На третьому етапі досліджень було встановлено, що застосування наповнювачів дозволяє ефективно керувати структуроутворенням бетону і, отже, його механічними характеристиками і довговічністю. Застосування дисперсного армування дозволяє істотно підвищити тріщино- і ударостійкість бетону тонкостінних конструкцій ГТС, що піддаються динамічним діям. Крім того, за рахунок введення фібри можна значно збільшити морозостійкість матеріалу.

Експлуатація у вологому середовищі при малій товщині захисного шару в тонкостінних спорудах викликає необхідність застосовувати полімерну фібру, яка не схильна до корозії.

Аналіз впливу варійованих на третьому етапі досліджень факторів складу на міцність фібробетону при стиску у водонасиченому стані показав, що введення 6..8% наповнювача викликає підвищення міцності на 10-15 МПа.

За рахунок введення оптимальної кількості фібри на 1..1,5 МПа зростає міцність на розтягування при згині у водонасиченому стані, що пояснюється армуючою дією волокон.

При введенні фібри спільно з наповнювачем міцність бетону на розтягування при згині зростає на 25..30%. Істотно впливає на міцність суднобудівного бетону зерновий склад піску. Оптимальним дозуванням пластифікатора С-3 для дрібнозернистих бетонів можна вважати 0.8% від маси цементу.

Проведені комплексні дослідження дозволили призначити склади суднобудівельних бетонів і фібробетонів класів B60 - В70 для тонкостінних конструкцій плавучих і гідротехнічних споруд при підвищених значеннях міцності бетону на розтягнення при згині.

У шостому розділі представлені дослідження впливу на довговічність бетону тонкостінних конструкцій плавучих і гідротехнічних споруд модифікації кольматіруючимі і пластифікуючими добавками, дисперсного армування і наповнювача. Показаний позитивний вплив даних видів модифікації при експлуатації в специфічних для подібних споруд умовах.

При дослідженні властивостей модифікованих суднобудівельних бетонів і фібробетонів одним з основних завдань було вивчення впливу складу на водонепроникність (W) і морозостійкість (F) матеріалу. Встановлено, що за рахунок модифікації структури шляхом введення до складу бетону запропонованої комплексної добавки його водонепроникність підвищується в 1.5-2 рази (рис.11.а), і досягає 1210⁵Па (для композитів з кількістю цементу близько 600 кг/м³) і 1810⁵Па (для композитів з кількістю цементу до 800 кг/м³).

За рахунок структурних змін морозостійкість дрібнозернистого бетону збільшується на 100-150 циклів в морській воді, і досягає рівня F550 (рис.11.б). Комплексна добавка [Пенетрон A + суперпластифікатор С-3] є ефективним модифікатором для підвищення довговічності матеріалу.

Досліджені склади фібробетонів забезпечували заданий рівень водонепроникності - від W14 до W20, що досягалося наявністю в їх складі комплексної добавки і наповнювача, поліпшуючих капілярно-порувату структуру композиту.

Діаграми, що відображають вплив Щ/П відношення, кількості фібри і наповнювача на морозостійкість модифікованих фібробетонів показані на рис.12 (рис.12.а - склади з фіброю A, рис.12.б - склади з фіброю B). Дозування цементу, зафіксована на рівні 600 кг/м³ (х₁ = 0).

Аналіз діаграм дозволяє відзначити, що тільки за рахунок введення наповнювача морозостійкість композиту збільшується на 100 циклів, що пояснюється зміною капілярно-поруватої структури бетону. Також істотно, на 100-150 циклів, підвищується морозостійкість за рахунок застосування дисперсного армування. При одночасному введенні наповнювача рівень морозостійкості досягає марки F600. Позитивний вплив фібри на морозостійкість композиту пояснюється армуючим ефектом її волокон, що сприймають і перерозподіляють напруження, яке виникає у структурі при заморожуванні і відтаванні.

Тріщиностійкість матеріалу оцінювалася методами механіки руйнувань по рівню критичного коефіцієнта інтенсивності напружень К_1С, який визначався за трьохточковою схемою випробувань зразків з надрізом. Аналіз експериментально-статистичних моделей дозволив зробити висновок, що найбільш істотно на рівень критичного коефіцієнта інтенсивності напруження впливає кількість наповнювача і фібри.

Аналіз діаграми, що відображає вплив кількості наповнювача і полімерної фібри на тріщиностійкість бетону (рис.13.а - фібра А, рис.13.б - фібра B) дозволяє зробити висновок, що за рахунок спільного введення наповнювача і фібри тріщиностійкість бетону збільшується на 40% - від К_1С=0.48 до К_1С=0.67 МПаЧм^0.5. Спільне застосування дисперсного армування і наповнювача є ефективним засобом для підвищення довговічності бетонів тонкостінних конструкцій гідротехнічних і плавучих споруд, які піддаються динамічному впливу.

У залежності від умов, у яких здійснюється твердіння бетону, в ньому відбувається процес усадки внаслідок випаровування вологи або набухання. Обидва процеси характеризуються відповідними об'ємними деформаціями, які створюють у бетоні внутрішнє напруження. Усадку бетону викликано фізико-хімічними і капілярними явищами, які відбуваються у гелевій складовій цементного каменю і зумовлені зміною вологовмісту у бетоні. Величина і характер осідання або набухання модифікованих бетонів залежать від їх складу, а також від температури і вологості навколишнього середовища і тривалості експлуатації.

Досліджувалось осідання у повітряно-сухих умовах і набухання у воді модифікованих бетонів. Залежність величини осідання або набухання у часі має згасаючий логарифмічний вид. Узагальнені результати вимірювань показано на рис.14.

Деформації набухання бетону у водному середовищі в середньому в 5 разів нижче в порівнянні з усадкою на повітрі. Найбільш схильні до об'ємних деформацій «еталонні» склади. Дисперсне армування помітно знижує набухання матеріалу. Даний ефект пояснюється армуючими властивостями волокон, які сприймають розтягуючу напругу при набуханні матриці матеріалу. Використання наповнювача помітно знижує деформації усадки бетону. На нашу думку, ефект пояснюється активною участю наповнювача в процесі самоорганізації цементного каменя і бетону. Мінімальні значення вологісних деформацій характерні для складів, в яких дисперсне армування поєднується з введенням наповнювача. Дані бетони поєднують переваги обох модифікаторів і можуть бути рекомендовані для використання в суднобудівних бетонах, особливо в зонах ватерлінії всіх плавспоруд і технологічних зонах підйому і спуску плавучих доків.

У сьомому розділі наведено результати практичної реалізації досліджень.

Для натурних досліджень бетонів тонкостінних споруд було розроблено інструкцію для обстеження і оцінки технічного стану гідротехнічних споруд, затверджену Держводгоспом України, і інструкцію з обстеження елеваторних споруд, затверджену Мінсільгоспом.

Для забезпечення можливості більш точного і швидкого прогнозування довговічності матеріалу у рамках даної роботи було розроблено метод прискореного визначення морозостійкості бетону за рівнем зміни його пошкодженості під дією заморожування та відтаювання.

З метою визначення взаємозв'язку між коефіцієнтом технологічної і експлуатаційної пошкодженості модифікованого бетону і його морозостійкістю оцінювалися зміни коефіцієнта пошкодженості Kn_S після проведення 5 циклів заморожування і відтаювання у солоній (50 г/літр) воді при температурі t = _505°С. Коефіцієнт кореляції між рівнем Kn_S і морозостійкістю бетону F дорівнює -0.856. Тобто зразки, у яких у меншій мірі змінилася технологічна пошкодженість, показують більшу морозостійкість (рис.15). На підставі проведених досліджень було запропоновано метод прискореного визначення морозостійкості бетону. За отриманою емпірично для конкретного виду бетону лінійною залежністю прогнозується морозостійкість бетону (патент №20590).

Одним із критеріїв довговічності є показники корозійної стійкості суднобудівного бетону П_КС.

За рівнем змін його пошкодженості під дією зволоження і висушування (зволоження у морській воді при t=20°C протягом 6 годин і висушуванні у термостаті при температурі 45..50°C протягом 18 годин) прискорена методика визначення корозійної стійкості бетону дозволила визначити рівень П_КС уже у віці бетону 60..90 діб, при цьому випробування займають від 2-х до 4-х тижнів. Слід відмітити, що мінімальний термін випробувань бетону на корозійну стійкість стандартним методом складає чотири місяця, а при натурних спостереженнях - до 20 років.

На підставі експериментальних і теоретичних досліджень було розроблено прогноз довговічності підводних тонкостінних конструкцій плавучих і гідротехнічних споруд у залежності від водонепроникності бетону і градієнта напору (максимальної висоти водяного стовпа), тобто такого, що впливає на конструкцію фільтраційного впливу. Бетон підводних конструкцій не піддається морозному впливу, тому в умовах фільтрації води і хімічної корозії довговічність зумовлена переважно водонепроникністю. У прогнозі прийнято середню товщину стінки плавспоруди 10 см і загальний вигляд залежності показано на рис.16.

У дослідженнях розроблялись оптимальні технологічні способи виготовлення і застосування модифікованих бетонів для будівництва і відновлення тонкостінних гідротехнічних споруд. За результатами роботи розроблено «Регламент з технології виготовлення і застосування бетонів з комплексною добавкою [Пенетрон + С-3] для виготовлення та відновлення гідромеліоративних залізобетонних споруд», затверджений Держводгоспом України у 2005 р.

Отримані патенти України №19814 на бетонну суміш з комплексною добавкою [Пенетрон А + С-3] (2006 р.) і №32920 на бетонну суміш з наповнювачем (меленим піском), полімерною фіброю і комплексною добавкою [Пенетрон А + С-3] (2008 р.), а також патенти України №20590 на метод прискореного визначення морозостійкості бетону (2007 р.) і №38003 на неруйнуючий спосіб визначення однорідності бетону в конструкціях.

Розроблені Регламенти з технології приготування модифікованих бетонів використовувались при відновленні бетону гідротехнічного тунелю діаметром 5 м каналу Дніпро-Донбас на ПК 318+35 м, а також докової частини ГНС головного Каховського магістрального каналу.

Також розроблено «Регламент з технології приготування і застосування модифікованого бетону для гідротехнічних споруд меліорації, водопропускних споруд автодоріг з використанням полімерної фібри», затверджений Держводгоспом України (2006 р.). Запропоновані склади сумішей модифікованих бетонів з полімерною фіброю використовувались при відновленні бетону конструкцій вхідного оголовка головного шлюзу каналу Дунай - Сасик і залізобетонних конструкцій очисних споруд Миколаївського водоканалу.

Розроблено Рекомендації з технології приготування і застосування важкого суднобудівного бетону при зведенні морських плавучих залізобетонних і композитних споруд. Дані рекомендації застосовувались на ХДЗ «Паллда» при зведенні зданого в експлуатацію у 2006 р. плавучого доку вантажопідйомністю 8000 т.

Результати роботи було враховано при розробці ДСТУ „Бетон суднобудівний. Основні вимоги” і ДБН «Бетонні і залізобетонні конструкції», а також в навчальному процесі.

ВИСНОВКИ

1. Розширено основи отримання модифікованих суднобудівних фібробетонів з високими експлуатаційними характеристиками і довговічністю за рахунок зниження капілярної поруватості і створення системи замкнутих пор малого розміру при використанні комплексного модифікатора [суперпластифікатор + кольматуюча добавка + наповнювач] і об'ємного дисперсного армування. Показано можливість отримання бетонів для тонкостінних конструкцій плавучих і гідротехнічних споруд з високою технологічністю, водонепроникністю не менше W12, морозостійкістю не нижче 400 циклів у морській воді.

2. Проаналізовано деструктивні впливи зовнішнього середовища, яким піддається суднобудівний бетон у процесі експлуатації. Доведено, що довговічність бетону тонкостінних плавучих і гідротехнічних споруд, які працюють в умовах значних і одночасних градієнтів вологості, температури, тиску і солоності, визначається адаптаційною здатністю його структури. У підводній частині споруди адаптаційну здатність структури бетону можна оцінити переважно водонепроникністю, у надводній - морозостійкістю, а в зоні перемінного рівня води - комплексом властивостей, що включають водонепроникність, морозостійкість, тріщиностійкість.

3. На підставі аналізу досліджень стану бетону плавучих і гідротехнічних споруд розроблено методологію призначення вимог до бетонів тонкостінних конструкцій, що експлуатуються у вологих умовах, у тому числі в морському середовищі. Регламентується кількість і якість в'яжучого, структурні характеристики бетону, міцність, непроникність (?W10), морозостійкість (?F400), корозійна стійкість. Показано, що залежно від умов експлуатації і цільового призначення бетонної конструкції необхідно висунути вимоги до різних якісних показників.

4. Виявлено загальні закономірності зміни структури бетону тонкостінних плавучих і гідротехнічних споруд у процесі експлуатації, розроблено класифікацію основних дефектів у структурі бетону. Доведено необхідність врахування зміни структури бетону при проектуванні складу бетону. Показано, що знизити градієнти локальних знакоперемінних вологісних деформацій можливо за рахунок створення умов для отримання капілярів одного розміру за умови зниження загальної поруватості. Досягти цього дозволяє введення комплексних модифікаторів, які складаються із пластифікуючих і кольматуючих добавок, а також наповнювача. Для перерозподілу локальних деформацій необхідно забезпечити передачу знакоперемінних деформацій по об'єму конструкції через об'ємне армування матеріалу конструкцій спеціальною фіброю. Названі заходи дозволяють створити резерв часу для прояву адаптаційних властивостей за рахунок приєднання до конструкційного процесу реліктових частин мінеральних в'яжучих. Запропоновано технологію і матеріали для відновлення бетону тонкостінних плавучих і гідротехнічних споруд.

5. Проаналізовано дії модифікаторів на структуру бетонів. Показано, що основні зміни якісних показників і довговічності бетону зумовлюються можливістю регулювання його капілярно-поруватої структури і проникності. Застосування комплексних модифікаторів і наповнювача дозволяє знизити відкриту поруватість на 10-20% і досягти зменшення середнього розміру пор у 1,5-2 рази, що дозволяє отримати мікропоруваті суднобудівні бетони і фібробетони з високою однорідністю пор.

6. Доведено ефективність застосування тонкодисперсного наповнювача для підвищення довговічності суднобудівного бетону. Показано позитивний вплив наповнювача на структуру композита і його механічні властивості. Міцність бетону зростає на 10-15 МПа, тріщиностійкість й ударна стійкість на 20-25%, морозостійкість на 100 циклів, водонепроникність на 2 атмосфери. Наповнювач, будучи активним у процесі самоорганізації структури, дозволяє ефективно керувати технологічною пошкодженістю бетону, відповідно змінювати загальний об'єм і тип міжкластерного простору. Таким чином, наповнювач істотно впливає на проникність композиційного матеріалу і на його адаптаційну здатність у процесі експлуатації.

7. Отримано і впроваджено дрібнозернисті бетони і фібробетони підвищеної водонепроникності і морозостійкості для тонкостінних плавучих і гідротехнічних споруд з новим комплексним модифікатором, що містить кольматуючу добавку, пластифікатор і наповнювач. Модифікатор дозволяє підвищувати водонепроникність у 1.5-2 рази і морозостійкість на 150-200 циклів у морській воді. Отримано високотехнологічні і довговічні суднобудівні бетони класів В60 і вище, які дозволяють знижувати товщину конструкцій плавспоруд. Вивчення роботи фібробетонів методом акустичної емісії показало, що введення волокон фібри збільшує стійкість до мікротріщиноутворень, підвищуючи опір до деструкції.

8. Запропоновано методику проектування і прогнозування довговічності бетону, який експлуатується у водному середовищі. Розроблено прискорений метод визначення морозостійкості бетону за рівнем змін його пошкодженості при заморожуванні та відтаюванні, а також прискорений метод визначення корозійної стійкості суднобудівного бетону за змінами його пошкоджень при зволожуванні і висушуванні.

9. Розроблено технології виготовлення і застосування дисперсно-армованого модифікованого бетону для тонкостінних елементів гідротехнічних споруд з гарантованою довговічністю і підвищеною стійкістю до динамічних впливів. Доведено, що спільне застосування дисперсного армування стійкої до корозії полімерної фібри і наповнювача дозволяє підвищити ударостійкість матеріалу у 3 рази, тріщиностійкість - більше, ніж на 40%, а також істотно підвищити морозостійкість і корозійну стійкість бетону й знизити величини його осідання і набухання у процесі експлуатації.

10. Результати досліджень впроваджено у виробництво. Розроблені і затверджені Регламент з технології виготовлення і застосування бетонів з комплексною добавкою [Пенетрон + С-3] для виготовлення і відновлення гідротехнічних споруд водного господарства, Регламент з технології приготування і застосування модифікованого бетону для гідротехнічних споруд меліорації і водопропускних споруд автодоріг з використанням полімерної фібри, а також Регламент з методики приготування високорухомих бетонних сумішей для ремонту тонкостінних гідротехнічних споруд. Розроблено Рекомендації з технології приготування і застосування важкого суднобудівного бетону при зведенні морських плавучих залізобетонних і композитних споруд. Розроблені суміші модифікованих бетонів використовувались при виробництві плавучих доків й відновленні й будівництві тонкостінних конструкцій гідротехнічних споруд меліорації. Результати роботи було враховано при розробці ДСТУ «Бетон суднобудівний. Основні вимоги» і ДБН «Бетонні і залізобетонні конструкції. Основні вимоги».

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Монографія

Мишутин А.В. Повышение долговечности бетонов тонкостенных плавучих и портовых гидротехнических сооружений / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин - Одесса: Одесский центр научно-технической и экономической информации, 2003 - 192 с. - здобувачем систематизовано результати досліджень, сформульовані основні принципи підвищення довговічності бетонів тонкостінних плавучих і портових споруд.

Патенти

1. Патент № 19814, Україна, Бетонна суміш з добавками [Пенетрон А + С-3] / Дорофєєв В.С., Мішутін А.В., Романов О.А. заявник і утримувач патенту ОДАБА, 2006 р. - здобувачем розроблено запропоноване співвідношення добавок.

2. Патент № 20590, Україна. Метод прискореного визначення морозостійкості бетону / Дорофєєв В.С., Вировой В.М., Мішутін А.В., Кровяков С.О., Романов О.А.. заявник і утримувач патенту ОДАБА, 2007 р. - здобувачем проведено експериментальну перевірку методу.

3. Патент № 32920, Україна, Бетонна суміш з наповнювачем (меленим піском), полімерною фіброю і комплексною добавкою [Пенетрон А + С-3] / Дорофєєв В.С., Мішутін А.В., Кровяков С.О., Гапоненко К.О. заявник і утримувач патенту ОДАБА, 2008 р. - здобувачем розроблено запропоноване співвідношення компонентів суміші.

4. Патент №38003, Україна, Спосіб визначення однорідності якості бетону / Дорофєєв В.С., Вировой В.М., Мішутін А.В., Кровяков С.О.,. заявник і утримувач патенту ОДАБА, 2008 р. - здобувачем проведено експериментальну перевірку способу.

Нормативні документи

1. Регламент з технології виготовлення і застосування бетонів з добавками системи Пенетрон та С-3 для виготовлення та відновлення гідромеліоративних залізобетонних споруд. Затверджений Держводгоспом України 2006 р. / Мішутін А.В., Бєлявський Ю.В., Романов О.А. - здобувачем розроблено основи застосування комплексної добавки Пенетрон - С-3 для гідромеліоративних споруд.

2. Регламент з технології приготування та використання бетонів для гідротехнічних споруд меліорації, водопропускних споруд і автодоріг, з використанням полімерної фібри. Державний комітет водного господарства України, 2006 р. / Мішутін А.В., Кровяков С.О., Бєлявський Ю.В., Гапоненко К.О. - здобувач розробляв склади та технології приготування модифікованого фібробетону.

3. Регламент з приготування високорухомих бетонних сумішей для ремонту тонкостінних гідротехнічних споруд. Державний комітет водного господарства України, 2007 р. / Мішутін А.В., Кровяков С.О., Бєлявський Ю.В., Гапоненко К.О. - здобувач розробляв склади і технології приготування високорухомих бетонних сумішей

4. Рекомендації з технології приготування і застосування важкого суднобудівельного бетону при будівництві морських плавучих залізобетонних і композитних споруд. Затверджено ХДЗ «Палада» в 2006 р. - здобувач розробив склади і технологію приготування суднобудівного бетону для композитних доків.

5. ДСТУ „Бетон суднобудівний. Основні вимоги” - здобувач коригував основні вимоги та методику іспитів суднобудівного важкого бетону.

6. Інструкція для обстеження та оцінки технічного стану елеваторних споруд/ Затверджено Мінсільгоспом України у 1992 р / Іванов Б.М., Мішутін А.В. - здобувач розробляв методи оцінки технічного стану конструкцій.

7. Регламент з обстеження та оцінки технічного стану бетонних та залізобетонних гідротехнічних споруд водного господарства. Державний комітет водного господарства України, 2008 р. / Мішутін А.В., Бєлявський Ю.В., Кровяков С.О. та ін. - здобувач розробляв методи оцінки технічного стану бетону гідротехнічних споруд.

8. ДБН «Бетонні і залізобетонні конструкції. Основні вимоги» (2008 р.). - здобувач коригував основні вимоги та методику іспитів важкого та легкого бетонів.

Статті в наукових журналах, збірниках наукових праць

1. Мишутин А.В. Повышение надежности и долговечности бетона плавучих сооружений / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин // Сборник научных трудов Международной инженерной академии «Перспективные задачи инженерной науки». Вып. 3 - GAUDEAMUS, 2003. - С.271-274. - здобувач проводив аналіз довговічності бетону плавспоруд.

2. Мишутин Н.В. Опыт применения технологии восстановления бетонных, железобетонных и металлических конструкций различных сооружений, работающих в сильноагрессивных средах/ Н.В. Мишутин, А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Випуск №1. Одеса: Місто майстрів, 2000. - С. 133-135 - здобувачем виконано порівняння технологій відновлення бетону конструкцій, які працюють у складних умовах.

3. Мишутин А.В. Повышение долговечности и водонепроницаемости стыков сборно-монолитных железобетонных конструкций / А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Випуск №2. Одеса: Місто майстрів, 2000. - С. 115-123. - здобувач проводив експериментальні роботи та аналізував види стиків конструкцій та їх водонепроникність.

4. Мишутин Н.В. Железобетонные плавучие сооружения и перспективы их использования / Н.В. Мишутин, А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Випуск №6. Одеса: Астропринт, 2002. - С. 181-186. - здобувачем проаналізовані перспективи використання плавучих залізобетонних споруд.

5. Мишутин А.В. Защитные свойства бетона по отношению к арматуре / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування. Випуск №5(18), частина 3. Рівне, 2002- С. 113-117. - здобувачем досліджувалися захисні властивості бетону до арматури у тонкостінних спорудах.

6. Кровяков С.А. Повышение технологической эффективности и надежности бетона плавсооружений / С.А. Кровяков, А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Випуск №7. Одеса: ОДАБА, 2002. - С. 81-85. - здобувачем виконано порівняння ефективності різних добавок для бетону плавспоруд.

7. Мишутин А.В. Усадка и набухание гидротехнического бетона тонкостенных конструкций / А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Випуск №8. Одеса: ОДАБА, 2002. - С. 143-147. - здобувач аналізував усадку і набухання модифікованого бетону.

8. Кровяков С.А. Анализ влияния полимерных фибр различной геометрии на свойства бетона в сухом и водонасыщенном состоянии / С.А. Кровяков, А.В. Мишутін, С.Р. Чепиль // Вісник Донбаської ДАБА 2002-1 (32) - Композиційні матеріали для будівництва. Макіївка, в-до ДонДАБА, 2002. - С. 110-114 - здобувачем виконано аналіз впливу дисперсного армування на властивості бетону тонкостінних конструкцій.

9. Мишутин А.В. Сравнение свойств современных цементов и добавок при разработке состава бетона плавучих и стационарных сооружений / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин, С.А. Кровяков // Вісник аграрної науки Причорномор'я. Випуск 1 (21). - Миколаїв: Видавництво Миколаївського державного аграрного університету, 2003. - С. 163-167 - здобувач порівнював властивості модифікованого суднобудівного бетону з різними добавками.

10. Мишутин А.В. Исследование структурных характеристик модифицированных бетонов / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин//Вісник Одеського національного морського університету, №10, 2003. - С. 221-225. - здобувачем проведено аналіз структури суднобудівних бетонів при застосуванні сучасних модифікаторів.

11. Ключник С.Н. Вопросы теории и проектирования дисперсного армирования / С.Н. Ключник, А.В. Мишутин / Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 10 - Одеса: ОДАБА, 2003. - С. 87-90. - здобувач розробляв принципи дисперсного армування при проектуванні бетонів для тонкостінних плавучих та гідротехнічних споруд.

12. Мишутин А.В, Состояние конструкций плавучих и стационарных железобетонных сооружений и пути повышения ресурса их эксплуатационной надежности / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин, С.Г. Майданник // Будівельні конструкції, Випуск 59, книга 2, К. НДІБК, 2003 - С. 131-135. - здобувач виконав аналіз довговічності бетону конструкції плавспоруд.

13. Кровяков С.А. Исследование трещиностойкости фибробетона с использованием полностью равновесных диаграмм деформации // С.А. Кровяков, А.В. Мишутин // Будівельні конструкції. Міжвідомчий науково-технічний збірник. Випуск 59. Книга 1. Київ: НДІБК, 2003. - С. 288-293 - здобувач виконував побудування повністю рівноважних діаграм деформації бетонів і фібробетонів.

14. Белявский Ю.В. Повышение долговечности водопропускных металлических и железобетонных труб / Ю.В. Белявский, А.В. Мишутин// Автомобільні дороги і дорожнє будівництво, Випуск № 71, К., НТУ, 2004. - С.225-229 - здобувач обґрунтував методи підвищення довговічності залізобетону для водопропускних споруд.

15. Мишутин А.В. Повышение долговечности бетонов мелиоративных сооружений / А.В. Мишутин, А.А. Романов // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 14 - Одеса, 2004. - С. 170-172 - здобувач аналізував методи підвищення довговічності бетону тонкостінних конструкцій меліоративних споруд.

16. Шавва К.И. Комплексная количественная оценка уровня качества химических добавок для бетонов и ремонтных композиций, используемых в мелиоративном строительстве / К.И. Шавва, А.В. Мишутин, А.А. Романов, Ю.В. Заволока // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 15 - Одеса: Вид-во ЗРС, 2004. - С. 302-308 - здобувач аналізував вплив хімічних добавок на показники якості бетону, які забезпечують його довговічність.

17. Мишутин А.В. Структура - основа долговечности бетона / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 17 - Одеса: ОДАБА, 2005. - С. 279-286 - здобувачем обґрунтовані методи управління структурою суднобудівного бетону для підвищення його довговічності.

18. Романов А.А. Комплексные задачи и решение по диагностике бетонных и железобетонных конструкций объектов гидромелиоративного назначения / А.А. Романов, А.В. Мишутин, Б.М. Усаченко, В.Н. Сергиенко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 18 - Одеса: ОДАБА, 2005. - С. 230-239 - здобувач розробляв комплексну методику обстеження бетону тонкостінних конструкцій меліоративних та плавучих споруд.

19. Мішутін А.В. Вплив комплексних добавок на водонепроникнення дрібнозернистих бетонів / А.В. Мішутін, С.О. Кровяков, О.А. Романов // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 20 - Одеса: Місто майстрів, 2005. - С. 273-277 - здобувачем створено принцип комплексного модифікатора, який складається з кольматуючої та пластифікуючої добавок.

20. Мишутин Н.В. Повышение долговечности бетонов тонкостенных конструкций плавучих и портовых гидротехнических сооружений / Н.В. Мишутин, А.В. Мишутин // Технологии бетонов, №5, М: - 2005, С. 20-22. - здобувач систематизував методи підвищення довговічності бетону плавучих та портових споруд.

21. Мишутин А.В. Анализ влияния армирования бетона полимерными фибрами различной геометрии на его свойства / А.В. Мишутин, Н.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 21 - Одеса: ОДАБА, 2006. - С. 140-147 - здобувачем порівнювалась ефективність різних видів фібри для бетону тонкостінних конструкцій.

22. Мішутін А.В., Вплив комплексної добавки суперпластифікатор С-3 + Пенетрон на властивості дрібнозернистого бетону/ А.В. Мішутін, С.О. Кровяков, О.А. Романов // Дороги і мости. Випуск 6: Збірник наукових статей - Київ:ДержДорНДІ, 2006. - С. 257-266. - здобувач провів аналіз дії суперпластифікатора С-3 та кольматуючої добавки Пенетрон на властивості бетону.

23. Мішутін А.В. Дослідження взаємозв'язку морозостійкості та технологічної пошкодженості модифікованого дрібнозернистого бетону / А.В. Мішутін, О.А. Романов // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 23 - Одеса: Місто майстрів, 2006. - С. 215-220 - здобувач запропонував принцип дослідження морозостійкості бетону по рівню зміни його пошкодженності при заморожувані та відтаюванні.

24. Мішутін А.В. Застосування бетонів, модифікованих системою суперпластифікатор С-3 + Пенетрон для відновлення гідротехнічних та гідромеліоративних споруд / А.В. Мішутін, С.О. Кровяков, О.А. Романов, М.В. Заволока // Меліорація і водне господарство. Вип. 93-94. К.: Аграрна наука, 2006. - С.203-209 - здобувач розробляв технологію відновлення бетону конструкцій тонкостінних гідротехнічних споруд.

25. Мишутин А.В. Оценка влияния состава модифицированного бетона на его прочность, водонепроницаемость и морозостойкость с учетом изменения Ц/В смеси / А.В. Мишутин, С.А. Кровяков // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. №71 (94). - Луганськ: вид-во ЛАНУ, 2007 - C. 348-356 - здобувачем вивчався вплив модифікаторів на властивості бетону з урахуванням зміни водопотреби суміші.

26. Дорофеев В.С. Повышение долговечности бетона тонкостенных гидротехнических сооружений за счет применения комплексных модификаторов / В.С. Дорофеев, А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 27 - Одеса: Зовнішрекламсервіс, 2007, - С. 160-164. - здобувач обґрунтував принцип створення комплексного модифікатору з кольматуючою та пластифікуючою добавкою та наповнювачем.

27. Мишутин А.В. Влияние модификаторов на структуру и свойства бетонов для тонкостенных гидротехнических сооружений / А.В. Мишутин, Е.А. Гапоненко, С.А. Кровяков // Прогрессивные материалы и технологии в современном строительстве - Новосибирск, НГАУ, 2008 - С. 133-136. - здобувач проводив аналіз структури і властивостей фібробетонів.

28. Выровой В.Н. Механизм изменения структуры строительных композитов в условиях переменной влажности /В.Н. Выровой, В.С. Дорофеев, А.В. Мишутин, Л.И. Резникова, Г.В. Суханов // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 29. Частина 2. - Одеса: Зовнішрекламсервіс, 2008, - С. 54-63. - здобувач провів аналіз дій зовнішньої середи на матеріал конструкцій в умовах зміни вологості.

29. Гапоненко Е.А. Фибробетоны повышенной морозостойкости, водонепроницаемости и стойкости к динамическим воздействиям / Е.А. Гапоненко, А.В. Мишутин // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 29. Частина 2. - Одеса: вид-во ЗРС, 2008, - С. 64-70. - здобувачем розроблено принцип модифікації фібробетонів комплексною добавкою.

30. Мишутин А.В. Повышение долговечности модифицированных бетонов тонкостенных железобетонных конструкций, эксплуатируемых в воде / Мишутин А.В. // Шляхи підвищення надійності проектування, будівництва та експлуатації гідротехнічних споруд меліорації. Матеріали VI науково-практичного семінару. - Київ, 2007. - С. 132-137. - здобувач зробив аналіз експлуатації бетонів модифікованих суперпластифікатором, кольматуючими добавками, наповнювачем та полімерною фіброю.

31. Мишутин А.В. Применение полимерной фибры для тонкостенных конструкций гидротехнических сооружений / Мишутин А.В., Гапоненко Е.А. // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури, Випуск 25. - Одеса, Зовнішрекламсервіс, 2007. - С. 227-231. - здобувач провів експериментальні та аналітичні роботи по використанню полімерної фібри для конструкцій гідротехнічних споруд.

Тези у матеріалах конференцій

1. Мишутин А.В. Повышение надежности и долговечности бетонных силосов / А.В. Мишутин // Сб.трудов симпозиума “Дом Экспо 98” ОДАБА. - Одесса, 1998. - С.69-73.

2. Мишутин А.В. Повышение надежности и долговечности бетона / А.В. Мишутин // Мат-лы 39-го международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: Астропринт, 2000. - С.61-62.

3. Мишутин А.В. Надежность и долговечность модифицированных бетонов / А.В. Мишутин // Мат-лы 40-го международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: Астропринт, 2001. - С.129-130.

4. Мишутин А.В. Оптимизация состава бетона плавсооружений с применением методов компьютерного материаловедения / А.В. Мишутин, С.А. Кровяков // Структура, свойства и состав бетона. Вопросы теории бетоноведения и технологической практики. Материалы II научно-технического семинара. Ровно. 2002. - С.157-161. - здобувач розробив вимоги до властивостей бетону плавспоруд.

5. Влияние дисперсного армирования бетона полимерной фиброй на ударостойкость / А.В. Кровяков, А.В. Мишутин, С.Р. Чепиль, О.А. Попов // Мат-лы 41-го международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: Астропринт, 2002. - С.49-50. - здобувач розробив склади модифікованих фібробетонів.

6. Мишутин А.В. Повышение надежности и долговечности бетона тонкостенных железобетонных конструкций, эксплуатируемых в морской среде / А.В. Мишутин // Мат-лы 42-го международного семинара по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса: Астропринт, 2003. - С.76-79.

7. Mishutin A. Improvement the durability of concrete thin-walled construction of floating and coastal hydrotechnical structures / A. Mishutin, N. Mishutin / Federation international the concrete, proceeding of 2_nd international congress, Naples - Italy, 2006. - P.15-25. - здобувач аналізував структуру модифікованих суднобудівних бетонів.

8. Романов О.А. Дрібнозернисті бетони для гідромеліоративних споруд, модифіковані комплексною добавкою Пенетрон + С-3 / О.А. Романов, А.В. Мішутін, С.О. Кровяков // Проектування бетонів із заданими властивостями: Мат-ли V науково-практичного семінару „Структура, властивості та склад бетону”. - Рівне, Вид-во РДЦНТіЕІ, 2006. - С. 168-174. - здобувач розробив принцип створення комплексної добавки.

9. Кровяков С.А. Изопараметрический анализ водонепроницаемости модифицированных бетонов для сооружений гидромелиорации / С.А. Кровяков, А.В. Мишутин, А.А. Романов // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Мат-лы 45-го междун. сем. MOK45. - Одесса: Астропринт, 2006. - С. 52-54 - здобувач розробив вимоги до бетону для тонкостінних споруд меліорації.

10. Кровяков С.А. Учет изменения пористости модифицированного бетона при оценке влияния его состава на водонепроницаемость и морозостойкость / С.А. Кровяков, А.В. Мишутин // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Мат-лы 46-го междун. сем. MOK46. - Одесса: Астропринт, 2007. - С. 55-58. - здобувач аналізував зв'язок пористості з властивостями суднобудівного бетону

11. Мишутин А.В. Повышение долговечности бетонов тонкостенных гидротехнических сооружений / А.В. Мишутин // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Мат-лы 46-го междун. сем. MOK46. - Одесса: Астропринт, 2007. - С. 110-113.

12. Мишутин А.В. Повышение долговечности модифицированных бетонов тонкостенных железобетонных конструкций, эксплуатируемых в воде / А.В. Мишутин // Шляхи підвищення надійності проектування, будівництва та експлуатації гідротехнічних споруд меліорації. Мат-ли VI науково-практичного семінару „Структура, властивості та склад бетону” - Киев: Поліпром, 2007. - с. 132-137.

13. Гапоненко К.О. Вплив наповнювача та дисперсного армування полімерними фібрами на властивості бетону для тонкостінних конструкцій, які експлуатуються в вологому середовищі / К.О. Гапоненко, А.В. Мішутін, С.О. Кровяков // Шляхи підвищення надійності проектування, будівництва та експлуатації гідротехнічних споруд меліорації. Мат-ли VI науково-практичного семінару „Структура, властивості та склад бетону” - Киев: Поліпром, 2007. - С. 37-43 - здобувач аналізував вплив наповнювача на властивості фібробетону.

14. Мишутин А.В. Дисперсно-армированные бетоны повышенной долговечности для тонкостенных плавучих гидротехнических сооружений / А.В. Мишутин // Компьютерное материаловедение и прогрессивные технологии. Мат-лы 47-го междун. сем. MOK47. - Одесса: Астропринт, 2008. - С. 105-110.

15. Гапоненко Е.А. Учет изменения Ц/В смеси равной подвижности при оценке влияния состава фибробетона на его прочность / Е.А. Гапоненко., С.А. Кровяков, А.В. Мишутин // Компьютерное материаловедение и прогрессивные технологии. Мат-лы 47-го междун. сем. MOK47. - Одесса: Астропринт, 2008. - С. 64-68 - здобувач проводив аналіз міцності суднобудівного фібробетону з урахуванням зміни Ц/В суміші.

16. Мишутин А.В. Модель процессов коррозии бетона плавучих железобетонных сооружений / А.В. Мишутин, А.С. Файвусович // Мат-ли науково-практичного семінару «Бетони і розчини з використанням ефективних добавок та відходів промисловості» - Київ: Полипром, 2008. - С. 173-181 - здобувач аналізував принципи зміни структури суднобудівного бетону при експлуатації.

17. Гапоненко Е.А. Мелкозернистые дисперсно-армированные бетоны повышенной водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости для гидротехнических сооружений мелиорации / Е.А. Гапоненко, А.В. Мишутин, С.А. Кровяков // Мат-ли науково-практичного семінару «Бетони і розчини з використанням ефективних добавок та відходів промисловості» - Київ: Полипром, 2008. - С. 59-64. - здобувач аналізував властивості фібробетону, які забезпечують підвищення його довговічності.

АНОТАЦІЯ

Мішутін А.В. Розвиток наукових основ підвищення довговічності суднобудівних бетонів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.05 -будівельні матеріали і вироби. - Одеська державна академія будівництва й архітектури, Одеса, 2009.

Проаналізовані вплив середовища на суднобудівельні бетони в процесі експлуатації. Доведено, що довговічність бетону конструкцій тонкостінних плавучих і гідротехнічних споруд, які працюють в умовах градієнтів вологості, температури, тиску і солоності визначається в підводній частині споруди водонепроникністю, у надводній - морозостійкістю. Показано, що знизити градієнти локальних знакозмінних деформацій можливо за рахунок створення структури з капілярами близького розміру при зниженні загальної пористості. Досягнути цього дозволяє введення комплексних модифікаторів, що складаються з пластифікаторів, кольматуючих добавок і наповнювачів. Перерозподілити деформації за об'ємом конструкції дозволяє армування матеріалу не схильною до корозії фіброю. Застосування комплексних модифікаторів і наповнювача знижує відкриту пористість на 10-20% і середній розмір пор в 1.5-2 рази, що підвищує водонепроникність в 1.5-2 рази і морозостійкість на 150-200 циклів в морській воді. Отримані і впроваджені дрібнозернисті модифіковані бетони та фібробетони підвищеної довговічності. Розроблено прискорені методи визначення морозостійкості і корозійної стійкості суднобудівельного бетону по зміні його пошкодженості.

АННОТАЦИЯ

Мишутин А.В. Развитие научных основ повышения долговечности судостроительных бетонов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.05 - Строительные материалы и изделия. - Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса, 2009.

Развиты теоретические и практические основы методов повышения долговечности бетонов тонкостенных плавучих и гидротехнических сооружений за счет управления капиллярной пористостью при создании системы замкнутых пор требуемого размера за счет использования суперпластифицикаторов, кольматирующих добавок и наполнителей. Проанализированы деструктивные воздействия, испытываемые судостроительным бетоном в процессе эксплуатации. Показаны механизмы развития локальных и интегральных деформаций в материале конструкций тонкостенных плавучих и гидротехнических сооружений. Доказано, что долговечность бетона, работающего в условиях градиентов влажности, температуры, давления и солености, определяется в подводной части сооружения преимущественно водонепроницаемостью, в надводной - морозостойкостью, а в зоне переменного уровня воды - комплексом свойств, включающим трещиностойкость. На основании исследований состояния бетона плавучих и гидротехнических сооружений разработана методология назначения требований к бетонам тонкостенных конструкций, эксплуатируемым во влажных условиях, в том числе в морской среде. Построена модель процессов коррозии в стенке плавсооружения. Доказана необходимость учета изменения структуры бетона при проектировании состава бетона. Показано, что снизить градиенты локальных знакопеременных влажностных деформаций возможно за счет создания условий для получения капилляров одного размера при условии снижения общей пористости. Добиться этого позволяет введение комплексных модификаторов, состоящих из пластифицирующих и кольматирующих добавок, а также наполнителей. Для перераспределения локальных деформаций следует обеспечить передачу знакопеременных деформаций по объему конструкции через объемное армирование материала не подверженной коррозии фиброй. Проанализировано действия модификаторов на структуру судостроительного бетона. Показано, что основные изменения качественных показателей и долговечности бетона обуславливаются возможностью регулирования его капиллярно-пористой структуры и проницаемости. Применение комплексных модификаторов и наполнителя позволяет снизить открытую пористость на 10-20% и достигнуть уменьшения среднего размера пор в 1.5-2 раза, что позволяет получить микропористые судостроительные бетоны и фибробетоны с высокой однородностью пор. Показано положительное влияние тонкодисперсного наполнителя на структуру композита и его механические свойства. При введении наполнителя прочность бетона возрастает на 10-15 МПа, трещиностойкость и ударная стойкость на 20-25%, морозостойкость на 100 циклов. Наполнитель участвует в процессе самоорганизации структуры и позволяет эффективно управлять технологической поврежденностью бетона, соответственно изменять общий объем и тип межкластерного пространства. Получены и внедрены мелкозернистые бетоны и фибробетоны повышенной водонепроницаемости и морозостойкости для тонкостенных плавучих и гидротехнических сооружений с новым комплексным модификатором, включающим кольматирующую добавку, пластификатор и наполнитель. Модификатор позволяет повышать водонепроницаемость в 1.5-2 раза и морозостойкость на 150-200 циклов в морской воде. Доказано, что совместное применение дисперсного армирования стойкой к коррозии полимерной фиброй и наполнителя позволяет повысить ударостойкость материала в 3 раза, трещиностойкость более чем на 40%, а также существенно повысить морозостойкость и коррозионную стойкость бетона и снизить величины его усадки и набухания в процессе эксплуатации. Получены высокотехнологичные и долговечные судостроительные бетоны классов В60 и выше, позволяющие снижать толщину конструкций плавсооружений. Разработана технология изготовления и применения дисперсно-армированного модифицированного бетона для тонкостенных элементов гидротехнических сооружений с гарантированной долговечностью и повышенной стойкостью к динамическим воздействиям. Предложена методика проектирования и прогнозирования долговечности бетона, эксплуатируемого в воде. Разработаны ускоренный метод определения морозостойкости бетона по уровню изменения его поврежденности при замораживании и оттаивании, а также ускоренный метод определения коррозионной стойкости судостроительного бетона по изменению его поврежденности при увлажнении и высушивании. Результаты исследований внедрены в производство. Предложенные составы модифицированных бетонов использовались при производстве плавучих доков, а также при восстановлении и строительстве тонкостенных конструкций гидротехнических сооружений мелиорации. Разработаны и утверждены Регламенты по технологии изготовления и применения бетонов и фибробетонов с комплексной добавкой [Пенетрон + С-3] и наполнителем. Разработаны Рекомендации по технологии приготовления и применения тяжелого судостроительного бетона при постройке морских плавучих железобетонных и композитных сооружений. Предложенные составы модифицированных бетонов использовались при производстве плавучих доков, а также при восстановлении и строительстве тонкостенных конструкций гидротехнических сооружений мелиорации.

ABSTRACT

Mishutin A.V. The Development of Scientific Bases for Increasing of Durability of Shipbuilding Concretes. - Manuscript.

The thesis is for gaining the Degree of Doctor of Technical Sciences on specialty 05.23.05 - Building Materials and Products. - The Odessa State Academy of Building and Architecture. Odessa. - 2009.

The influence of environment on the shipbuilding concretes in the process of exploitation is analyzed. It is proved that durability of concrete in thin-walled floating and hydro technical structures, which work in the conditions of humidity, temperature, pressure and salinity gradients is determined with waterproof in a submarine part of a structure, with frost-resistance in above water parts. It is shown that to reduce gradients of local symbol changing of humidity deformations is possible at the expense of creating of structure with capillaries of the like size at the reducing of general porosity. Introduction of complex modifiers which consist of plasticizers, kolmatur additives and fillers allows to attain this. Reinforcing of material allows to redistribute deformations on volume of structure by the fiber not subjected to corrosion. Application of complex modifiers and fillers reduces opened porosity on 10-20 % and average size of pores in 1.5-2 times, that increases waterproof in 1.5-2 times and frost-resistance on 150-200 cycles in salt water. The fine-grained modified concretes and fiber concrete of increasing durability are obtained and established. Speed-up methods of determination of frost and corrosive resistance of shipbuilding concretes on changing of its damage are worked out.

Размещено на Allbest.ru