перебоях в подачі теплоносія, виробляє індикацію за викликом поточних значень температури і міцності бетону; коригує тривалість прогрівання виробів до отримання даної міцності, реєструє фактичну температуру і міцність бетону.

Пошук інших джерел енергії для виробництва будівельних матеріалів показав, що для теплової обробки бетонних та залізобетонних виробів транспортної номенклатури може бути впровадження сонячної енергії з системою контактного маслообогрева. Вона містить в собі термоактивний опалубку з гріючими елементами – регістрами, по яких циркулює гаряче масло, електронний теплогенератор, циркуляційний насос, бак акумулятор і розвідних систему мастилопроводів. В якості додаткового джерела тепла служить рідинний геліопріемніков, необхідність використання якого визначена на базі дослідження його характеристик та ефективності розігріву в ньому теплоносія. Підготовчі розрахунки показали, що впровадження одного м2 колектора при підігріві одного м3 бетону в умовах середньої смуги дозволяють заповнити від 2,5 до 3,3% нормованого кількості тепла, що йде на термічну обробку. У критеріях гарячого клімату ефективність використання сонячної енергії виростає. Проведені дослідження показали можливість використання сонячної енергії в якості додаткового джерела тепла при термічний обробці конструкцій, як у південній, так і в середній смузі країни.
Важливими темами, постійно знаходяться в центрі уваги журналу, стали експлуатаційні характеристики бетонів та їх модифікація методом введення до складу добавок.
Освоєння цілинних земель у Казахстані в критеріях обмежених енергетичних і речових ресурсів вимагало прийняття нових інженерно-технологічних рішень, не завжди грунтовно випробуваних, але дають відчутний результат на початковій стадії їх реалізації. До цього часу транспортне будівництво закінчило носити сезонний характер і при виробництві робіт в зимових умовах почали використовувати бетон, твердне на морозі. Це досягалося за рахунок введення в бетонну суміш хлористих солей кальцію і натрію. Досвід показав, що застосування бетонів на сольових сумішах суттєво зменшує витрати праці і речових засобів. Так на ж.д. смуги Екіль-Тургай в Казахстані взимку 1955-1956 г необхідно вибудувати на одній ділянці 11 малих мостів і труб, обсяг бетону більше тисячі м3. Бетонування фундаментів опор з добавками CaCl2 + NaCl (дозу до 10% від ваги цементу) забезпечував твердіння при температурах нижче-20С °.
На базі узагальнення виробничого досвіду і результатів науково-дослідних робіт Держбуд СРСР випустив «Інструкцію по застосуванню бетону з добавками солей, тверднучого на морозі» СН 42-59, в якій дано поради за матеріалами для «холодного» бетону, а саме: обмеження змісту трехкальциевого алюмінату в цементі, застосування наповнювачів з урахуванням ймовірного їх змерзання.
Але, як показала практика експлуатації і подальші дослідження, бетон з великим вмістом хлоридів і особливо залізобетон мають низьку довговічність. У поточний час через проблеми з корозійною стійкістю таких бетонів із згаданими добавками – електролітами для більшості транспортних конструкцій введені обмеження щодо їх застосування.
У галузі будівництва зі збірного залізобетону все більшого значення надавалося створенню конструкцій з міцного і довготривалого бетону. Над цією проблемою в 60-і роки працювали багато дослідників у нас і за кордоном. У підсумку дослідних робіт, проведених ЦНИИС у співдружності з НИИцемент, отримано бетон марки 1000, проведено роботи по створенню бетону марки до 1500. Для отримання надміцного бетону стало потрібним: застосування цементів марок 700-900, впровадження фракціонованих митих наповнювачів і добавок – прискорювачів твердіння; виготовлення бетонної консистенції способом виброперемешивания, застосування жорстких бетонних сумішей формування виробів з поєднанням силових і вібраційних способів ущільнення, хороших критерій твердіння бетону покриттям конструкцій пароізоляційним шаром або переходу на твердіння в водної середовищі. Розроблено розробка одержання особливо швидкотверднучий цемент (ОБТЦ), що відповідає поставленим вимогам. Такий цемент марки 700 в поточний час проводиться у великій кількості Здолбунівський цементно-шиферний комбінат. У дослідному порядку отримано цемент марки 800. Дослідження засвідчили, що застосування особливо швидкотверднучого цементу правильно і економічно прибутково при виготовленні збірних залізобетонних конструкцій з міцного бетону. Впровадження ОБТЦ є основною умовою переходу на беспропарочной залізобетонних виробів при їх формування з жорстких і пластичних (з осадкою конуса? 2 см.) бетонних сумішей.
Проблема морозостійкості бетону, в тому числі з всеохоплюючими добавками, постійно була в центрі уваги професіоналів відділення СМ. Дослідження бетону у віці більше 28 діб нормально – вологісного твердіння, проведені на одному з об'єктів будівництва, знайшли додатковий приріст міцності зразків після повторюваного заморожування і відтавання, по еквівалентних зразків при випробуванні за методикою ГОСТ 4800 – 59, також за зразками – близнюків. Додатковий приріст міцності після повторюваного заморожування і відтавання гіпотетично можна роз'яснити своєрідністю структуроутворюючих процесів, пов'язаних з впровадженням нізкоалюмінатніх цементів та ПАР. Зрозуміло, що ПАР більш дуже впливають на силікатні продукти цементу і слабкіше всього на алюмінати. У свою чергу низькі температури, близькі до точки замерзання вільної води, виявляються термодинамічно підходящими для повного протікання гідратації силікатів, хоча швидкість процесів природно знижується.
З середини 80-х років у світовій будівельній практиці з'явилися конструкції і споруди, збудовані з бетонів останнього покоління з найвищими експлуатаційними якостями. Зазвичай, ці бетони відрізняються високою (50 – 80 МПа) і надвисокої (вище 80 МПа) міцністю, низькою проникністю, завищеною корозійну стійкість і довговічністю. Такий ефект отримано за рахунок впровадження більш дієвого, ніж зарубіжні аналоги, продукту – всеосяжного модифікатора МБ – 01. Було поставлене завдання, оцінити перспективу та особливості впровадження таких бетонів в російському мостобудуванні. 1-ий досвід виробництва за раніше напружених балки прогонової будови довжиною 21 м. показав, що промислове створення мостових конструкцій з сверхвісокопрочніх бетонів з модифікатором МБ-01 може бути організовано з впровадженням наявного на підприємствах технологічного обладнання.
Для роз'яснення реальної роботи залізобетонних конструкцій в критеріях експлуатаційних навантажень вченими та інженерами велися теоретичні та експериментальні дослідження. Йдеться про значення базових питань розвитку теорії залізобетону, які багато років знаходилися під пильною увагою журналу. Головне питання теорії – аналіз процесу деформацій і руйнування бетону, як багатокомпонентного матеріалу складної структури. Згідно з положеннями А.Я. Берга цей процес підпорядковується певним загальним закономірностям, обумовленим параметричними рівнями мікроруйнування в структурі бетону і. Визначено й апробовано методику визначення позначених параметричних рівнів за швидкістю поширення ультразвукових коливань в навантаженому бетоні і співвідношенню його поздовжніх і поперечних деформацій. Ці параметричні рівні вирішальним чином визначають поведінку бетону під дією навантаження і зовнішнього середовища і всі його фізико-механічні властивості, такі як повзучість, морозостійкість, корозійна стійкість матеріалу в агресивному середовищі і багато інших. Саме в ЦНИИС, у відділенні СМ були сформульовані принципи, пов'язані з розрахунком конструкцій із залізобетону й інших лад матеріалів на спільне вплив силових причин і несприятливий вплив зовнішнього середовища. Так у практиці транспортного будівництва зустрічаються залізобетонні конструкції, елементи яких працюють в критеріях плоского напруженого стану – двовісного стиску або стиснення – розтягнення, наприклад: балкові прогонові будови мостів, кільця тунельної обробки, розташовані неподалік від щитових домкратів, центрифуговані опори контактної мережі тощо При проектуванні таких конструкцій їх елементи повинні розраховуватися на позначені види силового впливу. Але, в поточний час це зробити практично неможливо. Неясності в питанні розрахунку плоско – напружених залізобетонних конструкцій або їх частин пов'язані з протиріччями, що мають в оцінці міцності бетону та інших крихких матеріалів при позначених видах силового впливу. Проведені в ЦНИИС досліди підтвердили пропозицію про вплив сили тертя по торцях зразків на кінцеві результати і дозволили прийти до висновку про те, що передумови суперечливих даних, придбаних різними дослідниками, визначаються критеріями досвіду.
Транспортні споруди зводяться і експлуатуються в умовах високої злості середовища. Тому питань довговічності та захисту конструкцій від корозії постійно приділялося багато уваги.
Для захисту бетону від впливу брутальних вод у відповідність до нормативними документами слід використовувати тільки сульфатостійкий портландцемент, що дозволяє без додаткової гідроізоляції будувати споруди у воді, яка містить сульфати в розрахунку на SO3 до 3500 мг / л. Було встановлено, що обмеження водоцементного справи, досконалі методи ущільнення, впровадження якісних, сортованих і чистих наповнювачів дозволяє на звичайних портландцементах отримати бетон, стійкий в більшості м'яких вод. Розробка технології одержання водонепроникних і морозостійких конструкцій штучних споруд залишається і на сьогодні однією з головних завдань, вирішення якої дозволило спростити, гідроізоляцію, а може бути і відмовитися від її пристрій у ряді випадків.
На вибір конструкцій гідроізоляції вирішальний вплив надають умови експлуатації транспортних споруд. Так специфічність роботи тунельної обробки у тому, що вона піддається з одного боку дії навколишніх тунель вод і землі, а з іншого боку (всередині тунелю), діяння атмосфери. Питання довговічності обробки повинен особливо розглядатися при спорудженні тунелю в брутальних середовищах. Головні заходи, які повинні бути здійснені при усеохоплюючому вирішенні захисту обробки від корозії наступні:

створення тріщиностійкості конструкцій при конструюванні;
вибір стійких у брутальних критеріях матеріалів, спочатку цементу;
застосування щільного бетону і технології, забезпечує його створення;
розробка режимів твердіння для отримання бетону більшої щільності;
високоякісне нагнітання розчину за обробку та надійне ущільнення швів між блоками на всю їх товщину, що забезпечують надійний щільність і зчеплення розчину з тілом блоків;
особливі заходи захисту (гідрофобізація, просочування полімерними субстанціями).
Як показали дослідження корозії опор контактної мережі при нанесенні на залізобетонні еталони відповідних ізолюючих покриттів величина струму, який стікає з арматури, зменшується більш ніж у 10 разів, у результаті чого схоронність конструкції істотно зростає. В якості одного з таких покриттів може бути рекомендована бітумна містка. Але найдієвішим засобом захисту є щільний бетон достатньої товщини, захисним шаром більше 20 мм.
Корозія бетону в підсумку взаємодії їдких лугів цементу з реакционноспособним кремнеземом наповнювачів – широко поширене явище в практиці будівництва. Були розроблені теоретичні основи корозійних процесів в бетоні за сприяння їдких лугів цементу з заповнювачами та визначено методи їх запобігання. Хім спосіб тести наповнювачів є головним при прискореному визначенні їх. Особливо важливого значення набуває хімічний метод, як на стадії дослідження кар'єрів, так і одиночні тести наповнювачів за способом вимірювань лінійних деформацій розчинних балочок. Для отримання вичерпати даних з оцінки можливої реакційної можливості наповнювачів потрібно проведення петрографо – мінералогічних дослідних робіт, а для прискорених випробувань в ЦНИИС був розроблений спосіб визначення реакційної можливості наповнення бетону з впровадженням інфрачервоної спектроскопії.
Для ряду конструкцій, в яких може бути вдало використано армування у вигляді залізних волокон, істотне значення набуває їх корозійна стійкість. До таких споруд можна віднести: дорожні та аеродромні покриття, берегоукріплювальні споруди, покриття проїзної частини автодорожніх мостів та ін Брутальна вплив на бетон і залізні волокна можуть надати знаходяться в навколишньому середовищі хлориди або морська вода. Корозійну стійкість оцінюють по зміні лінійних деформацій зразків при повторюваному впливі на їх корозійної середовища. У підсумку дослідних робіт виявилося, що при впровадженні в бетон залізних волокон зростає зростання деформацій бетону в порівнянні з еталонними зразками, при всьому цьому деформації тим більше, чим вище відсоток армування бетону. Таким макаром, для забезпечення нормальної роботи частин конструкцій з дисперсно-армованого металевими волокнами бетону, що працюють в критеріях корозійного середовища, було рекомендовано покриття їх поверхні захисним шаром або анодування волокон.
Більш нерідко зустрічається видом корозії при експлуатації транспортних споруд є сульфатна корозія бетону. В якості однієї з більш дієвих заходів захисту рекомендується застосування бетону на сульфатостійкому портландцементі. Але він дефіцитний, при цьому норми забороняють використовувати його для мостових конструкцій. Захист нанесенням полімерних покриттів конкретно на лад об'єктах дуже непроста технологічно і просить певних погодних критерій, а при виконанні на заводі ЗБК потрібно дотримуватись правил техніки безпеки за нормами компаній хімічної промисловості. Дослідження, виконані в ЦНИИС, показали можливість підміни захисних покриттів для брутальних середовищ корозійно бетоном, зробленим з буденного портландцементу. Крім того, для забезпечення стійкості бетону в сильноагресивному сульфатної середовищі, у тому числі в соров болотах доцільно застосування барійсодержащего портландцементу. Брутальна сульфатна середовище з концентрацією сульфатних іонів до 2000 мг / л присвоює фактично одноманітне дію на бетон звичайної щільності і бетон особливо щільний на портландцементі з вмістом 8% трехкальциевого алюмінату з добавкою суперпластифікатора С-3. Такий бетон без захисних покриттів з власної корозійної стійкості може бути використаний разом з бетоном для конструкцій, експлуатованих в грунтах або у воді – середовищі з концентрацією сульфатних іонів менш 2000 мг / л. Для збільшення стійкості цементного бетону в кислих болотних середовищах, які мали місце при будівництві споруд в районах Західного Сибіру, слід використовувати цементи з обмеженим вмістом трехкальциевого силікату C3S (менше 60%), підвищеним змістом чотирьохкальцієвого алюмоферіта С4AF, також цементи з добавкою нефелінового шламу.
Сучасне будівництво залізних мостів і шляхопроводів характеризується завищеними вимогами, як по довговічності, так і естетичного вигляду споруди. Довговічність і вид конструкції в значній мірі залежать від корозії. Металоконструкції мостів і шляхопроводів експлуатуються у вологому середовищі, при значному перепаді температур, відчувають знакозмінні напруги і динамічні дії, тому до матеріалів і методів захисту залізних конструкцій від корозії також повинні бути пред'явлені завищені вимоги. Більше 7-річний досвід проектування, спорудження та експлуатації унікальних мостів і шляхопроводів показав, що більшою мірою задовольняє цим вимогам захист від корозії способом фарбування однокомпонентними полімерними лакофарбовими матеріалами (ПМ). Особливо необхідно підкреслити вищу стійкість до фізико-механічних впливів цінконаповненім грунтовки, яка, незважаючи на транспортування металоконструкцій, довге зберігання і сприйняття монтажних зусиль, при всіх випробуваннях на різних об'єктах демонструвала 1 бал адгезії способом гратчастого надрізу. Покриття залізобетонних поверхонь полімерними лакофарбовими матеріалами збільшує довговічність шару захисту арматури, надає конструкціям приємний зовнішній вигляд, завдяки щільній фактурі і впровадження різного кольору. Можна з успіхом пророкувати безремонтний довговічність покриттів більше 15 років.
Арматура та розробка армування займають особливе місце серед питань, що відносяться до будівельних матеріалів. Унікальність роботи залізобетонних транспортних конструкцій під експлуатаційним навантаженням проявляється в особливостях їх армування.
Досліди по нагружению бетону в ранньому віці були в перший раз поставлені в механічній лабораторії ЛІІЖТ ще в 1932 р і проявили, що застосування раннього ступеневої натягу арматури дозволяє в два-три дні закінчити 1-ий крок виробництва балок. Інші щаблі натягу арматури здійснюються в міру набуття бетоном відповідної міцності. Після чого проводиться ін'єктування пучків і обетонірованіе анкерних колодок, і на 9-10 день опора може бути покладена в просвіт.
При переході до масового виробництва за раніше напружених залізобетонних конструкцій із застосуванням всеохоплюючої механізації та автоматизації арматурних робіт одним з головних причин, що визначають ефективність конструкцій, є надійність технологічних процесів. На процес армування впливають багато випадкові причини: коливання параметрів початкових матеріалів, некоректності у здійсненні технологічних режимів, непостійність роботи обладнання і т. д. Одним з таких порушень є обрив арматури при її натягу. Можна підвищити однорідність арматури методом сортування дроту по ліміту міцності і усуненням обставин нерівномірності натягу проводів, що піддаються груповому натягу. Іншою мірою є контроль натягу арматури за величиною її подовження. Більш дієвим способом контролю є інструментальне вимірювання зокрема пристроями ДП – 6 і ДПС – 2, які виготовляли на заводах Главстроймеханізаціі. У підсумку таких заходів кількість обривів арматури істотно знижується.
Застосування лад матеріалів відрізняється широким діапазоном проблем, серед яких важливе місце займають місцеві матеріали та нетрадиційні для транспортного будівництва нові будівельні матеріали.
Так найвища ціна млосних наповнювачів для бетонів спонукала до застосування в якості наповнювачів черепашника, легкого вапняку, туфу і туфолави, опоки і трепела. У 1938 р. був побудований пішохідний міст рамної конструкції з легкого залізобетону на заповнювачах з пемзи. У майбутньому були побудовані ще 16 мостів, просвітами від 4 до 30 метрів з легкого залізобетону марок від 50 до 200. Раціональність споруди арочних мостів з легкого залізобетону була обгрунтована значним зниженням впливу температури й усадки, що доведено докладними дослідними роботами. Із застосуванням легких наповнювачів – пемзи, трепела, туфу, опоки, черепашнику, вапняку і спонголіти, придбані вісопрочніе легкі бетони марок від 130 до 250, впровадження яких у збірних мостах дозволить знизити вагу конструкцій до 25-30% і зберегти 20-25% арматурної сталі.
Здатність керамзитобетону, завдяки його пористості, відсмоктувати зайву воду з цементного тіста і з зон скупчування її під заповнювачами покращує структуру цементного каменю і бетону, збільшуючи при цьому як міцність цементного каменю, так і його зчеплення з заповнювачами. З іншого боку, маломіцних керамзит в оточенні цементного каменю працює як в обоймі. Це дозволяє отримати бетон потрібної марки на керамзит найменш міцним, ніж важкі заповнювачі, розтрачуючи при всьому цьому цементу тільки на 20 – 30% більше, ніж для отримання томного бетону такої ж марки. Таким макаром, будівництво мостових споруд з керамзитобетону повинна вестися з урахуванням правильного підбору його складу.
Важливу роль для транспортної інфраструктури грає сировинна база компаній будіндустрії. Застосування пористих бетонів на базі зол та інших відходів індустрії для виробництва огороджувальних конструкцій дозволяє виключити застосування звичайних в'яжучих матеріалів. З іншого боку, утилізація зол і шлаків зменшує площі відвалів. Пористі бетони на базі бесклінкерного шлаколужного в'яжучого проявили високу міцність і морозостійкість при порівняно низької щільності. Для виготовлення бетонів як лужної активації застосовували їдкий натр, як кремнеземистого компонента мелений кварцовий пісок.
Знайомство з роботами науково-дослідних інститутів та дослідно – промисловим виробництвом теплоізоляційних матеріалів дозволило виділити ряд нових теплоізоляторів і області впровадження їх на колишніх підприємствах Главстройпрома: заливальні пінопласти типу карбомидноформальдегидного КФП-3 і матеріали на базі водянистого скла – сипучий неорганічний матеріал сіліпор і плитний сотосіліпор, стеклопор та плити кремнепор. За своїми високоякісним і технологічним показниками більш багатообіцяючим теплоізолятором з'явилися теплоізоляційні плити кремнепор. Ці плити вогнестійкі, биостойки і нетоксичні.
Прагнення до використання сучасних матеріалів при розробці технологічного оснащення збірних і цільних залізобетонних конструкцій, а потім при розробці нових більш дієвих конструкцій транспортного будівництва призвело до розробки більш багатообіцяючих конструкцій з поліефірного склопластику, технології їх виробництва і технологічного оснащення для виробництва експериментальних найдосвідченіших партій таких конструкцій. Разом з Ленгіпротрансмостом ЦНИИС розроблена конструкція збірних гофрованих водопропускних труб, розроблена конструкція збірних склопластикових контейнерів, розроблена вбудовується бітумно-стеклопластіковая гідроізоляція для суцільних і збірних залізобетонних конструкцій.
На сторінках журналу багато уваги приділено новим видам армування. Так новий композитний матеріал сталефібробетон (бетон з хаотично розташованими в ньому металевими волокнами – фібрами) володіє вдосконаленими фізико-механічними властивостями в порівнянні з буденним бетоном. Так його міцність на осьовий розтяг зростає в 1,5 – 1,7 рази, міцність на розтяг при згині – в 2 -3 рази, ударна в'язкість – у 8 – 10 разів. Виростає міцність на стиск, зносостійкість, витривалість. Сталефібробетон володіє найвищою корозійною стійкістю. Одним з причин, що стримують застосування сталефібробетонних конструкцій в Росії, тривалий час була відсутність промислового виробництва фібри. У поточний час працюють дві смуги з виробництва фібри типу «Харекс» на Курганському заводі мостових залізних конструкцій. Сталефібробетон може бути відмінно застосований в конструкціях транспортних споруд. Разом з сталефібробетоном за кордоном застосовується також стеклофібробетона. У 1997 році Союздорпроект в перший раз розробив конструкцію експериментальних стеклофібробетона карнизних блоків, яку застосували при реконструкції шляхопроводу МКАД через Ярославське шосе. Експериментальні дослідження та дослідно застосування стеклофібробетона проявили, що матеріал має найвищими міцності якостями, що дозволяють досить добре використовувати його в мостобудуванні для незнімної опалубки, карнизних блоків та інших конструкцій.
Однією з важливих основ технічного прогресу в будівництві є нові матеріали, розробка їх створення та впровадження. У цій публікації не наведено імена творців розробок, тому що перерахування їх імен займе не одну сторінку. Наївно також вважати, що в одній публікації можна огорнути все коло питань, що знаходилися в полі зору дослідників у протягом більше півстоліття. Але фактично всі видатні вчені та практики, чия професійна діяльність пов'язана з транспортним будівництвом у тому мірою у власній роботі стосувалися питань, пов'язаних з проблемами лад матеріалів.
Період стабілізації економіки намітився в останні роки в країні дозволяє покладати на насичене розвиток галузі будівельних матеріалів. Минулі п'ять років після програвання науково-дослідного центру проявили затребуваність його розробок. Обсяги дослідних робіт постійно зростають, їх тема розширюється. Зараз головними напрямками в матеріалознавстві є:
– Створення нових і поліпшення наявних процесів;
– Отримання продукції з найменшими витратами енергетичних, речових та трудових ресурсів;
– Створення нових видів будівельних матеріалів і виробів з даними якостями, які відповідають найвищим вимогам будівництва;
– Широке використання безвідходної і маловідходної технології, впровадження вторинних товарів виробництв.
Задачка, загалом, не нові, але їх рішення лежить в області сучасних досягнень науки і техніки. Застосовуючи сучасні технології в матеріалознавстві, можна одержати конструкції з нечуваними раніше характеристики. У зв'язку з цим хочеться надії, що в НЕ далекому майбутньому «будівельні матеріали», як профільний напрям науково-дослідної та практичної діяльності інституту розвиватиметься прискореними темпами, продовжуючи тим традиції закладені вченими минулих поколінь.

лазер якої розрізає

Джерело: gradostroitel.com.ua


MAXCACHE: 0.54MB/0.00403 sec