Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов

• Автор: Камалиев, Ринат Тимергалиевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Виды ультраднсперсных кремнеземов, выпускаемых промышленностью

1.2 Применение микрокремнезема в технологии бетона

1.3 Кремнеземы, получаемые гидрохимическим путем, и их применение в качестве компонентов бетона

Выводы по Главе 1

ГЛАВА 2. ЗАДАЧИ. ПРЕДМЕТЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Задачи и предметы исследования

2.2 Методы исследования

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРА ДИСПЕРСНЫХ КРЕМНЕЗЕМОВ НА СОСТАВ ЦЕМЕНТНЫХ ПАСТ

Выводы по Главе 3
ГЛАВА 4. ГИДРАТАЦИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМИ ДОБАВКАМИ В ПОЗДНИЙ ПЕРИОД
4.1 Исследования методом твердотельной БьЯМР
спектроскопии
4.2 Исследования методом ИК спектроскопии
4.3 Исследования, выполненные дериватографическим методом анализа
4.4 Влияние ультраднсперсных добавок кремнезема на прочность цементнопесчаных растворов
Выводы по Главе 4
ГЛАВА 5. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ КРЕМНЕЗЕМЫ В СОСТАВЕ
ЦЕМЕНТА
Выводы по главе
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Кроме того, в последние годы существенно возрос интерес к высококачественным бетонам (High Performance Concrete), в производстве которых УК являются обязательными компонентами их состава. При этом рациональное применение УК различной дисперсности должно учитывать особенности их взаимодействия с гидратирующимся цементом. Цель данной работы заключается в сравнительном исследовании влияния ультрадисперсных кремнеземов, производимых промышленностью (микрокремнезема, осажденного кремнезема - «белой сажи», коллоидного кремнезема), на гидратацию портландцемента и физико-химический состав портландцеменгных паст и растворных смесей в различные периоды гидратации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка, включающего наименований и приложения. В первой главе рассмотрены виды и свойства ультрадисперсных кремнеземов, выпускаемых промышленностью; показано значение микрокремнезема и других кремнеземсодержащих материалов для технологии современного бетона; на основании литературных данных произведен анализ проблем в этой области, затрагиваемых научными исследованиями последних десятилетий. Во второй главе сформулированы задачи и предметы исследования, изложены основные методы проведения эксперимента. Установлено влияние кремнеземсодержащих добавок на концентрацию кальция, величину pH и степень пересыщенности по Са(ОН)г жидкой фазы цементных паст в начальный период. ПЦ и доля добавки, вступившей в реакцию с Са(ОН)г, установлен полимерный состав продукта гидратации. Проведено сравнительное исследование влияния различных видов ультрадисперсных кремнеземов на физико-механические характеристики растворных смесей - прочность и плотность. В пятой главе приведены результаты физико-механических испытаний цементов, содержащих в качестве компонента вещественного состава высокоактивные кремнезёмы - микрокремнезём и осажденный Б Юг; цементы приготовлены путём совместного размола клинкера, гипса и высокоактивных кремнезёмов. Для количественного определения степени гидратации силикатных фаз и полимерного состава продукта гидратации в затвердевшем цементном камне в различные периоды гидратации, а также доли кремнеземсодержащей добавки, вступившей в реакцию Са(ОН)г, использовался метод твердотельной ЯМР спек грос копи и на ядрах кремния ( МАЭ Ш/1Я). На качественном уровне процесс гидратации был исследован с помощью метода ИК спектроскопии. Определение содержания Са(ОН)г в образцах цементного камня осуществлялось методом ДТА. Анализ состава жидкой фазы портландцементных паст и растворных смесей в начальный период гидратации производился методом трилонометрического титрования (определение концентрации Са2+) и pH метрии (определение активности ионов ОН'). В работе были также определены сроки схватывания цементных паст и прочность цементно-песчаных растворов с кремнеземсодержащими добавками. ГЛАВА 1. Микрокремнезем, аэросил, осажденный БЮг, коллоидный БЮ2 - всё это аморфные ультрадисперсиые формы кремнезема, производимые отечественной и зарубежной промышленностью и отличающиеся способом получения, степенью чистоты, дисперсностью частиц и степенью их агрегированности (рисунок 1). Материалы на основе аморфного БЮ2 имеют широкое применение в качестве наполнителей, адсорбентов, регуляторов реологических свойств [1-3]. Начиная с -х годов прошлого века некоторые из ультрадисперсных видов БЮ2 стали использоваться в бетонных технологиях или активно изучаться в составе цементных композиций. Как оказалось (см. Из вышеперечисленных продуктов только микрокремнезем является отходом производства. Б Юг и их улавливания из печных газов в рукавных фильтрах (рисунок 3) [9]. По данным электронной микроскопии [-], микрокремнезем в первоначальном (неуплотненном) состоянии состоит из сферических частиц (~ 0 нм), объединенных в цепочки и кластеры, числом от нескольких единиц до нескольких сотен единиц (рисунок 4); изолированные частицы встречаются крайне редко. Размер кластеров находится в пределах от 0 нм до 1 мкм и более. Образование кластеров происходит в результате слипания отдельных капель , образовавшихся при конденсации из газовой фазы, и последующего охлаждения.