Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительные материалы и изделия

Диссертационная работа:

Баутина Елена Владимировна. Оценка состояния ячеистого силикатного бетона в ограждающих конструкциях жилых зданий с длительным сроком эксплуатации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.05.- Воронеж, 2006.- 223 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/36

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

СОДЕРЖАНИЕ ВОПРОСА 12

1.1 Краткая история развития производства ячеистых бетонов и внедрения их в практику строительства 12

1.1.1 Зарубежный опыт 12

1.1.2 Развитие промышленности ячеистых автоклавных бетонов в России 15

1.1.3 Развитие производства газосиликатных изделий в

г. Воронеже и их применение в строительстве 19

1.2 Общее состояние вопроса. Постановка цели и задачи исследования 26

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 36

2.1 Выбор объектов исследования для изучения изменения состава, структуры и свойств газосиликата в условиях «открытой» системы (после длительной эксплуатации) 36

2.2 Условия отбора проб 38

2.3 Характеристика образцов силикатного бетона для исследований изменений состава, структуры и свойств в условиях «закрытой» системы 39

2.4 Методика оценки физико-механических свойств 41

2.4.1 Методика оценки физико-механических свойств газосиликата в ограждающих стеновых конструкциях 41

2.4.2 Методика оценки физико-механических свойств силикатного бетона в образцах, хранившихся в условиях «закрытой» системы 45

2.4 Методика оценки состояния структуры цементирующих веществ газосиликата 45

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ СВОЙСТВ ЯЧЕИСТОГО СИЛИКАТНОГО БЕТОНА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ 49

3.1 Изменения состава, структуры и свойств во времени в ячеистом силикатном бетоне в условиях «закрытой» системы

53 3.2 Изменения состава, структуры и свойств во времени в ячеистом силикатном бетоне в условиях длительной эксплуатации 57

3.2.1 Стойкость ячеистого силикатного бетона к механическим воздействиям, попеременному увлажнению-высушиванию, замораживанию-оттаиванию 59

3.2.2 Карбонизационная стойкость ячеистых силикатных бетонов 63

3.2.3 Предпосылки получения ячеистых силикатных бетонов, стойких к воздействию эксплуатационных факторов в зависимости от исходного состояния структуры цементирующих веществ 71

3.3 Обобщение и основные выводы 75

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЯЧЕИСТОГО СИЛИКАТНОГО БЕТОНА В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ 80

4.1 Изучение изменения состава, структуры и свойств силикатного бетона в условиях изолированной «закрытой» системы 80

4.2 Изучение изменения состава, структуры и свойств ячеистого силикатного бетона в условиях длительной эксплуатации в ограждающих конструкциях

4.2.1 Изучение изменения состава, структуры и свойств газосиликата с различным исходным состоянием структуры в процессе длительной эксплуатации 94

4.2.2 Изучение изменения состава, структуры и свойств газосиликата в зависимости от влажностных условий эксплуатации 119

4.2.3 Изучение изменения состава, структуры и свойств газосиликата в процессе эксплуатации в зависимости от степени защищенности наружной поверхности (вида отделки) ограждающих конструкций 126

4.2.4 Изучение изменения состава, структуры и свойств газосиликата после длительной эксплуатации в зависимости от его начальной плотности и толщины ограждающих конструкций 133

4.3 Обобщение и основные выводы 141

5 ОБОЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ПРИЧИН ПОЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ ЯЧЕИСТОГО СИЛИКАТНОГО БЕТОНА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИХ

ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА 143

5.1 Изучение общего состояния газосиликата в ограждающих конструкциях и оценка их трещиностойкости после длительной эксплуатации 143

5.2 Обобщение и систематизация причин появления повреждений в газосиликате на всех циклах (с момента изготовления и до отказа конструкции), разработка рекомендаций

по предотвращению их появления 155

5.3 Разработка критериев и методики оценки эксплуатационного (остаточного) ресурса конструкций из ячеистого силикатного бетона в ограждающих конструкциях 164

5.4 Обобщение и основные выводы 174

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 177

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 179

ПРИЛОЖЕНИЯ 191

ПРИЛОЖЕНИЕ А 192

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 194

ПРИЛОЖЕНИЕ В 195

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 199

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 205

ПРИЛОЖЕНИЕ Е 213

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 220

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 222 

Введение к работе:

Актуальность работы. Введение в действие новых требований по теплозащите ограждающих конструкций зданий [1] создало принципиально новую ситуацию в сфере производства и применения строительных материалов. Для обеспечения требуемого теплосопротивления ограждений необходимо либо увеличивать толщину стены из традиционных материалов (керамический и силикатный кирпич), либо применять более эффективные материалы, которые при относительно небольшой толщине смогут отвечать современным требованиям по теплозащите (ячеистые бетоны пониженной плотности, многослойные конструкции с эффективным утеплителем). Так, например, в соответствии с современными требованиями [1] расчетная толщина стены из кирпича должна быть не менее 195 см, из керамзитобетона - 150 см, из ячеистого бетона плот-ностью 700 кг/м - 50 см. В связи с этим применение ряда материалов (керамзитобетон, кирпич, мелкозернистый бетон) в качестве однослойных стеновых конструкций технологически и экономически не всегда выгодно. Поэтому все большее внимание привлекают многослойные конструкции с эффективным утеплителем и особенно однослойные стеновые конструкции из поризованных и ячеистых бетонов.

Для каждого конкретного региона выбор теплоэффективных строительных материалов определяется, прежде всего, природно-географическими условиями, потенциалом сформированной на его территории базы стройиндустрии, типом возможных конструктивных систем жилых зданий [2]. В связи с этим большое количество предприятий переориентировалось на производство ячеи-стобетонных изделий, в частности изделий из силикатного ячеистого бетона.

Наиболее широкое применение ячеистый силикатный бетон (газосиликат) нашел в регионах, богатых основными сырьевыми материалами - карбонатными породами и кварцевым песком, одним из которых является Центрально-Черноземный район, на территории которого находятся крупнейшие месторождения мела (Копанищенское, Нижнекисляйское, Ольховатское, Ендовищенское и др.), известняка (Кривоборье, Грязинское, Елецкое, Паженьское и др.) и кварцевого песка (Малышевское, Подгоренское, Новолискинское, Щебекинское и др.) и источники промышленных отходов, таких как шлаки (Липецкий металлургический завод), тонкомолотые отходы (хвосты) обогащения железных руд Курской магнитной аномалии [3].

Газосиликат отвечает всем основным современным требованиям: он экологически чист, пожаробезопасен, производится из доступных местных сырьевых материалов (карбонатных пород и песка), по энергоемкости изготов-ления (в пересчете на 1 м стены) в 1,5...2 раза экономичнее цементных взаимозаменяемых материалов [2]. Технология ячеистого бетона отличается предельной гибкостью и универсальностью - из одних и тех же сырьевых материалов, на одном и том же оборудовании, по сходным параметрам и режимам можно производить разнообразные (по плотности, прочности, теплопроводности) изделия: мелкие и крупные неармированные стеновые блоки, крупноразмерные стеновые панели, плиты покрытий и перекрытий, плиты для наружной отделки и утепления фасадов зданий. На территории Воронежской области изделия из газосиликата выпускают Воронежский ДСК, Россошанское предприятие ЗАО «Коттедж-индустрия», Лискинский комбинат «Стройдеталь» [2].

Ячеистый силикатный бетон (газосиликат) утвердился в качестве материала для ограждающих конструкций в конце 50-х - начале 60-х годов прошлого века. Первый отечественный опыт освоения производства и применения газосиликата проходил в г. Воронеже, где этот материал получил жизнь и утвердился в строительной практике, доказав свою высокую технико-экономическую эффективность. Воронеж стал своего рода первым отечественным полигоном для комплексного изучения этого сегодня широко востребованного материала. В результате были обеспечены научно-обоснованные рецептурно-технологические параметры производства газосиликата с требуемыми эксплуатационными свойствами.

Сегодня можно говорить о более чем 40-летней практике эксплуатации жилого фонда общей площадью более 6 млн. м2, построенного с применением газосиликата (таблица 1). Этот фонд может быть дифференцирован по архитектурно-строительным системам зданий, по срокам эксплуатации, качественным показателям примененного газосиликата, по видам поверхностной отделки и т.д.

За последние годы объемы производства силикатных ячеистых бетонов в нашей стране и за рубежом неуклонно возрастает. Годовой объем мирового производства ячеистого бетона составляет примерно 45 млн. м [4]. При этом существующий и строящийся жилой и производственный фонд требует решения задачи по его сохранности и содержанию в состоянии, пригодном для длительной эксплуатации по назначению в течение установленного срока службы с наименьшими экономическими затратами на обслуживание и ремонт.

Изучение изменений состава, структуры и свойств газосиликата в ограждающих конструкциях, произошедших после длительной эксплуатации, позволит подтвердить, расширить и уточнить обоснованность принятых технологи ческих и технических решений, и, что наиболее важно, оценить полный и остаточный ресурс ограждающих конструкций из ячеистого силикатного бетона для определения возможности дальнейшей эксплуатации жилых зданий.

Решение поставленной задачи можно осуществить на основе комплексной оценки параметров состояния, структуры и свойств газосиликата ограждающих конструкций с использованием традиционных и современных методов исследования. При этом исходным положением для решения данной задачи являлось то, что в процессе эксплуатации материал находится под действием внутренних «самопроизвольных» процессов и внешних механических, физико-климатических и химических воздействий эксплуатационной среды. В результате в материале во времени происходят процессы необратимых структурных превращений цементирующих веществ и изменения эксплуатационных свойств [5...7]. При этом происходящие изменения носят как конструктивный, так и деструктивный характер. И от того, какой процесс будет определяющим в той или иной период работы материала, зависит длительность его эксплуатационной «жизни» и конструкции в целом.

Поэтому раскрытие закономерностей изменения состава, структуры и свойств ячеистого силикатного бетона во времени, а также оценка степени влияния различных факторов на эти изменения имеет важное научное и прак тическое значение для определения полного ресурса и прогнозирования остаточного ресурса ячеистобетонных ограждающих конструкций и разработки научно-практических рекомендаций по технологии производства конструкций из газосиликата с требуемым сроком безотказной работы.

Задача оценки и прогнозирования эксплуатационного ресурса ячеистобетонных ограждающих конструкций зданий является актуальной, так как ее решение направлено на снижение затрат материальных ресурсов и капитальных вложений на производство, содержание и ремонт.

Целью диссертационной работы является расширение теоретических представлений о закономерностях структурных изменений и разработка методики прогнозирования полного и остаточного ресурса стеновых конструкций из газосиликата с длительным сроком эксплуатации и практических рекомендаций по производству и эксплуатации конструкций из ячеистого силикатного бетона с требуемым сроком безотказной работы.

В задачи исследований, обеспечивающие достижение данной цели, входят: выполнение анализа и обобщение теоретических представлений о структурных превращениях в ячеистом силикатном бетоне при различных условиях эксплуатации; разработка методики определения основных физико-механических свойств и структуры газосиликата по толщине ограждающих конструкций; оценка общего состояния ограждающих конструкций домов из газосиликата с длительным сроком эксплуатации и выявление основных видов повреждений; обобщение и систематизация причин образования повреждений в конструкциях из ячеистого силикатного бетона на всех стадиях технологического, предэксплуатационного и эксплуатационного циклов; изучение изменений состава, структуры и свойств ячеистого силикатного бетона с различным коэффициентом завершенности структурообразования в условиях длительной эксплуатации; установление взаимосвязи характера изменения состава, структуры и свойств газосиликата во времени с исходным состоянием цементирующих веществ, видом декоративно-защитного покрытия, начальной плотностью, толщиной конструкции и условиями эксплуатации и получение математических зависимостей оценки полного эксплуатационного ресурса ограждающих конструкций из ячеистого силикатного бетона; разработка методики комплексной оценки состояния газосиликата и прогнозирования его остаточного ресурса и обоснование рекомендаций по технологии газосиликата с учетом обеспечения длительных характеристик в ограждающих конструкциях.

Работа выполнялась в рамках научно-технических программ, утвержденных Минобразованием РФ: программа «Развитие научного потенциала высшей школы», проект № 75375: «Эксплуатационная стабильность силикатных систем твердения и оценка состояния ограждающих конструкций из силикатного ячеистого бетона с длительным сроком эксплуатации» (2004.. .2005 гг.). Научная новизна:

- систематизированы и развиты представления о структурных изменениях силикатного автоклавного ячеистого бетона во времени в условиях длительной эксплуатации;

- получены количественные зависимости изменения во времени структурных характеристик и свойств газосиликата в зависимости от исходного состояния его цементирующих веществ и условий эксплуатации;

- установлены условия обеспечения устойчивости структуры и стабильности свойств ячеистого силикатного бетона, обеспечивающих необходимую трещиностойкость и долговечность конструкций из него;

- обобщены и систематизированы данные о появлении, проявлении и развитии повреждений в ограждающих конструкциях из газосиликата и предложены условия, технологические приемы и способы их предотвращения, торможения и устранения;

- предложена методика прогнозирования остаточного ресурса газосиликата в ограждающих конструкциях.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивалась: проведением экспериментов с достаточной воспроизводимостью и применением научно-обоснованных методик комплексных оценок состава, структуры и свойств материалов и современного метрологически поверенного контрольно-измерительного оборудования; статистической обработкой с заданной вероятностью и необходимым количеством повторных испытаний; сопоставлением результатов, полученных разными методами, а также сравнением их с аналогичными результатами, полученными другими авторами. Достоверность теоретических решений проверялась сравнением их с экспериментальными результатами. 

Практическая значимость:

- разработана методика отбора проб и оценки прочности при сжатии и средней плотности газосиликата в ограждающих конструкциях;

- предложена методика оценки полного и прогнозирования остаточного ресурса ограждающих конструкций из газосиликата с различным исходным состоянием структуры его цементирующих веществ;

- установлены параметры и условия обеспечения стабильности структуры и свойств газосиликата в ограждающих конструкциях, которые могут быть вне дрены при запуске новых технологических линий или производств как в рамках существующих, так и для вновь создаваемых предприятий. Реализация результатов:

- разработанные «Методика определения физико-механических свойств ячеистого бетона в эксплуатируемьж стеновьж конструкциях зданий» и «Методика прогнозирования полного и остаточного ресурса силикатного ячеистого бетона в ограждающих конструкциях зданий в зависимости от исходного состояния структуры материала и влажностньж условий эксплуатации» приняты к внедрению на ОАО «Коттедж-индустрия» г. Россошь;

- результаты диссертационной работы используются в курсах лекций и лабораторных работах по дисциплинам «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Надежность и долговечность», а также в курсовом и дипломном проектировании по специальности 270106 «Производство строительных изделий и конструкций» в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете.

На защиту выносятся:

- теоретические представления о закономерностях и механизме структурных изменений силикатного автоклавного ячеистого бетона в условиях длительной эксплуатации;

- данные экспериментальных исследований изменения во времени состава, структуры и свойств ячеистого силикатного бетона после длительной эксплуатации в зависимости от коэффициента завершенности процесса структуро-образования, степени защиты наружной поверхности (вида отделки) и условий эксплуатации;

- результаты систематизации появления, проявления и развития дефектов и условий, технологических приемов и способов их устранения;

- методика оценки остаточного ресурса газосиликата в ограждающих конструкциях.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2001 г.), на Восьмых Академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения» (Самара, 2004 г.), на Международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (Белгород, 2005 г.), на Международных академических чтениях 16-19 сентября 2006 «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (Курск, 2006 г.), на научно технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАСУ (Воронеж, 2000...2006 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из них одна опубликована в рецензируемом научном издании, входящем в перечень изданий, определенных ВАК. Кроме того, одна работа находится в печати в рецензируемом научном издании, входящем в перечень изданий, определенных ВАК. 

Подобные работы
Мохамед Ахмед Хатим Халафалла
Железобетонные конструкции из высокопрочных бетонов на материалах Судана
Гаврилов Вадим Борисович
Оценка механических и структурных характеристик бетона в строительных конструкциях методом локального разрушения
Оськин Константин Владимирович
Долговечность бетонов в ограждающих конструкциях при совместном действии влаги и знакопеременных температур
Батудаева Антонина Васильевна
Высокопрочные бетоны из самовыравнивающихся смесей для густоармированных конструкций
Ряпухин Николай Витальевич
Мелкозернистый бетон на заполнителях КМА для производства мостовых конструкций
Хежев Толя Амирович
Технология армоцементных конструкций высокой огнестойкости с теплозащитным слоем из эффективного легкого бетона
Сахненко Маргарита Александровна
Методика оценки коэффициента надежности морских причалов с учетом сроков эксплуатации
Атнагулов Альберт Рашитович
Прогнозирование технического состояния УЭЦН при эксплуатации с оценкой динамических нагрузок
Тихомиров Александр Константинович
Информационное обеспечение процессов управления и оценки технического состояния судовых технических средств при их эксплуатации
Ахмедов Бахтиер Шамуратович
Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net