Обоснование и разработка способа дезинтеграции минеральных частиц цемента с целью его активации и ресурсосбережения в подземном строительстве

• Автор: Гончаров, Антон Валерьевич
• Шифр специальности: 25.00.20, 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Г лава 1. Цемент и его активация при измельчении

1.1.Бето н
1.2. Цемент

1.3. Анализ способов активации цемента

1.4. Современное представление о физико-химических процессах, происходящих с момента затворения цемента водой до образования цементного камня

1.5. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследований

Глава 2. Исследование электростатики минеральных частиц цемента при их измельчении

2.1 Кристаллическая структура минеральных частиц цемента

2.2. Оценка величины и знака нескомпенсированного заряда минеральных частиц цемента в зависимости от их размера
2.3. Оценка возможности активации цемента при дезинтеграции его минеральных частиц под действием импульсного электромагнитного поля
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Исследование адгезионных процессов в бетонных растворах
3.1. Физическая сущность адгезионных процессов
3.2. Качественная характеристика электростатического состояния минеральных частиц цемента
3.3. Электростатическое взаимодействие минеральных частиц цемента с поверхностью бетона
3.4. Капиллярная составляющая адгезии цемепнтных частиц бетонного раствора с поверхностью бетонных изделий
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальные исследования по влиянию импульсной электромагнитной обработки (ИЭМО) цемента на прочностные и адгезионные свойства пескоцементных образцов и растворов на его основе к бетонной поверхности
4.1 Установка для импульсной электромагнитной обработки (ИЭМО) цемента
4.2 Определение влияния ИЭМО цемента на изменение его удельной поверхности и выход цементного камня
4.3 Методика изготовления пескоцементных образцов для испытания их на прочность

4.4 Испытания пескоцементных образцов на прочность и их результаты
4.5 Методика и результаты проведения испытания на адгезию пескоцементных образцов к бетонной поверхности
4.6 Методика, аппаратура и результаты проведения испытания на адгезию пескоцементного раствора к бетонной поверхности
4.7. Исследование влияния магнитно-импульсной обработки цемента на экономию арматурной стали в железобетонных конструкциях
4.8 Инструкция по применению ресурсосберегающей технологии бетонных работ на основе импульсной электромагнитной обработки цемента
4.9 Технология цементации трещиноватых водонасыщенных скальных пород с использованием ИЭМО цемента при строительстве подземных сооружений
4.10 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Развитие строительной индустрии является стратегической задачей для любой страны. Особо актуальной эта задача является в связи с активным освоением в последние годы подземного пространства мегаполисов. Строительство шахтных стволов, тоннелей, подземных сооружений при освоении подземного пространства мегаполисов в скальных породах зачастую сопряжено с наличием в них высоконапорных подземных вод. Даже незначительный приток подземных вод при подземном строительстве вызывает большие проблемы. Одним из перспективных способов предотвращения водопритока при подземном строительстве является цементация трещиноватых скальных пород.
Кроме предотвращения водопритока цементация трещиноватых водонасыщенных пород позволяет повысить степень устойчивости подземных сооружений.
Задачами строительства подземных сооружений в России активно занимаются видные ученые Н.С. Булычёв, Б.А. Картозия, Г.А. Катков, Д.В. Картузов, A.B. Корчак, В.Е. Меркин, А.Н. Панкратенко, А.Г. Протосеня, Б.И. Федунец, Г.С. Франкевич, А.А. Шилин, М.Н. Шуплик и др.
Прочность и надежность подземных бетонных и железобетонных сооружений зависят от марки применяемого цемента.
В России производится в основном цемент марок ПЦ400, ПЦ500, ПЦ600.
Цемент марки ПЦ400 используют главным образом в гражданском и промышленном строительстве. Более высокомарочные цементы применяются при строительстве объектов атомной энергетики, в гидротехническом и подземном строительстве.
В среднем энергоемкость производства цемента в России составляет около 40 кВт ч/т. Таким образом, в настоящее время для производства годового объема цемента в России (прогнозно это около 50 млн. тонн) затрачивается примерно 50-106-40=2-109 кВт-ч электроэнергии. В денежном выражении эти энергозатраты составляют примерно 2- 109кВт-ч-2,5 руб/кВт-ч=5Т09 руб.
Из приведенных выше цифр следует, что в России производство цемента, особенно высокомарочного, является очень энергозатратным и дорогостоящим процессом. Во всем мире за последние десятилетия большое внимание уделяется вопросу повышения марочности цемента за счет его активации различными способами и техническими средствами.
Вопросами производства и промышленного применения активированных цементов занимались такие известные советские ученые, как Ю.М. Бутт, С.М. Рояк, Г.М. Рущук, Б.Г. Скрамтаев, М.И. Стрелков, А.Е. Шейкин, В.Н. Юнг и многие другие.
Активность цемента зависит от множества факторов. Основным фактором, влияющим на активность цемента, являются показатели удельной поверхности

гексагональных ячеек кубического типа будем осуществлять как и в случае сеток, состоящих из гексагональных ячеек тетраэдрического типа.
Как и в случае с сетками для Si02 в одноэтажной сетке из гексагональных ячеек кубического типа для СаО количество катионов Са2+ будет равно:
Са2+=6Х, (2.1.6)
где X - количество гексагональных ячеек кубического типа в сетке.
Таблица
Кол-во рядов «У» Количество ионов Условный заряд Отношен ие зарядов О2'/ Са2 +
Са2 + О2“ Положительных 2 + катионовСа Отрицательн ых анионов о2
1 6 36 +12
2 42 204 +84 -408 4,857143
3 114 516 +228 -1032 4,52632
4 222 972 +444 -1944 4,378378
5 366 1572 +732 -3144 4,29508
10 1626 6732 [phone] 4,14022
50 44106 177612 [phone] 4,02694
100 178206 715212 [phone] 4,0134
500 4491006 17976012 [phone] 4,00267
1000 17982006 71952012 [phone] -143904024 4,001334
5000 449910006 1799760012 [phone] -3599520024 4,000267
100000 179998200006 719995200012 [phone] -1439990400024 4,000013
На основании полуэмпирического метода нами было получено выражение для оценки количества анионов С~ в одноэтажной сетке из гексагональных ячеек
кубического типа.