Повышение морозостойкости бетона низкомодульными включениями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Мурашов Александр Олегович

• Мурашов Александр Олегович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Мурашов Александр Олегович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Оценка состояния вопроса

1.1 Причины возникновения внутренних напряжений в теле бетона при замораживании

1.2 Стойкость бетона к морозному разрушению

1.3 Способы снижения уровня дефектности структуры бетона

1.4 Повышение сопротивляемости бетона к развитию морозных трещин

1.5 Способы определения морозостойкости бетона

1.6 Выводы по главе

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Характеристики исходных материалов

2.2 Методология и методы исследования

2.2.1. Физические методы исследования

2.2.2. Физико-механические методы исследования

2.2.3. Физико-химические методы исследования

2.3 Выводы по главе

Глава 3. Влияние размера, модуля упругости включений и расстояния между ними на морозостойкость бетона

3.1 Характеристика процесса морозного разрушения бетона с позиций механики разрушения

3.2 Экспериментальное определение критической длины трещины цементного камня

3.3 Экспериментальное определение оптимального расхода низкомодульных включений

3.4 Уточнение характера зависимости морозостойкости мелкозернистого бетона от расстояния между низкомодульными включениями

3.5 Исследование зависимости морозостойкости бетона от модуля упругости включений

3.6 Выводы по 3 главе

Глава 4. Исследование совместного влияния уровня дефектности структуры и условий для роста трещин на морозостойкость бетона

4.1 Свойства бетонной смеси с низкомодульными включениями, расширяющей добавкой и активированным цементом

4.2 Исследование совместного воздействия низкомодульных включений, активированного цемента и расширяющейся добавки на морозостойкость бетона

4.3 Исследование трещиностойкости мелкозернистого бетона

4.4 Влияние заполнителя на морозостойкость бетона

4.5 Выводы по 4 главе

Глава 5. Разработка ускоренного способа определения морозостойкости бетона и внедрение результатов диссертационного исследования

5.1 Зависимости морозостойкости бетона от плотности, водопоглощения по массе, прочности на растяжение и сжатие

5.2 Разработка ускоренного способа определения морозостойкости мелкозернистого бетона

5.3 Разработка ускоренного способа определения морозостойкости тяжелого бетона после однократного замораживания

5.4 Технология производства бетона повышенной морозостойкости с низкомодульными включениями

5.5 Выводы по 5 главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Патент на способ определения морозостойкости бетона

Приложение Б. Рекомендации по получению бетона повышенной морозостойкости посредством применения низкомодульных включений

Приложение В. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение морозостойкости бетона низкомодульными включениями»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Морозостойкость является одним из основных факторов, характеризующих долговечность бетона. Важной задачей для России является освоение районов Крайнего Севера и побережья Арктического шельфа. К проблемам строительства в таких регионах можно отнести значительные отрицательные температуры, которые могут достигать -60оС. Кроме того, данные регионы отличаются существенной амплитудой температур, которая может составлять 90..Л10°С на протяжении года. Проблема получения бетонов высокой морозостойкости также актуальна и для средней полосы России, где абсолютные значения зимних отрицательных температур не столь существенны, однако количество циклов замораживания-оттаивания, которые испытывают строительные конструкции, значительно больше. В аналогичных климатических условиях находятся скандинавский регион и северные регионы Северной Америки.

Таким образом, обеспечение стойкости бетонных и железобетонных конструкций к морозному разрушению требуется для значительной территории как России, так и других стран.

Работа выполнена в рамках государственной программы Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации подпункт _а_ пункта 21 Стратегии НТР РФ (Указ Президента Российской Федерации от 28.02.2024 № 145) и Стратегии развития строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации на период до 2030 года с прогнозом до 2035 года, а также в рамках реализации Программы развития университета НИУ МГСУ «ПРИОРИТЕТ 2030». Проект 3.1 «Научный прорыв в строительной отрасли -новые технологии, новые материалы, новые методы».

Степень разработанности темы исследования.

В настоящее время основным способом повышения морозостойкости бетонов является использование воздухововлекающих добавок, которые рассматриваются как резервный объем пор в цементном камне затвердевшего

бетона. Обусловлено это выводами, которые были сделаны на основе описания процесса морозного разрушения бетона, предложенного американским ученым Т. Пауэрсом в 1945 году. Однако многими исследователями отмечается повышение морозостойкости бетона при введении в его состав частиц с пониженной относительно цементной матрицы плотностью, например, частиц битумных эмульсий, резиновой крошки, керамзитовой крошки. Механизм действия пор воздухововлечения, как резервных объемов для отжимаемой воды при возникновении гидравлического давления из-за образования льда, не может объяснить вышеуказанные факты повышения морозостойкости бетона. Кроме того, существующие гипотезы морозного разрушения бетона объясняют, в основном, механизм возникновения давления и формирования объемного поля, как правило, растягивающих напряжений, но не характеризуют сам процесс разрушения бетона.

Для определения морозостойкости бетона по требованиям ГОСТ 100602012 используют прямые методы, которые предполагают попеременное замораживание и оттаивание контрольных образцов, т.к. такие методы отличаются высокой надежностью. Однако нормативные методы определения морозостойкости бетона отличаются высокой трудоемкостью, что не позволяет оперативно установить марку бетона по морозостойкости и осуществлять текущий контроль качества продукции, выпускаемой на бетонном заводе.

Таким образом, недостаточно изучены вопросы, связанные с механизмом действия включений с пониженной плотностью, которые далее в работе предлагается называть низкомодульными включениями (НМВ), в обеспечении морозостойкости бетона. Существующие методы контроля морозостойкости нуждаются в совершенствовании с точки зрения продолжительности и трудоемкости их выполнения.

Научная гипотеза. Повысить морозостойкость бетона и замедлить интенсивность развития трещин в матрице бетона в процессе циклов замораживания и оттаивания, возможно не только за счет снижения уровня дефектности исходной структуры, но и путем введения в состав бетонной смеси

включений с пониженным относительно цементной матрицы модулем упругости. Основываясь на принципах механики разрушения возможно управление процессом трещинообразования с целью его замедления при морозном разрушении бетона посредством регулирования количества, размера и модуля упругости включений.

Целью исследования является получение новых знаний о процессе морозного разрушения и на этой основе установка зависимостей морозостойкости бетона от размеров низкомодульных включений, расстояния между их поверхностями и их модуля упругости, основываясь на принципах механики разрушения, а также изучение возможности повышение морозостойкости бетона посредством одновременного применения низкомодульных включений и снижения дефектности исходной структуры бетона.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели исследования были сформулированы следующие задачи:

- теоретически обосновать эффективность применения низкомодульных включений и зерен заполнителя для снижения интенсивности развития трещин в бетоне от циклических нагрузок;

- изучить зависимость критической длины трещины цементного камня от водоцементного отношения;

- установить границы варьирования расстояния между низкомодульными включениями, для эффективного повышения морозостойкости бетона;

- экспериментально установить влияние размера низкомодульных включений на величину морозостойкости бетона;

- установить закономерности совместного влияния размера низкомодульных включений и расстояния между ними на морозостойкость бетона;

- исследовать влияние величин модулей упругости включений, не превышающих модуль упругости цементного камня на морозостойкость бетона;

- исследовать влияние совместного применения низкомодульных включений и расширяющей добавки на морозостойкость бетона;

- установить зависимость морозостойкости бетона от наличия и крупности заполнителя;

- на основании принципов механики разрушения разработать ускоренный способ определения морозостойкости бетона;

- разработать методику по назначению количества, размера и модуля упругости включений и рекомендации по повышению морозостойкости бетона для получения бетона с заданной морозостойкостью и прочностью.

Объектом исследования является бетон с добавкой низкомодульных включений различного количества, модуля упругости и размера.

Предметом исследования является установление закономерностей интенсивности морозного разрушения бетона с добавкой низкомодульных включений, замедляющих процесс развития трещин, и расширяющей добавкой, повышающей качество его исходной структуры, и совершенствование структуры и свойств бетона на их основе.

Научная новизна. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что наличие низкомодульных включений в составе бетона обеспечивает повышение его морозостойкости в 2,2 - 2,8 раза.

Доказано, что максимальные показатели морозостойкости бетона достигаются при размере низкомодульных включений в пределах 140-190 мкм и расстоянии между их поверхностями менее критической длины трещин в диапазоне 0,34-0,41 мм для цементной матрицы того или иного состава с водоцементным отношением 0,24-0,39.

Установлена зависимость морозостойкости бетона от модуля упругости включений: наибольший эффект повышения морозостойкости достигается при введении в состав бетона низкомодульных включений с околонулевой величиной модуля упругости.

Экспериментально подтверждено, что при одновременном снижении дефектности исходной структуры бетона посредством, например, применения расширяющей добавки и введении низкомодульных включений наблюдается суммарный эффект при повышении морозостойкости.

Теоретическая значимость работы. Предложен механизм морозного разрушения бетона с позиций механики разрушения. Управление морозным разрушением бетона осуществляется путем использования низкомодульных включений с экспериментально подтвержденными оптимальными их характеристиками: размером, модулем упругости, количеством и формой.

Практическая значимость работы. Разработан метод получения бетонов высокой морозостойкости за счет управления процессом развития трещин. Разработаны рекомендации по повышению морозостойкости бетона, которые включают в себя методику определения необходимого размера и количества низкомодульных включений, а также назначению модуля упругости включений в зависимости от требований к морозостойкости и прочности изготавливаемых конструкций. Предложены способы ускоренного определения морозостойкости бетона по изменению коэффициента интенсивности напряжений после 6-13 циклов замораживания до температуры -20оС в зависимости от требуемой достоверности результатов или одного цикла замораживания до температуры -50оС. На основании полученных данных возможно изготовление морозостойких цементов в заводских условиях.

Методология и методы исследования. Для проведения лабораторных исследований испытания контрольных образцов выполнялись как в соответствии с действующими на территории России нормативными документами, так и с применением способа, разработанного в процессе проведения исследований и защищенного патентом РФ 2837619 от 23.08.2024.

Положения, выносимые на защиту:

1. Значение критической длины трещины цементного камня с водоцементным отношением 0,24-0,39 находится в диапазоне 0,34-0,41 мм. С целью повышения морозостойкости бетона за счет применения низкомодульных включений расстояние между их поверхностями следует назначать менее значения критической длины трещины цементного камня

2. Для повышения морозостойкости бетона размер низкомодульных включений должен находиться в пределах 140-190 мкм.

3. Наиболее эффективными с точки зрения повышения морозостойкости являются включения с нулевым и околонулевым модулем упругости формой, близкой к шарообразной, при условии их равномерного распределения по объему цементной матрицы.

4. Повышение морозостойкости бетона обеспечивается за счет суммарного эффекта от снижения дефектности исходной структуры бетона и применения низкомодульных включений, снижающих интенсивность распространения трещин при морозном разрушении.

5. Способ определения морозостойкости бетона по изменению коэффициента интенсивности напряжений после 6-13 циклов замораживания до температуры -20оС в зависимости от требуемой достоверности результатов или одного цикла замораживания до температуры -50оС.

6. Рекомендации по повышению морозостойкости бетона, которые включают в себя методику определения необходимого размера и количества низкомодульных включений, а также назначению модуля упругости включений в зависимости от требований к морозостойкости и прочности изготавливаемых конструкций.

Степень достоверности результатов работы достигается путем применения современных методик определения физико-химических и физико-механических свойств материалов. Для определения свойств материалов применяется поверенное лабораторное оборудование. Результаты исследований дополняют теоретические и экспериментальные данные, которые были ранее полученные и опубликованы другими авторами.

Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы заключается в постановке целей и задач исследования, выполнении обзора и анализа научной и нормативной литературы, разработке программы научных исследований, подборе материалов для проведения исследований, постановке и проведении экспериментальных исследований с последующей их обработкой и анализом, подготовке к публикации статей, представлении результатов работы на научных конференциях, в также разработке рекомендаций.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследования были представлены на всероссийских и международных научных конференциях: Семьдесят шестая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов с международным участием, ЯГТУ, 2023; Третья национальная конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли и образования», МИСИ-МГСУ, 2022; Научные чтения, посвященные 90-летию кафедры Строительного материаловедения, НИУ МГСУ, 2023; IV Национальная научная конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли и образования», МИСИ-МГСУ, 2023; Международная научно-практическая конференция Проектирование, строительство и эксплуатация транспортной инфраструктуры в сложных климатических и инженерно-геологических условиях, РУТ (МИИТ), 2024; I Международная Конференция молодых учёных во Владимире «Решения современных проблем материаловедения и технологии в строительстве» «ВладСтройТех 2024», ВлГУ, 2024; VIII Международная конференция «Индустриальное домостроение: производство, конструкции -BlockRead», Москва, 2024; VII Международная бизнес-конференция по цементу Semenergy, Санкт-Петербург, 2025; III Международный научно-практический симпозиум «Будущее строительной отрасли: вызовы и перспективы развития», НИУ МГСУ, 2025.

Публикация работы. Материалы диссертации достаточно полно изложены в 7 научных публикациях, из которых 4 работы опубликованы в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (Перечень рецензируемых научных изданий). 2 работы опубликованы в других научных журналах и изданиях. Также получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 1 64 наименования источников. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков, 24 таблицы и 3 приложения.

Соответствие паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует п. 10 паспорта научной специальности 2.1.5 «Строительные материалы и изделия», а именно: «Разработка новых и совершенствование существующих методов повышения стойкости строительных материалов, изделий и конструкций в условиях воздействия физических, химических и биологических агрессивных сред на всех этапах жизненного цикла».

Глава 1. Оценка состояния вопроса

1.1 Причины возникновения внутренних напряжений в теле бетона при

замораживании

Одним из важных направлений строительного материаловедения является получение бетонов с повышенными эксплуатационными свойствами и высокой устойчивостью к воздействию внешних агрессивных условий. Одним из факторов, определяющих долговечность бетона, является его морозостойкость [1,2].

Проблеме получения бетонов с повышенной морозостойкостью и изучению механизма разрушения бетона в процессе циклов замораживания-оттаивания посвящены работы многих отечественных ученых: Г.И.Горчакова, Л.М. Добшица, О.В. Кунцевича, Н.В. Михайлова, В.М. Москвина, И.А. Мощанского, В.А. Невского, А.И. Панченко, А.М. Подвального, Б.Г.Скрамтаева, В.В. Стольникова, А.Е. Шейкина, С.В. Шестоперова, а также зарубежных исследователей: Р. Коллинза, Т.С. Пауэрса, Р.А. Хельмута, О. Блумеля, Р. Валора, И. Гото.

Разрушение бетона при замораживании происходит в результате появления внутренних напряжений, которые могут существенно превышать прочность цементной матрицы на растяжение. В результате чего в структуре бетона происходит возникновение новых или рост уже существующих трещин, который приводит к разрушению бетона. К основным причинам возникновения внутренних напряжений в теле бетона в процессе циклов замораживания-оттаивания можно отнести [3,4]:

- гидравлическое давление воды, которое возникает в результате льдообразования;

- давление кристаллов льда;

- различные коэффициенты температурного расширения;

- осмотическое давление;

- давление от дополнительного образования кристаллов льда.

Теория гидравлического давления была сформулирована Т. Пауэрсом в конце 40-х - начале 50-х годов XX века [5-8]. По мнению ученого, появление давления на стенки капилляров, пор и микротрещин обусловлено увеличением объема воды в результате ее фазового перехода в лед. Вода при замерзании расширяется, создавая гидравлическое давление в водонасыщенных капиллярах и микротрещинах рисунок 1.1.

Рисунок 1.1 - Теория гидравлического давления а - напряжения в теле бетона, Р - давление замерзающей воды

Осмотическое давление воды, по мнению авторов [9,10], вносит существенный вклад в возникающие внутренние напряжения в бетоне при морозном воздействии. Температура замерзания воды зависит от размера капилляра, в котором она расположена [11], что приводит к постепенному льдообразованию внутри бетона по мере снижения температуры. По мере замерзания воды происходит увеличение концентрации солей и щелочей в воде, что является причиной появления осмотического давления на стенки капилляров и пор [9,10].

Гипотеза давления кристаллов льда была предложена А. Коллинзом в 1944 г. [12] и поддержана авторами [13]. Согласно гипотезе, вода в порах бетона замерзает послойно. Сегрегация льда начинается ближе к холодной поверхности и развивается в направлении центра конструкции. Такое послойное замерзание воды с течением времени приводит к увеличению толщины слоя льда на поверхностях пор и капилляров. Появление внутренних напряжений в структуре бетона возникает в результате воздействия кристаллов льда на стенки пор и капилляров рисунок 1.2.

Рисунок 1.2 - Гипотеза давления кристаллов льда а - напряжения в теле бетона, Р - давление кристаллов льда

Влияние различных коэффициентов температурного расширения

изучено в работе [14]. В процессе изменения температуры на поверхностях цементного камня, песка и щебня возникают напряжения ввиду их различных коэффициентов температурного расширения. Такие напряжения приводят к образованию микротрещин в контактной зоне вяжущего бетона и заполнителей. Авторами [3,15] отмечается, что при замораживании обледенение компонентов бетона происходит с разной степенью ввиду различия их пористости.

Коэффициенты температурного расширения льда и бетона отличаются ориентировочно в 5 раз. В результате чего происходит уменьшение сцепления между компонентами бетона рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 - Возникновение напряжений в контактной зоне цементной матрицы и

зерен заполнителя

а - напряжения в контактной зоне, а1 - коэффициент линейного температурного расширения зерен заполнителя, а2 - коэффициент линейного температурного расширения цементной

матрицы

Теория возникновения давления от дополнительного образования кристаллов льда нашла свое отражение в работах [5,16]. В основе теории лежит факт того, что, чем меньше радиус капилляра, тем при более низкой температуре происходит замерзание в нем воды. В процессе замораживания бетона еще не замерзшая вода, расположенная в более мелких капиллярах, стремится в более крупные, где процесс льдообразования уже завершился. При соприкосновении со льдом происходит замерзание воды, сопровождающееся увеличением ее объема. В результате чего происходит возникновение внутренних напряжений в теле бетона.

Цементная матрица

Трещина в контактной зоне цементной матриц! и зерна заполнител

Зерно за

^ Зерно заполнителя

Трещина в контактной зоне цементной матрицы и зерна заполнителя

Таким образом, основным источником возникновения внутренних напряжений в бетоне, а, следовательно, и главной причиной его морозного разрушения является гидростатическое давление воды и льда.

Следует отметить, что все вышеизложенные гипотезы объясняют причины возникновения давления внутри тела бетона. Разрушение материала начинается после того, как величина внутренних напряжений превысит прочность структуры бетона [17].

На основании теории гидравлического давления, предложенной в 1945 году Т. Пауэрсом [6], в 50-е, 60-е гг. XX века была сформулирована теория, описывающая механизм разрушения бетона при его замораживании [7,8]. В структуре затвердевшего бетона присутствуют открытые и закрытые поры, которые соединяются между собой системой капилляров. В процессе водонасыщения открытые поры заполняются водой. В то время как в закрытые поры вода не поступает. Такие ненасыщенные водой поры было предложено называть «резервными» рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 - Фрагмент бетона до замораживания

При замерзании вода в открытых порах увеличивается в объеме и оказывает давление не только на стенки пор, но и на еще незамерзшую воду. По

Резервная воздушная пора

Капилляр

Резервная воздушная пора

предположению Т. Пауэрса, в процессе замерзания часть еще незамерзшей воды отжимается в закрытые (или резервные) поры через капилляры, в результате чего происходит снижение растягивающих напряжений в теле бетона. Кроме того, лед в капиллярах обычно имеет более высокую свободную энергию, чем лед в воздушных пустотах, что приводит к вытягиванию избытков воды как из геля, так и из уже замороженных открытых пор, что также снижает напряжения в структуре бетона. При оттаивании вода, вытесненная из открытых пор через капилляры в закрытые поры, возвращается обратно. Функция воздушных пустот заключается в ограничении гидравлического давления воды, возникающего в процессе ее замерзания рисунок 1.5, а эффективность таких пустот определяется длиной капилляра, соединяющего их, или Фактором расстояния, значение которого не должно превышать 0,25 мм. На основании выдвинутой Т. Пауэрсом теории, для повышения морозостойкости бетона было предложено использовать воздухововлекающие добавки, которые образуют резервный объем пор в структуре цементного камня. А расстояние между такими резервными порами не должно превышать 0,25 мм.

Резервная воздушная пора

Капилляр

Резервная воздушная пора

Вода.

отжимаемая давлением

Резервная воздушная пора

льдообразования

Вода.

отжимаемая давлением льдообразования

Резервная

пора

] воздушная

Рисунок 1.5 - Фрагмент бетона после замораживания

Сегодня многие как российские, так и зарубежные ученые [18-24] для объяснения механизма морозного разрушения бетона применяют предложенную Т. Пауэрсом теорию.

Однако с точки зрения теории, предложенной Т. Пауэрсом, нельзя объяснить факт повышения морозостойкости бетона при введении в его структуру частиц с пониженным относительно цементной матрицы модулем упругости, например, полимерных микросфер [25,26], частиц битума [27,28] или резиновой крошки [29,30]. Кроме того, Авторами [31] утверждается, что значение фактора расстояния составляет 0,65 мм.

1.2 Стойкость бетона к морозному разрушению

Основные факторы, оказывающие влияние на морозостойкость бетона представлены на рисунке 1.6.

Механические эксплуатационные нагрузки

Физические циклические воздействия

Уровень дефектности исходной структуры (1-е структурное состояние):

• открытая пористость

• капиллярная водопроницаемость

• микротрещины

• прочность и др.

3

Исходная структура бетона

2

Условия для образования и роста трещин (2-е структурное состояние):

• низкомодульные включения

• замкнутые поры условия физических воздей-

ствий • прочность

4

Технология бетона: состав, приготовление, укладка, твердение

5

6

1

Рисунок 1.6 - Морозостойкость бетона в условиях эксплуатации

Исходная структура бетона (блок 2) является основой, которая обеспечивает его способность противостоять морозному разрушению. На исходную структуру бетона оказывают влияние состав бетона, технология его приготовления и укладки, а также условия твердения.

Исходная структура бетона может быть рассмотрена в двух состояниях. Первое структурное состояние (блок 3) объединяет в себя те характеристики бетона, которые оказывают влияние на величину напряжений, возникающих в процессе замораживания-оттаивания. Второе структурное состояние (блок 4) характеризует способность структуры бетона сопротивляться развитию уже существующих трещин.

На морозостойкость бетона также оказывают влияние эксплуатационные нагрузки [32] (блок 5) и циклические атмосферные воздействия, например, скорость или температура замораживания [4,33] (блок 6).

Таким образом, на морозостойкость бетона оказывают влияние его исходная структура с одной стороны и условия эксплуатации с другой.

1.3 Способы снижения уровня дефектности структуры бетона

Влияние дефектности исходной структуры (первого структурного состояния) на морозостойкость бетона сегодня рассмотрено достаточно подробно, что подтверждается многочисленными исследованиями, анализ которых представлен в данном разделе.

Существенное влияние на интенсивность морозного разрушения бетона оказывает степень его водонасыщения. Уровень заполнения открытых пор водой определяется проницаемостью структуры бетона, а также их формой и размером. Снижение количества замерзающей воды в теле бетона способствует замедлению процесса его морозного разрушения [34]. Т.е. повышение водонепроницаемости оказывает положительное влияние в т.ч. на морозостойкость бетона за счет

модифицирования первого структурного состояния, что проявляется в снижении открытой и капиллярной пористости.

Получение бетонов пониженной проницаемости также возможно за счет

л

применения композиционных вяжущих с удельной поверхностью 600 м /кг [35]. В их состав может входить предварительно активированная зола-уноса, которая являющейся центрами кристаллизации новообразований. Другим компонентом такой системы является известняк, роль которого сводится к уплотнению поры. Оптимальное количество микронаполнителя способствует получению более плотной структуры бетона с пониженной открытой и капиллярной пористостью.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мурашов Александр Олегович, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баженов Ю.М. Пути развития строительного материаловедения: новые бетоны // Технологии бетонов. 2012. № 3-4. С. 39-42.

2. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чилин И.А., Дондуков В.Г., Селютин Н.М. Модифицированные бетоны: реальность и перспективы // Вестник НИЦ «Строительство». 2024. Т. 40, № 1. С. 92-104.

3. Ярмаковский В.Н., Кадиев Д.З. Физико-химические основы стойкости бетонов к воздействию низких отрицательных температур // Строительство и реконструкция. 2020. Т. 90, № 4. С. 122-136.

4. Чернышов Е.М. Морозная деструкция бетонов. Часть 1. Механизм, критериальные условия управления // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 40-46.

5. Powers T.C., Helmuth R.A. Theory of volume changes in hardened portland cement paste during freezing, research and developments laboratories of the portland cement association // Res. Dep. Bull. 46. Proc. Highw. Res. Board. 1953. Vol. 32. pp. 285-297.

6. Powers T. Working Hipothesis for Further Studies of Frost Resistance of Concrete. // Proc. ACI, v. 41.245, 1945. pp.38-49.

7. Powers T. Void spacing as a basis for producing air-entrained concrete.// Jorn. of Am. Concr. Inst., 1954, v.50, pp.741-760.

8. Powers T. The mechanism of frost action in concrete. // Cement, Lime and Gravel. No.5, 1966, 41, -pp.143-148, 181-185.

9. Ramachandran V.S., Feldman R.E., Beaudoin J.J. Concrete science.- London, Philadelphia, Rheine. 1981.- 427p.

10. Бабушкин В.М. Физико-химические процессы коррозии бетона и железобетона. - М.: Стройиздат, 1968. -187с.

11. Ярмаковский В.Н., Кадиев Д.З. Физические основы и технологии создания бетонов, стойких к воздействию криогенных (до -163 °с) технологических

температур// Сборник научных трудов РААСН: в 2 томах. Российская академия архитектуры и строительных наук (РААСН). - Том 2. Москва: Издательство АСВ, 2021. С. 329-339.

12. Collins A.R. The destruction of concrete by frost // Jorn. Inst. Civ. Engieneer. 1944. Vol. 23, No 1. pp. 29-41.

13. Красильников К.Г., Тарасов А.Ф. Фазовые переходы вода-лед в порах цементного камня и бетона // Физико-химические исследования бетонов и их составляющих. -. М.: НИИЖБ, 1975. С. 15-22.

14. Еремеев Г.Г. Термоупругие напряжения в бетонах при испытаниях на морозостойкость // Бетон и железобетон. 1960. № 9. С. 393-395.

15. Лифанов И.И. Дилатометрические исследования цементных и других строительных материалов// Дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. - М.: МИСИ им. В.В. Куйбышева. 1964.

16. Cordon A.W. Freezing and thawing of concrete, mechanisms and control. Detroit: American Concrete Institute monograph series, 1966. 99 p.

17. Пирадов К.А., Гузеев В.А. Физико-механические основы долговечности бетона и железобетона // Бетон и железобетон. 1998. № 1. С. 25-27.

18. Несветаев Г.В. Бетоны. Ростов н/Д: Феникс, 2013. 381 с.

19. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: АСВ, 2011. 528 с.

20. Добшиц Л.М. Пути повышения долговечности бетонов // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 4-9.

21. Neville A. M. Concrete Technology. Longman Group UK Limited, 1987, Reprinted 2008 (twice). Second edition, 2010. 464 p.

22. Славчева Г.С. Структурные факторы обеспечения морозостойкости цементных пенобетонов // Строительные материалы. 2015. № 9. С. 53-56.

23. Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я. Деформации и стойкость бетона при циклическом замораживании // Строительные материалы. 2014. № 8. С. 4651.

24. Hasholt M.T. Air void structures and frost resistance: a challenge to Powers' spacing factor // Mater. Struct. 2014. Vol. 47, No 5. pp. 911-923.

25. Osetek W. Resistance of Young Concrete on Frost Action at Early Age Part 1 -Compressive Strength // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 960. pp. 1-8.

26. Wawrzenczyk J., Molendowska A., Klak A. Effect of Ground Granulated Blast Furnace Slag and Polymer Microspheres on Impermeability and Freeze-Thaw Resistance of Concrete // Procedia Eng. 2016. No 161. pp. 79 - 84.

27. Шевкунов А.И., Дмитриев A.C. Повышение долговечности бетона путем применения комплексных добавок //Бетон и железобетон. 1991. № 12. C. 2324.

28. Пыжов А.С. Технология получения и применения укатываемого дорожного цементного бетона с дисперсным битумом // Вестник ТГАСУ. 2010. № 3. С. 239-251.

29. Гладких А.С., Кретов В.А. Снижение величины температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии жестких дорожных одежд за счет применения в основании низкомарочных цементобетонов, включающих в свой состав гранулы резиновой крошки // Строительство и архитектура. 2009. № 4. С. 159-165.

30. Гладких А.С., Кретов В.А. Повышение морозостойкости низкомарочных цементных бетонов, используемых для устройства оснований дорожных одежд // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 2009. № 4. С. 166-172.

31. Pigeon M., Lachance M. Critical Air Void Spacing Factors for Concretes Submitted to Slow Freeze-Thaw Cycles // Amer. Concr. Inst. 1981. Vol. 78. pp. 282-291.

32. Несветаев Г.В. К оценке морозостойкости нагруженного бетона // Известия вузов. Строительство. 1996. № 11. С. 125-128.

33. Штарк И., Вихт В. Долговечность бетона. Киев: Оранта, 2004. 293 с.

34. Алексеев С.Н. и др. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М.: Стройиздат, 1990. 316 с.

35. Лесовик В.С., Федюк Р.С. Повышение эффективности малопроницаемых цементных композитов // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16, № 10. С. 1346-1356.

36. Halbiniak J. An example of harnessing crushed ceramic pots for the production of watertight concrete // Struct. Concr. 2020. pp. 1-7.

37. Halbiniak J., Langier B., Major M. Analysis of the Impact of Filler in the Form of Shredded Ceramic Waste on Selected Properties of a High-Strength Concrete Composite // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. No 603. pp. 1-8.

38. Трофимов Б.Я., Шулдяков К.В., Махмудов А.М. Влияние на долговечность бетона микроструктуры гидратных фаз цементного камня // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2021. № 3. С. 8-18.

39. Коледа Е.А., Леонович, С.Н., Жданок С.А., Полонина Е.Н., Будревич Н.А. Физико-механические свойства бетона средней прочности модифицированного углеродной наноструктурированной добавкой // Вестник поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2018. № 2. С. 24-34.

40. Meng T., Ying K., Hong Y., Xu Q. Effect of different particle sizes of nano-SiO2 on the properties and microstructure of cement paste // Nanotechnol. Rev. 2020. No 9. pp. 833-842.

41. Зимакова Г.А., Солонина В.А., Зелиг М.П. Зольные механоактивирванные микросферы - компонент высокоэффективных бетонов // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. Т. 54, № 12. С. 90-94.

42. Федюк Р.С., Мочалов А.В., Лесовик В.С. Современные способы активации вяжущего и бетонных смесей (обзор) // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2018. Т. 4, № 37. С. 85-99.

43. Гуринович Л.С., Усов Б.А. Механохимическая обработка строительных материалов // Экология и строительство. 2015. Т. 3, № 3. С. 22-25.

44. Самченко С.В., Егоров Е.С. Влияние ультрадисперсной добавки из предварительно гидратированного цемента на свойства цементной пасты // Техника и технология силикатов. Международный журнал по вяжущим, керамике, стеклу и эмалям. 2019. Т. 26, № 2. С. 52-57.

45. Самченко С.В., Абрамов М.А., Османов А.Б. Перспективы развития реакционно-порошковых бетонов // Техника и технология силикатов. 2020.

Т. 27, № 4. С. 120-123.

46. Gailitis R. Drying Shrinkage Deformation Comparison Between Foam Concrete, Geopolymer Concrete, Disintegrated, and Non-disintegrated Cement Mortar // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. No 660. pp. 1-9.

47. Ibragimov R., Fediuk R. Improving the early strength of concrete: Effect of mechanochemical activation of the cementitious suspension and using of various superplasticizers // Constr. Build. Mater. 2019. No 226. pp. 839-848.

48. Панченко А.И. Собственные деформации и долговечность цементного камня // II Международное совещание по химии и технологии цемента. Москва, 2000. С. 169-174.

49. Panchenko A. Concrete Fracture under a Cyclic Atmospheric Action // 15 ibausil. Int. Baustofftagung, Band 1. Weimar. 2003. pp. 1005-1012.

50. Панченко А.И., Харченко И.Я., Васильев С.В. Долговечность бетонов с компенсированной химической усадкой // Строительные материалы. 2019. № 8. С. 48-53.

51. Luo Q., Liu DX., Qiao P., Feng QG., Sun LZ. Microstructural damage characterization of concrete under freeze-thaw action // Int. J. Damage Mech. 2017. pp. 1-18.

52. Харченко И.Я., Баженов Д.А. Эффективный самоуплотняющийся мелкозернистый бетон с компенсированной усадкой // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 48-52.

53. Титова Л.А. Напрягающий бетон - одно из средств обеспечения надежности конструкций // Вестник НИЦ «Строительство». 2017. Т. 12, № 1. С. 114-119.

54. Титов М.Ю. Эффективные водонепроницаемые бетоны нового поколения // Технологии бетонов. 2018. № 9-10. С. 40-42.

55. Лесовик В.С., Гридчина А.А. Монолитные бетоны на основе расширяющихся добавок и химических модификаторов // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 81-83.

56. Samchenko S., Krivoborodov Y. Improving crack resistance of concrete when using expanding cements // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. No 687. pp.1-6.

57. Титова Л.А., Титов М.Ю., Бейлина М.И. Параметры напрягающего бетона в зависимости от степени ограничения деформаций // Вестник НИЦ «Строительство». 2018. Т. 19, № 4. С. 116-125.

58. Титова Л.А., Бейлина М.И. Регулирование свойств бетона путем введения расширяющих добавок // Вестник НИЦ «Строительство». 2017. Т. 12, № 1. С. 120-125.

59. Демьяненко О.В., Куликова А.А., Копаница Н.О. Оценка влияния комплексной полифункциональной добавки на эксплуатационные характеристики цементного камня и бетона // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22, № 5. С. 139-152.

60. Демьяненко О.В., Копаница Н.О., Куликова А.А., Устинов, А.М. Особенности проектирования составов многокомпонентных мелкозернистых бетонов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. Т. 24, № 2. С. 114-124.

61. Туркина И.А. О повышении водонепроницаемости бетона // Технологии бетонов. 2014. № 4. С. 28-31.

62. Леонович С.Н., Полейко Н.Л. Пористость и морозостойкость бетона защищенного цементным составом проникающего действия «Кальматрон» // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. 2016. № 1. С. 31-37.

63. Крамар Л.Я., Иванов И.М. Быстротвердеющий, высокопрочный и морозостойкий бетон на основе шлакопортландцемента // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2021. Т. 21, № 1. С. 48-53.

64. Wawrzenczyk J., Molendowska A., Juszczak T. Determining k-Value with Regard to Freeze-Thaw Resistance of Concretes Containing GGBS // Materials (Basel). 2018. Vol. 2349, No 11. pp. 1-10.

65. Панченко А.И. Критерий стойкости бетона к атмосферным воздействиям с позиций механики разрушения // ИВУЗ. Строительство. 1995. № 2. С. 55-60.

66. Tong F. Experimental and Theoretical Determination of the Frost-Heave Cracking

Law and the Crack Propagation Criterion of Slab Track with Water in the Crack // Appl. Sci. 2019. No 9. pp. 1-23.

67. Подвальный А.М. Элементы теории стойкости бетона и железобетонных изделий при физических воздействиях среды. Дисс.докт.техн.наук.- М.: НИ-ИЖБ,1986.-395с.

68. Шулдяков К.В., Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я. Структурный фактор долговечности бетона // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2020. Т. 20, № 1. С. 46-51.

69. Lazniewska-Piekarczyk B., Miera P. Frost Resistance of Concrete from Innovative Air-Entraining Cements // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. No 603. pp. 1-10.

70. Добшиц Л.М. Долговечность бетонов транспортных сооружений и пути ее повышения // Технологии бетонов. 2014. № 4. С. 32-36.

71. Шулдяков К.В. и др. Повышение эффективности бетонов дорожных покрытий при использовании техногенных заполнителей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2022. № 4. С. 20-31.

72. Вовк А.И. Добавки для бетонов с высокой морозостойкостью: от техногенных продуктов к специализированным синтетическим веществам // Гидротехника. 2020. Т. 60, № 3. С. 68-72.

73. Марковцова В.В., Парфенова Л.М., Закревская Л.В. Тяжелый бетон морозостойкостью F400 с комплексными химическими добавками // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2024. Т. 38, № 3. С. 38-45.

74. Величко Е.Г. Морозостойкость бетона с оптимизированным дисперсным составом // Строительные материалы. 2012. № 2. С. 81-83.

75. Акулова М.В., Селиверстова О.В. Влияние и проектирование комплексной пластифицирующе-воздухововлекающей добавки на свойства дорожной цементобетонной смеси и прочность тяжелого бетона // Строительство и реконструкция. 2013. Т. 48, № 4. С. 69-74.

76. Толмачев С.Н., Беличенко Е.А. Влияние вовлеченного воздуха на свойства дорожных бетонов и фибробетонов // Строительные материалы. 2017. № 12. С. 68-72.

77. Красиникова Н.М., Морозов И.М., Хохряков О.В., Хозин В.Г. Оптимизация состава цементного бетона для аэродромных покрытий // Известия казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. Т. 28, № 2. С. 166-172.

78. Авксентьев В.И., Морозов Н.М., Хозин В.Г. Шлам химической водоочистки - эффективный наполнитель в самоуплотняющихся песчаных бетонах // Известия казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. Т. 30, № 4. С. 249-254.

79. Sun W. Air void clustering in concrete and its effect on concrete strength // Int. J. Pavement Eng. 2021. pp. 1-15.

80. Несветаев Г.В., Кардумян Г.С. О применении цементных бетонов для дорожных и аэродромных покрытий // Строительные материалы. 2014. С. 31-34.

81. Зоткин А.Г. Воздушные поры и морозостойкость бетона // Технологии бетонов. 2011. № 5-6. С. 18-21.

82. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, 1983. 132 с.

83. Грапп А.А., Грапп В.Б., Якобсон Л.В. Совершенствование технологии получения морозостойких бетонов. Рига: ЛатНИИНТИ, 1982. 41 с.

84. Гарипов А.Р. и др. Тонкодисперсная битумная эмульсия для модификации цементного бетона дорожного назначения // Constr. Geotech. 2022. Т. 13, № 3. С. 85-97.

85. Girskas G., Nagrockiene' D. Crushed rubber waste impact of concrete basic properties // Constr. Build. Mater. 2017. No 140. pp. 36-42.

86. Zhu X. Influence of crumb rubber on frost resistance of concrete and effect mechanism // Procedia Eng. 2012. No 27. pp. 206 - 213.

87. Zhang B. Rubberized geopolymer concrete: Dependence of mechanical properties

and freeze-thaw resistance on replacement ratio of crumb rubber // Constr. Build. Mater. 2021. No 310. pp. 1-14.

88. Richardson A., Coventry K., Edmondson V., Dias E. Crumb rubber used in concrete to provide freezeethaw protection (optimal particle size) // J. Clean. Prod. 2016. No 112. pp. 599-606.

89. Assaggaf R.A., Ali M.R., Al-Dulaijan S.U., Maslehuddin M. Properties of concrete with untreated and treated crumb rubber e A review // J. Mater. Res. Technol. 2021. Vol. 11. pp. 1753-1798.

90. Яковлев Г.И., Вдовин А.А., Гордина А. Ф., Зорин, А.Н., Поторочина С.А. Влияние комплексной добавки на основе отходов асбестоцементных изделий и автопокрышек на свойства мелкозернистых бетонов // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 58-61.

91. Баженов Ю.М., Мохов В.Н., Бабков В.В. Количественная характеристика ударной выносливости цементных бетонов // Бетон и железобетон. 2006. Т. 538, № 1. С. 2-5.

92. Бабков В.В., Попов, А.В., Мохов В.Н., Колесник Г.С., Якушин В. А. Бетоны повышенной ударной стойкости на основе демпфирующих компонентов // Бетон и железобетон. 1985. Т. 359, № 2. С. 10-11.

93. Якушин В.А., Кубашов Е.В., Ямлеев У.А., Ляхов Ю.А. Керамзитобетонные сваи для промышленного и гражданского строительства // Бетон и железобетон. 1981. № 5. С. 8-10.

94. Пантилеенко В.Н., Оглоткин В.А. Морозостойкость бетонов с добавлением пенополистирола // Ресурсы Европейского Севера. Технологии и экономика освоения. 2017. Т. 8, № 2. С. 57-72.

95. Пантилеенко В.Н. Морозостойкость бетона с добавками вспененного полистирола // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. ВНИИ гидротехники им. Веденеева. - М.: Энергия, 1978. Вып. 118. С. 37-40.

96. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушения. М.: Стройиздат, 1982. 196 с.

97. Зайцев Ю.В., Окольникова Г.Э., Доркин В.В. Механика разрушения для

строителей. Москва: ИНФРА-М, 2022. 216 с.

98. Комохов П.Г. Механико-энергетические аспекты процессов гидратации, твердения и долговечности цементного камня // Цемент. 1987. № 2. С. 20-22.

99. Комохов П.Г., Грызлов В.С. Структурная механика и теплофизика легкого бетона. Вологда: Изд-во Вологодского НЦ, 1992. 321 с.

100. Комохов П.Г. Механико-технологические основы торможения процессов разрушения бетонов ускоренного твердения. Автореф. дисс. докт. техн. наук. - Л.: ЛИСИ, 1979. - 38 с.

101. Бабков В.В., Мохов В.Н., Капитонов С.М., Комохов П.Г. Структурообразование и разрушение цементных бетонов. Уфа: ГУП Уфимский полиграфкомбинат, 2002. 376 с.

102. Землянский В.Н., Пивень Л.С., Бабков В.В. Вопросы технологии и свойств высокопрочного керамического заполнителя // Легкие бетоны на искусственных заполнителях Дальнего Востока. - Владивосток, 1972. С. 186193.

103. Пивень Л.С., Землянский В.Н., Бабков В.В. Исследование влияния свойств керамзита на прочность и разрушение легких бетонов // Сборник тр. ВНИИСТа. 1974. Вып. 30. С. 223-234.

104. Du W., Yu J., He B., He Y., He P., Li Y., Liu Q. Preparation and characterization of nano-SiO2/paraffin/PE wax composite shell microcapsules containing TDI for self-healing of cementitious materials // Constr. Build. Mater. 2020. No 231. pp. 1-10.

105. Du W., Liu Q., Liu R. Effects of toluene-di-isocyanate microcapsules on the frost resistance and self-repairing capability of concrete under freeze-thaw cycles // J. Build. Eng. 2021. No 44. pp. 1-10.

106. Al-Tabbaa A., Litina C., Giannaros P., Kanellopoulos A. Souza L. First UK field application and performance of microcapsule-based self-healing concrete // Constr. Build. Mater. 2019. No 208. pp. 669-685.

107. Wang X.F., Yang Z.H., Fang C., Han N.X., Zhu G.M., Tang J.N., Xing F. No TitleEvaluation of the mechanical performance recovery of self-healing

cementitious materials-its methods and future development: a review // Constr. Build. Mater. 2019. No 212. pp. 400-421.

108. Mao W., Litina C., Al-Tabbaa A. Development and application of novel sodium silicate microcapsule-based self-healing oil well cement // Materials (Basel). 2020. No 13. pp. 456.

109. Dong B.Q., Fang G.H., Ding W.J., Liu Y.Q., Zhang J.C., Han N.X., Xing F. Self healing features in cementitious material with urea-formaldehyde/epoxy microcapsules // Constr. Build. Mater. 2016. No 106. pp. 608-617.

110. Du W., Yu J.Y., Gu Y., Li Y., Han X.B., Liu Q.T. Preparation and application of microcapsules containing toluene-di-isocyanate for self-healing of concrete // Constr. Build. Mater. 2019. No 202. pp. 762-769.

111. Hu Z.X., Hu X.M., Cheng W.M., Lu W. Influence of synthetic conditions on the performance of melamine-phenol-formaldehyde resin microcapsules // High Perform. Polym. 2018. Vol. 31, No 2. pp. 197-210.

112. Lv L., Yang Z., Chen G., Zhu G., Han N., Schlangen E., Xing F. Synthesis and characterization of a new polymeric microcapsule and feasibility investigation in self-repairing cementitious materials // Constr. Build. Mater. 2016. No 105. pp. 487-495.

113. Окольникова Г.Э., Курлин М., Йочич М. Способы повышения морозостойкости железобетонных конструкций из высокопрочного фибробетона // Системные технологии. 2021. № 38. С. 89-93.

114. Ярмолинская Н.И., Парфёнов А.А. Повышение морозостойкости бетона водопропускных труб на стадии проектирования состава бетона звеньев водопропускных труб зд15.35 на промышленно-производственном предприятии «Хабаровск автомост» // Дальний восток. Автомобильные дороги и безопасность движения Международный сборник трудов. 2017. Т. 17. С. 270-295.

115. Харченко И.Я., Харченко А.И., Алексеев В.А., Баженов Д.А. Применение расширяющихся цементов для фибронабрызгбетона при строительстве подземных сооружений // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12, № 3. С. 334-340.

116. Харченко А.И., Харченко И.Я., Алексеев В.А., Баженова С.И. Применение расширяющихся цементов для набрызгбетона в тоннельном строительстве // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14, № 11. С. 1438-1448.

117. Khushnood R.A., Nawaz A. Effect of adding graphite nano/micro platelets on salt freeze-thaw resistance of nano-modificent concrete // Mater. Res. Express. 2019. No 6. pp. 1-9.

118. Ткач Е.В., Темирканов Р.И., Ткач С.А. Комплексное исследование модифицированного бетона на основе активированного микрокремнезема совместно с микроармирущим волокном для повышения эксплуатационных характеристик // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 5. С. 215-226.

119. Розенталь Н.К., Чехний Г.В. Морозостойкость бетона. М.: АО «НИЦ «Строительство», 2023. 156 с.

120. Перцева А.Е., Хижняк Н.С., Никольский С.Г. Нормативные документы по морозостойкости бетона стран Европейского Союза, Соединенных Штатов Америки и Российской Федерации // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». 2017. Т. 4, № 2. С. 1-8.

121. Степанова В.Ф., Розенталь Н.К., Чехний Г.В., Паршина И.М., Орехов С.А., Джейранов, С.Э. Исследование морозостойкости бетона с целью уточнения методов определения его морозостойкости/ морозосолестойкости // Вестник НИЦ «Строительство». 2020. Т. 24, № 1. С. 108-117.

122. Tolmachov S. Research of the Reasons of Frost Destruction of Road Concrete // Key Eng. Mater. 2020. Vol. 864. pp. 175-179.

123. Несветаев Г.В., Корянова Ю.И., Коллеганов А.В. Об оценке качества бетона монолитных конструкций по показателю морозостойкости // Научные труды КубГТУ. 2021. № 4. С. 1-11.

124. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л., Гарницкий Ю.В. Расчет состава дорожного цементного бетона с нормированными прочностью и морозостойкостью // Технологии бетонов. 2013. № 1. С. 26-29.

125. Попов В.П. Неразрушающий оперативный метод контроля морозостойкости

бетонов гидротехнических сооружений // Вестник МГСУ. 2012. № 8. С. 139142.

126. Перцева О.Н., Селезнева А.Д., Пульникова Д.А. Проверка надежности ускоренных методов определения морозостойкости бетона // Системы. Методы. Технологии. 2018. Т. 37, № 1. С. 85-90.

127. Ковшар С.Н., Бабицкий В.В. Проектирование состава бетона с учетом его морозостойкости // Вестник БНТУ. 2010. № 3. С. 15-20.

128. Ковшар С.Н., Глинская О.В. Прогнозирование морозостойкости на стадии проектировании составов бетона // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2010. № 1. С. 5-9.

129. Шейкин А.Е., Добшиц Л.М. О связи критерия морозостойкости с реальной морозостойкостью бетонов // Бетон и железобетон. 1981. № 1. С. 19-20.

130. Добшиц Л.М. Физико-математическое моделирование морозостойкости цементных бетонов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2023. Т. 19, № 3. С. 313-321.

131. Патент RU 2 490 631 C1 Российская Федерация. МПК G01N 33/38 (2006.01). Способ определения зависимости марки по морозостойкости бетона от водоцементного отношения: № 2012126339/15: заявл. 22.06.2012: опубл. 20.08.2013/ Никольский С.Г., Воронцова Е.А.

132. Розенталь Н.К., Чехний Г.В. Анализ методов определения морозостойкости бетона // Вестник НИЦ «Строительство». 2023. Т. 38, № 3. С. 128-142.

133. Горчаков В.И. Состав, структура и свойства цементных бетонов. М.: Стройиздат, 1976. 145 с.

134. Попов В.П., Давиденко А.Ю., Попов Д.В. Применение математического аппарата для описания процессов разрушения бетона при различных видах внешнего воздействия // Математические методы и модели в строительстве, архитектуре и дизайне: сборник статей. Самара, 2015. С. 23-28.

135. Леонович С.Н., Аль-Факих О.А. Оценка морозостойкости тяжелого бетона с использованием коэффициентов интенсивности напряжений при нормальном отрыве и поперечном сдвиге // Вестник Брестского

государственного технического университета. 2004. № 1. С. 93-96.

136. Леонович С.Н., Пирадов К.А. Оценка морозостойкости бетона методами механики разрушения // Вестник гражданских инженеров. 2009. Т. 20, № 3. С. 134-136.

137. Леонович С.Н., Зайцев Ю.В., Доркин В.В., Литвиновский, Д.А. Прочность, трещиностойкость и долговечность конструкционного бетона при температурных и коррозионных воздействиях: монография. М.: ИНФРА-М, 2019. 258 с.

138. Леонович С.Н. Прочность, трещиностойкость и долговечность конструкционного бетона при температурных и коррозионных воздействиях: в 2 ч. Ч. 1. Минск: БНТУ, 2016. 393 с.

139. Кантаев А.С., Брус И.Д., Ворошилов Ф.А. Определение удельной поверхности порошкообразных материалов. Томск: Томский политехнический университет, 2012. 20 с.

140. Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. - 8-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1986. 607 с.

141. Белов В.В., Образцов И.В., Иванов В.К., Коноплев Е.Н. Компьютерная реализация решения научно-технических и образовательных задач. Тверь: Тверской гос. технический ун-т, 2015. 102 с.

142. Фенелонов В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 414 с.

143. Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. Л.: Химия, 1988. 176 с.

144. Ratwani M. Wechselwirkung von Rissen in Verbundmaterialen // Institut fur Festkorpermechanik. Freiburg, 1972. 126 p.

145. Сиратори М., Миеси Т., Мацусита Х. Вычислительная механика разрушения. М.: Мир, 1986. 334 с.

146. Панченко А. И. Обеспечение стойкости бетона к физическим воздействиям внешней среды путем управления собственными деформациями. Дисс.докт.техн.наук. - Ростов-на-Дону, 1996. - 403 с.

147. Wittmann F.H., Zaitsev Y.V. Verformung und Bruchvorgang poroser Baustoffe bei kurzzeitiger Belastung und unter Dauerlast. Deutscher Ausscnuss fur Stahlbeton, H232, West-Berlin, 1974. 66-145 pp.

148. Травуш В.И. и др. Исследование трещиностойкости бетонов нового поколения // Строительные материалы. 2019. № 10. С. 3-11.

149. Трофимова Е.А., Кисляк Н.В., Гилёв Д.В. Теория вероятностей и математическая статистика. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. 160 с.

150. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1983. 416 с.

151. Сазанков А.П., Шилько С.В., Дробыш Т.В., Хотько, А.В. Неразрушающий контроль деформационных и диссипативных свойств протекторной резины легковых шин // Полимерные материалы и технологии. 2024. Т. 10, № 4. С. 82-88.

152. Рекомендации по применению изделий из гипса при строительстве жилых, общественных и производственных зданий. М.: ЦНИИЭП жилища, 1985. 32 с.

153. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1974. 287 с.

154. Несветаев Г.В., Долгова А.В., Постой Л.В. К вопросу оценки морозостойкости бетонов по критерию прочности // Инженерный вестник Дона. 2019. № 7. С. 1-16.

155. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука, 1966. 400 с.

156. Партон В.З. Механика разрушения: От теории к практике. М.: Наука, 1990. 240 с.

157. Панченко А.И., Мурашов А.О. Влияние низкомодульных включений на морозостойкость бетона // Техника и технология силикатов. 2022. Т. 29. № 4. С. 304- 310.

158. Панченко, А.И., Абрамов М.А., Мурашов А.О. Влияние способа активации портландцемента на свойства цементного камня и мелкозернистого бетона//

Научный журнал строительства и архитектуры. 2023. № 2 (70). С. 47-55.

159. Панченко А.И., Харченко И.Я., Мурашов А.О. Оперативный контроль морозостойкости бетона// Строительные материалы. 2024. №10. С.20-26.

160. Панченко А.И., Мурашов А.О. Механизм морозного разрушения бетона// Строительные материалы. 2025. №3. С46-57.

161. Panchenko A.I., Abramov M.A., Murashov A.O. Impact of the portland cement activation method on the properties of cement stone and fine-grained concrete// Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2023. No 4(60). pp. 66-74.

162. Панченко А.И. Способ определения морозостойкости бетона по изменению коэффициента интенсивности напряжений / Панченко А.И., Харченко И.Я., Мурашов А.О // Патент РФ 2837619 от 23.08.2024 г., (заявка №2024124569 гос. рег. 02.04.2025 г.).

163. Мурашов А.О., Панченко А.И. Морозостойкость бетона с низкомодульными включениями// В сборнике: Семьдесят шестая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов с международным участием. Сборник материалов конференции. Ярославль, 2023. С. 392-395.

164. Мурашов А.О., Панченко А.И. Определение параметров механики разрушения цементного камня с низкомодульными включениями // В сборнике: Актуальные проблемы строительной отрасли и образования -

2023. Сборник докладов IV Национальной научной конференции. Москва,

2024. С. 257-261.

Приложение А Патент на способ определения морозостойкости бетона

Приложение Б

Рекомендации по получению бетона повышенной морозостойкости посредством применения низкомодульных включений

2.5.3атворснне смеси производить водой, соответствующей требованиям ГОСТ 23732-2011.

2.6.В качестве иизкомодульных включений рекомендуется применять полимерные микросферы, резиновую крошку, керамзитовый песок, гипсовую крошку. Критерии подбора низкомодульных включений приведены в разделе 3 настоящих рекомендаций.

Технология подбора параметров низкомодульных включений.

3.1.Средний размер НМВ должен находиться в пределах 130-200 мкм.

3.2.Модуль упругости НМВ (тип материала НМВ) следует назначать исходя из требований к морозостойкости и прочностным характеристикам изготавливаемых конструкций, с учетом того, что при снижении модуля упругости включений происходит повышение морозостойкости бетона с одновременным уменьшением прочностных показателей.

3.3.Прогнозирование морозостойкости мелкозернистог о бетона /•' в зависимости от модуля упругости применяемых включений £ осуществляется по формуле (1):

£ = 470,2е"5,3£'10"5 0>

3.4.Прогнозирование морозостойкости тяжелого бетона в зависимости от модуля упругости применяемых НМВ осуществляется после предварительного построения соответствующей зависимости.

3.5.Наибольший эффект повышения морозостойкости достигается при применении НМВ с модулем упругости приближенным к нулю (полимерные микросферы).

3.6.Количество НМВ гребуется назначать таким образом, чтобы расстояние между их поверхностями не превышало значения критической длины трещины для применяемого цементного камня.

3.7.Необходимая доля НМВ в объеме цементного камня определяется по формуле (2):

Уит = (^)2*100% (2)

где (1 - диаметр НМВ, мм;

Ь - значение критической длины трещины для цементного камня, мм.

3.8.Значение критической длины трещины для цементного камня определяется в соответствии с [Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушения. М.: Стройиздат, 1982. 196 е.] на основании

значений коэффициента интенсивности напряжении и прочности на осспос растяжение.

3.9.Прочность цементного камня на осевое растяжение определяется па образиах-балочках 20x20x40 мм по требованиям ГОСТ 21153.3-85.

ЗЛО.Коэффициент интенсивности напряжении определяется в соответствии с ГОСТ 29167-2021 на образцах-баночках 40x40x160 мм с надрезом в нижней зоне глубиной 10 мм и толщиной 1 мм.

3.11.Форма НМВ должна быть близкой к шарообразной.

3.12.Возможно применение НМВ произвольной формы (например, резиновой крошки), однако в таком случае следует учитывать, что подобные НМВ для повышения морозостойкости менее эффективны по сравнению со сферическими НМВ.

3.13.Применение резиновой крошки в качестве НМВ рекомендуется только для бетонных и железобетонных конструкций, которые не являются основными несущими элементами зданий, или для элементов благоустройства.

4. Процесс приготовления бетонной смеси.

4.1.На первом этапе осуществляется подготовка всех компонентов бетонной смеси, включая НМВ.

4.2.3атем предварительно подготовленные НМВ тщательно смешиваются с цементом до полного их равномерного распределения в объеме цемента.

4.3.Для смешивания цемента и НМВ рекомендуется применять смеситель с горизонтальным валом для сухих строительных смесей.

4.4.Далее выполняется смешивание всех сухих компонентов бетонной смеси: мелкого заполнителя, крупного заполнителя и предварительно перемешанного с низкомодульными включениями цемента.

4.5.Приготовленис бетонной смеси рекомендуемая выполнять при температуре исходных компонентов выше плюс пяти градусов.

4.6.После предварительного перемешивания сухую смесь компонентов затворяют водой с растворенным в ней гиперпластифнкатором.

4.7.Возможно применение других- добавок, необходимых для обеспечения требуемых характеристик бетона. В таком случае введение добавок в бетонную смесь осуществляется в соответствии с требованиями производителя.

4.8. Процесс затворения бетонной смеси необходимо производить при постоянном перемешивании в течение пяти минут.

5. Меры безопасности при проведении работ.

5.1.К работе допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности по работе с электрическим инструментом и с химическими вещест вами.

5.2.Запрещается допускать к работе лиц с повреждениями кожного покрова или имеющих аллергические заболевания на мелкодисперсную пыль.

5.3.Работы выполнять в пылезащитной одежде, защитных очках и резиновых печатках. Для защиты органов дыхания использовать индивидуальные респираторы.

5.4.При попадании низкомодульных включений на тело и одежду, место попадания промыть водой с мылом.

«Рекомендации по повышению морозостойкости бетона низкомодульными включениями» утверждены на заседании секции 2.2 отделения 2 Технолог ия производства строительных материалов и изделий Научно-технического совета (НТС) НИУ МГСУ протокол № /от <34 2025 года.

Разработано:

Мурашов Александр Олегович, аспирант

1енко Александр Иванович, доктор технических наук

Утверждено:

Председатель секции 2.2 отделению 2 Технология производства строительных материалов и изделий

(НТС) НИУ МГСУ Бурьянов Александр Федорович, доктор технических наук

секретарь секции Лукьянова Надежда Алексеевна, кандидат технических наук

Приложение В Акт о внедрении результатов диссертационной работы

ООО (г CK ПАРТНЕР»

117638 г. Москва, вм.тер.г. Муниципальный округ Зюзино, Ул. Одесская , д.2, помсщ. 3/1, тел. 79-18-70; 79-16-49 ИНН 7602146218 КПП 772701001 р/с 40702810977030018806 КАЛУЖСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ №8608 IIАО СБЕРБАНК БИК 042908612 к/с 30101810100000000612

о внедрении результатов диссертационной работы Мурашова Александра Олеговича на тему «Повышение морозостойкости бет она низкомодульнымн включениями»

Комиссия в составе представителей ООО «СК ПАРТНЕР», главного инженера Лузина С.Н и представителей НИУ МГСУ, доктора технических наук, профессора кафедры Строительное материаловедение Панченко А.И., диссертанта Мурашова А.О., составили настоящий Акт о том, что результаты научно-квалификационной работы (диссертации) Мурашова А.О., посвященной повышению морозостойкости бетона путем применения низкомодульных включений, приняты в следующем виде:

1) разработанных технологических рекомендации по получению бетона повышенной морозостойкости посредством применения низкомодульных включений, которые включают в себя:

- требования к среднему размеру низкомодульных включений;

- технологию подбора значения модуля упругости включений для обеспечения заданной морозостойкости бетона;

Голобородько О. С.

ФИО

АКТ

- методику расчет« оптимального количества низкомодул......... включений;

. рекомендации по назначению формы ннзкомодулышх включений;

- технологию приготовления бетонной смеси;

2) предложенных способов ускоренного определения морозостойкости бетона по изменению значения коэффициента интенсивности напряжений после замораживания до температуры -20°С или -50°С.

Изготовлена опытно-промышленная партия тяжелого бетона объемом 20 м3 с низкомодульными включениями в виде полимерных микросфер. Морозостойкость тяжелого бетона определялась в соответствии с требованиями ГОСТ 10060-2012. Морозостойкость тяжелого бетона с полимерными микросферамн соответствовала марке Р500, без полимерных микросфер - Р200. Применение полимерных микросфер позволило повысить марку исходного бетона по морозостойкости на 3 ступени.

Низкомодульные включения в виде полимерных мнкросфер приняты для использования в качестве компонентов для повышения морозостойкости бетона. Полимерные микросферы использованы как альтернатива воздухововлекшощей добавке.

Члены комиссии:

Представитель

ООО «СК ПАРТНЕР»:

Подписи

С.Н. Лузин

ФИО

Представители кафедры Строительное материаловедение

НИУ МГСУ:

Подпись

А.И. Панченко

ФИО