Metodoloģija īpaši smalkgraudainu cementa kompozītu ilglaicīgo īpašību noteikšanai un plaisu attīstības izpētei
2015
Andīna Sprince

Aizstāvēšana
10.04.2015. 14:15, Rīgas Tehniskās universitātes Būvniecības inženierzinātņu fakultātē, Āzenes ielā 16, sēžu zālē

Zinātniskais vadītājs
Leonīds Pakrastiņš, Aleksandrs Korjakins

Recenzenti
Robertas Balevicius, Bradley Justin Pease, Ainārs Paeglītis

Pēdējās desmitgadēs arvien vairāk tiek veidoti jauni, atšķirīgi konstruktīvie cementa kompozīti – sākot ar samazinātu cementa daudzumu, mazākiem pildvielu izmēriem, disperso stiegrojumu šķiedru veidā, ķīmiskajām piedevām un pazeminātu ūdens un cementa attiecību, veidojot betona matricas, kam ir uzlabotas fizikāli mehāniskās īpašības. Lai arī ietekme uz šīm īpašībām ir apzināta, tomēr pastāv vairāki šķēršļi, kas kavē šo jauno cementa kompozītu plašāku izmantošanu būvniecībā. Viens no galvenajiem kavēkļiem ir nepietiekama informācija par šādu uzlaboto cementa kompozītu ilglaicīgajiem un ilgizturības rādītājiem – šļūdi, rukumu un plaisām, kas būtiski var ietekmēt drošu un ilglaicīgu būvju ekspluatāciju. Minēto apgalvojumu paspilgtina fakts, ka esošie īpašību noteikšanas standarti ir nepilnīgi un neviennozīmīgi. Eiropas reglamentējošo standartu sarakstā ir standarts EN 12390 „Sacietējuša betona testēšana”, kurā nav sniegta informācija, kā nosakāmas cementa kompozītu ilglaicīgās un ilgizturības īpašības – šļūdes, rukuma deformācijas, plaisu atvēruma lielums un to attīstības izpēte. Vēl viens būtisks šķērslis – projektēšanas normu ieviešanas aizkavēšanās. Jaunajiem cementa kompozītiem nav piemērojamas aprobētās aprēķina procedūras, kuras izmanto tradicionālajam, parastas stiprības betonam. Vērtības empīriskajās shēmās ir aptuvenas un vairumā gadījumu izmantojamas tikai maznozīmīgu būvju ilglaicīgo īpašību prognozēšanai, jo reālie cementa kompozītu sastāvi, izmantotās izejvielas, apkārtējās vides apstākļi, paraugu ģeometrija un vecums katrā individuālajā projektā var atšķirties no modeļos ievērtētajiem lielumiem. Ja nav lielas datu atbilstības, ir nekorekti izmatot izstrādātos modeļus, jo tādējādi tiktu radītas būtiskas neprecizitātes aprēķinos. Darba teorētiskajā daļā apkopotas dažādas šļūdes, rukuma, plaisu noteikšanas metodikas un doti dažādi ilglaicīgo īpašību noteikšanas matemātiskie un empīriskie modeļi. Balstoties uz veikto literatūras analīzi, izveidota metodoloģija īpaši smalkgraudainu cementa kompozītu (ISCK) (kam pildvielas lielākais ģeometriskais izmērs ≤ 5 mm) ilglaicīgo īpašību noteikšanai un plaisu attīstības izpētei. Veikta metodoloģijas eksperimentālā aprobācija un iegūto rezultātu analīze. Darba noslēgumā, pamatojoties uz veikto literatūras analīzi, jaunizveidoto metodoloģiju un tās aprobācijas gaitā iegūto eksperimentālo datu analīzi, izstrādātas rekomendācijas iegūto rezultātu praktiskai izmantošanai – standartu un projektēšanas normu pilnveidošanai. Izveidotā metodoloģija ir vitāli nepieciešama, lai noteiktu mūsdienu jauno, atšķirīgo parastas, augstas un sevišķi augstas stiprības cementa kompozītu raksturīgās īpašības, kas nepieciešamas drošu un ilglaicīgu būvju projektēšanā, kā arī pie turpmākas racionālāku cementa kompozītu izveides, kuru izmantošana ļautu samazināt materiāla kopējo patēriņu, kā arī samazināt konstrukciju kopējo svaru, būvēt augstākas būves, izmantot būvelementus ar efektīvāku šķērsgriezumu un projektēt graciozākas plānsieniņu konstrukcijas, realizējot jaunas, sarežģītākas formas. Cementa kompozīta uzlabotās īpašības padarīs to par izdevīgāku materiālu no ekonomiskā viedokļa un par iespējams vienīgo materiālu specializētās būvniecības jomā. Jaunradītā ISCK ilglaicīgo īpašību noteikšanas un plaisu attīstības izpētes metodoloģija nosaka cementa kompozītu sastāva, paraugu izgatavošanas un eksperimentālo pārbaužu veikšanas procedūru aprakstus, kā arī iegūto datu apstrādi un aparatūras izvēli. Metodoloģija lietojama materiālu mehānisko īpašību noteikšanas laboratorijās. Metodoloģijas izstrādes gaitā pārveidots stends cementa kompozītu vienasīgās šļūdes deformāciju noteikšanai stiepē un adaptēts stends vienasīgās šļūdes deformāciju noteikšanai spiedē. Tāpat izveidots jauns stiepes vienasīgais pārbaudes stends, kas īpaši piemērots maza izmēra paraugu un stiepes plaisu izpētes veikšanai. Metodoloģija aprobēta dažādiem parastas, augstas un sevišķi augstas stiprības cementa kompozītiem (15 sastāviem), dažādos vecumos (tai skaitā arī agrā), dažādās mitruma koncentrācijās (mitrā un gaissausā), dažādu ģeometrisko formu un izmēra paraugiem (kubiem, cilindriem, prizmām, plātņveida paraugiem). Eksperimentāli noteiktas dažādas minēto materiālu īpašības – spiedes un stiepes stiprība, elastības modulis, vienasīgās šļūdes un žūšanas rukuma vienasīgās deformācijas, noteikts šļūdes koeficients, īpatnējā šļūde, kā arī veikta plaisu rašanās, attīstības, rakstura, plaisu atvēruma lieluma izpēte un noteikts spriegumu intensitātes faktors, sprieguma lauks plaisas galā u.c. Pamatojoties uz aprobācijas gaitā iegūto eksperimentālo datu statistisko apstrādi, var apgalvot, ka jaunizveidotā metodoloģija ISCK ilglaicīgo īpašību noteikšanai un plaisu attīstības izpētei ir lietojama dažādu cementa kompozītu raksturīgo īpašību noteikšanai. Darbā izstrādātas arī rekomendācijas iegūto rezultātu praktiskai izmantošanai – standartu un projektēšanas normu pilnveidošanai. Darbs satur 172 lappuses, 92 attēlus, 8 tabulas, 158 literatūras avotus un 2 pielikumus.


Atslēgas vārdi
METHODOLOGY; LONG‐TERM; CREEP; SHRINKAGE; CRACK; EXTRA FINE AGGREGATE CEMENT COMPOSITES

Sprince, Andīna. Metodoloģija īpaši smalkgraudainu cementa kompozītu ilglaicīgo īpašību noteikšanai un plaisu attīstības izpētei. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2015. 172 lpp.

Publikācijas valoda
Latvian (lv)
RTU Zinātniskā bibliotēka.
E-pasts: uzzinas@rtu.lv; Tālr: +371 28399196