ОСОБЛИВОШВИДКОТВЕРДНУЧИЙ БЕЗПРОПАРЮВАЛЬНИЙ БЕТОН ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ШПАЛ БЕЗ ТЕПЛОВОЛОГІСНОЇ ОБРОБКИ

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульована мета та поставлені завдання досліджень, обрані стандартні і розроблені оригінальні методи та методики досліджень, викладені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів досліджень, відомості про структуру дисертації, публікації та апробації роботи.

У розділі 1 виконано аналітичний огляд та аналіз літературних даних, виявлено специфічні характеристики бетонної суміші та бетону для залізобетонних шпал, можливості збільшення ранньої міцності бетону. Показано, що бетонна суміш повинна мати структурну міцність, яка дозволяє витримувати зсувні впливи при видаленні пустотоутворювачів і торцевих перегородок з форм, а міцність бетону через 12−16 годин твердіння має досягати значення передатної не менше 32 МПа. Показано, що з числа існуючих способів підвищення ранньої міцності бетону найбільш ефективними є застосування добавок суперпластифікаторів і прискорювачів твердіння.

Проте в даний час при виробництві залізобетонних шпал хімічні добавки не застосовуються, що в основному пов'язано з обмеженнями, встановленими правилами їх застосування ДБН В.2.7-64-97 та ін. Зазначеними нормами заборонено застосування більшості добавок електролітів для залізобетонних конструкцій, що експлуатуються в зоні дії блукаючих постійних струмів, що пов'язано з їх здатністю знижувати електроопір бетону. Крім того, застосування суперпластифікаторів при виготовленні залізобетонних шпал не знайшло місця через неможливість реалізації водоредукуючого ефекту для жорстких бетонних сумішей. Однак деякі з добавок електролітів (хлориди, нітрати, сульфати)  можуть зв'язуватися цементом в індивідуальні або традиційні продукти гідратації. За З.М. Ларіоновою, їх катіон Ca²⁺ і аніони Cl⁻, NO³⁻ і SO₄²⁻ зв'язуються в гідрохлоралюмінати, гідронітроалюмінати і гідросульфоалюмінати кальцію.

Виконано аналіз можливостей отримання необхідної ранньої міцності бетону за допомогою наявних на ринку комплексних добавок суперпластифікаторів з прискорювачами. Проаналізовано Релаксол-Темп 3 (Україна), Реламікс    Т-2, УП-4, Пластил-У, Форт УП-2М, Лігнопан Б-2, Петролафс (Росія), Betodur NA (Чехія). Приріст ранньої міцності бетону з цими добавками становить  33−47 %, що значно менше, ніж з хлоридом кальцію, нітратом кальцію, сульфатом натрію.

Таким чином, критичний аналіз існуючих даних не дозволив вибрати з доступних комплексних добавок таку, яка забезпечить передатну міцність бетону шпал 32 МПа за 12−16 годин природного твердіння. У зв'язку з викладеним виникла необхідність дослідження впливу на міцність бетону інших факторів. На основі аналізу робіт А.М. Плугіна, А.А. Плугіна, О.А. Калініна, С.В. Мі­рошніченка, присвячених створенню високоміцних водонепроникних тріщиностійких бетонів з високою довговічністю, встановлено, що значне збільшення ранньої міцності можуть забезпечити оптимальні структурні характеристики бетону на різних рівнях структури (макро-, мезо-, мікро-) − коефіцієнти розсунення зерен щебеню і піску a_ОПТ  і m_ОПТ, водо-цементне відношення (В/Ц)_ОПТ.

У розділі 2 наведено характеристики використаних матеріалів і методів досліджень. В експериментальних дослідженнях застосовувалися: портланд­це­мент ПЦ І-500Н; пісок кварцовий з модулем крупності 1,1−1,2; щебінь граніт­ний суміші фракції 5−20 мм; вода водопровідна; добавка суперпластифікатор сульфонафталінформальдегід С-3 (СП-1) виробництва ВАТ «Поліпласт» (м. Новомосковськ Тульської обл.); добавки прискорювачі твердіння хлорид кальцію ХК, хлорид натрію ХН, сульфат натрію СН, нітрат натрію НН, нітрат кальцію НК.

Реологічні характеристики ЦВС оцінювали за її умовною в'язкістю (часом витікання з калібрувального отвору віскозиметра ВЗ-1), бетонної суміші − за вібророзтічністю (за аналогією зі способом визначення жорсткості Б.Г. Скрам­таєва). Фізико-механічні властивості цементного каменю, бетону і шпал визначали стандартними методами і за оригінальними методиками, в т.ч. розробленою автором методикою визначення опору бетону проковзуванню арматурного дроту. Фазовий склад і структуру цементного каменю досліджували фізико-хімічними методами: рентгенофазового аналізу за допомогою комп'ютеризованого рентгенівського дифрактометра ДРОН-3, інфрачервоної спектроскопії − ІК-Фур'є-спектрометра Bruker Alpha, скануючої електронної мікроскопії −   СЕМ JEOL JSM-840. Електричні характеристики бетону і шпал визначали за оригінальними методиками за допомогою спеціально розроблених датчиків і установок та цифрового мультиметра DT9208A з вхідним опором 10 МОм.