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:     | 1 || 3 | 4 |

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

-- [ Страница 2 ] --

Основные свойства бетона, такие как предел прочности при сжатии и растяжении, призменная прочность, деформативные свойства, морозостойкость, водопроницаемость определены в соответствии с действующими стандартами: ГОСТ 101080-90 "Бетоны. Методы определения прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона", ГОСТ 24544-81 "Бетоны. Методы определения деформации усадки и ползучести", ГОСТ 10060.1-95 "Бетоны. Базовый метод определения морозостойкости", ГОСТ 12730.5-84 "Бетоны. Методы определения водонепроницаемости".

Для изучения вещественного состава сырьевых материалов, фазовых и структурных превращений был применен комплекс методов физико-химического анализа, который включал микроскопический, дифференциально-термический, рентгеноструктурный, рентгеноспектральный анализы, электронную микроскопию.

Электронно-микроскопические исследования проведены на японском сканирующем микроскопе типа SEM фирмы «Jeol Ltd» при увеличении от 3500 до 70000 и на сканирующем зондовом микроскопе марки SEM-130 при увеличении до 20 000.

Распределение частиц по размерам определяли на лазерном дифракционном микроанализаторе «Анализетте-22» фирмы «FRITSCH».

Структурную пористость цементного камня и растворной части бетона исследовали методами ртутной порометрии, световой микроскопии и дилатометрии.

При планировании экспериментов и обработке результатов использованы методы математической статистики.

3 Разработка составов и способов приготовления гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД-М

Составы гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД-М исследуемых тяжелых бетонов приведены в таблице 1.

Предварительные исследования указанных составов модификаторов позволили определить, что оптимальным является состав гидрофобизирующего органоминерального модификатора марки ОМД-МС1 (далее в исследованиях –ОМД-МС).

С применением метода математического планирования эксперимента была определена оптимальная дозировка гидрофобизирующего органоминерального модификатора марки ОМД-МС, равная 12% от массы цемента при водоцементном отношении В/Ц=0,35 и расходе цемента в бетонной смеси 400 кг/м3. При этом прочность на сжатие бетона через 28 сут нормального твердения составила 65 МПа, а водопоглощение 2,7%.

Таблица 1 – Составы гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов

типа ОМД-М, рекомендованных для получения исследуемых тяжелых бетонов

Компонент модификатора Массовая доля компонентов в составе, % (в пересчете на безводные продукты)
ОМД-МС2 ОМД-МС1 ОМД-МС3 ОМД-МК2 ОМД-МК1 ОМД-МК3
номер состава
1 2 3 4 5 6
Технические лигносульфонаты 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Синтетические жирные кислоты (СЖК) 0,15 0,15 0,15 - - -
Кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК) - - - 0,15 0,15 0,15
Тиосульфат натрия 2,00 3,00 4,00 - - -
Родонит натрия 2,00 3,00 4,00
Зола-унос 20 15 10 20 15 10
Микрокремнезем 15 20 25 15 20 25
Вода остальное

Технологическая схема приготовления гидрофобизирующих органо-минеральных модификаторов типа ОМД-М с агломерацией ингредиентов модификатора в воздушно-взвешенном состоянии представлена на рисунке 1.

Схема включает две самостоятельные технологические линии: линию приготовления прямой эмульсии и линию приготовления порошкообразного модификатора. Предлагаемый способ получения модификатора в виде гранулированного порошка базируется на процессе агломерации сырьевой смеси в воздушно-взвешенном состоянии. Управление потоками воздуха обеспечивает взвешенное состояние ультрадисперсного микрокремнезема и капельно-жидкой эмульсии.

Полученный продукт можно применять как без предварительного роспуска, так и с предварительной активацией его водной суспензии в РПА-СТ с последующим совмещением активированной смеси с заполнителем и добавочной водой в интенсивном смесителе марки «Айрих» типа R.

Расходные емкости хранения: 1 – ЛСТ, 2 – СЖК и КОСЖК, 3 и 3' – воды, 4 – готовой прямой эмульсии, 5 – микрокремнезема, 6 – золы-уноса, 7 – соли неорганических кислот; 8 – смеситель с подогревом; 9 – гомогенизатор марки РПА-СТ; 10 - смеситель принудительного действия; 11 – камера агломерации модификатора в порошок; 12 – форсунки распылителя; 13 – эжекторы подачи сжатого воздуха; 14 – емкость готового гранулированного порошка (склад СГП); 15 – вентили (питатели); 16 – дозаторы; 17 – камера осаждения; 18 – гибкие «полосовые шторы»; 19 – транспортер; 20 – фильтр очистки воздуха

Рисунок 1 - Технологическая схема приготовления гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД-М

(агломерация ингредиентов модификатора в воздушно-взвешенном состоянии)

4 Исследование влияния гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов типа ОМД-М на свойства цементных паст, бетонных смесей и отвердевшего бетона

В настоящей работе сделан упор на конструировании составов модификаторов, которые обладали бы пролонгированным действием в направлении регулирования процессов формирования стабильной макро-, микроструктуры, массообмена и процессов «самозалечивания» цементного камня, эксплуатируемого в тяжелых условиях.

Исследованы основные физико-технические свойства цементных паст, цементного клея, бетонных смесей и бетона с органоминеральным модификатором марки ОМД-МС.

Установлено, что модификатор ОМД-МС улучшает реологиию цементных паст, благодаря умеренному структурирующему действию на цементные системы синтетических жирных кислот (СЖК) в сравнении с действием кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК).

Бетонные смеси с модификатором ОМД-МС имеют почти вдвое меньшее водоотделение, чем смеси без добавки и на 48% меньше, чем смеси с добавкой С-3, обладают лучшей устойчивостью к расслаиванию: на 60% в сравнении с бетонной смесью без модификатора и на 30-35% – с модификаторами ГПД и С-3.

Предложена схема пластификации, устойчивости к расслоению и сохранению сплошности бетонных смесей, модифицированных ОМД-МС, на которой показано, как плоскости скольжения, «щетки» (по М.И. Хигеровичу), водные оболочки при взаимодействии ингредиентов модификатора с компонентами бетонной смеси обеспечивают эти необходимые свойства.

Показано, что модификатор ОМД-МС улучшает дифференциальную пористость цементного камня, приводят к образованию системы резервных условно-замкнутых пор сферической формы диаметром от 10 до 100 мкм, которые, прерывая капиллярные поры способствуют получению высокой плотности цементного камня.

Введение в состав цементного камня модификатора ОМД-МС, содержащего микрокремнезем, приводит также к снижению капиллярной (диаметр пор от 510-3 до 10 мкм) и увеличению гелевой (диаметр пор от 110-3 до 510-3 мкм) пористости, что в свою очередь приводит к понижению температуры замерзания поровой жидкости в поровом пространстве и повышению морозостойкости.

Физико-механические и деформативные свойства бетона с модификатором ОМД-МС в сравнении со свойствами бетона без добавки и с другими известными модификаторами показаны в таблицах 2 и 3.

В работе представлены результаты, свидетельствующие, что предлагаемый модификатор ОМД-МС позволяет изготовлять тяжелый бетон высокого качества с улучшенными характеристиками прочности и деформативности, что является одним из условий создания изделий и конструкций с высокими и надежными кондициями, обеспечивающими их работу в тяжелых условиях эксплуатации.

Таблица 2 – Значение вязкости разрушения бетонов в возрасте 28 сут

Модификатор, % от массы цемента Прочность, МПа Вязкость разрушения Н/мм
Rкуб Rпр
Без добавок 33,2 28,3 3,52
12% ОМД-МС 61,4 45,2 4,1
0,3% ГПД плюс 3% ТСН 39,16 33,6 3,8
0,4% С-3 плюс 4% ТСН 41,2 35,4 3,9

Таблица 3 – Усталостная прочность бетона

Модификатор, % от массы цемента Прочность бетона, МПа Куст.п.
R28 Rд28
Без добавок 34,3 30,2 0,13
12% ОМД-МС 62,4 59,7 0,05
0,3 % ГПДплюс3% (ТСН) 39,2 35,4 0,1
0,4 % С-3плюс4% ТСН 40,5 37,2 0,08
Примечание - Куст.п- коэффициент усталостной прочности, определяемый по формуле: где R28 - предел прочности бетона на сжатие в возрасте 28 суток; RД 28 - то же, после испытания на пульсирующем прессе.

О высоком качестве полученного бетона свидетельствуют также гидрофизические испытания. Анализ полученных данных показывает, что бетон с модификатором ОМД-МС имеет минимальные значения водопоглощения и капиллярного подсоса в сравнении с бетоном без модификатора и с добавкой ГПД плюс ТСН (ниже соответственно в 3,5 и 2 раза), повышенную водонепроницаемость – на 7 ступеней (марок) в сравнении с бетоном без модификатора и на 2-3 ступени – с модификаторами ГПД плюс ТСН и С-3 плюс ТСН.

Улучшение гидрофизических свойств бетона с модификатором ОМД-МС можно объяснить:

- высокой плотностью структуры цементного камня и бетона в целом. Достигается высокая плотность модифицированием продуктов гидратации;

- отсутствием макропор в результате их дробления под действием ПАВ и наличия ультрадисперсного микрокремнезема. Большая часть пор формируется в структуре цементного камня как гелевые;

- наличием гидрофобизированных «вкрапленников», которые по М.И. Хигеровичу сильно сдерживают фильтрацию воды в теле бетона;

- высокой прочностью межпоровых мембран (стенок), обеспечивающей работоспособность материала при воздействии высоких давлений воды.

Существенное повышение морозо- и коррозиестойкостти является следствием особенностей протекания процессов корразии и коррозии в цементном бетоне. Флегматизация разрушающих процессов связана с воздействием каждого ингредиента и в целом модификатора:

- ЛСТ содействует образованию микропористости;

- СЖК также обеспечивает дробление пор и формирование микропористости (гелевые поры), снижает разрушительное действие корразии на цементный камень (матрицы бетона), усиливает процессы самозалечивания цементного камня, склеивая продукты гидратации при взаимодействии воды с «клинкерным фондом»;

- соль неорганической кислоты обеспечивает совместно с ПАВ синергизм в направлении увеличения прочности цементного бетона;

- высокоактивный ультрадисперсный микрокремнезем участвует в формировании ультрапористой структуры цементного камня, обеспечивая плотность камня, а при взаимодействии с другими ингредиентами, особенно с гидрофобизирующими, делает цементный камень высокопрочным, надежным, а значит долговечным;

- зола-унос становится источником упрочнения матрицы цементной структуры вследствие образования низкоосновных гидросиликатов кальция;

- все процессы, подчиняясь закону количества и качества, проявляются в период всей жизни гидрофобизированного бетона, т.е. модификатор ОМД-МС следует относить к модификаторам пролонгированного действия. Разрушительные процессы в цементном камне вследствие корразии прослеживаются при дилатометрических испытаниях цементного камня.

Мы разделяем мнение М.И. Хигеровича и его учеников, что первостепенная роль в повышении морозостойкости бетонов должна отводиться не только гидрофобизирующим добавкам, но и гидрофобным трегерам. В нашем случае, не умаляя проявления функций гидрофобизирующих ингредиентов, мы отводим усиливающую роль в развитии конструктивных процессов, в частности в упрочнении стенок пор, активному ультрадисперсному микрокремнезему, действие которого, как показали опыты, существенным образом проявляется при взаимодействии с другими ингредиентами модификатора ОМД-МС и компонентами бетона.

Разработку предлагаемого модификатора ОМД-МС можно рассматривать как промежуточный шаг на пути к применению нанотехнологий в производстве высококачественных, надежных и долговечных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, обеспечивающих строительство дорог, зданий и сооружений с большепролетными фрагментами современной архитектуры.

5 Опытно-производственные работы по внедрению результатов исследований в технологию производства тяжелого бетона модифицированного добавкой ОМД-МС и изделий на его основе

Опытно-промышленные работы по выпуску опытной партии плит бетонных мощения были проведены на фирме ТОО «Континент-Строй» (г. Караганда). Для приготовления бетона были приняты следующие сырьевые материалы:

- портландцемент марки 400 АО "Central Asia Cement", г. Караганда;

- песок Кулайгирского месторождения (Карагандинская область) с модулем крупности 2,3 и насыпной плотностью 2620 кг/м3;

- щебень Майкудукского карьера (Карагандинская область) с насыпной плотностью 1400 кг/м3;

- гидрофобизирующий органоминеральный модификатор марки ОМД-МС. В работу были включены заводские составы бетона и составы, подобранные с предлагаемым модификатором ОМД-МС (таблицы 4 и 5).

Таблица 4 – Рабочие составы бетонной смеси с крупным заполнителем

Модификатор, % от массы цемента Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кг В/Ц Подвижность бетонной смеси по осадке конуса, см
Ц П Щ
Без добавки 400 815 985 0,54 3-4
12% ОМД-МС 400 815 985 0,38 3-4
12% ОМД-МС 280 900 1030 0,4 3-4

Таблица 5 – Рабочие составы для приготовления мелкозернистой бетонной смеси

Модификатор, % от массы цемента Мкр песка Вяжущее:песок Жесткость смеси, с В/Ц
Без добавки 2,26 1:3,5 15 0,42
12% ОМД-МС 2,26 1:3,5 15 0,35
12% ОМД-МС 2,26 1:3,5 10-15 0,33

Результаты испытаний тяжелого бетона, изготовленного в производственных условиях, приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Физико-технические свойства тяжелого дорожного бетона

Модификатор, % от массы цемента В/Ц Прочность бетона на сжатие, МПа Водопоглощение, %
после тепловой обработки в возрасте 28 сут
Без добавки 0,54
12% ОМД-МС 0,38
12% ОМД-МС 0,4
Примечание - Режим тепловой обработки был принят заводской, т.е. 2+2,5+8+1,5 ч при изотермическом прогреве 80°С.


Pages:     | 1 || 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.