Размещено на http://www.allbest.ru

придніпровська державна академія будівництва та архітектури

золотова ніна михайлівна

УДК 624.011.2:668.3

технологія з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями

Спеціальність 05.23.08 - технологія та організація

промислового та цивільного будівництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Торкатюк Володимир Іванович,

Харківська національна академія міського господарства, завідувач кафедри економіки будівництва

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Шаленний Василь Тимофійович,

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, професор кафедри технології будівельного виробництва;

кандидат технічних наук

Котляр Микола Іванович,

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, доцент кафедри технології будівельного виробництва.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-А.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради К.В. Баташева

заГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з найважливіших напрямків науково-технічного прогресу в будівництві є застосування ефективних з'єднань бетонних і залізобетонних елементів будівельних конструкцій, використання яких дозволяє скоротити витрати матеріалів, трудовитрати, терміни ремонту, реконструкції і модернізації існуючих будівель і споруд. До таких з'єднань належать з'єднання старого бетону з новим елементів бетонних і залізобетонних конструкцій полімерними клеями. Для здійснення таких з'єднань економічно доцільне застосування акрилових клеїв. Ці клеї володіють високими міцнісними та адгезійними властивостями, мають переваги у порівнянні з іншими клеями (епоксидними, силоксановими та ін.). Акрилові клеї прості й надійні в приготуванні, мають регульовану в'язкість, достатню життєздатність, високу наповнюваність, час затвердіння до 24 годин. Усі ці властивості дозволяють за більш короткий термін вводити будівлі й споруди в експлуатацію, а також виконувати ремонтні й відбудовні роботи практично без зупинки виробництва. міцність клей з'єднання бетон акрил

У зв'язку з цим є актуальним удосконалення технологічного процесу з'єднання старого бетону з новим акриловим клеєм шляхом визначення технологічних факторів, що впливають на міцність зазначеного з'єднання, вибір раціональних механізмів для підготовки поверхні старого бетону до склеювання і нанесення акрилової композиції на неї.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана за координаційним планом науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України, завдання 21 - “Створення нових технологій, методів організації і механізації будівельних процесів, які забезпечують ефективність будівництва та модернізацію будівель і споруд”, номер державної реєстрації 0199U004287.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є удосконалення технології з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, що забезпечує зниження трудових і матеріальних витрат, а також надійність клейового з'єднання.

Для досягнення цієї мети в дисертаційній роботі було поставлено і розв'язано такі завдання:

- розробити технологічну схему процесу улаштування з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями;

- експериментально визначити вплив різних технологічних факторів на міцність клейового з'єднання;

- установити спосіб підготовки поверхні старого бетону до склеювання з новим;

- підібрати механізований ручний інструмент для нанесення акрилового клею на підготовлену поверхню старого бетону;

- аналітично дослідити різні технологічні й організаційні рішення комплексного процесу створення клейового з'єднання старого бетону з новим.

Об'єкт дослідження - технологія з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями при ремонті, реконструкції і модернізацій будівель та споруд, а також при їх будівництві.

Предмет дослідження - параметри проведення робіт зі з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, а також організаційні рішення по створенню вказаних з'єднань.

Методи дослідження. На основі розроблених методик експериментальні дослідження впливу різних технологічних факторів на міцність клейового з'єднання старого бетону з новим, встановлення способу підготовки поверхні старого бетону до склеювання з новим з обробкою результатів методами математичної статистики, аналітичні дослідження операцій з використанням математичних моделей технологічного процесу створення з'єднання.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

- визначенні технологічних і конструктивних факторів, що впливають на час очищення поверхні старого бетону при підготовці її до склеювання з новим;

- установленні впливу ряду технологічних факторів (вік нового бетону, його міцність, способи підготовки поверхні старого бетону, товщина клейового шару, температура навколишнього середовища) на міцність клейового з'єднання старого бетону з новим;

- експериментальному визначенні доцільних способів підготовки поверхні старого бетону до склеювання і механізованого нанесення на нього акрилового клею;

- обгрунтуванні та розробці вперше регламенту технологічного процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями;

- установленні вперше кількості створених у зміну клейових з'єднань старого бетону з новим, часу на створення одного такого з'єднання, кількісного складу бригади з урахуванням технологічних властивостей акрилових клеїв, технологічних і конструктивних факторів, які впливають на вказані вище показники.

Практичне значення одержаних результатів. Воно складається у створенні технології з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, виборі технічних засобів по його здійсненню, що дозволяють заощаджувати трудові й матеріальні витрати, а також забезпечить надійність вказаного з'єднання.

Результати дисертаційної роботи були впроваджені на ряді промислових об'єктів України: ВАТ “ХЕМЗ” (м. Харків) - реконструкція фундаменту під крупний агрегат; ТОВ “Завод самохідних шасі” (м. Харків) - збільшення розмірів фундаменту під ковальське та штампувальне обладнання; ТОВ “Луч” (м. Харків) з'єднання бетонних та залізобетонних елементів садового будинку та гаража.

Реалізація технології з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями дозволила досягнути певного техніко-економічного ефекту у порівнянні з використанням традиційних рішень, що документально підтверджено. Та виражено: у зниженні витрат арматурної сталі на 9,75 т, витрат бетону на 359,2 м³, трудових витрат на 1935 чол.-днів, грошових коштів на 431.1 тис. грн.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційне дослідження є одноосібно підготовленою працею, у якій:

- проведено аналіз конструктивних рішень з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, фізико-механічних і технологічних властивостей акрилових клеїв;

- отримано експериментальні дані про вплив різних технологічних факторів на міцність з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями;

- визначено способи механічного очищення поверхні старого бетону для підготовки його до склеювання;

- проаналізовано й рекомендовано ручні механізми для нанесення акрилового клею на очищену поверхню старого бетону;

- розроблена технологічна схема процесу улаштування з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями;

- аналітично встановлено кількість створених клейових з'єднань старого бетону з новим у зміну, час улаштування одного такого з'єднання, кількість різних механізмів, склад бригади робітників;

- проведено статистичну обробку всіх експериментальних даних.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на: міжнародних семінарах “Моделювання й оптимізація в матеріалознавстві” МОК'43, МOK'44, MOK'45, MOK'46 (Одеса: ОДАБА, 2004, 2005, 2006, 2007 рр.); II, III, IV і V міжнародних науково-технічних конференціях “Інноваційні технології діагностики, ремонту і відновлення об'єктів будівництва і транспорту” (м. Алушта, 2004 і 2005 рр., м. Ялта, 2006 і 2007 рр.); регіональній науково-технічній конференції “Молода наука Харківщини - 2004” (м. Харків, 2004 р.); VІІ міжнародній науково-технічній інтернет-конференції “Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве” (м. Харків: ХНАМГ, 2006 р.); XXXII, ХХХIII науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів і співробітників Харківської національної академії міського господарства (2004, 2006 рр.); ІІ міжнародній науково-технічній конференції “Строительство, реконструкция и восстановление зданий городского хозяйства” (м. Харків: ХНАМГ, 2007 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 25 наукових праць, з них: 12 статей у спеціалізованих виданнях відповідно до переліку ВАК і 10 тез доповідей на наукових конференціях. Загальний обсяг публікацій 7,82 друк. арк., з них особисто авторові належить 5,67 друк. арк. Отримано два патенти на винаходи.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел з 182 найменувань і додатка. Повний обсяг дисертації - 180 сторінок, у тому числі: 132 сторінки основного тексту, 38 ілюстрацій і малюнків, 40 таблиць. У додатках наведені результати статистичної обробки експериментальних даних, акти впровадження.

основний зміст роботи

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі дослідження, розкрито наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, а також особистий внесок здобувача й апробація результатів дисертаційної роботи.

У першому розділі дисертаційної роботи виконано огляд літературних джерел, що присвячені теоретичним, експериментальним і технологічним дослідженням галузі застосування полімерних клеїв для з'єднання бетонних і залізобетонних елементів будівель та споруд, у тому числі старого бетону з новим.

Питанням застосування полімерних клеїв для з'єднання бетонних і залізобетонних елементів, у тому числі старого бетону з новим присвячені роботи Е.П.Александряна, В.М.Горшкової, Р.І.Бергена, Л.М.Шутенка, В.І.Торкатюка, М.С.Золотова, Ю.М.Смолянінова, В.З.Кліменка, Ю.Д.Кузнецова, І.Г.Чер-каского, Л.А.Ігоніна, Ю.М.Баженова, Ю.Ф.Кутина, Ю.В.Максимова, В.В.Па-туроєва, В.Г.Микульського, В.В.Козлова, М.Г.Маткова, В.О.Мельман, А.С.Фрейдина, В.М.Хрульова, Н.О.Псурцевої, W.Fuchs, M.Buck, M.Canaxas, W.Kunze та інш.

Огляд зібраного матеріалу показав, що питанню склеювання бетонних елементів будівельних конструкцій полімерними композиціями приділяється велика увага, так як такі з'єднання дають найвищі результати монолітності та міцності. При аналізі науково-технічної літератури встановлено, що для з'єднання старого бетону з новим найбільше використовуються епоксидні та акрилові клеї. Однак акрилові клеї, при однакових міцностних властивостях, мають перевагу у порівнянні з епоксидними технологічними властивостями. Вони прості і надійні у приготуванні, малокомпонентні, мають регульовану в'язкість і життєздатність та ін. Тому в роботі за основу прийнято застосування акрилових клеїв для з'єднання старого бетона з новим.

Численні експериментальні дослідження з визначення міцності з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, виконані Л.М.Шутенко, В.І.Торкатюком, М.С.Золотовим, Н.О.Псурцевою, В.О.Мельман при різнома-нітних видах навантаження (короткочасному, тривалодіючому, динамічному та ін.) показали, що такі з'єднання мають необхідну монолітність, міцність та надійність.

Разом з тим, якщо питанням міцності та надійності з'єднання старого бетону з новим різними клеями, у тому числі акриловими, приділена значна кількість досліджень, то технологія їх з'єднання майже не досліджена. У зв'язку з вказаним відсутня технологія клейового з'єднання старого бетону з новим.

На підставі виконаного аналізу сформульована мета і задачі досліджень.

Другий розділ присвячено експериментальним дослідженням впливу технологічних факторів на міцність з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями. До них, зокрема, належать вік нового бетону; міцність бетону; способи підготовки поверхні старого бетону до склеювання; сторони бетонування будівельної конструкції; товщина клейового шару; температура навколишнього середовища.

Випробування зразків клейових з'єднань проводились у випадку впливу на них зусиль розтягу, вигину та зсув при стискуванні. Переріз бетонних елементів з'єднань приймався 70х70, 100х100 та 150х150 мм.

Результати досліджень показали наступне. У всіх випадках руйнування клейових з'єднань відбувалося по новому бетону. Експерименти показали, що з ростом міцності нового бетону росте міцність з'єднання. Вона досягає максимального значення після 28 діб твердіння нового бетону. З ростом міцності бетону також зростає міцність з'єднання.

Способи підготовки поверхні старого бетону до склеювання відчутно впливають на міцність з'єднання. При підготовці поверхні старого бетону до склеювання застосовували такі способи очистки: термічний, хімічний і механічний (ручна бучарда, рубильний молоток, абразивний круг). Дані експериментів свідчать, що перші два способи підготовки поверхні бетону характеризуються порівняно близькими значеннями міцності клейових з'єднань, проте майже на 40% меншими, ніж при обробці абразивним кругом. Це пояснюється тим, що в останньому випадку досягається повне видалення поверхневого шару без значного руйнування цілісності бетону.

Міцність з'єднання в разі склеювання з „низом” бетонування старого бетону була дещо вища, ніж з „верхом” бетонування. Це пояснюється такими причинами. По-перше, при ущільненні бетонної суміші на поверхню спливають більш легкі частинки цементу, а також мулисті й глинисті частинки, що містяться в заповнювачах. Тому поверхневий шар за хімічним та механічним складом відрізняється від решти маси бетону. По-друге, при ущільненні суміші крупні заповнювачі (щебінь, гравій) опускаються на нижню частину конструкції, утворюючи більш тверду структуру бетону. Крім того, у випадку приклеювання нового бетону до крупного заповнювача утворюється більш міцне з'єднання, ніж при приклеюванні до цементного розчину з піщаним заповнювачем старого бетону.

Експерименти також показали, що товщина клейового шару не впливає на міцність з'єднання старого бетону з новим акриловою композицією. Також незалежно від температури навколишнього середовища при правильній організації твердіння нового бетону міцність такого клейового з'єднання визначається міцністю нового бетону.

Статистична обробка даних експериментальних досліджень показала, що ці показники находяться на рівні статистичних показників міцності бетону.

У третьому розділі наведено результати експериментального вивчення процесу очищення поверхні старого бетону шліфувальними машинками різних конструкцій до склеювання його з новим. У даний час поряд з традиційними механічними засобами використовуються електроінструменти провідних європейських виробників.

Для досліджень процесу очищення поверхні бетону застосовували шліфувальну машинку ELTOS. Як робочі насадки використовували абразивні круги фірми „Зонненфлекс”.

Експерименти по очищенню бетонної поверхні шліфувальними машинками проводили для визначення часу очистки поверхні залежно від площі приклеювання, сторони бетонування, міцності бетону, виду абразивного круга чашечного або дискового (крупністю зерен: 16-24 - грубе зерно, 30-60 - середнє зерно, 70-220 - дрібне зерно).

З результатів експерименту виходить, що час очищення поверхні бетону значною мірою залежить від площі приклеювання. Так, для очищення бетонної поверхні, що являє собою „низ” бетонування площею S₁ = 400 cм² необхідно в середньому витратити 390 сек., для площі S₂ = 500 cм² - 510 сек., для S₃ = 1200 cм² - 725 сек., для S₄ = 1600 cм² - 1036 сек., для S₅ = 2000 cм² - 1375 сек. Експерименти показали, що на час очищення поверхні старого бетону впливає площа його очистки. При збільшенні площі очищення бетону зменшується коефіцієнт однорідності показника її часу.

На очищення поверхні бетону, що являє собою „низ” бетонування, витрачається в середньому на 53% менше часу, ніж на очищення тієї ж площі, що являє собою „верх” бетонування.

Час очищення поверхні старого бетону залежить від крупності зерен абразивного кругу. Наприклад, на очищення поверхні старого бетону площею 225 см² абразивними кругами з грубим зерном 16, 20, 24 відповідно було затрачено 160, 170, 186 сек. Щодо абразивних кругів із середньою крупністю зерен, то при крупності 30 і 34 відповідно витрачається 230, 264 сек. Показання часу при очищенні абразивним кругом із середньою крупністю зерен більші, ніж при грубій крупності зерен, і коефіцієнт однорідності відповідно менший - 0,79 і 0,83.

Час очищення поверхні старого бетону значно залежить від його міцності. Так, на очищення поверхні бетону класу В7,5 площею 225 см² витрачено 125 сек., а бетону класів В10, В12,5 і в15 - відповідно 137,148 і 160 сек. На очищення тієї ж самої площі поверхні бетону класів В20 і В25 було затрачено більше часу - 189 і 223 сек. Коефіцієнт однорідності при цьому відповідно збільшився - 0,80; 0,82; 0,85; 0,89 і 0,91.

На підставі обробки даних експериментальних досліджень методами математичної статистики отримані рівняння, що дозволяють визначити час очистки поверхні старого бетону до склеювання з новим залежно від її площі, крупності зерен абразивного кругу, міцності бетону та сторони бетонування конструкції. Це дозволило встановити коефіцієнти залежності часу очищення поверхні старого бетону, необхідні для визначення кількості шліфувальних машинок. Ці коефіцієнти k_i дорівнюють: для крупності зерен 16 - k₁ = 1, для крупності зерен 20 - 1,05, для крупності зерен 24 - 1,15, для крупності зерен 30 - 1,44, для крупності зерен 34 - 1,64; при класі бетону В7,5 для верху бетонування k₂ = 1,12, для „низу” бетонування k₂ = 0,78; при класі В10 на очистку „верху” бетонування k₂ = 1,22, „низу” бетонування k₂ = 0,85; при класі В12,5 k₂ = 1,42 і k₂ = 0,93; при класі В15 k₂ = 1,44 і k₂ = 1; при класі В20 k₂ = 1,7 і k₂ = 1,18 і при класі бетону В25 k₂ = 2 і k₂ = 1,39.

Четвертий розділ присвячено експериментальним дослідженням технології нанесення акрилового клею на поверхню старого бетону.

Як показали дослідження, при значних обсягах робіт зі з'єднання старого бетону з новим при нанесенні акрилового клею на поверхню старого бетону необхідно використовувати механізований інструмент у виді розпилювачів різних типів і марок. У цьому випадку необхідно знати вагому технологічну характеристику акрилового клею - його в'язкість.

Експериментами встановлено, що в'язкість можна регулювати різними способами. Дослідження проводилися з використанням віскозиметру Суттарда. В'язкість акрилового клею збільшувалася зі збільшенням кількості наповнювача (кварцового піску). Так, збільшення кількості наповнювача (кварцового піску) з крупністю зерен 0,16 мм з 50 до 150 мас-частин в акриловому компаунді в'язкість клею виросла з 21 см розпливу до 13 см, тобто на 62%.

Збільшення кількості отверджувача (мономера) з 60 до 180 мас-частин в'язкість клею зменшилася з 7 см до 30 см розпливу, тобто більш ніж у 4 рази.

Дослідження впливу крупності зерен наповнювача (кварцового піску) на в'язкість акрилового клею показало наступне. З ростом крупності зерен кварцового піску з 0,16 до 0,63 мм при однаковій наповненості в'язкість зменшується з 13 см до 20 см розпливу, тобто на 54%. Встановлено також, що зі збільшенням температури оточуючого середовища з 0⁰С до 25⁰С в'язкість клею зменшується з 7 см до 30 см розпливу акрилового клею.

Експерименти показали, що в'язкість акрилового клею є регульованим технологічним параметром.

Аналітичні дослідження показали, що існує два методи нанесення різноманітних матеріалів на поверхню будівельної конструкції, у тому числі бетону.

До першого належить метод пневматичного розпилу, який є одним із більш поширених способів нанесення різноманітних матеріалів, у тому числі клеїв. Експерименти показали, що при цьому способу нанесення клею його в'язкість повинна бути не вище 18 см діаметру розпливу по віскозиметру Суттарда. Застосовувати пневматичний спосіб нанесення клею можливо у різних виробничих умовах при наявності джерела зжатого повітря, при забезпеченні стиску від 0,2 МПа до 0,6 Мпа. Форма відбитка струменя на поверхню бетону регулюється. У залежності від необхідності вона може бути вертикальною, горизонтальною або круглою.

Експерименти, виконані по нанесенню акрилового клею пневматичним методом, показали на значні його втрати у зв'язку з туманоутворенням. Дослідженнями встановлено вплив різних факторів на втрати клею при нанесенні, до яких належать відстань головки розпилювача від поверхні бетону, тиск повітря на соплі, в'язкість акрилового клею, діаметр отвору у соплі головки розпилювача. При цьому втрати клею можуть коливатися від 4 до 33%.

В результаті експериментів встановлено середній час нанесення клею на поверхню бетону товщиною шару до 5 мм. Воно склало для горизонтальної поверхні площею 10,0 дм² 140 с, а на вертикальну - 150 с.

Встановлено також раціональну відстань головки розпилу від поверхні бетону, яке буде дорівнювати 150 мм.

У результаті вивчення номенклатури пістолетів-розпилювачів, що використовуються у будівництві, відібрані їх моделі, які рекомендується використовувати для нанесення акрилового клею на поверхню старого бетону.

До другого відноситься безповітряний метод нанесення під дією високого гідростатичного тиску. Клей витікає із сопла безповітряного розпилювача під тиском 10-20 МПа, створює чітко сформований відбиток на поверхні бетону. Застосування безповітряного способу нанесення клею можливо у виробничих умовах при наявності джерел зжатого струму або електрики. Є моделі таких пристроїв з індивідуальним приводом. У результаті вивчення номенклатури приладдя безповітряним розпилом відібрані їх моделі, які рекомендуються для нанесення акрилового клею на поверхоню старого бетону. Перевага даного способу над пневматичним - можливість нанесення клею в'язкістю не вище 13 см діаметру розпливу клею по віскозиметру Суттарда.

Експерименти по дослідженню нанесення клею безповітряним методом показали, що втрати його незначні, біля 4%. Це пояснюється тим, що клей витікає із сопла розпилювача під тиском більше 4 МПа. Встановлено, що при цьому способі час нанесення акрилового клею на горизонтальну площину рівну 10,0 дм² склав 100 с, вертикальну - 130 с.

П'ятий розділ присвячено розробці поопераційної технологічної схеми створення з'єднання старого бетону з новим із застосуванням акрилових клеїв, а також аналітичному дослідженню цього процесу.

Аналіз результатів досліджень різних авторів, наведених у розділі 1, а також даних експериментів розділів 2-4 дисертаційної роботи дозволив розробити технологічну схему процесу з`єднання старого бетону з новим акриловими клеями (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 1. Технологічна схема процесу з'єднання старого бетону з новим

Відповідно до цієї схеми першим етапом є визначення та розмічення місць з'єднання старого бетону з новим. В нього входять також визначення площини з'єднання, необхідної кількості акрилового клею, а також необхідного об'єму бетонної суміші для омонолічування старого бетону. У випадку значної площі з'єднання цю площу можна розбити на карти з урахуванням життєздатності акрилового клею.

Другим етапом є підготовка поверхні старого бетону для з'єднання з новим. Вона містить у собі очищення ручним або механізованим способом. Механізований спосіб рекомендується у випадку значних площ склеювання їх кількості. Наступним етапом є процес приготування клею. У залежності від маси клей можна приготувати ручним або механізованим способом.

Четвертим етапом технологічного процесу є нанесення акрилового клею на підготовлену поверхню старого бетону.

Для дослідження основних параметрів технологічного процесу було визначено повний час на підготовку та з'єднання поверхні старого бетону з новим. Цей час включає: час підготування (очищення) поверхні старого бетону для склеювання та час нанесення клею на горизонтальну або вертикальну поверхню старого бетону.

На основі розроблених математичних моделей технологічного процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями з урахуванням результатів експериментів, проведених у розділах 3 і 4, у результаті аналітичних розрахунків встановлено залежність кількості створених у зміну з'єднань, часу на улаштування одного з'єднання старого бетону з новим від площі склеювання, низу або верха бетонування існуючої конструкції, виду поверхонь старого бетону, його міцності, крупності зерен абразивного круга, життєздатності акрилового клею.

Дослідження показали, що кількість створених у зміну з'єднань при різних способах нанесення клею та виду поверхні бетону зменшується зі збільшенням площі (рис. 2).

Розрахункові дані свідчать, що змінна кількість створених у зміну з'єднань значно залежить від технологічної життєздатності акрилового клею (Т) і набуває оптимального значення при години. Скорочення значення Т різко погіршує цей параметр

Дослідження також показали, що зменшення крупності зерен абразивних кругів з 16 до 34 одиниць (за кодом) призводять до зменшення більш як на 20% такої кількості (N_i). Також збільшення класу (міцності) бетону з В7,5 до В25 зменшує цей параметр майже до 40%.

При визначенні часу на влаштування одного з'єднання старого бетону з новим встановлено, що на їх розмір найбільше впливають чинять площа склеювання та життєздатність акрилового клею (рис. 4 та 5).

У результаті аналітичних досліджень запропоновано, як розрахувати кількість механізмів для підготовки поверхні старого бетону до склеювання та нанесення акрилового клею на поверхню бетону пневматичним або безповітряним способом.

Рис. 3. Графіки залежності кількості створених у зміну з'єднань старого бетону з новим від життєздатності акрилового клею

(поверхня старого бетону: 1 -верх бетонування; 2 - низ бетонування)

Рис. 4. Графіки залежності часу на влаштування одного з'єднання від величини площі склеювання старого бетону з новим (при повітряному розпилу клею на поверхню: 1 - горизонтальну; 2 - вертикальну; при безповітряному розпилу клею на поверхню: 3 - горизонтальну; 4 - вертикальну)

Також запропоновано, як розрахувати кількісний склад ланки для влаштування з'єднання старого бетону з новим залежно від способу нанесення клею на поверхню бетону та механізму для його очищення.

Запропоновано розрахунок визначення виробітку залежно від кількості створених у зміну клейових з'єднань та кількісного складу ланки.

У цьому розділі наведено також результати дослідно-промислового впровадження результатів дисертаційної роботи. На виробничому підприємстві ТОВ “Луч” акриловий клей було застосовано для з'єднання бетонних та залізо-бетонних елементів садового будинку з розмірами 2160х3750х2300 мм, і гаражу з розмірами 3250х6250х2500 мм. Використання акрилового клею для з'єднання старого бетону з новим дозволило скоротити терміни вводу конструкцій в експлуатацію у 14 разів, а також значно зменшити витрати праці й матеріалів.

Рис. 5. Графіки залежності часу на влаштування одного з'єднання старого бетону з новим від життєздатності акрилового клею (поверхня старого бетону: 1 - верх бетонування; 2 - низ бетонування)

На підприємствах ВАТ “ХЕМЗ” та ТОВ “Завод самохідних шасі” (м. Харків) було виконано роботи зі збільшення розмірів фундаментів під нове ковальське і штампувального обладнання та реконструкції фундаментів під установку великих карусельних верстатів. При цьому необхідно було забезпечити надійне з'єднання старого і нового бетонів. Час з моменту нанесення акрилового клею до укладання нового бетону в опалубку не перевищував технологічної життєздатності клею. Після отримання бетоном проектної міцності на реконструйовані фундаменти було встановлено відповідне обладнання. Терміни реконструкції та вводу в експлуатацію фундаментів було зменшено в середньому у 2,2 рази, а також було значно скорочено простій діючого обладнання і витрати матеріалів. Загальний об'єм реконструйованих фундаментів склав відповідно 538 і 260 м³.

ВИСНОВКИ

На основі проведених досліджень у дисертаційній роботі розв'язане важливе науково-технічне завдання, пов'язане з розробкою технології з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, що дозволяє заощаджувати матеріальні, енергетичні і трудові ресурси, а також забезпечує надійність вказаного з'єднання.

Значення для науки роботи полягає у розробленні методів експериментальних та аналітичних досліджень окремих операцій з підготовки та склеювання старого бетону з новим.

Значення для практики досліджень полягає в удосконаленні технологічного процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями, що зумовлюється необхідністю проведення робіт із реконструкції, ремонту і модернізації існуючих будівель і споруд, а також при їх будівництві.

При цьому отримані результати, що мають науково-практичну цінність.

1. Експериментальними дослідженнями визначений вплив наступних технологічних факторів на міцність з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями:

- спосіб підготовки поверхні старого бетону до склеювання з новим (найбільш висока міцність з'єднання забезпечується при очищенні поверхні старого бетону абразивними кругами);

- сторона бетонування будівельної конструкції, з якої роблять омонолічування старого бетону з новим (міцність з'єднання старого бетону з новим визначається міцністю нового бетону).

Встановлено, що: товщина клейового шару не впливає на міцність клейового з'єднання; міцність з'єднання залежить від міцності нового бетону; при заперечних температурах бетонування не залежно від методу бетонування міцність з'єднання залежить від міцності нового бетону.

В усіх випадках при випробуваннях руйнування з'єднання відбувалося по новому бетону.

2. Експериментально встановлено вплив таких конструктивних і технологічних факторів на час очищення поверхні старого бетону абразивними кругами:

- крупність зерен абразивного круга (при зменшенні крупності зерен з 16 до 34 час очищення поверхні бетону збільшується майже на 50%);

- міцність бетону (зі збільшенням класу бетону по міцності час очищення поверхні старого бетону зростає);

- сторона бетонування існуючої будівельної конструкції (для очищення поверхні старого бетону, що представляє низ бетонування старого бетону необхідно на 40-50% часу менше ніж для поверхні, що представляє верх бетонування).

3. Аналітично та експериментально встановлені способи нанесення на поверхню старого бетону акрилового клею повітряним і безповітряним розпиленням. Встановлено втрати акрилового клею при зазначених способах. Рекомендовано механізовані ручні інструменти для нанесення клею з урахуванням його в'язкості.

4. На підставі проведених експериментальних досліджень і вивчення науково-технічної літератури розроблена поопераційна технологічна схема процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями.

5. У результаті аналітичних досліджень технологічного процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями встановлено:

- взаємозв'язок між параметрами цього процесу, технологічною життєздатністю акрилового клею, конструктивними особливостями клейового з'єднання, його площею, способами нанесення клею на поверхню старого бетону;

- показник технологічної життєздатності акрилового клею, що повинний бути 1,5 години і вище та при цьому зумовлювати максимальні значення параметрів процесу;

- кількість створених у зміну клейових з'єднань і час приготування одного замісу акрилового клею у зміну в залежності від його технологічної життєздатності;

- час на створення одного з'єднання старого бетону з новим у залежності від різних факторів.

6. Проведене дослідно-промислове впровадження дозволило зменшити витрату бетону на 359,2 м³, трудових витрат на 1935 чол.-днів, арматурної сталі на 9,75 т, коштів на 431,1 тис. грн.

7. Результати досліджень і впровадження технологічного процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями показали такі напрями енерго-, ресурсозберігання при реконструкції, капітальному ремонті і новому будівництві будівель і споруд:

- зниження витрат бетону і відповідно цементу;

- зниження витрат сталевої арматури;

- зниження витрат енергоресурсів (електрики, палива для автотранспорту і т.п.);

- зменшення трудових витрат при виробництві робіт.

СПИСОК опублікованих праць по темі дисертації

Основні наукові та прикладні результати дисертаційної роботи опубліковані у таких виданнях.

У фахових виданнях:

1. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Склеивание старого бетона с новым // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 42. - К.: Техніка, 2002. - С. 92-98. Особистий внесок автора: збір і аналіз міцнісних та технологічних властивостей різних матеріалів щодо з'єднання старого бетону з новим.

2. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Марюхин А.В. Особенности моделирования и оптимизации организационно-технологического процесса склеивания старого бетона с новым // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вип. 43. - К.: Техніка, 2002. - С. 102-117. Особистий внесок автора: аналіз особливостей моделювання і оптимізації технологічного процесу склеювання старого бетону з новим акриловим клеєм.

3. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Мельман В.А. Эксплуатационная надежность соединения бетонных и железобетонных конструкций с использованием акриловых клеев // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2003. - Вип. 23. - С. 168-171. Особистий внесок автора: визначення експлуатаційної надійсності з'єднання бетонних конструкцій акриловими клеями.

4. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Мельман В.А. Использование акриловых клеев для соединения бетонных и железобетонных конструкций // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 51. - К.: Техніка, 2004. - С. 61- 68. Особистий внесок автора: визначення технологічних операцій та їх використання при з'єднанні бетонних конструкцій акриловим клеєм.

5. Шутенко Л.Н., Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Инновационная технология соединения старого бетона с новым акриловыми клеями // Науково-практичний журнал “Новини науки Придніпров'я”. Серія: Інженерні дисципліни. Вип. 4. - Дніпропетровськ: Дніпро-VAL, 2004. - С. 75-79. Особистий внесок автора: визначено інноваційний напрямок використання акрилових клеїв для з'єднання старого бетону з новим.

6. Шутенко Л.Н., Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Моделирование организационно-технологических решений по соединению старого и нового бетонов путем их склеивания при формировании инвестиционных проектов в строительной отрасли // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2004. - Вип. 26. - С. 67-76. Особистий внесок автора: при формуванні інноваційних проектів у будівельній галузі проведено моделювання організаційних рішень з використання клейових з'єднань старого бетону з новим.

7. Шутенко Л.Н., Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Совершенствование технологического обеспечения монолитности сборных железобетонных сооружений коммунального хозяйства // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2004. - Вип. 27. - С. 205-210. Особистий внесок автора: визначено, що застосування акрилового клею забезпечує монолітність стиків збірних залізобетонних конструкцій.

8. Шутенко Л.Н., Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Бутник С.В., Марю- хин А.В. Технология нанесения акриловых клеев на подготовленную поверхность старого бетона при его соединении с новым // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вип. 58. - К.: Техніка, 2004. - С. 29-37. Особистий внесок автора: визначення випадків застосування пневматичного або безповітряного способів нанесення клею на бетонну поверхню.

9. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Подготовка поверхности старого бетона для соединения с новым механизированным инструментом // Сб. науч. тр. “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Вып. 35. Ч. 3. - Днепропетровск: ПГАСА, 2005. - С. 13-21. Особистий внесок автора: визначено способи очищення поверхні старого бетону для склеювання його з новим.

10. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Технология подготовки поверхности старого бетона для соединения с новым акриловым клеем // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 2006. - Вип. 37. - С. 39-42. Особистий внесок автора.: визначення ручних механізмів для очищення поверхні старого бетону.

11. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Механизированное нанесение акриловых клеев на подготовленную поверхность старого бетона при соединении его с новым // Сб. науч. тр. “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Вып. 37. - Днепропетровск: ПГАСА, 2006. - С. 494-500. Особистий внесок автора: обробка даних експериментів з нанесення акрилового клею на поверхню бетону пневматичним і безповітряним розпилювачами.

12. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Определение некоторых параметров технологического процесса соединения старого бетона с новым акриловыми клеями // Сб. науч. трудов “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Вып. 43. - Днепропетровск: ПГАСА, 2007. - С. 564-570. Особистий внесок автора: визначення часу на підготовку поверхні старого бетону до з'єднання з новим акриловим клеєм.

В інших виданнях:

1. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Технологические факторы, влияющие на прочность соединения старого бетона с новым акриловыми клеями // Материалы к 42-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов МОК 42 Моделирование и оптимизация в материаловедении. - Одесса: “Астропринт”, 2003. - С. 101-103.

2. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Организационно-технологические решения по соединению старого и нового бетонов акриловыми клеями. Междунар. сб. науч. тр. “Совершенствование количества строительных материалов и конструкций”. - Новосибирск: НГАУ, 2004. - С. 98-101.

3. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Нанесение акриловых клеев на поверхность существующих бетонных или железобетонных конструкций // Тезисы докладов ХХХII научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской национальной академии городского хозяйства “Общественно-экономические науки”. - Харьков: ХНАГХ, 2004. - С. 27-28.

4. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Бутник С.В., Марюхин А.В. Моделирование организационно-технологических решений по соединению старого и нового бетонов акриловыми клеями // Материалы к 43-му международному семинару “Моделирование и оптимизация в материаловедении”. - Одесса: “Астропринт”, 2004. - С. 122-124.

5. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Омоноличивание рабочих стыков сборных железобетонных элементов акриловыми клеями // Материалы международного семинара МОК'44 “Моделирование и оптимизации в материаловеде-нии”. - Одесса: “Астропринт”, 2005. - С. 176-178.

6. Торкатюк В.И., Золотова Н.М.Технология подготовки поверхности старого бетона для соединения с новым акриловым клеем // Международный сборник научных трудов “Экология и ресурсосберегающие технологии в строи-

тельном материаловедении”. - Новосибирск: НГАУ, 2005. - С. 112-114.

7. Шутенко Л.Н., Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Черноморденко Г.В. Способы нанесения акриловых клеев на поверхность старого бетона при соединении его с новым // Материалы Междунар. науч.-прак. конференции “Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии”. - Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2005. - №10. - С. 494-498.

8. Торкатюк В.И., Золотова Н.М. Зависимость прочности соединения старого бетона с новым акриловыми клеями от технологических факторов // Материалы VII международной научно-технической интернет-конференции “Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве”. - Харьков: ХНАГХ, 2006. - С. 83-86.

9. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Мельман В.А. Применение акриловых клеев для соединения бетонных элементов строительных конструкций // Материалы к 45-му международному семинару “Компьютерное материаловедение и обеспечение качества”. - Одесса: “Астропринт”, 2006. - С. 185-186.

10. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Бутник Д.В. Нанесение на поверхность старого бетона акрилового клея методом безвоздушного напыления // Тезисы докладов ХХХIII научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской национальной академии городского хозяйства “Общественно-экономические науки”. - Харьков: ХНАГХ, 2006. - С. 128-131.

11. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Бутник Д.В. Влияние различных факторов на организационно-технологические решения по соединению старого и нового бетонов акриловыми клеями // Тезисы докладов ХХХIII научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской национальной академии городского хозяйства “Общественно-экономические науки”. - Харьков: ХНАГХ, 2006. - С. 136-140.

12. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Бутник Д.В. Влияние некоторых технологических факторов на прочность соединений бетонных элементов акриловыми клеями // Тез. докл. ХХХIII научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской национальной академии городского хозяйства “Общественно-экономические науки”. - Харьков: ХНАГХ, 2006. - С. 141-143.

13. Торкатюк В.И., Золотова Н.М., Мельман В.А. Реконструкция фундаментов под тяжелые агрегаты // Материалы II международной научно-технической интернет-конференции “Строительство, реконструкция и восстановление зданий городского хозяйства”. - Харьков: ХНАГХ, 2007. - С. 37-41.

Патенти на винаходи:

1. Патент № 61781А. Україна. Самотвердіюча композиція (Золотова Н.М., Шутенко Л.М., Волювач С.В. та інші). - 2003. - Бюл. № 11.

2. Патент № 70687А. Україна. Самотвердіюча клейова композиція (Золотова Н.М., Шутенко Л.М., Торкатюк В.І. та інші). - 2004. - Бюл. № 10.

анотація

Золотова Н.М. Технологія з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.23.08 - технологія та організація промислового та цивільного будівництва. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, м. Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена розробці технології з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями.

Експериментально досліджено вплив технологічних факторів на міцність з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями. Встановлені технологічні та конструктивні фактори, що впливають на час підготовки поверхні старого бетону до склеювання. Дослідженнями встановлено, що при виконанні робіт зі з'єднання старого бетону з новим нанесення акрилового клею на поверхню старого бетону пропонується використовувати пневматичий або безповітряний методи.

В результаті досліджень розроблена технологічна схема процесу з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями. Аналітичними дослідженнями встановлено залежність кількості створених у зміну клейових з'єднань та час на улаштування одного такого з'єднання в залежності від різних факторів.

Технологія з'єднання старого бетону з новим акриловими клеями впроваджена на ряді промислових та інших об'єктів України, де її застосовування дало певний техніко-економічний ефект.

Ключові слова: клейове з'єднання, старий бетон, новий бетон, технологічні фактори, технологічні параметри, в'язкість, поверхня старого бетону.

аннотация

Золотова Н.М. Технология соединения старого бетона с новым акриловыми клеями. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - технология и организация промышленного и гражданского строительства. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, г. Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена разработке технологии соединения старого бетона с новым акриловыми клеями.

Экспериментально исследовано влияние технологических факторов на прочность соединения старого бетона с новым акриловыми клеями. Установлено, что почти во всех случаях разрушение клеевого соединения происходило по новому бетону. Прочность соединения зависит от прочности бетона, способа подготовки поверхности старого бетона к склеиванию, соединения нового бетона с “верхом” или “низом” бетонирования существующей конструкции. Эксперименты также показали, что независимо от температуры окружающей среды при правильной организации твердения нового бетона (подогрев материалов, метод “термоса”, электропрогрев) прочность соединения определялась прочностью нового бетона через 28 суток.

Установлены технологические и конструктивные факторы, влияющие на время очистки поверхности старого бетона при подготовке его к склеиванию. Эксперименты показали, что оно в значительной мере зависит от площади склеивания, крупности зерен абразивных кругов, прочности бетона, поверхности старого бетона, представляющей “верх” или “низ” бетонирования существующей конструкции. Установлены коэффициенты зависимости времени очистки поверхности бетона от указанных выше факторов, которые необходимы при определении количества механизмов.

В связи с использованием для нанесения акрилового клея на поверхность старого бетона механизированного инструмента в виде распылителей исследована его вязкость в зависимости от различных факторов и возможность его регулирования.

Аналитическими исследованиями установлено, что для нанесения акрилового клея рекомендуются применять ручные инструменты с пневматическим или безвоздушным распылителем.

Экспериментами также установлено, что при пневматическом распылении акрилового клея его вязкость должна быть не выше 18 см, а при безвоздушном - не выше 13 см по вискозиметру Суттарда. Установлено также, что при нанесении воздушного распыления акрилового клея на поверхность старого бетона потери его увеличиваются: по мере удаления головки распылителя от поверхности бетона; уменьшения вязкости клея и отверстия в головке распылителя. Рациональное расстояние головки распылителя от поверхности бетона составляет 150 мм.

Экспериментально определено время нанесения акрилового клея на горизонтальную и вертикальную поверхность бетона, равную 10,0 дм². При пневматическом способе оно равно соответственно 140 и 150 с, а при безвоздушном - 100 и 130 с.

В результате исследований разработана технологическая схема процесса соединения старого бетона с новым акриловыми клеями. Получены аналитические зависимости для расчета процесса создания соединения. Выявлена взаимосвязь между основными параметрами процесса создания соединений, его конструктивными особенностями и технологической жизнеспособности акрилового клея. Показано, что при значении технологической жизнеспособности клея выше 1,5 часа достигаются максимальные показатели параметров процесса. При этом минимальная технологическая жизнеспособность должна быть больше времени, необходимого на приготовление замеса, и составлять 30 мин.

Технология соединения старого бетона с новым внедрена при реконструкции фундаментов ряда промышленных объектов, а также при новом строительстве, где ее применение дало определенный технико-экономический эффект.

Ключевые слова: клеевое соединение, старый бетон, новый бетон, технологические факторы, технологические параметры, вязкость, поверхность старого бетона.

ANNOTATION

Zolotovа N. technology of connection of old concrete with new acrylic glues. - the Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of cand.tech.sci. on a speciality 05.23.08 - technology and the organization of industrial and civil construction. - Pridneprovska academy of construction and architecture, Dnepropetrovsk, 2008.

Dissertation is devoted to development of technology of connection of old concrete with new by acrylis glues.

Influence of technological factors on durability of connection of old concrete with new by acrylis glues is experimentally investigated. Technological and structural factors influencing оn a time of cleaning of old concrete surface to agglutination are set.

It is set by researches, that at implementation of works on connection of old concrete with new one by causing of acryl glue on the surface of old concrete is offered to use pneumatic and airless methods.

As a result of researches the flow sheet of process of connection of old concrete with new by acrylis glues is developed. Analytical researches set dependence amounts of the glue connections done in changing and time on the device of one such connection depending on different factors.

Technology of connection of old concrete with new by acrylis glues inculcated on the row of industrial and other objects of Ukraine, where its application gave a certain technico-economical effect.

Keywords: glue connection, old concrete, new concrete, technological factors, technological parameters, viscidity, surface of old concrete.

Размещено на Allbest.ru