Тяжелые бетоны с комплексными сернисто-полимерными добавками

• Автор: Павлов, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Методы ускорения твердения бетона

1.2. Химическая активация цемента.

1.2Л. Современные представления о процессах твердения цемента

1.2.2. Химическое воздействие на процессы твердения

1.3. Добавки в бетон.

1.3.1. Виды и назначение добавок.

1.3.2. Влияние добавок на твердение и свойства бетона.

1.4.Научная гипотеза. Цель и задачи исследования.

Выводы по главе 1.
2. ИСЛЕДОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Характеристика сырья и материалов.
2.1.1. Вяжущее
2.1.2. Мелкий заполнитель.
2.1.3. Крупный заполнитель
2.1.4. Вода.
2.1.5. Сернистополимерная добавка
2.2. Определение физикомеханических свойств цементного камня
и бетона.
2.2.1. Прочность цементного камня.
2.2.2. Прочность бетона.
2.2.3. Морозостойкость бетона.
2.2.4. Истираемость бетона
2.2.5. Тепловлажностная обработка
2.3. Физикохимические методы исследования
2.3.1. Химический анализ .
2.3.2. Рентгенофазовый анализ
2.3.3. Метод рентгеновской спектроскопии.
2.3.4. Мсссбауэровская спектроскопия.
2.3.5. Инфракрасная спектроскопия
2.3.6. Потенциометрия
2.3.7. Дифференциальнотермический анализ
2.3.8. Термогравиметрический анализ
2.4. Планирование эксперимента и математическое моделирование.
2.4.1. Построение плана эксперимента.
2.4.2. Расчет математической модели
2.5.Статистическая оценка достоверности результатов испытаний.
3. ПРОЦЕССЫ ГИДРАТАЦИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С СЕРНИСТОПОЛИМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ.
3.1. Физикомеханические свойства цементного камня.
3.2. Гидратация цемента в суспензии
3.3. Гидратация минералов цемента в суспензии в присутствии добавки соединений серы
3.4. Превращения соединений серы в цементном камне.
Выводы но главе 3
4. СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ С СЕРНИСТОПОЛИМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ
4.1. Разработка модифицированной комплексной сернистополимерной добавки.
4.1.1. Выбор и обоснование химических компонентов, используемых для разработки комплексной добавки
4.1.2. Кинетика твердения бетона с различными добавками
4.1.3. Изучение взаимного влияния компонентов комплексной сернистополимерной добавки и оптимизация ее состава
4.2. Изучение основных свойств бетона
с комплексной сернистополимерной добавкой
4.2.1. Удобоукладываемость бетонной смеси.
4.2.2. Прочность при сжатии.
4.2.3. Морозостойкость
4.2.4. Истираемость.
4.3. Влияние добавки на прочность бетона при тспловлажностной обработке
4.3.1. Режимы тепловлажностной обработки
4.3.2. Оптимизация состава бетона и оценка экономии сырья.
4.4. Совершенствование технологии бетонов с комплексными сернистополимерными добавками ее техникоэкономическая оценка
4.5. Техникоэкономическая эффективность применения
комплексных сернистополимерных добавок.
Выводы по главе 4.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Использование комплексной добавки (2% от массы цемента) приводит к уменьшению объема капиллярной пористости цементного камня, что обеспечивает повышение морозостойкости бетона. Введение добавки в бетонную смесь позволяет снизить длительность цикла тепловой обработки, уменьшить расход цемента на -%, понизить истираемость бетона. Предложена сернисто-полимерная добавка, содержащая полисульфид и тиосульфат кальция, обеспечивающая увеличение прочности цементного камня и бетона (патент РФ №6, г. Действие добавки особенно эффективно в случае шлакопортландцементов и частично гидратированных (лежалых) цементов. Предложена комплексная добавка, содержащая сернистые полимеры и бихромат калия (патент РФ №6). Введение добавки в бетонную смесь (2% от массы цемента) обеспечивает повышение его прочности и морозостойкости. Предложена и опробована в производственных условиях энергосберегающая технология тяжелых бетонов с комплексными сернисто-поллимерными добавками, позволяющая значительно повысить прочность бетона в начальный и конечный период твердения в нормальных условиях и при тепловлажностной обработке. Разработаны временные технические условия «Добавки комплексные сернисто-полимерные». Автор выражает благодарность научному консультанту доктору физико-математических наук, профессору Мазалову Льву Николаевичу, а также сотрудникам ИНХ СО РАИ за активное участие в проведении структурных исследований цементного камня и обсуждение полученных научных результатов. В тяжелых бетонах в качестве наиболее распространенного вяжущего вещества применяют портландцемент. Скорость набора прочности бетона определяется скоростью твердения его активной составляющей (цемента), поэтому этот процесс является весьма длительным. Так, для набора марочной прочности бетона, твердеющего при нормальных условиях, требуется сут. Процессы схватывания и твердения цемента зависят от многих факторов: свойств сырья, условий изготовления, длительности хранения, наличия в нем различных добавок, условий твердения и др. Очевидно, что получение цемента повышенной активности по обычной технологии обжига и помола из рядового сырья, не требующего процесса пропаривания и существенно сокращающего его, было бы заметным вкладом в экономику. Таблица 1. Действие излучений большой энергии Ускорение гидратации при появлении энергетических дефектов структуры. Фотохимический (энергия света, гелиотсхнология) Температурное ускорение гидратации. Технология ВЭР (высоковольтного электрического разряда) Полифункцнональное воздействие на воду затворения. Химическая активация процессов твердения бетона ведет к большой экономии цемента, поэтому необходимо применение активированного в процессе производства цемента (растворы, бетоны), позволяющего или сократить температуру и время пропаривания, или совсем устранить данную технологическую операцию []. Однако применение цемента в качестве активного компонента бетона ставит проблему не только ускорения его твердения, но также и его активации. Длительное хранение цемента даже при самых благоприятных условиях влечет потерю его активности (рисунок 1. Рисунок 1. Современные представления о процессах твердения цемента В тяжелых бетонах использование цемента в качестве наиболее распространенного вяжущего вещества обусловило широкое исследование его состава и свойств, а также его взаимодействия с водой. Гидратационное твердение вяжущих веществ рассматривали Ле Шателье, Михаэлис, Байков. Представления о физико-химических процессах, происходящих при таком твердении, развиты в многочисленных работах отечественных и зарубежных исследователей: A. B. Волженского, П. А. Ребиндера, Ю. М. Бутта, В. Б. Ратинова, М. М. Сычева, О. П. Мчедлова-Петросяна, П. П. Будникова, Р. Кондо, Х. Ф. Тейлора, М. Даймона, С. Уэда, Г. А. Колоусека, B. C. Рамачандрана, У. Людвига и многих других. Цемент представляет собой полиминеральный композит. Возможность достижения твердого состояния в водных средах связана со способностью образования гидратов, т. Минералы цемента и реакции их гидратации представлены в таблице 1. Таблица 1. ЗСаО* АОз С3А 3-х кальциевый алюминат При 1 ?