Митрофанович формиров ание структуры, состав а и св ойств в ысокопрочных мелкозернистых бетонов для сборных покрытий ав томобильных дорог
На правах рукописи
КРАСНОВ Анатол ий Митрофанович ФОРМИРОВ АНИЕ СТРУКТУРЫ, СОСТАВ А И СВ ОЙСТВ В ЫСОКОПРОЧНЫХ МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ ДЛЯ СБОРНЫХ ПОКРЫТИЙ АВ ТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВ ТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Иваново 2010 1 Р абота выполнена в ГОУВПО «Ивановский государственный архитектур но-строительный университет» и ГОУВПО « Марийский государственный тех нический университет» Научный консул ьтант Советник РААСН, доктор технических на ук, профессор Акул ова Марина В ладимировна ГОУВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» Оф ициал ьные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ядыкина В ал ентина Васил ьевна ГОУВПО « Белгородский государственный технический университет им. В.Г. Шухова» доктор технических наук, профессор Чухл анов Вл адимир Юрьевич ГОУВПО « Владимирский государственный университет» доктор химических наук, профессор Шорин Вл адимир Ал ександрович ГОУВПО «Вологодский государственный технический университет» В едущая организация: ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»
Защита состоится 15 октября 2010 г. В 10.00 часов на заседании объединен ного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 212.060. при Ивановском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 153037, Иваново, ул. 8 Марта, д. 20, ауд.Г-204.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государст венного архитектурно-строительного университета (г.Иваново, ул. 8 Марта, д.
20)
Автореферат разослан « » сентября 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Н.В. Заянчуковская к.т.н., доцент
Общая характеристика работы
Актуал ьность работы. Многие регионы Р оссии не обеспечены высоко прочными горными породами, щебень из которых служил бы заполнителем для тяжелых цементных бетонов. Р еспублика Марий Эл в частности, располагает только малопрочным известняковым камнем и мелкозернистым кварцевым пес ком, при использовании которых получают низкопрочный цементный бетон.
Транспортирование высокопрочного щебня с Урала, Северного Кавказа или Карелии приводит к значительным транспортным расходам, влияющим на стоимость изделий из тяжелого цементного бетона на крупном заполнителе.
Поэтому проблема получения пригодных для строительства дорожных покры тий из материалов на основе мелкозернистого кварцевого песка приобретает важное значение и не теряет своей актуальности в настоящее время.
Р азработка технологии долговечного композиционного строительного мате риала – высоконаполненного высокопрочного мелкозернистого бетона для изго товления строительных изделий, дорожных плит покрытий как дорог общего пользования, так и лесовозных дорог с колейным покрытием – является одним из важных направлений исследований в области дорожного строительства и промышленно-гражданских сооружений.
Обеспечение длительного эксплуатационного режима жестких покрытий из железобетонных плит автодорог связано с исследованием зависимостей основ ных характеристик их напряженного деформированного состояния от действия расчетных колесных нагрузок движущегося автопоезда, что является актуаль ным и своевременным при использовании нового материала из высокопрочного мелкозернистого бетона.
Одним из эффективных технологических приемов в формировании высоко прочной структуры составов мелкозернистых бетонов является режим вибро воздействия при уплотнении жесткой цементно-песчаной смеси, что трудно осуществлять без химических добавок. Поэтому разработка комбинированных режимов вибрации, в которых одновременно осуществляются различные по величине амплитуд и частот колебательные процессы для достижения плотной упаковки мелкозернистого заполнителя и цементного геля с наполнителем в структуре мелкозернистого бетона является актуальным. Эксплуатация такого бетона из-за его высокой морозостойкости и долговечности возможна в слож ных климатических условиях Севера и Севера-Запада России в соответствии со слоем износа и сохранением геометрии и структурной прочности земляного полотна автомобильной дороги.
Наполнение цементной матрицы микрочастицами из кварцевого песка и дисперсными частицами отходов химической, металлургической и строитель ной индустрии является наиболее эффективным методом модифицирования составов бетона, способствующим снижению расхода цементного вяжущего при управлении процессом формирования общей структуры мелкозернистого бето на. Одновременно решаются проблемы экологической безопасности.
Цел ью работы является разработка научных основ формирования структу ры, состава и свойств высокопрочных мелкозернистых бетонов высокого на полнения с изучением их физических, физико-механических и физико технических свойств для получения долговечных покрытий автомобильных дорог.
Задачи:
- определение закономерностей влияния тонкодисперсного наполнителя на формирование структуры мелкозернистых бетонов на цементных и органиче ских вяжущих рациональных составов;
- изучение физических, физико-механических и технических характеристик высоконаполненного мелкозернистого бетона повышенной прочности и долго вечности;
- исследование возможности использования полистирольного наполнителя в бетонных конструкциях дорожного покрытия автомобильных дорог с определе нием основных физических и физико-механических характеристик бетона ра ционального состава;
- разработка режима виброуплотнения цементно-песчаной смеси для достиже ния высокой структурной прочности высоконаполненного мелкозернистого бетона;
- разработка состава мелкозернистого песчаного асфальтобетона с повышенным содержанием тонкодисперсного наполнителя и исследование его основных фи зико-механических характеристик;
- определение усилий в сборных напряженно-деформированных дорожных пли тах из высоконаполненного мелкозернистого бетона от подвижных расчетных нагрузок;
- определение экономической эффективности использования высокопрочного мелкозернистого бетона в производстве сборных железобетонных плит покры тия автомобильных дорог.
Методы иссл едования. Для разработки технологии мелкозернистого бетона использовались нормативные документы, методы математической статистики, математического планирования экспериментов. Для изучения макро и микро структуры бетона применялись методы оптической микроскопии, дифференци ально-термический и рентгенофазовый анализы. Использован прикладной про граммный пакет “ OL P LATE” “ Расчет железобетонных фундаментных плит на грунтовом основании”.
Научная новизна работы.
Определены принципы формирования высокопрочной структуры мелкозер нистого бетона с использованием кварцевых микрочастиц в качестве наполни телей матрицы в органических и минеральных вяжущих в период управления структурообразованием мелкозернистых бетонов для сборных покрытий авто мобильных дорог между физико-химическими и технологическими процессами.
Определены закономерности влияния тонкодисперсного наполнителя на формирование структуры мелкозернистых бетонов на цементных и органиче ских вяжущих.
Исследовано влияние фракционного состава наполнителя на свойства высоко прочного мелкозернистого бетона. Найдено, что наилучшие прочностные характе ристики показывает бетон с использованием наполнителя удельной поверхности 450… 500 м 2/кг. Получено максимальное объемное наполнение цементной матрицы дисперсными кварцевыми частицами для уплотненного четырехфракционного кварцевого песка в пределах размеров зерен от 0,63 до 0,14 мм, которое подтвер ждено математическим расчетом объема пустот. С помощью физико-химических методов анализа определены фазовые составы цементного камня в зоне контак та «цементный камень – заполнитель».
Для активации твердения цементного теста и повышения прочностных свойств бетона предложено вводить в бетонную смесь химические добавки из местных отходов Йошкар-Олинского витаминного и Волжского гидролизного заводов. Введение данных химических добавок в высоконаполненный мелко зернистый бетон повышает его прочностные показатели до 67%..
Для снижения плотности до 1100 кг/м 3 и повышения прочности наполненно го мелкозернистого легкого бетона предложено ведение в состав наполненного мелкозернистого легкого бетона вторичного сублимативного полистирола.
Дано технико-экономическое обоснование рациональных параметров желе зобетонных плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог из вы соконаполненного мелкозернистого бетона при установленных осевых нагруз ках и коэффициентах динамичности и перегрузки колес подвижного состава лесовозного автопоезда.
С помощью системы автоматизированного режима по программе «OL P LATE» определены основные параметры напряженно-деформированного со стояния железобетонных плит различных конструкций колейного покрытия (отпор грунта, моменты, осадки и размещение арматурных стержней в сечении плиты) при одновременном воздействии как одиночных, так и всех колес мно гоосевого автотранспортного средства.
Основные научные пол ожения, выносимые на защиту 1. Принципы формирования высокопрочной структуры, состава и свойств мелкозернистого бетона с использованием кварцевых микрочастиц в каче стве наполнителей матрицы в цементных и органических вяжущих рацио нальных составов в период управления структурообразованием мелкозер нистых бетонов для сборных покрытий автомобильных дорог между физи ко-химическими и технологическими процессами.
2. Составы мелкозернистого бетона с использованием полистирольного на полнителя в бетонных конструкциях дорожного покрытия автомобильных дорог с определением основных физических и физико-механических харак теристик бетона рационального состава.
3. Р ежимы виброуплотнения цементно-песчаной смеси для достижения высо кой структурной прочности высоконаполненного мелкозернистого бетона.
Экспериментальная модель вибрационной установки по разночастотному виброуплотнению цементно-песчаной смеси для организаций в бетоне вы сокой структурной плотности и прочности.
4. Составы мелкозернистого песчаного асфальтобетона с повышенным со держанием тонкодисперсного наполнителя и исследование его основных физико-механических характеристик;
5. Модель усилий в сборных напряженно-деформированных дорожных пли тах из высоконаполненного мелкозернистого бетона от подвижных расчет ных нагрузок с использованием программы “ OL PLATE”.
6. Обоснование экономической целесообразности использования железобе тонных плит из высокопрочного мелкозернистого бетона.
Достоверность выпол ненных иссл едований. Научные положения, выво ды, рекомендации обоснованы теоретическими решениями и строгостью со блюдения методов расчетов и испытаний объектов исследований в соответствии с нормативными документами. Достоверность полученных результатов по оп ределению деформаций и расчетных усилий в элементах плит согласуется с теоретическими принципами линейной зависимости напряжений и деформаций грунтовых оснований.
Практическая значимость.
Предложены составы новых высокопрочных мелкозернистых бетонов из низкосортного сырья с высоким наполнением цементной матрицы дисперсными кварцевыми микрочастицами.
Р азработаны составы мелкозернистого бетона с использованием полисти рольного наполнителя в бетонных конструкциях дорожного покрытия автомо бильных дорог.
Предложены составы высокопрочного бетона с использованием химических добавок - отходов Йошкар-Олинского витаминного и Волжского гидролизного заводов.
Р азработаны составы мелкозернистого песчаного асфальтобетона с повы шенным содержанием тонкодисперсного наполнителя и исследованы их основ ные физико-механические характеристики.
Предложены режимы виброуплотнения цементно-песчаной смеси для дос тижения высокой структурной прочности высоконаполненного мелкозернисто го бетона. Р азработана модель вибрационной установки по разночастотному виброуплотнению цементно-песчаной смеси для организаций в бетоне высокой структурной плотности и прочности.
Предложено определение наиболее напряженно-деформированного состоя ния плиты колейного покрытия с использованием программы “ OL P LATE”. При определении учитываются – толщина плиты, ее армирование, тип соединения со смежной плитой, изгибающий момент от нагрузки, действующей на базе транс портного средства, реактивное давление грунта основания под плитами. Даны рекомендации по рациональным размерам плит в зависимости от назначения дорожного полотна, условий его эксплуатации и особенностей грунта.
На составы высоконаполненных мелкозернистых бетонов, вибрационную установку получены авторские свидетельства и патенты на изобретение Р Ф.
Апробация работы. Р езультаты работ были внедрены в г. Йошкар-Олы (Р еспублика Марий Эл) на ОАО "Стройматериалы", АО "Стройконструкция", ОАО КПД (Комбинат крупнопанельного домостроения), на заводе ОАО "Железобетон". В ГУП "Марийскавтодор" проведено строительство опытного участка площадью 155,4 м 2 из асфальтобетона с добавкой отходов производства полистирола, на Йошкар-Олинском КПД выполнены плиты покрытий, уложенные на автомобильной дороге д. Одебеляк - с. Куженер – Параньга.
Методика расчета по «Определению деформации оснований железобетонных плит дорог общего пользования и колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог» внедрена в « Федеральном управлении автомобильных дорог Волго-Вятского региона Министерства транспорта Р Ф», « Департаменте дорожного хозяйства Р еспублики Марий Эл», ЗАО «Проектном институте Агропроект».
Публ икации. По материалам диссертации опубликовано 65 научных работ, в том числе 10 статьей в изданиях, рекомендованных ВАК Р Ф, авторских свидетельств, 6 патентов, 1 учебное пособие, 1 монография.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка литературы из наименований и приложений. Основной текст изложен на 305 страницах и включает 87 рисунков, 68 таблиц.
В выполнении диссертационной работы автор выражает особую благодарность за ценные советы и предложения академику Р ААСН, заслуженному деятелю науки Р Ф, лауреату премии Правительства Р Ф в области науки и техники, доктору технических наук, профессору Федосову Сергею Викторовичу.
Содержание работы В о введении сформулированы цели и задачи исследований, обоснована ее актуальность, отмечены научная новизна и практическая значимость выполненной работы, сформулирована проблема исследования.
В первой гл аве рассмотрены технологические схемы и методы получения обычных и мелкозернистых цементных бетонов с их критической оценкой. Для особо жестких бетонных смесей используются вибрационное уплотнение в со четании с пригрузом и химическими добавками. Одновременно с виброуплот нением бетонной смеси с использованием одного вибровозбудителя велись ис следования по применению совмещенных виброорганов: низкочастотной и вы сокочастотной амплитудой колебаний (В.Н.Шмигальский, Н.В.Михайлов).
Проанализированы составы мелкозернистых бетонов класса прочности В37…60 при расходе портландцемента 350…550 кг/м 3 (Н.В.Михайлов, Н.Б.Урьев), в состава х которых были использованы до 60 % от массы расхода вяжущего микронаполнителя из свежемолотого кварцевого песка удельной по верхности S=300 м 2/кг и домолотый портландцемент S=500 м 2/кг. Для уплотне ния смеси был взят подрессоренный пригруз. Показано, что формируется еди ное поле кристаллогидратных фаз с получением с меньшей степенью анизотро пии свойств строительного материала (В.И. Соломатов, Л.А. Шейнич).
Анализ показал, что наполнители низкой активности, но высокой дисперс ности S=400м 2/кг повышают гидратационную активность цемента, ориенти руют избирательный состав новообразований в дефектных структурах кварце вого зерна с момента появления жидкой фазы (В.В. Товаров, А.В. Волженский, Л.Н. Попов, А.Е. Шейкин, Ю.М. Баженов, П.Г. Комохов).
Использование различных модификаторов (МБ – 50С – микрокремнезем + зола уноса+ суперпластификатор С-3 – 43:43:14) в мелкозернистых бетонах способствует получению бетона класса В 80 по литой технологии формования бетона. Однако повышенный расход цемента (497…700 кг/м 3) приводит к по вышенным деформативным свойствам бетона (С.С.Каприелов), а значительный расход суперпластификатора С-3 может вызвать отрицательный эффект в позд ние сроки твердения (В.И. Калашников). Однако рост прочности ЦК, сформи ровавшегося в период коагуляционно-кристаллической структуры, сопровожда ется “ сбросами” прочности: кристаллизационным давлением, распадом и пере кристаллизацией метастабильных твердых фаз, осмотическим давлением.
Представлены результаты исследований таких характеристик мелкозерни стых бетонов, как изменение прочности бетона от попеременного водонасыще ния и высыхания, степени истираемости ( А.М. Шейнин), морозостойкости (А.Е. Шейкин, Ю.М. Баженов, Г.И. Горчаков, Н.М. Красный, С.В. Евланов, М.Р. Стас, В.П. Сизов и др.), деформации при кратковременном и длительном действии внешней нагрузки – модуля упругости и ползучести (К.И.Львович, К.В.Михайлов, З.Н.Цилосани, Н.В.Свиридов, А.М.Шейнин, Г.Н.Писанко, О.П.Квирикадзе, И.И.Улицкий, А.Ф. Милованов, С.В. Александровский и др.), усадочных деформаций (А.Е.Шейкин, З.Н.Цилосани, Е.П.Фрейсине), стойкости от воздействия высоких температур t=100…400 °С (В.В. Жуков).
Р ассмотрены гипотезы о физической природе деформаций и разрушений.
Все они прямо или косвенно объяснялись появлением высоких напряжений и разрывами более слабых химических связей в коагуляционных контактах це ментного геля гидросиликатов кальция в структуре ЦК (Е.П.Фрейсине, А.Е. Шейкин, О.Я.Берг, А.В. Саталкин, Г. Р юш, Gliklich, С.Н. Журков и др.).
Так же рассмотрены вопросы условия применения покрытий из железобе тонных плит на лесовозных автомобильных дорогах и их работоспособность по сравнению с дорогами с гравийным и грунтовым покрытием, а также техноло гия получения и прочностные свойства цементных мелкозернистых бетонов на основе кварцевых песков. Анализ показал, что большие размеры плит приводят к повышенному расходу бетона и арматуры из-за увеличения изгибающих мо ментов (В.Н. Смирнов, В.В. Савельев, В.К. Курьянов).
Вопросами методов расчета и проектирования железобетонных плит из тя желых и мелкозернистых бетонов занимались многие ученые: М.И. Горбунов Посадов, И.А. Симвулиди, Н.П. Пузаревский, А.Н. Крылов, Д.Г. Дутов, Б.Г. Коренев, Б.Н. Жемочкин, О.Я. Шехтер, В.В. Савельев, А.Д. Грязин, Н.Н.
Пушкаренко.
Показано, что для расчета железобетонных плит колейных покрытий лесо возных автомобильных дорог наиболее широко применяются методы расчета конструкций на упругом полупространстве Б.Н. Жемочкина, М.И. Горбунов Посадов и И.А. Симвулиди, а также методика расчета по инструкции ВСН 197 91, которая предлагает определять изгибающие моменты при приложении ко лесной нагрузки в центре, на краю, в углу, и на торце плиты в продольном и поперечном направлениях.
Для определения максимальных усилий в плитах преимущественно приме няют две расчетные схемы (С.В.Коновалов):
1) бесконечная сплошная по сечению плита с внешней нагрузкой в центре, которая вызывает действие положительного изгибающего момента;
2) полубесконечная плита с внешней нагрузкой вблизи торца, которая вызы вает действие отрицательного момента.
Теоретически и экспериментально было установлено (В.И. Чернякевич, А.Д.
Грязин, В.В. Савельев, Н.Н. Пушкаренко), что длина плиты является одним из основных параметров колейного покрытия лесовозной дороги. При формовании дорожной плиты и получении качественной объемной структуры из подобран ного для нее состава бетона необходимо четко соблюдать технологический ре жим виброуплотнения бетонной смеси. Особенно это регламентируется к жест ким бетонным смесям с малыми водоцементными отношениями и расходами цементного вяжущего.
В о второй главе на основе разработанной П.А. Р ебиндером физико химической механики представлены теоретические принципы формирования высокопрочной структуры мелкозернистого бетона с использованием кварце вых микрочастиц в качестве наполнителей цементной матрицы в органических и минеральных вяжущих в период управления структурообразованием строи тельного композиционного материала между физико-химическими и техноло гическими процессами.
Основными положениями в физико-химической механике являются прин ципы когерентности (соответствия), оптимальной дисперсности (для снижения дефективности кварцевого зерна размер его микрочастиц должен превалировать в пределах 1 мкм), гомогенности и предельной уплотняемости.
Эффективное использование дисперсных частиц состоит в их активации, что позволяет достичь значительной (хемосорбционной) прочности в контактных зонах взаимодействий в рассматриваемых строительных материалах на цемент ном, битумном и полимерном вяжущих. В них кроме адгезионной связи возни кают направленные электронно-ионные взаимодействия, усиливающие перво начальные (физические) адгезионные связи за счет молекулярно-электрической природы.
Гипотеза формирования структуры материала с использованием дисперсных частиц на основе физико-химического процесса заключается в оптимизации условий для проявления активных состояний минеральных компонентов и вя жущих в момент их технологического взаимодействия в адгезионном контакте на границе раздела двух фаз: тонкой пленки вяжущего геля и поверхности ки слого по природе кварцевого зерна как удельных разнополярных электрических взаимодействий. Эта гипотеза в технологии мелкозернистых бетонов на различ ных вяжущих (портландцемент, битум, полимер) основана на трех положениях:
1 – электронно-ионная технология обработки исходных материалов;
2 – вибра ционная технология перемешивания, уплотнения бетонной смеси при формиро вании изделий;
3 – методы исследования структурно-реологических свойств материалов ( определение физических параметров дисперсно-структурных ма териалов от внешнего механического и климатического воздействий).
Создание энергетического объема на поверхности кварцевых зерен мелко зернистого песка зависит от атомно-молекулярных особенностей структуры кремнезема. Это достигается разрушением поверхностного слоя кварцевых зе рен с образованием ювенильной поверхности, на которой впоследствии образу ются группы SiOH, являющиеся активными центрами для щелочных вяжущих.
Для активных отрицательных центров (битум, полимер) взаимодействие с SiO должно осуществляться через введение в композитную смесь добавок, создаю щих щелочную среду или поверхностно-активных веществ.
Примеси оксидов щелочных и щелочно-земельных материалов на поверхно сти кварцевых зерен могут заменить часть ионов водорода ОН-групп ионами Na+, K +, Ca2+ и создавать водощелочную среду и тем самым способствовать улучшению контактной связи с органическими вяжущими.
В создании структурной плотности и прочности мелкозернистого цементно го бетона рассматриваются два технологических этапа. К первому этапу относят самопроизвольное объединение дисперсной системы в структурные блоки за счет снижения избыточной энергии системы (цементное зерно-наполнитель вода). Ко второму – внешнее механическое воздействие на систему для созда ния плотной структуры дисперсной системы, которая может быть создана за счет изменения числа молекул в структурном блоке за счет изменения расстоя ния между ними, а, следовательно, и между твердыми частицами наполнителя.
При продолжительном механическом давлении первоначальные структурные блоки могут быть нарушены и доведены до упорядоченной структурной блок сетки.
Схема более плотной упаковки матричной системы и зерен наполнителя приведена на рис. 1.
Механическое давление на систему приводит к сближению структурных частиц с разрушением их первоначальной структуры (рис.1 а), перемещению частиц в них до состояния, в котором сферы сближаются до величины 2h 0 (рис. б). Если величина диаметра частицы наполнителя из кварцевого песка в мат ричной фазе будет иметь размер 5-10 мкм, то толщина сферы ее может соста вить не менее 1,4 мкм (А.П. Бобрышев, В.И. Соломатов). Дополнительное ис пользование стандартной вибрации с частотой колебания f = 50...60 Гц сближает сферы граничных слоев матрицы дисперсных частиц вплоть до их перекрытия.
При протекании (сдвиге) структурных блоков более крупные зерна заполнителя композиционного материала также сближаются на расстояние, которое зависит от числа находящихся кварцевых частичек наполнителя в единичной матричной фазе на момент прекращения вибровоздействия. Можно предположить, что при минимальном расстоянии (2-3) d между частицами с величиной d = 10 мкм и при одночастотном вибрировании с f = 50 Гц перемещению подвергаются более крупные кварцевые частицы диаметром 0,4-1,5 мм.
Для перемещения более мелких частиц твердой фазы в матричной фазе не обходимо увеличить частоту колебаний до f = 120 Гц и более (А.Е. Десов), что позволит снизить толщину сферы из цементной пленки микрочастицы при об дире во время колебания, уменьшить расстояние между частицами на величину одного диаметра кварцевого наполнителя с цементной пленкой вокруг нее. Для этого необходимо подвести к дисперсной системе с основным колебанием f= Гц, колебание с более увеличенной частотой вибрации f, то есть осуществить совместное воздействие двух простых гармоничных колебаний типа разночас тотного вибрационного уплотнения.
Р ис. 1. Модели взаимодействия двух частиц наполнителя через граничные слои матрицы: а) в рыхлосвязанном состоянии;
б) в прессованном;
в) вибро прессованном;
г) поливибропрессованном (h о – проницаемые оболочки из це ментной пленки;
– расстояние дальнедействия микрочастиц;
d – диаметр микрочастиц;
D – общий диаметр частицы со сферой из цементной пленки;
h ад – толщина адсорбционного слоя двухслойной сферы) Такое виброуплотнение связано с отжатием диффузной влаги сольватиро ванной оболочки частиц твердой фазы, перемещением ионов жидкой фазы в сужающиеся капиллярные каналы и микропоры за счет оседания на их внутрен ней поверхности новообразований из кристаллогидратов, и сближением еще непрогидратированных частиц цементного вяжущего и твердых частиц кварце вого наполнителя (рис. 1. в,г). Вязкость в капиллярах возрастает под действием силовых полей твердой фазы. Возрастают и межчастичные взаимодействия, размеры частиц которых определены величиной по диаметру d = 10 мкм и менее 100 мкм.
При высокой интенсивности вибраций частицы грубодисперсной фазы могут сблизиться настолько, что между ними могут образовываться точечные контакты, сила сцепления которых выше, чем через жидкую коагуляционную среду.
Момент времени, соответствующий появлению ионного раствора на по верхности формуемого мелкозернистого бетона, следует считать оптимальным временем, за которое проявляются все силы внутреннего сцепления – адсорбци онные, капиллярные и силы трения. Дальнейшее вибропрессующее воздействие может привести к потере одного из факторов сцепления консистенции цемент ного геля, то есть предельного напряжения сдвига. Это приводит к появлению дислокационных дефектов – потере сплошности как в цементном геле, так и в каркасной структуре мелкозернистого бетона. Для избежания появления де фектных структур в мелкозернистом бетоне необходимо соответствие между внешним вибродавлением и содержанием воды в цементном геле. То есть ре шить проблему соедиментационной устойчивости высококонцентрированных дисперсных систем в гетерогенных процессах.
Высокая концентрация дисперсной системы должна исключать ее течение в межзерновом пространстве, в связи с повышением плотности грубодисперсной фазы и повышением вязкости дисперсной системы за счет ее уплотнения и изо метрии дисперсных частиц.
Р оль дисперсных частиц в бетонах на органических битумных и полимер ных вяжущих в бетонах на цементном вяжущем идентична - повышение плот ности и прочности материала за счет хорошего прилипания к каменным запол нителям. Кварцевое зерно, считающееся кислым материалом, плохо удерживает битумную пленку, в составе которого содержатся отрицательные полярные группы СООН, ОН, NH 2, HCl.
Для получения сдвигоустойчивого битумобетона следует повысить тонкость дисперсных наполнителей для повышения плоскостей скольжения и их шерохо ватости. Этим самым возможно достигнуть повышенные значения модуля де формации, предела прочности, внутреннего трения и зацепления.
Р ис. 2. Схема изображения адсорбционно сольватного слоя битума на минеральном кварцевом порошке (зерне):
1 – адсорбционный слой;
2 – диффузный слой;
3 – радиальные трещины для фильтра ции компонентов битума;
4 – дефектные активные точки;
5 – цементная пленка (H 2SiO 3SiO 2+H2OH 2O+CaOвяжущее) Для активации минерального порошка используют поверхностно активные полярные соединения (известь, хлорное, цементное, (рис. 2) полимерные добав ки – поливинилхлорид, полистирол или комплексные добавки (полимер + ак тивный дисперсный наполнитель), чтобы снизить сцепление между молекулами битумной жидкости при условии растворения полимера в вяжущем до молеку лярного и надмолекулярного уровней. Макромолекулы полимера в среде орга нического вяжущего склонны к ассоциации и формированию термофлуктуаци онной пространственной сетки с прочными связями в узлах сетки и их числом.
Р азмер частиц наполнителя должен находиться в пределах 0,1…10 мкм.
Р ис. 3. Модель минерального порошка, активируемая тонкодисперсным поли стирольным порошком в составе би тумного вяжущего:
1 – адгезионный (структурированный) слой битумного вяжущего;
2 – диф фузный слой битумного вяжущего;
3 – трещины в кварцевом зерне;
4 – объ емная структурная битумного вяжуще го;
5 – фрагмент полимерной сетки;
6 – поверхностные дефектные активные точки Р ешающее значение для изменения физико-механических свойств компози цонных материалов имеют состояние и свойства пограничных слоев на поверх ности раздела фаз. В результате образуется структурно-упрочненный слой, обеспечивающий высокую адгезионную прочность на поверхность раздела фаз при незначительной добавки активатора – 2 %, в качестве которого могут вы ступать активные дефектные точки на поверхности наполнителя (С.Х. Ярлуш кина) и наполненное цементное вяжущее (рис. 2,3).
Использование активированного минерального порошка из кварцевого зерна размером 0,3…0,9 мкм, наполненного цементным частицами размерами 0,1…0,05 мкм (рис. 4), может обеспечить хорошую адгезию битума с образова нием цементной пленкой на поверхности минерального порошка за счет появ ляющейся влаги при разложении кремниевой кислоты H 2SiO 3 и появлением воды, необходимой для гидратации пылевидных цементных частиц на поверх ности наполнителя с образованием цементного камня.
Р ис. 4. Фрагменты поверхности минерального порошка из кварцевого зерна после помола в шаровой мельнице в течение 1,5 часов:
а) в отсутствие тонкодисперсных цементных зерен, х 100000;
б) минеральный порошок, наполненный цементными зернами, расположенными между тонко дисперсными кварцевыми зернами, х На рис. 4а, б представлены микроснимки поверхности тонкодисперсных кварцевых наполнителей, полученных при помоле в шаровой мельнице без до бавки цементного вяжущего а) и с добавкой его б), более мелкие зерна которого расположились между кварцевыми частицами в виде наполнителей.
На рис. 4а наполнитель только из кварцевого зерна. Из рисунка видно, что образовались отполированные поверхности наполнителя, сцепление с которыми очень тонкодисперсным частицами из цементного вяжущего затруднительно.
На рис. 4б представлен результат помола кварцевого песка, который прово дили совместно с цементным вяжущим. Произошли явные изменения поверхно сти кварцевых наполнителей, а именно: 1 – исцарапанные поверхности кварце вых зерен;
2 – хаотическое их расположение в смеси;
3 – глубокое межзерновое пространство;
4 – значительная часть этой глубины заполнена тонкодисперсны ми частицами из цементного вяжущего.
Из этого следует, что раздельное введение цементного вяжущего и наполни теля всегда приводит к пониженным прочностным результатам бетона, чем при совместном их помоле и введении их в состав формуемого бетона.
Адсорбция битума на поверхности зерен кварцевых песков носит физиче ский характер и вызывается слабыми Ван-дер-ваальсовыми силами притяжения, а слабоадсорбированная молекула битумной пленки легко может быть смещена окружающей влагой.
Кремнеземистые наполнители активны к большинству полиэфирных смол полимерных вяжущих за счет гидроксильных и карбоксильных групп полиэфи ра. Они способствуют образованию ковалентных и водородных связей в объем ной структуре полимера и более прочных связей в надмолекулярных структу рах, образующихся вокруг частиц наполнителя. С увеличением объема напол нителя надмолекулярная структура, ориентированная перпендикулярно к по верхности наполнителя, становится преобладающей;
в центре данной структуры располагаются плотно упакованные глобулярные структуры. При этом увеличи вается адгезия, повышаются жесткость и усадочные напряжения.
Контактные взаимодействия приведенных вяжущих с наполнителями из кварцевых микрочастиц необходимы для повышения структурной прочности бетонов в технологическом процессе получения эффективных композиционных материалов.
В третьей гл аве рассматриваются технологии получения высоконаполнен ного высокопрочного мелкозернистого бетона и технологическое поле разно частотного механического воздействия при уплотнении бетонной смеси.
Для повышения плотности структуры был оптимизирован жесткий скелет мелкозернистого бетона из природных кварцевых песков с модулями крупности 2,3 и 1,0, взятых в соотношении 4,1:0,9. Это позволило повысить прочностные свойства композита более, чем в 1,5…1,7 раза (А.с. СССР № 1310362. Бюл.
№18, 1987). При совместной работе двух вибровозбудителей вибрационной установки (Пат.2214910 Рос. Фед. Бюлл.№30, 2003г.) создавался совмещенный режим виброколебаний бетонной смеси (табл.1).
Удельное давление пригрузающего устройства при виброформовании бе тонной смеси было определено математическим расчетом по разработанной методике.
Первый режим – для плотной объемной упаковки кварцевых зерен заполните ля, второй – для разжижения цементного теста с максимальным заполнением им межзернового пространства и образованием цементной пленки по всей поверхно сти заполнителя и наполнителя. В связи с различным расходом наполнителя в составах мелкозернистого бетона в технологии его получения проводили коррек тировку расходов воды затворения и песчаного заполнителя (табл. 1, рис. 5).
Из данных табл. 1 и рис. 5 видно, что наиболее эффективным виброуплотне нием следует считать совмещение двух режимов виброуплотнения (разночас тотное уплотнение). При таком режиме была получена наиболее максимальная прочность мелкозернистого бетона при сжатии – 94МПа и средняя плотность – 2326кг/м 3 в воздушно-сухом состоянии.
Таблица Физико-механические характеристики мел козернистого песчаного бетона в зависимости от режима виброформования при Руд=0,0131 МПа Физико-механические характеристики Режим виброуп Время виброуп лотнения, С лотнения Плотности в Прочность прочности, Водопогло щение,% Прирост кг/м3 при напол- бетона, В/В В/Ц,% нении Ц:МН МПа 1:0 1:08 1:3 Rb Rbt А=1,25мм, 0,546 227 180 0,303 2135 70 7,3 7,0 0, f=50Гц 0,0750* 0 А=0,70мм, 0,552 230 150 0,307 2175 83 9,5 3,5 18, f=167Гц 0,0755* 2 А=1,45мм, 0,559 232 f=50Гц 120 0,310 2230 94 11,0 2,8 34, А=0,20мм, 0,0757* 6 f=167Гц Примечание. * В знаменателе - водотвердое отношение.
Прочность мелкозернистого бетона на основе различных по химическому составу наполнителей из карбоната кальция, керамзитовой пыли определяется взаимодействием жидкой фазы цементного камня и образованием в контактной зоне кристаллогидратов, по форме и свойствам отличающихся от обычного це ментного камня (ЦК).
На керамзитовых частичках пористого наполнителя, активных по отноше нию к жидкой фазе ЦК, низкоосновных – СSH(I) гидросиликатов образуется в меньшем объеме, чем на поверхности кварцевых зерен. На поверхности карбо натных наполнителей происходит ориентированный рост кристаллов карбонат ных соединений - CaCО 3;
СaCО 3*6H 2O и извести Сa(ОН)2 (неустойчивых) и гид рогранатов - С3ASXH 6-2X, гидросиликатов кальция, преимущественно, CSH(I) и гидрокарбоалюминатов кальция, считающихся наиболее устойчивыми.
Р ис. 5. Влияние условий и време ни выдержки на прочность напол ненного мелкозернистого (песчано го) бетона разночастотного вибра ционного уплотнения в зависимости от содержания наполнителя (МН) в цементе: 1,2-прочность влажного и сухого пропаренного бетона после 28 сут. выдержки в Н.У;
3 – проч ность суточного бетона после ТВО;
4 - то же после 240 суток выдержки соотношение цемента и в комнатных условиях (t=20°C;
микронаполнителя W=50-60%);
5 - то же в нормальных условиях (t=20°С, W=95-99%) Р ис. 6. Микроструктура мелкозер нистого бетона (кривая 2, рис.6) содержанием кварцевого микрона полнителя (0,9…1,0) Ц, (х 100):
1 – зерно микронаполнителя;
2 – пленка цементного камня;
3 - мик ропоры;
4 – жесткий каркас из пес чаного кварцевого зерна) Наполнитель оказывает положительное влияние на структуру и свойства цементных систем (П.П.Будников, А.В.Волженский и Л.Н.Попов, О.П.Мчедлов Петросян, В.И.Соломатов, А.Г.Ольгинский, А.А.Р едкозубов, М.Р.Стас, И.М.Красный, Ю.М.Баженов,П.Г. Комохов, Н.В.Свиридов, С.С.Каприелов).
Прочность на сжатие ЦК в зоне контакта толщиной менее 15мкм у кварце вой подложки будет больше, чем у известняковой, если судить по их микро твердости – 936 и 540 МПа соответственно (С.Х.Ярлушкина). У объемного це ментного камня прочность на сжатие составляет на кварцевой подложке 600 700МПа.
Склеивающим структурным элементом кристаллогидратных пакетов ЦК считается межплоскостная жидкость (кристаллизационная). Ее потеря приводит к падению прочности бетона (М.М.Сычев, В.Н.Пунагин). Следовательно, для образования плотной структуры ЦК в объеме цементной пленки необходим оптимальный объем жидкой фазы в период первых часов твердения (А.Г.Холодный, О.П.Мчедлов-Петросян).
В технологии высоконаполненного мелкозернистого бетона (ВМБ) была ис пользована оптимизированная величина В/Ц=0,55-0,63.
Оптимальная величина наполнителя - 0,8…0,9 от массы вяжущего (245…270 кг/м 3) удельной поверхности Sуд=450...500 м 2/кг сыграла значитель ную роль в достижении прочностных свойств этого бетона и его плотности.
Анализ микроснимков показал, что при обычной технологии структура мел козернистого бетона без наполнителя имеет множество пор и капилляров диа метром до 1,5 мм, каверн и пустот с прослойкой из ЦК в межзерновом про странстве от 1 до 1,5 мм. Прочность такого бетона на сжатие - 18...20МПа.
Кривая прочности ВМБ (кривая 2, рис. 7) в зависимости от расхода напол нителя и В/Ц описана формулой вида:
Rb = a x1 e bx 2, (1) где а – коэффициент, изменяющийся в зависимости от расхода кварцевого на полнителя: при 1:0,01 – 1:0,5 а=1200;
при 1:0,8 – 1:3 а=1600;
х1 – расход напол нителя;
х2 – водотвердое отношение, принимаемое по кривой 4 (рис. 5);
b – ко эффициент формы кривой, b=7 для ветви кривой подъема;
b=8, 9, 10, 11, 12 – для ветви снижения, для значений величин наполнителя – 1,1;
1,5;
2,0;
2,5;
3,0;
– постоянная величина – 0,1108.
В ходе исследований структурных моделей “ состав-технология-свойства” ВМБ были получены графики кривых по расчету количественного состава ком понентов композиционного материала в зависимости от наполнения портланд цемента кварцевыми микрочастицами (рис. 7).
Р ис. 7. Изменение гра фиков кривых от расхода наполнителя цемента: 1 прочности бетона ВМБ;
- массы сухих компонен тов;
3 - водотвердого от ношения;
4 - водоцемент ное отношение соотношение цемента и микронаполнителя (Ц:МН) Как показали исследования, на прочность зоны контакта в композиционных материалах влияет генезисная основа горных пород, выступающих в качестве заполнителя.
Использование различных по кристаллохимическому строению минераль ных заполнителей показало (рис. 8), что слабые химические связи в минералах снижают их прочностные свойства и что при более крупном заполнителе уменьшается расход наполнителя (кривая 9, рис. 8).
Р ис. 8. Влияние породы заполнителя и удельного давления поливибрирова ния на характер изменения прочности песчаного бетона в зависимости от расхода заполнителя:
1,2,3 – на барханном полиминеральном каракумском песке (Мкр=0,36) при Р уд=0,0006;
0,0036;
0,0131 МПа;
4,5,6, – то же на кварцевом песке (Мкр=2,3:1,0=4,1:0.9);
7 – на отходах камнедробления (серый гранит), Мкр=3,7, Р уд=0,0131 МПа.;
8 – на бар ханном карбонатном песке Прикаспия (Мкр=0,5...0,6), Р уд=0,0131 МПа;
9 – влияние размеров зерна заполнителя на расход наполнителя Прочностные свойства ВМБ находятся в прямой зависимости от плотности структурных образований: на макроуровне – от плотности жесткого каркаса зерен заполнителя, на микроуровне – от пленки ЦК в межзерновом пространст ве и ее толщины. Они определяют прочность и долговечность бетона.
Выявленные зависимости прочности мелкозернистого бетона от содержания кварцевого микронаполнителя в цементной матрице были опубликованы авто ром в Ленинградском тематическом сборнике трудов в 1987 году.
Позже (1996 г.) А.П. Бобрышевым была выявлена формула этой зависимо сти (2):
с=m- m +4,8 s· 2/3, (2) где с – прочность КМ, МПа;
m – прочность матрицы при сжатии, МПа;
– объем наполнителя цементной матрицы в частях;
s – прочность пленочной матрицы, МПа.
При стандартной вибротехнологии в цементных дисперсно-наполненных КМ (при / = 0 ) оптимальное содержание наполнителя составило =0,6Ц от массы расхода вяжущего. При разночастотной вибрации оно увеличивается до (0,8…0,9)Ц.
Однако величина s в формуле (2) не соответствует значениям прочности на разупрочняющей кривой разночастотного вибарационного мелкозернистого композита. Они выше экспериментальных данных.
В связи с этим в формулу (2) ввели коэффициенты снижения Ксн для вели чин наполнения цементной матрицы v 0=(1,0…3,0)Ц со значениями Ксн=20,2…29,3 при снижении водовяжущего отношения от 0,285 до 0,190.
Формула кривой прочности КМ разночастотного вибрационного уплотнения будет иметь следующий вид:
с=m- m +4,8 К сн ·s· 2/3 (3) Оптимальная прочность мелкозернистых композитов на прогидратирован ных вяжущих находится в зависимости от содержания наполнителя и сроков коррозии цементного зерна, и общая, межзерновая и открытая пористости бето на повышаются с увеличением корродированных цементных зерен, выступаю щих уже в качестве заполнителей в составе этого композита.
Результаты экспериментов по определению состава ВМБ были подтвержде ны исследованиями матричной системы: цемента с наполнителями и воды за творения в мелкозернистом бетоне при использовании модели полинома второй степени для композиционного плана на кубе типа В3.
В четвертой главе приведены физико-механические, деформативные свой ства и долговечность высокопрочного мелкозернистого бетона в зависимости от внешних эксплуатационных факторов: воздействий воды, температуры.
Исследования по истираемости показали, что потеря массы (г/см2) и глубина износа (мм) в 2…4 раза меньше, чем у обычных мелкозернистых бетонов.
Водопроницаемость мелкозернистого бетона, определенная по коэффициен ту водопроницаемости:
К=(bV)/(Stp), (4) где V – объем жидкости, протекающий через тело;
b – толщина тела;
S – пло щадь тела;
t – время фильтрации;
p – перепад давления на порядок ниже, чем у ОМБ.
К разрушающему бетон признаку влияния воды следует отнести системати чески попеременное его воздействие.
Анализ изменения прочности ВМБ после каждых 30 циклических воздейст вий воды (этапы) по режиму: 4 часа водопоглощения и 4 часа высушивания при 100 °С – установил повышение прочности за счет гидратации вяжущего на цикле (Rb=115 МПа от начального значения Rb=94 МПа).
Морозостойкость ВМБ, определенная по ГОСТ 10060-95 по I методу водо насыщения, составила не менее 700 циклов, по II базовому методу F300.
Модуль упругости Е0 составил (30…34)·10 3 МПа (скорректированная фор мула Н.В. Свиридова -.
Е0 = 1,1 3 R2 (5) В где - в т/м3 (2,34 т/м3), RВ – по классу бетона по прочности (В 70…80) мож но приближенно определить начальный модуль упругости ВМБ, равный (34…37) ·10 3 МПа (ошибка от 0 до 7,0%).
Величина усадочной деформации ВМБ при нормальных климатических ус ловиях составила y=0,120 мм/м. Малая ее величина у в сравнении с другими строительными материалами соответствует плотной структуре композита.
Деформации ползучести цементного бетона обусловливают долговечность бетонных конструкций. На деформации ползучести и их характер роста во вре мени влияют следующие факторы: уровень начальных напряжений /Rпр;
пара метры окружающей среды, определяющие скорость массообмена влажного бе тона;
усадочные напряжения.
ВМБ в возрасте 28 суток выдержки в НУ после ТВО, загруженный усилием статической нагрузки с напряжением 0,2;
0,4;
0,5 Rпр, показал деформации пол зучести при сроке наблюдения 240 суток соответственно: Е полз =0,134;
0,225;
0,370 мм/м. В возрасте 660 суток ВМБ второй серии (0,4Rпр) показал деформа цию ползучести 0,310 мм/м.
Таблица Деф ормации пол зучести мел козернистого бетонов Состав бетона, кг/м Срок Мера пол Rпр,, /Rпр зу чести, пол з, мм/м набл.t, Автор Ц МН В В/Ц МПа см2 /кг сут.
306 288 170 0,555 240 45 0,2 1,49 0,1340 А.М.Краснов 260 90 190 0,73 240 19,4 0,25 14,70 0,713 К.И.Львович 435 145 327 0,75 240 30,7 0,25 15,0 11,513 “-“ 414 - 180 0,40 240 43,8 0,20 8,48 - И.И.Улицкий 487 255* 168 0,35 - 56,0 0,30 20,6 - С.С.Каприелов Примечание. * Модификатор МБ-50С (кремнезем + зола уноса +суперпластификатор в соотношении 43:43:14).
Температуростойкость ВМБ зависит от влажного состояния микро-и макро структур материала и определяется потенциальной энергией связи между кри сталлическим скелетом бетона и заполняющей его водой. При испарении влаги давление пара в капиллярах (r=10-11м) может достигнуть более 20 МПа, а растя гивающие напряжения повысятся до 16,2 МПа (В.В.Жуков).
Цементный бетон имеет критическую влажность – сорбционную Wc, выше которой при градиенте температур t 100°С может произойти разрушение с отколом кусков бетона в виде линз (В.В.Жуков).
Исследованы физико-механические характеристики легких строительных материалов из бетонов на органических и неорганических вяжущих, получен ных разночастотным виброуплотнением их смеси, организация структуры пес чаного бетона на отходах камнедробления, получение легкого бетона из пред напряженного полистирольного зерна заполнителя на основе новой технологии для покрытий дорог и площадок при строительстве лесопромышленных скла дов.
Бетон на основе отходов камнедробления высокой прочности с кварцевым песком и цементного вяжущего 400 кг/м3 при использовании химических доба вок Йошкар-Олинского витаминного завода – щелочного элюата, в состав кото рого входят NaCl, NaOH, NiCl 3, Al 2O3, FeCl 3, - повысил свою прочность при сжатии до 78 МПа, или на 42%. Комплексная химическая добавка Na2SO4+NaOH (отход Йошкар-Олинского витаминного завода) и ПДО (послед рожжевой отход производства кормовых дрожжей Волжского гидролизного завода), использованные в производстве на заводе КПД, способствовали росту прочности на сжатие бетона (до 60%) и снижению объема воды затворения на 11% (за счет пластифицирующего действия добавки ПДО).
Рис.9. Температуростойкость высоконапол ненного мелкозернистого бетона при первом нагреве: 1 - после ТВО суточной выдержки при t=20°С, WВ=65%, В25;
2 – то же В40;
3 – то же 28 суточной выдержки, В45;
4 – то же 120 сут. выдержки, В60;
5 – кривая экстре мальных величин прочности;
6 – цементно песчаный раствор состава 1:3 28 суточной выдержки (А.В. Волженский и Л.Н.Попов);
– то же на песчаном диоритовом заполнителе (В.В.Жуков);
8 – тяжелый бетон на диорито вом крупном заполнителе (В.В. Жуков) температура Применение новой технологии по формованию мелкозернистого бетона с использованием бисерного полистирольного зерна обеспечило получение строительного материала высокой прочности 34 МПа при средней плотности (не более 1100...1200 кг/м3).
Полученные мелкозернистые асфальтобетоны с достаточно высокими физи ко-механическими показателями могут быть использованы в качестве износо стойкого слоя (4,0 см) при строительстве автомобильных дорог со сборным покрытием в северных нефтеносных районах России.
В пятой главе приводится обоснование расчетных нагрузок от колес под вижного автопоезда МАЗ-509А + ГКБ-9383 при расчете усилий, возникающих в железобетонных плитах колейных покрытий лесовозных дорог из ВМБ и грун товых основаниях. В табл. 3 даны сравнительные характеристики нагрузок на оси автопоездов.
Таблица Нагрузка на оси автопоездов Нагру зка на оси автопоезда Р i, кН Автопоезд автомобиль-тягач прицеп-роспу ск Р1 Р2 Р3 Р4 Р МАЗ-509А+ ГКБ-9383 65,0 178,31 - 123,5 123, КраЗ-6437 - ГКБ-9362 60,0 105 105 87,1 87, Соединение смежных плит в стыках осуществляли сборно-разборным жест ким соединением (А.с. №1059095 и №1693912).
Расчет усилий в сборных покрытиях (в расчете принято 6 плит в колесопро воде) вели по программе “OL PLATE”. Она позволяет рассчитывать все основ ные характеристики напряженно-деформированного состояния: распределение совместных деформаций (осадок) плиты и основания (учитывается отрыв части плиты от основания), распределение отпора грунта по подошве плиты, изги бающие моменты в произвольных сечениях плиты, вести подбор необходимого процента армирования. В расчетах программы учитываются нелинейные свой ства железобетона и трещинообразования в нем, а также нелинейные свойства грунтового основания при оценке его распределительной способности в плане.
Расчетные характеристики напряженно-деформированного состояния коле сопровода из шести плит, на которых размещена продольная база автопоезда, определяли в зависимости от приложения расчетных нагрузок: по центру, в продольном и поперечном торцах плиты относительно центра, в углу торца плиты. Для сравнительного анализа были использованы плиты, изготовленные из обычного мелкозернистого (ОПБ) и высоконаполненного мелкозернистого цементных бетонов (ВМБ) соответственно с модулями упругости Е1=2610 3, Е2=2310 3 и Е3=3110 3 МПа, размерами в плане 3,01,0 и 3,01,5 м и толщиной от 0,08 до 0,24 м.
Результаты исследований в соответствии значений полученных в каждой координатной точке плит, представленных на рис. 10,11 и табл. 4.
Значительное напряженное состояние в плитах размером в плане 3,0х1,0 м, по вышенный отпор грунта (277 кПа), осадка грунтового основания (S=0,92 см) в иден тичных координатных точках при проценте армирования 0,7 % и снижение эксплуа тационного режима грузопотоков на колейных покрытиях из этих плит дало осно вание предлагать к использованию плит размером 3,0х1,5х0,16 м. Исследование различных приложений расчетных нагрузок на плите показало, что наибольшее напряженное состояние испытывают плиты при действии нагрузок, приложенных в углу и продольных краях плиты, по отношению к изгибающему моменту от дейст вия нагрузки посередине равному, Мц=24,2кН·м/м. Они составляют продольн = 1,31М центр, М край. = 1,14М центр, М угол = 1,33М центр (табл. 4).
попереч М край Проведенные эксперименты показали, что при строительстве сборно разборных покрытий автомобильных дорог, рационально использовать плиты размером в плане 3,0х1,5 м толщиной 0,10 и 0,12 м, которые могут заменить преднапряженные плиты тех же размеров изготовленных из тяжелого цементно го бетона.
Таблица Расчетные характеристики давл ения поперечных сил, пол ожител ьных и отрицательных моментов, вел ичин армирования в наибол ее опасных точках пл ит по дл ине кол есопровода кол ейного покрытия автомобил ьных л есовозных дорог Раз Схе- Точка Ос Р, Х:А^, Х:А, Y:А^, Y:А, Мх, Мy, см2 ;
% см2 ;
% см2 ;
% см2 ;
% ме ма отсчета, м ад- кПа кН кН р распо ка, м/м м/м Х Y пл ложе- S.
ит, ния см м Рр В 0,0 0,0 0,83 23,3 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 0,0 0, цен- 0,8 1,4 0,33 67,0 1,6 0,1 3,2 0,2 3,2 0,2 4,8 0,3 -18,5 -14, тре 2,7 12,0 0,26 38,9 3,2 0,2 6,4 0,4 1,6 0,1 3,2 0,2 -24,2 -15, 3,0х1,5х0,16 м;
бетон ВМБ В 0,8 11,8 0,15 21,8 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 -26,9 -25, про- 1,5 11,8 -1,20 0,0 1,6 0,1 2,0 0,1 3,2 0,2 1,6 0,1 0,0 -24, доль- 1,9 12,0 0,73 104,0 1,6 0,1 1,6 0,1 3,2 0,2 12,8 0,8 0,0 -30, ном краю 0,8 0,0 0,49 27,6 3,2 0,2 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 -26,3 0, На 0,8 11,8 0,26 39,6 3,2 0,2 4,8 0,3 3,2 0,2 6,4 0,4 -25,7 -27, краю 2,7 0,0 0,36 65,0 3,2 0,2 8,0 0,5 1,6 0,1 1,6 0,1 -26,8 0, торца 3,4 11,8 0,88 66,0 1,6 0,1 1,6 0,1 4,8 0,3 8,0 0,5 0,0 -26, 1,4 11,8 0,94 64,0 1,6 0,1 1,6 0,1 3,2 0,2 6,4 0,4 -0,4 -23, В 1,5 11,8 1,06 73,0 3,2 0,2 6,4 0,4 3,2 0,2 8,0 0,5 0,0 -30, углу 1,4 9,0 0,10 6,8 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 -0,1 5, торца 3,4 11,8 0,96 84,2 1,6 0,1 1,6 0,1 1,6 0,1 4,8 0,3 0,0 -21, Примечание: Значение А^ - армирование верхнего пояса плиты;
А – нижне го пояса плиты Наибольших значений изгибающих моментов и соответственно им отпоры грунтов в зависимости от числа действующих нагрузок на плиту, расположен ных на продольной базе автопоезда МАЗ-509А+ГКБ-9383.
Таблица Изгибающий момент и давл ение на грунтовое основание пл иты кол ейного покрытия из В МБ от нагрузок л есовозного автопоезда в угл у пл иты Обозначение Нагру зка на плиту Р1, Р2, Р4, Р5 Р1, Р2 Р Координ. точки, м Х=1,5, Y=3, Х=1,5, Y=11,85 Х=1,5, Y=0, Х=1,5, Y=0, М, кНм/м 32,0 27,5 23, Р, кПа 110 238 S. см 0,75 1,19 1, Расчетные нагрузки Р 4 и Р 5 Расчетные нагрузки Р 4 и Р в центре плиты на краю торца по центру Рис. 10. Графики кривых осадок грунта Рис. 11. Графики кривых осадок основания плит размером 3,0х1,5х0,16м грунта основания плит размером колейной лесовозной дороги при распо- 3,0х1,5х0,16м колейной лесовозной ложении расчетных нагрузок: а) – по дороги при расположении расчет центру;
б) – на продольном краю плиты ных нагрузок: в) – на краю торца по относительно центра центру;
г) – в углу торца плиты Анализ основных характеристик напряженно-деформированного состояния плит показал, что расчет плит колейных покрытий следует вести не по одной максимально–расчетной нагрузке автопоезда, а по совокупности всех расчетных нагрузок, действующих в продольной базе подвижного транспортного средства (табл. 5).
Исследования по влиянию прочностных свойств мелкозернистых бетонов, выраженных через их модули упругости, равными 23·10 3, 26·10 3, 31·10 3 МПа, от приложения нагрузок Р 1 и Р 2 в углу первых въездных плит колесопровода не дали качественных изменений в характеристиках напряженно деформированного состояния плит. Так изгибающие моменты, давления плит на грунтовое основание соответственно составили 27,0…27,5 кН·м/м и 245 кПа.
В табл. 6 представлены средние значения армирования, осадки и давления на грунт плиты из ВМБ в зависимости от точки приложения расчетных нагрузок при расчете напряженно-деформированного состояния ее по условию прочности бетона. На рис. 12 представлены эпюры изгибающих моментов от воздействия всех расчетных нагрузок лесовозного автопоезда МАЗ-509+ГКБ-9383, прило женных в углу плиты.
Таблица Средние значения расхода арматуры, осадки и давл ения пл иты на грунтовое основание Приложение нагру з- Арм. Средняя Пло- Объем Среднее дав ки на плиту 12 плит, осадка щадь плит, ление плит на м кг гру нта, см плит, основание, кПа м В центре 290/5,37 0,11 54 8,6 * В продольном торце 303/5,61 0,15 54 8,6 * В торце плиты 293/5,43 0,13 54 8,6 * В у глу плиты 294/5,44 0,14 54 8,6 * В у глу плиты разме- 211/5,86 0,14 36 5,8 ром 3,01,00,16 * Примечание * - Расход армату ры на 1 м2 плиты моменты М, кНм Рис. 12. Распределение изгибающих моментов в сечении плиты колесопровод ного покрытия размером 3,0х1,5х0,16 м в координатных осях X и Y при воздей ствии всех нагрузок лесовозного автопоезда МАЗ-509+ГКБ-9383, приложенных в углу плиты В шестой главе дано технико-экономическое обоснование использования высокопрочного мелкозернистого бетона.
Наиболее достоверную оценку эффективности в бетоне МН предложил А.Г.Зоткин, ведя расчет удельной экономии портландцемента Эц на единицу прочности эталлонного состава по следующей формуле:
Эц=(Ц/R-Ц/R)/(nЦ/R), (6) где n – доля добавки наполнителя по массе в вяжущее (в долях единицы);
Ц и Ц – расходы портландцемента в бетонах без МН и с МН;
R и R – прочность бето на без МН и с МН соответственно.
Расчет экономических показателей по изготовлению по обычной и разно частотной вибрационной технологиям дорожных плит с учетом стоимости сы рья, помола, электроэнергии и эксплуатационных издержек (прочности, исти раемости, морозостойкости, ремонта) показал, что экономический эффект, рас считанный по формуле Э = [(Собщ Собщ ) / ( Собщ ] 100%, (7) ст пв пв в ценах 2008 г. составил Э = [(743, 914 418, 692) / 418,692] 100% = 43, 5%.
Расчет стоимости материалов на изготовление предлагаемой плиты из ВМБ размером 3,0х1,5х0,12 м в сравнении с плитой этого же размера из тяжелого цементного бетона в ценах 2008 года, взятых из «Информационно аналитического бюллетеня по вопросу строительства и жилищно коммунального хозяйства Республики Марий Эл» (2008. № 3.) показал, что эко номический эффект этой плиты составляет 47,0 % (класс бетона В35), обычного мелкозернистого бетона – 21,5 %, плотного силикатного более 14,0 %.
Следовательно, ВМБ экономически выгодно использовать в дорожном строительстве.
Наполнитель в виде тонкодисперсной керамзитовой пыли был использован на заводе АО “Стройконструкция” в процессе изготовления фундаментных бло ков из мелкозернистого (песчаного) бетона, при уплотнении которых были при менены глубинные и площадочные вибровозбудители.
В ОАО “Комбинат строительных материалов” на основе отсевов высоко прочного щебня Вишневогорского карьера Челябинской области изготовлялись канализационные кольца и длинноразмерные бордюрные камни. Виброуплот нение смеси проводилось с использованием разночастотных виброплощадок с амплитудой колебания от 0,1 до 0,75 мм и частотой от 50 до 100 Гц. Бордюрные камни, установленные на уличных дорогах, сравнивались с обычными в экс плуатационных условиях. После 10-летнего срока их эксплуатации было выяс нено, что бетонные изделия из цементно-песчаной смеси сохранили геометри ческие размеры, а бетонные изделия на крупном щебне подверглись разруше нию.
На заводе КПД совместно с работниками заводской лаборатории проводи лись исследования по использованию в составах заводских бетонных смесей комплексной добавки из 1,5% Na2SO4 + NaOH (отходов Йошкар-Олинского витаминного завода) и 0,5% ПДО (отхода Волжского гидролизного завода – последрожжевого отхода) на сухое вещество от массы цемента. Внедрение ком плексной добавки позволило отказаться от привозной добавки С-3 без снижения прочностных свойств бетона. За 1992-1994 гг. на заводе КПД было изготовлено 75300 м3 конструкций из бетона с данной комплексной химической добавкой.
На заводе ОАО “Железобетон” налажен выпуск бордюрных камней из мел козернистого бетона размером 15x30x100см (БР 300.30.15 по ГОСТ 6665-91) при удельном давлении вибропрессования Р уд =0,0131 МПа, частоте колебаний f=50 Гц и амплитуде колебания от 0,1 до 0,2 мм. Отформованные изделия под вергались тепловлажностной обработке при t=80...90 °С и выдержке на складе готовой продукции.
Введение в состав бетона наполнителя из керамзитовой пыли в количестве 300 кг/м3 позволило сократить расход цемента на 150...200 кг/м3 при сохране нии стандартной прочности по ГОСТ 6665-91. Экономическая эффективность составила до 57 рублей на 1 м3 изделия за минусом стоимости наполнителя отхода керамзитового завода этого же ОАО “Железобетон”.
В структурном подразделении ГУП “Марийскавтодор” в Советском ДРСГУП в 1998 г. построен опытный участок площадью 155,4 м2 верхнего по крытия из асфальтобетона с наполнителем и добавкой из вторичного полисти рола. Наблюдение за деформациями верхнего слоя покрытия продолжается. За года эксплуатации трещины на поверхности покрытия не обнаружены.
При строительстве автомобильной дороги “Шуруньжа-Уньжинский” Мор кинского района Республики Марий Эл в основание дорожной одежды протя женностью 70 м (опытный участок) был уложен виброуплотненный мелкозер нистый цементный бетон с микронаполнителем. На опытно-производственном вибрационном стенде Йошкар-Олинского завода КПД были отформованы сбор ные дорожные плиты размером 3,0х1,5х0,12 м из высокопрочного мелкозерни стого бетона, которые были уложены взамен разрушенных (40…45 %) из тяже лого цементного бетона на автомобильной дороге сборного покрытия на участ ке с. Одобеляк – Куженер – Параньга.
Разработанные автором Методические указания « Определение деформаций оснований железобетонных плит дорог общего пользования и колейных покры тий автомобильных дорог» были переданы актами Департаменту дорожного хозяйства РМЭ, Федеральному управлению автомобильных дорог Волго Вятского региона министерства транспорта РФ, Проектному институту «Агро проект».
ОБЩИЕ В ЫВ ОДЫ 1. На основании теоретических исследований определены принципы форми рования высокопрочной структуры мелкозернистого бетона с использованием кварцевых микрочастиц в качестве наполнителей матрицы в органических и минеральных вяжущих в период управления структурообразованием мелкозер нистых бетонов для сборных покрытий автомобильных дорог между физико химическими и технологическими процессами. На основе теории П.А. Ребинде ра определена гипотеза формирования структуры материала с использованием дисперсных частиц, которая заключается в оптимизации условий для проявле ния активных состояний минеральных компонентов и вяжущих в момент их технологического взаимодействия в адгезионном контакте на границе раздела двух фаз. Определены направления исследований, которые показали необходи мость разработки научных основ формирования структуры, изучения состава и свойств долговечных высокопрочных мелкозернистых бетонов для сборных покрытий автомобильных дорог. Показана перспективность исследования влия ния режимов виброуплотнения для сближения еще непрогидратированных час тиц цементного вяжущего и твердых частиц кварцевого наполнителя.
2. Определены закономерности влияния тонкодисперсного наполнителя на формирование структуры мелкозернистых бетонов на цементных и органиче ских вяжущих. Исследовано влияние фракционного состава наполнителя на свой ства высокопрочного мелкозернистого бетона. Найдено, что наилучшие прочност ные характеристики показывает бетон с использованием наполнителя удельной поверхности 450… 500 м 2/кг. Получено максимальное объемное наполнение це ментной матрицы дисперсными кварцевыми частицами для уплотненного четырех фракционного кварцевого песка в пределах размеров зерен от 0,63 до 0,14 мм, кото рое подтверждено теоретическим расчетом объема пустот межзернового простран ства и объема соизмеримых диаметру зерен наполнителя капиллярных и условно замкнутых пор цементного камня. С помощью физико-химических методов ана лиза (ДТА, рентгено-структурным анализом, оптической микроскопией) опре делены фазовые составы цементного камня в зоне контакта «цементный камень – заполнитель», найдено объемное увеличение более высокопрочных низкоос новных гидросиликатов кальция в цементном камне.
3. Предложены подтвержденные патентами составы новых высокопрочных мелкозернистых бетонов для сборных покрытий автомобильных дорог из низ косортного сырья с высоким наполнением цементной матрицы дисперсными кварцевыми микрочастицами, полученные методом разночастотного виброуп лотнения цементно-песчаной смеси на модифицированной виброустановке с созданием однородной структуры дискретных элементов – пор, зерен заполни теля и наполнителя. Предложены режимы виброуплотнения цементно-песчаной смеси для достижения высокой структурной прочности высоконаполненного мелкозернистого бетона. Разработана подтвержденная патентом модель вибра ционной установки по разночастотному виброуплотнению цементно-песчаной смеси для организации в бетоне высокой структурной плотности и прочности.
Определены оптимальные значения колебательного процесса системы « вибро стол – бетонная смесь – пригружающее устройство».
4. Определены основные физико-механические свойства высоконаполненного мелкозернистого бетона, значения которых в 1,5…2 раза выше значений обычных мелкозернистых бетонов. При этом прочностные характеристики высоконаполнен ного мелкозернистого бетона плотностью 2280...2326 кг/м3 составляют: предел прочности на сжатие 88...94 МПа, при изгибе 12...15 МПа. Показано, что основные эксплуатационные характеристики для дорожных плит Северных регионов, такие как устойчивость к переменному водопоглощению, отрицательной температуре, усадке и ползучести, истираемости улучшаются до 3…4 раз при применении высо конаполненного мелкозернистого бетона. Установлено, что активность цементно го вяжущего, наполненного дисперсными кварцевыми частицами до 30…35 % по массе, сохраняется при длительном до 1,5 лет хранении в условиях повы шенной влажности воздуха 95…98 % по сравнению с портландцементным вя жущим без наполнителя.
5. Предложены составы и способы получения высоконаполненного мелкозерни стого бетона с высокой температурной устойчивостью в интервале температур 100...400 °С. Прочность бетона после первого нагрева до 400 °С и последующе го остывания в воздушно-сухой среде при влажности бетона 2...3 % состаляет 130...140 МПа.
6. Для активации твердения цементного теста и повышения прочностных свойств бетона предложено вводить в бетонную смесь химические добавки из местных отходов Йошкар-Олинского витаминного и Волжского гидролизного заводов. Введение данных химических добавок в высоконаполненный мелко зернистый бетон повышает его прочностные показатели до 67%.
7. Для снижения плотности до 1100 кг/м3 и повышения прочности напол ненного мелкозернистого легкого бетона предложено введение в его состав вто ричного сублимативного полистирола. Подобраны рациональные составы, пока зывающие повышение прочности наполненного мелкозернистого легкого бето на в 2…3,5 раза по сравнению с контрольными. Найдено, что чем выше расход добавки полистирольного зерна в составе песчаного бетона, тем выше показа тель прочности при сжатии бетона и ниже его средняя плотность. Так бетон с добавкой полистирола в количестве 0,8 м3/м3 при сублимативном переходе его в иное состояние при нагревании показывает снижение плотности в 1,55 раза, а повышение прочности в 1,67 раза.
8. Разработаны подтвержденные патентом составы мелкозернистого песча ного асфальтобетона с повышенным содержанием тонкодисперсного наполни теля и исследованы их основные физико-механические характеристики. Разра ботано полистиролбитумное вяжущее, которое получают при температуре °С методом опудривания зерен полистирола минеральным порошком из дис персного кварцевого зерна для предотвращения прилипания полистирола к по верхности песчаного заполнителя и образования однородной песчаной асфаль тобетонной массы.
9. Дано технико-экономическое обоснование рациональных параметров же лезобетонных плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог из высоконаполненного мелкозернистого бетона при установленных осевых на грузках, коэффициентах динамичности и перегрузки колес подвижного состава лесовозного автопоезда. Установлено, что целесообразно использовать высоко прочный мелкозернистый бетон в конструкциях железобетонных плит размером 3,0х1,5х0,10 м и 3,0х1,5х0,12 м колейных покрытий с жестко-упругими связями.
Применение таких плит приводит к сокращению расхода арматурной стали по сравнению с расходом в аналогичных мелкозернистых цементных бетонах от % до 90 %, бетона на 9 %, и снижению массы плиты на 17 %.
10. С помощью прикладного программного пакета “OL PLATE” “Расчет же лезобетонных фундаментных плит на грунтовом основании”. определены наи более напряженно-деформированного состояния плиты колейного покрытия.
При определении учитывались – толщина плиты, ее армирование, тип соедине ния со смежной плитой, изгибающий момент от нагрузки, действующей на базе транспортного средства, реактивное давление грунта основания под плитами.
Выявлено, что повышение модуля упругости мелкозернистого бетона в преде лах 23·103…31·10 3 МПа для изготовления одних и тех же размеров не приводит к снижению армирования сечения плит при действии одиночных нагрузок, при ложенных в углу въездных плит.
11. Найдено, что выявление наиболее напряженно-деформированного со стояния плиты колейного покрытия следует вести не от одиночной, а одновре менно от всех нагрузок движущегося лесовозного автопоезда в силу взаимного влияния смежных нагрузок, расположенных на базе транспортного средства. С увеличением толщины плиты колесопровода от 0,08 до 0.14 м при действии приложенной нагрузки в углу плиты повышаются реактивное давление, изги бающий момент, но снижается процент их армирования с 1,5 % до 0,8 %. Выяв лено, что реактивное давление на грунт основания под плитами от массы плиты и нагрузки колес автопоезда в поперечном сечении плит нелинейно и в среднем составляет 0;
10;
300;
350 КПа в координатных точках. Предложено предусмот реть крепление их в грунт земляного полотна для исключения отрицательной осадки плиты.
12. Дано обоснование экономической целесообразности использования железо бетонных плит из высоконаполненного мелкозернистого бетона. Результаты расчетов показали, что использование в дорожном строительстве плит покрытия из высокопрочного мелкозернистого бетона при сроке эксплуатации в 30 и бо лее лет по стоимости и эксплуатационному содержанию дают экономию от 43, % до 48,0 % по сравнению с плитами покрытия, изготовленными из обычного мелкозернистого бетона.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Краснов, А.М. Высоконаполненный мелкозернистый песчаный бетон повышенной прочности /А.М.Краснов. //Строительные материалы. – 2003. - №1.
- С.36-37.
2. Краснов, А.М. Усадочные деформации высоконаполненного мелкозернистого песчаного бетона /А.М. Краснов //Бетон и железобетон. – 2003.
- №3. С. 8-10.
3. Краснов, А.М. Морозостойкость и ползучесть высоконаполненного высокопрочного мелкозернистого песчаного бетона /А.М.Краснов //Бетон и железобетон. – 2003. - №5.-С. 10-13.
4. Краснов, А.М. Влияние высокого наполнения мелкозернистого бетона на структурную прочность /А.М. Краснов, С.В. Федосов, М.В. Акулова //Строительные материалы. – 2009. - № 1 – С. 48-50.
5. Краснов, А.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для сборных плит автомобильных дорог на структурную прочность /А.М. Краснов, С.В. Федосов, М.В. Акулова //Транспортное строительство. – 2009. - № 1 – С. 28-29.
6. Краснов, А.М. Напряженное состояние дорожных плит из высокопрочного мелкозернистого бетона /А.М. Краснов, С.В. Федосов, М.В.
Акулова //Транспортное строительство. – 2009. - №3 – С. 12-14.
7. Краснов, А.М. Оценка качества высокопрочного мелкозернистого бетона в строителстве покрытий автомобильных дорог /А.М. Краснов, С.В. Федосов, М.В. Акулова //Транспортное строительство. – 2009. - №10 – С. 28-30.
8. Краснов, А.М. Применение высоконаполненного песчаного бетона в плитах для лесовозных дорог /А.М. Краснов, А.П. Пилягин //Лесная промышленность, 2002, №4. С. 28-31.
9. Краснов, А.М. К вопросу определения деформаций оснований колейного покрытия из железобетонных плит лесовозных автомобильных дорог /А.М.
Краснов //Наука и техника в дорожной отрасли, 2003, №3. – С. 8-10.
10. Краснов, А.М. Использование мелкозернистого песчаного бетона высокой прочности в строительстве сборных покрытий автомобильных дорог /А.М. Краснов //Лесной журнал, 2003, №4. – С. 48-55.
11. Пат. 1726424 Россия, МКИ5 С 04 В 22/14;
С 04 B 22/14 //24:14.
Комплексная добавка для бетонной смеси /А.М. Краснов, М.С. Камелин, В.П.
Ившин, В.Г. Фоминых, С.С. Пономарев, А.В. Фоминых, А.А. Краснов. (СССР). №4773125/33;
Заявл. 22.12.89;
Опубл. 15.04.92, Бюл. N 4. – 2 с.
12. Пат. 2024458 Россия, МКИ5 С 04 В 28/04;
С 05 B 28/04, 22:12. Бетонная смесь /А.М. Краснов, В.Н. Попов, В.И. Ведерников, Р.В. Мухаметханов.
(Россия). - №5018349/05;
Заявл. 23.12.91;
Опубл. 15.12.94, Бюл. N 23. – 5 с.
13. Пат. 2128632 Россия, МКИ6 С 04 В 26/26;
С 08 L 95/00. Способ приготовления вяжущего для дорожного строительства /А.М. Краснов, В.С. Романов, Ю.М. Яковлев. (Россиия). - №97111746/04;
Заявл. 04.07.97;
Опубл. 10.04.99, Бюл. N 10. – 7 с.
14. Пат. 2214910. Российская Федерация, МКИ7 B 28 В 1/08. Способы формования строительных изделий из бетонной смеси /А.М. Краснов. (Росиия).
- №2002102628/03;
Заявл. 04.02.2002;
Опубл. 27.10.2003, Бюл. N30. – 5 с.
15. Пат. 2363802 Российская Федерация, МЛК Е01С. Способ укрепления грунтового основания под стыковым узлом плит сборных покрытий автомобильных дорог /А.М. Краснов, М.В. Акулова RU. – 2007147100/03, Заявл.
17.12.2007: Опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22. – 5 с.
16. Пат. 2057831. Россия МКИ8 Е01 С 3/00. Способ укрепления основания преимущественно для автомобильных дорог /Краснов А.М., Переседа В.С., Панков А.Ф., Переседа Ю.В., Краснов А.А. (Россия). – 5013404/33;
Заявл.
22.11.91;
Опубл. 10.04.96 Бюл. № 10. – 5 с.
17. А.с. 114499 СССР, МКИ4 С 04 В 26/26;
С 08 L 95/00. Асфальтобетонная смесь /А.М. Краснов, Н.И. Белоусова. (СССР). - №3644353/29-33;
Заявл.
16.09.83;
Опубл. 15.03.85, Бюл. N 10. – 2 с.
18. А.c. 1310362. СССР, МКИ4 С 04 В 28/00. Бетонная смесь /А.М. Краснов, В.Г. Журавлев, С.В. Аганина, Е.П. Новожилова. (СССР). - №3707224/29-33;
Заявл. 30.10.84;
Опубл. 15.05.87,Бюл. N 18. – 3 с.
19. А.c. 1636213 СССР, МКИ5 B 28 В 1/08. Способ формования строительных изделий /А.М.Краснов, А.А.Мамаев, А.А.Краснов. (СССР). №4470308/33;
Заявл. 23.03.91;
Опубл. 23.03.91,Бюл. N 11. – 2 с.
20. А.c. 1059095 СССР, МКИ3 E 04 В 1/38;
E 01 C 11/06. Стыковые соединения железобетонных элементов /А.М. Краснов, Б.А. Мешков. (СССР). №3480881/29-33;
Заявл. 09.08.82;
Опубл. 07.12.83, Бюл. N 45. – 3 с.
21. А.c. 1693912 СССР Стыковые соединения железобетонных плит. /А.М.
Краснов, А.А. Секина. ДСП. 1991.
22. А.с. 992498 СССР, МКИ3 С 04 В 41/30;
С 04 В 13/14. Способ изготовления бетонных и железобетонных изделий /А.М.Краснов, Е.М.Кочетова. (СССР). - №2966859/29-33;
Заявл. 04.08.80;
Опубл. 30.01.83, Бюл.
-N 4. – 4 с.
23. А.c. 1650642 СССР, МКИ5 С 04 В 40/02. Способ изготовления строительных изделий /А.М. Краснов, Н.А. Полушина, Н.А. Ложкина, А.А. Краснов. (СССР). №4607594/33;
Заявл. 03.10.89;
Опубл. 23.05.91, Бюл. N 19. – 2 с.
24. А.c. 1661170 СССР, МКИ5 С 04 В 40/00. Способ изготовления строительных изделий /А.М. Краснов, Е.В. Кропотова, Н.А. Ложкина, А.А.
Краснов. (СССР). - №4488984/33;
Заявл. 03.10.88;
Опубл. 07.07.91, Бюл. N 25. – 2 с.
25. А.с. 1728168 СССР,, МКИ5 С 04 В 28/02 //(С 04 В 28/02, 24:26). Бетонная смесь /А.М. Краснов, Т.Г. Полушина, Е.В. Кропотова, А.А. Краснов. (СССР). №4825038/05;
Заявл. 14.05.90;
Опубл. 23.04.92, Бюл. N 15. – 2 с.
26. А.c. 1715788 СССР, МКИ5 С 04 В 40/02. Способ изготовления строительных изделий /А.М. Краснов, Н.Н. Кузнецов, А.П. Зубков, А.А. Краснов. (СССР). - №4737340/33;
Заявл. 13.09.89;
Опубл. 29.02.92, Бюл. N 8. – 2 с.
27. А.c. 1286565 СССР, МКИ4 С 04 В 26/26. Способ приготовления асфальтобетонной смеси /А.М. Краснов, Н.И. Белоусова. (СССР). №3484344/29-33;
Заявл. 09.07.82;
Опубл. 30.01.87, Бюл. N 4 – 3 с.
28. Краснов, А.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для сборных плит автомобильных дорог /С. В. Федосов, М.В. Акулова, А.М.Краснов, //Научное издание. – Иваново: ИГАСУ, 2008. – 212 с.
29. Краснов, А.М. Физико-химические основы технологии дорожно строительных материалов: учебное пособие /А.М. Краснов, МарГТУ – Йошкар ола, 1993. – 113 с.
30. Краснов, А.М. Влияние поливибрационного уплотнения и микронаполнителя песчаной бетонной смеси на физико-механические характеристики /А.М. Краснов //Совершенствование автомобильных дорог и искусственных сооружений на Северо-Западе РСФСР :Межвуз.темат. сб. тр.
/ЛИСИ. – Л., 1987. – С. 128-134.
31. Краснов, А.М. Высоконаполненный мелкозернистый песчаный бетон /А.М.Краснов /Сб. научн. тр. Межд. научн.-практ. конф. – Пенза: ПГСА, 2002. – С. 219-222.
32. Краснов, А.М. Поливибрационный мелкозернистый бетон /А.М. Крас нов, С.В. Федосов, М.В. Акулова //Инфор. среда вуза: материалы XB Междунар.
научн. техн. конф. – Иваново: ИГАСУ, 2008. – С. 13.
33. Краснов, А.М. Физико-химический анализ структуры мелкозернистого бетона повышенной прочности /А.М. Краснов, С. В. Федосов, М.В. Акулова //Инфор. среда вуза: материалы XV Междунар. научн. техн. конф. – Иваново:
ИГАСУ, 2008. – С. 157-159.
34. Краснов, А.М. К вопросу эффективной оценки изменения свойств поливибрационного мелкозернистого бетона от содержания наполнителя /А.М.Краснов, М.В. Акулова //Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов – 2007: Межвуз. сб. научн. статей. – Йошкар-Ола:
МарГТУ, 2008. – С. 147-149.
35. Краснов, А.М. Отходы строительной индустрии в дорожном строительстве /А.М. Краснов, Н.Н. Матвеев, А.А. Краснов //Ресурсосбережение и экология: Тез. докл. науч.-техн. конф. – Ижевск, 1990. – С. 92-93.
36. Краснов, А.М. Влияние размера и химического состава заполнителя на проч ность песчаного бетона дорожных плит /А.М. Краснов, Е.Л. Курмузакова, Н.В. Четвери кова //Использование отходов промышленности при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог в нечерноземной зоне РСФСР: Тез. докл. науч.-практ. конф. – Владимир, 1990. – С. 54-56.
37. Краснов, А.М.Исследование песчаного бетона безавтоклавного твердения /А.М. Краснов, В.А. Шмидт //Технология бетонных работ в условиях сухого и жаркого климата. – Ташкент, 1983- 1984. – С. 89-92.
38. Краснов, А.М. Влияние способа формирования цементно-песчаной смеси на свойства мелкозернистого песчаного бетона /А.М. Краснов //Современные проблемы строительного материаловедения. Ч.3. Перспективные направления в теории и практике минеральных вяжущих веществ и минералов на их основе: Сб. тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. – Казань, 1996. – С. 81 82.
39. Краснов, А.М. Расчет оптимального наполнения мелкозернистого бетона /А.М.Краснов, С. В. Федосов, М.В. Акулова //Инфор. среда вуза: материалы XIV Междунар. научн. техн. конф. – Иваново: ИГАСУ, 2007. – С. 137-140.
40. Краснов, А.М. Зависимость прочности поливибрационного песчаного бетона от величины цементной пленки из цементного камня /А.М. Краснов //Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса: I-й междунар.
науч.-техн. конф. – Ростов-на-Дону, 1998. – С. 21-23.