Портландцементы с добавкой модифицированных диатомитов и композиты на их основе

• Автор: Черкасов, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА, 9 МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ДИСПЕРСНЫМИ ДОБАВКАМИ И КОМПОЗИЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ
1.1 Влияние дисперсных минеральных наполнителей и их 9 поверхности на структурообразованис бетонов.

1.2 Применение нанодисперсных систем для модифицирования 15 вяжущих.

1.3 Использование модифицированных наполнителей для 23 повышения качества бетонов и других цементных композитов.

1.4 Химическое модифицирование природных

кремнеземсодержащих веществ.

1.5 Выводы по 1 главе.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И 37 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристика материалов, принятых для исследований.
2.2 Методы испытаний.
2.2.1 Методы испытаний смешанного вяжущего.
2.2.2 Методы исследований свойств бетона.
2.3. Химический анализ состава кремнеземсодержащей добавки.
2.4 Математические методы планирования эксперимента.
3 РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ 57 МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦЕМЕНТА
3.1 Теоретические предпосылки модифицирования 57 кремнеземсодержащего сырья.
3.2 Разработка эффективных добавок к цементным системам на 62 основе диатомита, модифицированного методом иммобилизации.
3.2.1 Модифицирование диатомита неорганическими кислотами.
3.2.2 Модифицирование диатомита гидроксидом кальция
3.3 Разработка эффективной добавки к цементным смесям на 82 основе диатомита модифицированного методом «сборки на поверхности».
3.3.1 Технологический процесс модифицирования диатомита 82 микрочастицами углерода.
3.3.2 Исследование возможности адсорбирования молекул 85 модификаторов на поверхности диатомита.
3.3.3 Исследование состава и структуры диатомита 94 модифицированного микрочастицами углерода.
3.3.4 Исследование влияния диатомита модифицированного 119 микрочастицами углерода на прочность цементных композитов.
3.4 Выводы по 3 главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И 125 СВОЙСТВ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ С ДОБАВКОЙ МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИАТОМИТА
4.1 Исследование технологических свойств цементных композитов 125 с добавкой модифицированных диатомитов.
4.2 Водопоглощение и пористость цементного камня с
минеральными добавками.
4.3 Морозостойкость цементных композитов с добавкой
модифицированного диатомита.
4.4 Исследование структурообразования цементных композитов с 137 добавкой модифицированного диатомита.
4.5 Выводы по 4 главе.
5 БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ДОБАВКОЙ 146 МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИАТОМИТА
5.1 Влияние количества портландцемента с добавкой
модифицированного диатомита в составе бетонной смеси на прочность бетона.
5.2 Рекомендации по подбору состава бетонов на основе 148 портландцемента с добавкой модифицированного диатомита.
5.3 Разработка технологической схемы производства добавки.
5.4 Технология приготовления бетонной смеси на 152 портландцементе с добавкой модифицированного диатомита.
5.5 Производственное внедрение и технико-экономическое 154 обоснование применения портландцемента с добавкой модифицированного диатомита в производстве бетона на ОАО
«Завод ЖБК-1».
5.6. Выводы по 5 главе.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Акт о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Бетон и железобетон являются основным материалом строительной отрасли, мировой объем производства которых приближается к десяти миллиардам кубометров в год. По мнению многих специалистов, объемы применения этих материалов будущего будут возрастать, а области использования - расширяться. При возрастании требований к качеству строительства возникает потребность в строительных материалах, производимых с относительно низкой себестоимостью по качественным показателям и долговечности, превышающих существующие аналоги. Основными предпосылками синтеза прочности и долговечности высококачественных бетонов и других цементных композитов является более полное использование скрытой энергии портландцемента. В последние годы это обычно достигается за счет применения активных минеральных добавок, вводимых в состав вяжущих на стадии приготовления цементов с реакционно-активными минеральными добавками, связывающими «балластную» гидролизную известь в цементирующие гидросиликаты кальция, использующимися при получении бетонов и других композиционных материалов или в качестве добавочного компонента в бетонные смеси. В связи с этим разработка высокоактивных минеральных добавок, повышающих эффективность использования цемента и позволяющих получать бетоны и другие цементные композиты с более высокими физико-механическими свойствами является актуальной научной и прикладной задачей.
Диссертационная работа выполнена по НИР «Исследование искусственных наноструктурированных систем для модифицирования бетонов», выполняемой в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации на 2011 -2013 гг. (номер государственной регистрации НИР 01201153370), в рамках гранта Союза инновационно-технологических центров России для молодых

молярное соотношение CaO : Si02 в исходной смеси 0,3-0,4, при которых обработанные диатомиты приобретают максимальную удельную поверхность, независимо от содержания примесных минералов. Установлено, что известковая обработка диатомитов в этих условиях приводит к разрушению их первичной структуры и образованию гидрометасиликатов кальция хСаО • >'Si02 • zH20, в литературе обозначаемых C-S-H [79, 81]. Это частично закристаллизованные бесцветные гидросиликаты кальция с переменным отношением CaO : Si02 меньшим 1,5 и переменным
количеством воды. Варианты состава: (0,8 - 1,5)СаО ■ Si02 • (0,5 - 2,5)Н20 [120].
Исходные компоненты взаимодействуют до молярного отношения CaO : Si02 < 0,69 (для исходного диатомита, содержащего 70 % Si02), а при его увеличении в осадке остается непрореагировавший гидроксид кальция, который затем взаимодействует с глинистыми минералами с образованием гидроалюмосиликатов кальция [79].
Реакция гидроксида кальция и кремнезема с целью получения активного наполнителя полимерных материалов также была рассмотрена в работе [80]. О. П. Мчедловым-Петросяном изучен процесс формирования гидросиликатов кальция при температуре от 80 до 250°С. При исследовании кинетики реакции установлено, что скорость ее возрастает при увеличении содержания кремнезема в исходной смеси минералов, степени их дисперсности, количества воды в суспензии и при перемешивании реакционной массы в процессе обработки.
Фазовый состав новообразований зависит от температуры и продолжительности гидротермальной обработки. К концу реакции между гидроксидом кальция и диатомитом продукт состоит из скрытокристаллических форм гидросиликатов C-S-H (I) и C-S-H (II). Вторая из них отличается от первой соотношением CaO : Si02, большим 1,5 (от 1,5 до 2).
Как следует из вышеприведенного литературного обзора, процессы