Повышение эффективности использования барханных песков в технологии бетона

• Автор: Мередов, Гучгельды Овезович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 211 с. : ил.

Введение
Актуальность. Отсутствие в ряде регионов России и стран СНГ заполнителей для бетонов ставит перед строителями проблему широкого использования местных мелких песков, в том числе барханных песков, в технологии бетонных и железобетонных изделий и конструкций.
Отличительным признаком барханных песков является повышенное содержание (до 90-100%) частиц размером менее 0,14 мм., поэтому традиционное применение барханных песков в сочетании с крупным и мелким заполнителями в тяжелых, легких и мелкозернистых бетонах следует рассматривать как использование их в виде наполнителя.
Решение проблемы повышения эффективности использования барханных песков в качестве наполнителя в технологии бетона связано с целесообразностью их активизации в технологическом процессе, направленном на использование потенциальных возможностей полиминеральных песков при минимальных трудовых, материальных и энергетических затратах.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с комплексной программой «Стройпрогресс-2000».
Цель и задачи. Основная цель диссертации заключается в разработке технологии многокомпонентных бетонов плотной и пористой структуры с повышенным содержанием барханного песка.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- теоретически обосновать возможность повышения эффективности бетонов
на основе барханных песков;
- разработать эффективные технологии бетонных и железобетонных изделий
с использованием барханного песка.
Научная новизна. Разработаны теоретические положения о повышении эффективности использования барханных песков в технологии бетона путем их активации в присутствии портландцемента и суперпластификатора с целью создания композиционного вяжущего на основе активного полиминерального наполнителя, который оказывает большое влияние на физико-химические процессы цементных композиций с пониженным водосодержанием, что способствует экономии цемента и улучшению эксплуатационных свойств бетона.
Установлены зависимости основных стандартных свойств композиционных вяжущих: удельная поверхность, нормальная густота, сроки схватывания, активность по стандартным и специальным методикам в зависимости от состава и технологических параметров механо-химической активации.
Установлены зависимости водопотребности бетонных смесей на основе композиционных вяжущих от показателей осадки конуса или жесткости, вида и наибольшей крупности заполнителя.
Показано, что бетонные смеси на основе композиционных вяжущих обладают повышенной тиксотропией, что способствует улучшению их формуемости.
Исследование процесса раннего стурктурообразования комплексными методами (тепловыделения, контракции, скорости прохождения УЗК) показало, что период формирования структуры равноподвижных бетонных смесей на основе композиционных вяжущих на 6-9 ч больше, чем на исходном портландцементе.
Установлены зависимости кубиковой и призменной прочности, параметров микротрещинообразования, коэффициента Пуассона, начального и динамического

модуля упругости от расхода цемента и водовяжущего отношения, которые предназначены для прогнозирования свойств и определения состава бетона.
Установлена взаимосвязь стойкости бетона на композиционных вяжущих при циклических колебаниях температуры в интервале от 15 до 100°С с деформативны-ми характеристиками бетонов, которую необходимо учитывать для регионов с сухим и жарким климатом.
Получены многофакторные математические модели, позволяющие оптимизировать режимы тепловлажностной обработки бетонов на основе композиционных вяжущих.
Установлены зависимости средней плотности, прочности, стойкости в условиях сухого и жаркого климата от расхода композиционного вяжущего и водовяжущего отношения. Установлена зависимость морозостойкости от величины и характера пор с учетом их температурно-влажностных деформаций.
Установлены зависимости теплопроводности и стойкости в условиях сухого и жаркого климата газо- и пенобетонов на основе композиционных вяжущих от расхода вяжущего и средней плотности.
Практическая значимость. Разработана технология получения композиционных вяжущих на основе портландцемента, барханного песка и суперпластификатора с нормальной густотой 15-18% при оптимальной удельной поверхности 450-550 м2/кг с содержанием портландцемента от 30 до 70%.
Разработаны эффективные технологии изделий из тяжелых, легких на пористых заполнителях и безавтоклавных газо- и пенобетонов.
Разработаны составы тяжелых бетонов на композиционных вяжущих с прочностью 30-60 МПа, стойких в условиях сухого жаркого климата, а также с прочностью 10-15 МПа для малоэтажного строительства с морозостойкостью до 50 циклов.
Оптимизированы составы легких бетонов на термоаргиллитовом заполнителе осадкой конуса 1-8 см с воздухововлекающей добавкой СНВ, обеспечивающие получение бетонов марок М50 - М75 со средней плотностью от 880 до 1000 кг/м3, линейной усадкой 0,3 мм/м, коэффициентом трещиностойкости более 0.7.10‘4 морозостойкостью до 150 циклов.
Разработаны составы термоаргиллитопенобетонов на основе композиционных вяжущих (КВ-50), обеспечивающие получение легких бетонов со средней плотностью до 900 кг/м3, марок М50 - М75.
Разработаны составы газо- и пенобетонных смесей на основе композиционных вяжущих (КВ-50 и КВ-75), обеспечивающих получение бетонов марок М50 - М75 со средней плотностью 800-900 кг/м3.
Внедрение результатов исследований. Результаты разработок и исследований использованы в «Методике проектирования состава тяжелого бетона на основе композиционных вяжущих для обеспечения их расчетных характеристик», в «Рекомендациях по изготовлению из термоаргиллитопенобетона ограждающих конструкций зданий» и в «Технологическом регламенте по изготовлению мелкоштучных изделий из газобетона на композиционном вяжущем и барханном песке на технологической линии производительностью Ютыс.м3 в год».
Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, были доложены и обсуждены
- на конференции МГСУ и РААСН «Критические технологии». Москва 1998 г.
- на Польско-Российском семинаре «Теоретические основы строительства».
Варшава 1998 г.

тонкомолотой цементно-известково-песчаной смеси увеличивает плотность бетонной смеси
Введение негашенной извести в бетонную смесь в количестве 50-60 кг/м3 вместо цемента обеспечивает не только экономию цемента, но и снижает величину капиллярной пористости бетона, увеличивая при этом объем мелких пор, что сопровождается повышением прочности, трещиностойкости и снижением усадочных деформаций бе тона (145).
С целью создания долговечных неавтоклавных песчаных бетонов на основе мелких песков была разработана комплексная химическая добавка, состоящая из арилал-кендиеновой смолы, 1%-раствора салициловой кислоты и полиаминофеланоме-тилфенолата натрия и воды. Добавка полифункционального действия: на стадии приготовления бетонной смеси пластифицирует ее, в процессе твердения бетона увеличивает гидратацию цемента, а в период тепловой обработки изделий кольматирует поры бетона. Песчаные бетоны с этой добавкой характеризуются водонепроницаемостью - Л/8.
Для приготовления бетонных смесей на основе мелких барханных песков, как было показано выше, не пригодны обычные способы, применяемые для обычных бетонных смесей. Получение гомогенной смеси из этих компонентов требует интенсивного их перемешивания. В качестве смесителей предложено применять бегуны. Это приводит к снижению расхода цемента, так как повышается плотность смеси.
Ввод в бетонную смесь молотого песка и негашеной извести способствует формированию структуры с большим количеством мелких пор
Разработаны и оптимальные режимы ТВО изделий из ячеистого (газобетона) и песчаного бетона, обеспечивающие получение неавтоклавного газобетона с нормативной влажностью и теплопроводностью, а песчаного бетона повышенной тр е щи ностой ко сть ю.
Предложена двухступенчатая термообработка ТЭНами или горячими газами в режиме “самозапаривания и сушки”. На первой стадии ТВО происходит изотермический прогрев изделий и их твердение при 80-90°С с некоторой потерей влаги. На второй стадии после достижения бетоном требуемой прочности температуру в камере повышают до 100-115°С, при которой продолжается твердение бетона и осуществляется сушка изделий.
На основании сделанного обзора можно сделать заключение, что проблема повышения эффективности использования барханных песков в технологии бетонов остается и в настоящее время актуальной. В связи сэтим основной целью настоящей диссертации явилось повышение эффективности применения барханных песков в технологии путем их комплексного использования как наполнителей для ячеистых и плотных бетонов.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- теоретически обосновать возможность повышения эффективности бетонов на основе барханных песков путем использования барханного песка при механо-хими-ческой обработке;
- разработать технологии бетонных и железобетонных изделий пористой и плотной структуры с использованием барханных песков.