Регулирование деформативных свойств цементного камня с использованием модифицирующих добавок

• Автор: Орлов, Юрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Физико-химические основы регулирования процессов формирования структуры цементного камня
1.1.1. Гидросульфоалюминаты кальция как компоненты цементного камня, их образование и свойства
1.1.2. Влияние пластифицирующих добавок на гидратацию и структурообразование портландцементов
1.2. Порландцементы с заданными деформатвными свойствами; Расширяющиеся добавки, обеспечивающие синтез гидросульфо-алюминатных фаз
1.3. Методы регулирования деформативных свойств цементного камня. Факторы, определяющие деформативность цементного камня в процессе твердения
1.3.1. Влажностные деформации цементного камня
1.3.2. Деформации, связанные с фазообразованием в структуре цементного камня
II. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Характеристика исходных материалов
3.2. Методы исследования
3.3. Теоретические основы регулирования деформативных
свойств цементного камня
3.3.1. Физико-химические основы взаимодействия в системе ГКАК-Са804*2Н20 в присутствии полиметиленнафталинсульфонтов (ПМНС)
3.3.1.1. Закономерности образования ГСАК в присутствии ПМНС
3.3.1.2. Адсорбция ПМНС на компонентах системы ГКАК-Са804
3.3.2. Деформативность цементного камня, на основе расширяющегося портландцемента с добавкой ГКАК и гипса в присутствии ПМНС
3.3.2.1. Механизм расширения
3.3.2.2. Деформации цементного камня после завершения процесса
расширения и его поровая структура
3.3.3. Кристаллизация гелевидных фаз, посредством гетерогенной нуклеации как способ регулирования деформативности шлакощелочных вяжщих
3.4. Разработка комплексной добавки расширяющегося и пластифицирующего действия, для растворной смеси на основе портландцемента
3.4.1. Влияние состава комплексной добавки на свойства
цементного камня
3.4.2. Определение оптимального состава комплексной
добавки для портландцементных растворных смесей
3.4.3. Разработка технологии получения растворных смесей на основе модифицированного комплексной добавкой портландцемента
3.5. Разработка шлакощелочных вяжущих композиций с модифицирующей добавкой фосфата натрия
3.5.1. Проведение планированного эксперимента по разработке
состава шлакощелочного вяжущего
3.5.2. Определение области составов ШЩВ с оптимальными строительно-техническими свойствами по результатам
планированного эксперимента
3.6. Разработка и применение гидроизоляционной растворной
смеси с комплексной расширяющейся добавкой
3.7. Технико-экономическая оценка себестоимости
расширяющихся растворных смесей
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Одним из направлений повышения качества строительных работ является применение при их проведении специальных цементов и бетонов, это связано с тем, что применение обычных цементов требует решения ряда вопросов, связанных с уменьшением размеров изделий при твердении - усадочными деформациями. Усадка цементного камня обусловлена образованием в процессе гидратации вяжущего коллоидных и кристаллических гидратных соединений, способных к частичной дегидратации, сопровождающейся уменьшением объема цементного камня. Применение заполнителей при изготовлении бетона снижает усадку собственно бетона, но не уменьшает усадку цементного камня. В результате, в бетоне возникают внутренние напряжения, локализованные на границе раздела заполнитель - цементный камень, которые либо существенно снижают прочность бетона, либо, в случае превышения ими предела прочности цементного камня, приводят к появлению трещин, разрывам сплошности бетонных массивов, что резко повышает их водопроницаемость и в конечном счете, приводит к разрушению строительной конструкции.
Применение цементов с заданными деформативными свойствами, к которым относятся безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы, позволяет предотвратить появление усадочных трещин, вследствии того, что цементный камень на их основе, характеризуется равномерным увеличением объема в процессе твердения - расширением, которое полностью компенсирует последующую усадку. Причем, их твердение в условиях, препятствующих свободному расширению, вызывает существенное уплотнение цементного камня, придавая ему повышенную водонепроницаемость, что делает эти цементы незаменимыми при проведении специальных, в частности, гидроизоляционных работ.
Сущность научного подхода к регулированию деформативности цементного камня заключается в управлении процессами гидратационного фазообразова-ния. При их протекании, в структуре цементного камня формируются либо гидратные фазы, объем которых превышает объем компонентов, при взаимо-

Подобный механизм прослеживается и по влиянию водоцементного отношения: в работе /16/ отмечается ухудшение удобоукладываемости расширяющихся цементов по сравнению с обычными, что требует повышения В/Ц отношения при их затворении, однако его увеличение сверх определенного предела снижает расширение.
Наличие достаточного количества воды в ЦК, и ее поступление извне, является необходимым условием расширения /38/, в первую очередь для образования фазы эттрингита, являющегося высокогидратированным соединением, а также для гидратации портландцемента. Дефицит влаги уменьшает количество образующегося эттрингита, снижает расширение и даже способен привести к его прекращению.
Условия твердения, такие как относительная влажность, наличие доступа влаги, в отличии от остальных факторов, не являются технологическим фактором управления расширением, являясь привходящими, малопредсказуемыми и обусловленными конкретным применением цемента.
Изучение процесса расширения и образования ГСАК-3 при твердении ЦК в водных, воздушно-влажных и воздушных условиях /2/ показывает, что при водном твердении образцы ЦК проявляют максимальное расширение и в них образуется наибольшее количество ГСАК-3, по сравнению с образцами твердевшими в воздушно-влажных условиях, имея минимальную величину для образцов воздушного твердения, когда вследствии торможения процесса расширения, из-за недостатка влаги - уменьшения количества ГСАК-3, начинают преобладать процессы усадки ЦК.
Кратковременное пропаривание напрягающих цементов содержащих глиноземистый цемент, согласно Михайлову /13/, приводит к первоначальному образованию моносульфоалюмината кальция, который при последующем твердении в обычных условиях переходит в ГСАК-3 и вызывает расширение ЦК.
Сбласно /53/ пропаривание приводит к расширению ЦК с добавкой ГКАК и гипса, продолжающемуся и после тепловой обработки, которое завершается к 4-5 суткам при твердении на воздухе. При автоклавной обработке сразу достигается максимальная величина расширения ЦК. В обоих случаях последующее воздушное твердение вызывает усадку ЦК на 10-20%.