авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Технология и свойства тяжелого бетона на основе эффективных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа омд

-- [ Страница 1 ] --

УДК 666.972.16 на правах рукописи

РАХИМОВА ГАЛИЯ МУХАМЕДИЕВНА

Технология и свойства тяжелого бетона на основе эффективных

гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Научно-исследовательском и проектном институте строительных материалов ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ»

Научный руководитель: Научный консультант: доктор технических наук, профессор Ткач Е.В. доктор технических наук, профессор Соловьев В.И.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Садуакасов М.С.
кандидат технических наук
Жакипбеков Ш.К.
Ведущая организация: Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева

Защита состоится «27» августа 2010 г. в 15.30 часов на заседании диссертационного совета Д 14.03.01 в Научно-исследовательском и проектном институте строительных материалов (ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ») по адресу: 050060, г. Алматы, ул. В. Радостовца, 152/6, к. 306.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского и проектного института строительных материалов
(ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ») по адресу: 050060, г. Алматы, ул. Радостовца, 152/6.

Автореферат разослан « » июля 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н. А. Куатбаев

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В своем послании народу Казахстана от 29.01.2010 года Президент Н.А.Назарбаев прямо указывает, что только инновации дадут резкий рост производительности труда. В этой связи для развития сферы строительства необходимо на новом уровне продолжать инновационную деятельность в направлении создания новых эффективных энергоресурсосберегающих технологий модифицированных строительных материалов и изделий, позволяющих существенно сократить ресурсо-энергозатраты на их изготовление и обеспечить заданный комплекс строительно-технических свойств. Актуальность данной проблемы для многих предприятий строительного комплекса существенно возрастает в связи со стремлением Казахстана вступить во Всемирную Торговую организацию (ВТО). Темпы современного строительства, качество, эффективность и конкурентоспособность строительных объектов различного назначения обеспечиваются, в первую очередь, качеством применяемого бетона и железобетона.

В связи с этим проблема получения высокоэффективных гидрофобизированных тяжелых бетонов с заданными физико-техническими свойствами, работающих в экстремальных условиях эксплуатации становится особенно актуальной.

Работа выполнена в соответствии с задачами развития малого и среднего бизнеса, Правительственной Государственной программой по форсированному индустриально-инновационному развитию РК и детальной Картой индустриализации страны.

Целью диссертационной работы явилась разработка гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов пролонгированного действия типа ОМД-М, обеспечивающих получение эффективных тяжелых бетонов с высокими физико-техническими и эксплуатационными свойствами.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследований:

- разработать составы и способы получения гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов, способных регулировать водопроницаемость тяжелого бетона в зависимости от условий эксплуатации;

- исследовать влияние гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов на свойства цементных паст, бетонной смеси и отвердевшего бетона;

- разработать технологию производства бетонных тротуарных плит, в том числе с регулируемой водопроницаемостью;

- разработать нормативно-техническую документацию для внедрения в производство предлагаемых технических решений;

- провести опытно-производственные работы по внедрению разработанных составов гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов в производстве дорожного бетона и изделий на его основе и оценить технико-экономическую эффективность принятых решений.

Научная новизна работы:

- подтверждена научно-теоретическими и практическими результатами исследований рабочая гипотеза о положительном воздействии микрокремнезема и золы в составе гидрофобизирующего модификатора на свойства тяжелого бетона;

- научно обоснованы состав и способ изготовления гидрофобизирующего органоминерального модификатора марки ОМД-МС с применением ультрадисперсного микрокремнезема для активизации цементных систем;

- предложена схема, объясняющая получение модификатора типа ОМД-М в виде гранул требуемого качества;

- объяснена предпочтительность применения в качестве гидрофобизирующего ингредиента СЖК – продукта с меньшей молекулярной массой, вместо традиционно применяемого КОСЖК (продукт имеет большую молекулярную массу, что препятствует получению качественной эмульсии);

- показано, что улучшение устойчивости к расслоению, обеспечение сплошности цементных систем может быть достигнуто созданием в них условий для наложения трения скольжения между частицами цемента и зернами заполнителя (микро- и макроуровень) и между зернами заполнителя (макроуровень);

- предложена схема пластификации, устойчивости к расслоению, сохранения сплошности цементных бетонов, модифицированных ОМД-МС, показывающая плоскости скольжения, «щетки», водные оболочки, обеспечивающие в комплексном взаимодействии протекание конструктивных процессов, позволяющих получать бетонные смеси и бетоны заданных свойств.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработаны составы и способы получения гидрофобизирующих органо-минеральных модификаторов, способных регулировать водопроницаемость тяжелого бетона в зависимости от условий эксплуатации тротуаров, площадок и дорог;

- предложена принципиальная технологическая схема приготовления гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД;

- предложен способ изготовления тротуарных плит мощения из крупнопористого мелкозернистого бетона с регулируемой водопроницаемостью;

- разработан технологический регламент на изготовление модифицированного органоминерального модификатора типа ОМД, утвержденный ТОО «Континент-Строй» (г. Караганда), 2010 г.

Промышленная апробация технических решений:

– выпущена опытно–промышленная партия плит бетонных тротуарных из тяжелого и мелкозернистого бетона на фирме ТОО «Континент-Строй» (г. Караганда).

– экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 412,5 тенге на 1м3 бетона (по ценам 2009 г.).

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертации доложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Карагандинского государственного технического университета и конференциях научных сотрудников ЗАО "НИИстромпроект"; на международном семинаре по моделированию и оптимизации композитов, – Одесса, 2003 г.

; на международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика», – Пенза, 2006 г.; на ежегодной международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан – 2030», – Караганда, 2007-2009 гг.; на международной научно-практической конференции «Дни науки-2007», – Днепропетровск, 2007 г.; на международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр», – Москва-Караганда, 2007г.; на международной научно-практической конференции «Настоящи изследвания» – София, 2009 г.; международной научно-практической конференции «Найновите научни постижения - 2009», – София, 2009 г.; на международной научно-практической конференции «Научное пространство Европы 2010», – Перемышль, 2010; на международной научно-практической конференции «Ключевые аспекты научной деятельности – 2010», – София, 2010 г.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 18 печатных работах.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключений и приложений, содержит 132 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 42 таблицы, список использованных источников из 166 наименований.

Результаты работы получены автором самостоятельно.

Автор выражает глубокую благодарность коллективам кафедры ТСМиИ Карагандинского государственного технического университета и ТОО "НИИСТРОМПРОЕКТ".

Научные положения, выносимые на защиту:

- результаты оптимизации и способы получения гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД-М;

- влияние предлагаемого органоминерального модификатора ОМД-МС на физико-технические свойства гидрофобизированных цементных материалов;

- исследования строительно-технических свойств отвердевшего модифицированного тяжелого бетона;

- результаты опытно-промышленного внедрения и технико-экономическая оценка предлагаемых технических решений.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций гарантирована статистическими данными, применением современных методов расчета и лабораторного оборудования, обеспечивающего необходимый уровень надежности измерений.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Научно-технический анализ применения эффективных

модификаторов в технологии современного бетона и железобетона

Аналитический подход к международной и отечественной практике в области строительства показывает, что бетон и железобетон – самые массовые строительные материалы, во многом определяющие уровень строительного потенциала в стране. Современное состояние, в котором оказался бетон, стало возможным благодаря проведенным широкомасштабным научным исследованиям, что позволило разработать теоретические основы получения бетонов заданных свойств с широким спектром их применения в различных эксплуатационных средах.

Большой вклад в технологию бетона внесли многие институты Российской Федерации и Казахстана – НИИЖБ, ВНИИжелезобетона, МГСУ (бывший МИСИ им. В.В. Куйбышева), НИИцемент, МАДИ, МХТИ, ТОО Алматинский «НИИстромпроект», Карагандинский государственный технический университет (бывший КарПТИ), КазГАСА, ЮКГУ им. М. Ауезова, ТГУ им. М.Х. Дулати и другие научно-производственные коллективы под руководством и при непосредственном участии А.А. Абдыкалыкова, А.А. Акчабаева, Л.А. Алимова, В.Г. Батракова, С.М. Байболова, Д.О. Байджанова, Ю.М. Баженова, В.В. Воронина, З.А. Естемесова, С.С. Каприелова, И.К. Касимова, К.К. Куатбаева, А.А. Кулибаева, В.М. Курдюмовой, Т.С. Мусаева, К.А. Нурбатурова, Д.В. Орешкина, В.Б. Ратинова, М.С. Садуакасова, В.И. Соловьева, В.И. Соломатова, Ж.Т. Сулейменова, Е.В. Ткач, М.И. Хигеровича, В.М. Хрулева, А.Ш. Чердабаева, С.М. Шарипова, К.С. Шинтемирова и других.

В последние годы несмотря на последствия мирового экономического кризиса в Казахстане наблюдается устойчивый рост применения в строительстве бетона и железобетона различного назначения, в частности при возведении дорог и устройстве околодорожной инфраструктуры, с модифицирующими добавками.

Однако влияние добавок на технологические и строительные свойства объясняется без должного научного и экспериментального обоснования. Хотя сложные сорбционные и хемосорбционные процессы на границе раздела фаз, идущие на атомно-молекулярном наноуровне в тонких поверхностных слоях взаимодействующих фаз, могут быть расшифрованы при современных инструментальных методах физико-химического анализа.

Для полной картины состояния дел и решения задач по разработке и применению высокоэффективных модификаторов в технологии бетона нами были критически изучены, кроме работ ученых Казахстана и ближнего зарубежья труды ученых и обзорные статьи из зарубежных технических журналов ФРГ, США, Македонии, Англии, Бельгии, Венгрии, Японии и других стран.

В Казахстане ситуация имеет свою специфику. Крупные компании практически не финансируют НИР в области нанотехнологий. Как правило, все их намерения заканчиваются имитацией большой «заинтересованности».

Действенные шаги в решении проблем финансирования исследований предпринимаются Правительством Казахстана, Национальной инженерной Академией, Ассоциацией предприятий индустрии и торговли РК.

Стержнем мобилизации научного потенциала страны можно назвать Послание Президента РК, в котором отмечается, что исходя из реалий оценки бизнес–среды и решения глобальной задачи вхождения в число 50 конкурентоспособных стран мира, в частности строительство на 80% должно обеспечиваться казахстанскими стройматериалами.

Исходя из цели и задач исследований для получения эффективных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов для бетона была принята следующая рабочая гипотеза.

Известно, что комплексные добавки, к которым относятся известные гидрофобизирующие добавки марки ОМД, КОМД-С, не только проявляют эффект синергизма на стадиях приготовления бетонной смеси и твердения в направлении повышения удобоукладываемости и прочности бетона, но и регулируют процессы «самозалечивания» цементного камня во времени. Эти добавки относятся к модификаторам пролонгированного действия, однако не позволяют получать бетон высокой плотности.

Остаются поры, способные к дальнейшему дроблению, микродефекты в зоне контакта «цементный камень - заполнитель». Указанные недостатки отрицательно влияют на прочность, морозостойкость, проницаемость, процессы массопереноса и долговечность материала в целом. Создание и применение многокомпонентных органоминеральных модификаторов, которые помимо пролонгированного действия, синергетического воздействия ингредиентов могут на макро-, микро- наноуровнях активно влиять на формирование качественной структуры цементного камня, обеспечивающей высокие показатели прочности, плотности, проницаемости, морозостойкости, коррозионной стойкости и других эксплуатационных характеристик бетона.

Для решения данной задачи предполагается разработка и применение гидрофобизирующих модификаторов, в состав которых будет включен ультрадисперсный ингредиент – микрокремнезем.

Реализация такого технического решения требует разработки нового состава и способа приготовления гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов.

В основу разработки взяты результаты, достигнутые школами профессоров М.И. Хигеровича, А.А. Кулибаева, В.И.Соловьева.

Новые модификаторы наряду с гидрофобизирующими свойствами будут иметь новое качество – обеспечивать на наноуровне коренное улучшение структуры цементного камня и физико-технических свойств бетона.

2 Характеристика исходных материалов и методы исследований

Научно-исследовательские и практические работы выполнены с применением вяжущих, заполнителей и химических модификаторов, выбор которых продиктован не только требованиями современного строительного рынка, но и спецификой работы строительных предприятий в местных условиях.

В качестве вяжущего использовали портландцементы АО "Central Asia Cement" (г. Караганда) и АО "Восток-цемент" (г. Усть-Каменогорск). Цементы соответствовали требованиям ГОСТа 10178-85 "Портландцемент, шлакопортландцемент. Технические условия".

В качестве мелкого заполнителя применяли природные пески карьеров, расположенных в районах городов Караганды и Астаны. В качестве крупного заполнителя применяли щебень карьеров Карагандинской и Алматинской областей. Свойства песка определяли методами ГОСТа 8735-88 "Песок для строительных работ. Методы испытания", щебня – методами ГОСТа 8269.0 -97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний». Результаты испытаний показали, что заполнители по содержанию глинистых, пылевидных и органических примесей, гранулометрическому составу соответствуют стандартным требованиям (ГОСТ 8376-93, ГОСТ 8267-93). Для затворения бетонной смеси использовали воду, удовлетворяющую требованиям ГОСТа 23732 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

Для приготовления высокоэффективных комплексных гидрофобизирующих добавок-модификаторов применяли различные органические и неорганические соединения. Выбор ингредиентов осуществлялся на основе изучения опыта работы передовых предприятий стран ближнего и дальнего зарубежья с учетом требований к добавкам-модификаторам, установленных действующими нормативными документами, в частности ГОСТом 24211-2003 "Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические требования".

В качестве гидрофобизирующего ингредиента применяли кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК), а также синтетические жирные кислоты (СЖК), получаемые окислением парафина. Качество СЖК удовлетворяло требованиям ГОСТа 23239-89 "Кислоты жирные синтетические".

В качестве пластифицирующего ингредиента применяли технические лигносульфонаты (ЛСТ), которые соответствовали ТУ 2455-031-46289715-2000 Лигносульфонаты технические порошкообразные. Для ускорения твердения цемента в состав модификатора включен тиосульфат натрия (ТСН) - Na2S2O3 (ГОСТ 244-76 "Натрий тиосульфат кристаллический. Технические условия") или роданид натрия (ГОСТ 10643-75 «Натрий роданистый. Технические условия»).

В качестве трегера использована зола-унос ТЭС от сжигания углей Карагандинского и Экибастузского бассейнов.

В работе использовали микрокремнезем Новокузнецкого завода ферросплавов и ферросилиций Ермаковского завода ферросплавов марки ФС-75, содержащие до 90% SiO2. Микрокремнезем характеризовался удельной поверхностью 1800-2000 м2/кг, средним размером частиц 0,25 мкм, гидравлической активностью по поглощению извести около 500 мг/г CaO.

Применялись как стандартные, так и и общепризнанные нестандартные методы исследований, разработанные ведущими научно-исследовательскими и учебными институтами: НИИЖБом, ВНИИжелезобетоном, МГУ, МГСУ, НИИцементом Российской Федерации, НИИстромпроектом (Алматы), Казахской архитектурно-строительной академией.

Процессы формирования структуры цементного теста и бетонной смеси на ранних стадиях твердения, связанные с образованием коагуляционной структуры и ее переходом в кристаллизационную, изучали с помощью конического пластометра МГУ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.