Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов (стр. 18 )

Были проведены следующие физико-химические исследования жидкости:

1.  Инфракрасная спектроскопия.

2.  Хроматографический анализ.

3.  Проба Бельштейна.

ИК-спектроскопия проводилась на аппарате ИКС-29. Исследованный образец представлял собой жидкую пленку между стеклами КВr. Пики поглощения характеризуют наличие валентных колебаний ОН-группы, валентные колебания С-Н связи, характерной для алифатических углеводов, валентных колебаний карбоксильной группы, деформационные колебания СН3 группы, а также другие пики, характерные для органических веществ углеводородного ряда.

Затем произвели выпаривание образца до получения твердой части в виде белого парафиноподобного вещества. Образец поместили между стеклами КВr. Пики поглощения характеризовали наличие валентной связи ОН-группы, что говорит о том, что предполагаемый углеводород имеет высокомолекулярную спиртовую основу. Кроме того, имеется полоса поглощения, характерная для галогенов.

Для идентификации растворителя была отобрана проба жидкости и помещена в камеру анализатора аппарата Chrom 5. Исследуемый раствор характеризовался максимальным пиком на 44 секунде. В качестве эталонного образца был взят этиловый спирт, который дал такие же показатели. Таким образом, растворитель исследуемого раствора – этиловый спирт.

Проба Бельштейна для определения галогенов показала наличие CI-иона.

Для исследования грунта, стабилизированного СОИЛ-2000, использовались образцы-цилиндры с размерами Д=Н=5 см, изготовленные методом прессования под нагрузкой 15 МПа из смеси оптимальной влажности. Добавки стабилизатора вводились с водой затворения.

Образцы выдерживались в сухих условиях в течение семи суток и подвергались испытанию на водопроницаемость и прочность. Образцы устанавливались в емкость с залитым водой гравием, на поверхность которой уложен слой фильтрационной бумаги. Через 1, 2, 24, 48 часов замеряли высоту подъема жидкости в образце. Затем проводили испытание на сжатие на гидравлическом прессе мощностью 5-10 т.

Внешний осмотр образцов после изготовления показал их высокое качество: ровность поверхностей, отсутствие трещин и сколов. Это свидетельствует о хорошей уплотняемости смеси, ее оптимальном составе. После испытания на капиллярный подъем образцы также имели хороший внешний вид. Результаты испытаний образцов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Водопроницаемость стабилизированных грунтов.

№ состава	Состав, %	Высота капиллярного подъема, мм	Критерий оценки, мм	Выводы
Грунт	Добавка	Вода
1	99,6	0,4	12	50	>30	Неудовл.
2	99,4	0,6	12	34	>30	Неудовл.
3	99,2	0,8	12	17	<30	Удовл.

Прочность образцов стабилизированных грунтов в возрасте семи суток составила 2,2…3,2 МПа.

Анализ результатов исследований показал следующее:

Все составы из супесчаного грунта, укрепленного СОИЛ-2000, хорошо уплотняются, обладают хорошими технологическими свойствами, быстро набирают прочность. Капиллярный подъем составляет от 17 до 50 мм. Наибольший капиллярный подъем (>50 мм) наблюдается у первого состава со средней плотностью 2,2 гр/см3, с добавкой 0,4 % СОИЛ-2000. Для практического применения рекомендуется состав № 3 (добавление СОИЛ-2000 составило 0,8 %). Прочность образцов при сжатии составляет от 2,2 до 3,2 МПа. Наибольшую прочность показал состав № 1, а наименьшую состав № 3. По механизму действия СОИЛ-2000 является ионообменным препаратом и катализатором, а не вяжущим веществом. Его активная составляющая, в результате ионного обмена электро-адсорбционной силой связывается с поверхностью коллоидных частиц грунта, в дальнейшем не вымывается. Обработка грунта способствует уменьшению водопоглощения, капиллярного подъема влаги, повышению уплотняемости.

Технология стабилизации грунта СОИЛ-2000 основана на механизме действия концентрата СОИЛ-2000 для обработки грунта. При этом необходимо соблюдать следующие основные требования:

- концентрат СОИЛ-2000 должен гомогенно пропитывать обрабатываемый слой грунта;

- коэффициент уплотнения при оптимальной влажности должен составлять не менее 0,95.

- расход концентрата составляет 0,2…1,4 кг/м2 в зависимости от типа грунта и требуемой гидроизоляции. Концентрат вносится в грунт в виде водного раствора в соотношении 1:20…1:100..

- грунты должны иметь следующие характеристики:

·  содержание частиц размером менее 0,02 мм должно быть не менее 10 % по массе;

·  содержание органических примесей не должно превышать 5 % по массе;

- уровень грунтовых вод должен находиться ниже уровня обрабатываемого грунта

- толщина обрабатываемого слоя грунта должен быть не менее 25 см.

Исследования возможности стабилизации грунта органической жидкостью СОИЛ-2000 в Венгерском университете г. Печ и Ижевском государственном техническом университете показывают высокую эффективность этого метода. Уменьшается водопоглощение грунта, повышается его уплотняемость. Технология стабилизации грунта проста, не требует специального оборудования. Открываются уникальные возможности для устройства устойчивого земляного полотна автомобильных дорог, оснований под различного рода сооружения.

Множество тестов и исследований доказывают, что технология СОИЛ-2000 не принести никакого вреда, не означает никакого риска для окружающей среды. Ввиду того, что грузоподъемный слой дороги создается из местного грунта, значительно уменьшаются транспортные расходы, связанные с процессом строительства дороги; по сравнению с традиционной технологией значительно уменьшаются и потребность в добыче камня.

СПИСОК литературЫ

1.  Ржаницын закрепление грунтов в строительстве. – М.:Стройиздат, 1986. – С. 131 – 136.

2.  , , Й. Орбан. Стабилизация грунтовых оснований концентратом СОИЛ-2000./Материалы Всероссийской научно-технической конференции СТРОЙКОМПЛЕКС-2005: Ижевск, 2005. – 264 с.

Удк 691:53/54

, д-р техн. наук, профессор, , канд. техн. наук, доцент,

, бакалавр, , бакалавр

Ижевский государственный технический университет

д-р-инженер, профессор

Вильнюсский технический университет им. Гедиминаса, Литва

-Б., д-р-инженер

Баухауз-Университет Веймар, Германия

ПОРИЗОВАННЫЕ ФТОРАНГИДРИТОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ

С НАНОДИСПЕРСНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Для достижения повышенных физико-механических показателей в поризованные бетоны вводится армирующий компонент в виде дисперсных волокон из полимеров [1, 2]. Так как эти волокна имеют размеры от 5 до 20 мм, то при введении их в поризованные бетоны, они, равномерно распределяясь в объеме пенобетона, пронизывают структуру пор, не влияя на состояние стенок пор в бетоне. Поэтому высокодисперсная арматура из полимерных волокон позволяет лишь несущественно улучшить механические характеристики изделий из поризованных бетонов. Повышение физико-механических свойств поризованных бетонов, в том числе газобетонов на основе ангидритовых вяжущих, возможно только при армировании стенок пор в поризованном бетоне. Учитывая толщину его стенок, эффективное армирование может быть достигнуто нанотубулярными формами вещества, такими как углеродные нанотрубки, размеры которых на порядок ниже толщины стенок пор.

Рис. 1. Возможная схема синтеза углеродных нанотрубок из ароматических углеводородов

Одной из возможных форм метастабильных наноформ углерода может быть квазиодномерная трубчатая структура - протяженный цилиндр, образуемый сверткой атомной "ленты", вырезанной из графеновой сетки (рис. 1).

Основным элементом таких структур является графитовый слой - поверхность, выложенная правильными шестиугольниками с атомами углерода, расположенными в вершинах. Графитовый слой образует протяженные структуры в виде полого цилиндра [3].

Длина нанотрубок достигает десятков микрометров, диаметр составляет обычно несколько нанометров. Как показывают исследования [4 - 7], большинство нанотрубок состоит из нескольких графитовых слоев, либо вложенных один в другой, либо навитых на общую ось. Расстояние между слоями практически всегда составляет 0,34 нм, что соответствует расстоянию между слоями в кристаллическом графите.

Способность ориентировать функциональные группы вдоль оси нанотрубок с последующим их сращиванием до кристаллогидратного состояния позволяет получать композиционные структуры с ультрадисперсным армированием [8]. Введение в твердеющие ангидритовые композиции нанодисперсных структур типа тубуленов позволяет одновременно создать дисперсное армирование в композиционном материале и стимулировать структурообразование композиций [9].

Для снижения энергетических затрат и широкого варьирования возможностей получения углеродные нанотрубки синтезировались из углеводородного конденсированного сырья (ароматических углеводородов или полимеров, содержащих функциональные группы) методом низкоэнергетической дегидрополиконденсвции и карбонизации в гель-матрицах. В качестве исходного углеродного материала использовали антрацен и фенантрен.

В качестве активной среды использовали расплавы хлоридов алюминия, меди, кобальта, марганца, хрома, а также смеси хлоридов и смеси хлоридов с ультрадисперсными порошками соответствующих металлов [10]. Разработанная технология низкотемпературного синтеза углеродных нанотрубок запатентована (патент РФ на изобретение № 000).

а) б) в)

Рис. 2. Микроструктура углеродметаллсодержащих образований, полученных из ароматических углеводородов: (а) - общий вид (х60); (б) - фрагмент расщепленного образования (х450); (в) - углеродные нанотрубки