Развитие теории разрушения и стойкости дорожных цементных бетонов при действии агрессивных факторов

Abstract

RU: Толмачев С.Н. Развитие теории разрушения и стойкости дорожных це-ментных бетонов при действии агрессивных факторов. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.05 – строительные материалы и изделия. Украинская ака-демия железнодорожного транспорта. – Харьков, 2013. Диссертация посвящена созданию новых количественных теоретических представлений о действительных механизмах разрушения и защиты от разруше-ния дорожного бетона в процессе его эксплуатации. Теоретической основой при этом явились традиционные и новые закономерности коллоидной химии и фи-зико-химической механики дисперсных систем и материалов. Дается критический анализ современных представлений о деформирова-нии и разрушении дорожного бетона при действии агрессивных факторов, спо-собы повышения долговечности, особенности влияния климатических условий на процессы массопереноса и испарение влаги из твердеющего бетона, особен-ности и закономерности влагопотерь на защищенных и открытых поверхностях бетона. Развиты представления о механизмах размывания контактов и испарения воды как факторов разрушения и долговечности дорожного бетона. Показано, что долговечность дорожного бетона, как и любого другого, его стойкость в ус-ловиях замораживания и оттаивания, увлажнения и высушивания (испарения), а также коррозия, обусловлены существованием ДЭС на поверхности бетона и его структурных элементах, электрокапиллярными явлениями, а также электропо-верхностными взаимодействиями структурных элементов друг с другом и с во-дой в адсорбционном и диффузном слоях. Выполнен большой комплекс стандартных физико-механических и физиче-ских методов исследований и испытаний, в т.ч. прочности, подвижности, удобо-укладываемости, расслаиваемости, плотности и пористости бетонных смесей и бетона, морозостойкости, истираемости и водопоглощения, испарения воды из бетона. Кроме того, использовали физико-химические методы исследований, в т.ч. метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с помощью сканирующего микрокалориметра ДСМ-2М. На основе экспериментально-теоретических исследований разработаны новые теоретические представления о механизмах испарения свободной и физи-ко-химически связанной воды, смачивания бетона и его компонентов, истирания бетона. Уточнена действительная скорость испарения воды из свободных объе-мов и бетона. Проведены экспериментальные исследования влияния на истираемость бе-тона циклических воздействий насыщения-высушивания, замораживания-оттаивания, а также влияния изменения содержания цемента, песка и щебня. Ис-следованы и даны величины влагопотерь из бетона при действии различных аг-рессивных факторов. Разработаны схемы процессов смачивания, испарения, структуры бетона на различных уровнях, строения ДЭС и его диффузной части, ответственной за процессы вымывания и выщелачивания бетона, разработаны математические модели процессов и взаимодействий. Приведены данные о внедрении результатов исследований по диссертации. EN: Tolmachоv S.N. Development of theory of destruction and stableness of road cement concretes at the action of aggressive factors. Dissertation on the competition of graduate degree of doctor of engineering sci-ences on speciality 05.23.05 – are building materials and wares. Ukrainian academy of railway transport. – Kharkiv, 2013. Dissertation is sanctified to creation of new quantitative theoretical ideas about the actual mechanisms of destruction and protecting from destruction of road concrete in the process of his exploitation. Theoretical basis of this theory are traditional and new conformities to law of colloidal chemistry and physical and chemical mechanics of the dispersible systems and materials. The walkthrough of modern ideas is given about deformation and destruction of road concrete at the action of aggressive factors, methods of increase of longevity, fea-tures influence of climatic terms on the processes of transfer of mass and evaporation of moisture from a hardening concrete. It was consider the particularizes and law-gowerned of waste of water from the protected and open surfaces of concrete. Devel-oped idea about the mechanisms of washing out of contacts and evaporation of water as factors of destruction and longevity of road concrete. It is shown that longevity of road concrete, as well as any other, his firmness in the conditions of freeze-thaw dura-bility, moistening and drying, and also corrosion is conditioned by existence of double electric layer (DEL) on the surface of concrete and his structural elements, by the elec-tro-capillary phenomena, and also electro-superficial co-operations of structural ele-ments with each other and with water in adsorption and diffuse layers. The large complex of standard mechanical and physical methods of researches and tests is executed, including to durability, mobility, placeability, stratification, to the closeness and porosity of concrete mixtures and concrete, frost-resistance, wearing away and water-absorption, evaporation of water from a concrete. In addition, used the physical and chemical methods of researches, including method of differential sweepable calorimetry (DSC) by means of sweepable microcalorimeter of ДСМ-2М, thermoanalysis by means of дериватографа Q – 1500D productions of Hungary. On the basis of experimentally-theoretical researches new theoretical ideas are worked out about the mechanisms of evaporation of free and physically and chemical constrained water, moistening of concrete and his components, abrasion of concrete. Actual speed of evaporation of water is specified from free volumes and concrete. The experimental are conducted researches of influence on wearing away of concrete of cyclic influences of satiation-drying, freezing-thawing, and also influence of change of maintenance of cement, sand and macadam. The sizes of evaporation of water are investigational and given from a concrete at the action of different aggres-sive factors. The charts of processes of moistening, evaporation, structures of concrete, are worked out on different levels, structures of DEL and his diffuse part accountable for the processes of washing and lixiviating of concrete, the mathematical models of processes and co-operations are worked out.