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 |

Ультрадисперсные пуццолановые добавки для гидроизоляционных растворов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Эмралиева Светлана Анатольевна

УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ ПУЦЦОЛАНОВЫЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАСТВОРОВ

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Челябинск - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная

автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Научный руководитель: кандидат химических наук,

доцент Хомич В.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Баталин Б.С.

доктор технических наук,

доцент Крамар Л.Я.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)», г. Новосибирск

Защита состоится « 23 » декабря 2009 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.298.08 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76, Южно-Уральский государственный университет, главный корпус, ауд. 1013.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.

Отзыв на автореферат (2 экземпляра), заверенный печатью учреждения, просим направить по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76, диссертационный совет ДМ 212.298.08, ЮУрГУ.

Автореферат разослан « 19 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного

совета ДМ 212.298.08,

проф., доктор техн. наук,

советник РААСН Б.Я.Трофимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С развитием инфраструктуры современных городов, широким освоением подземного пространства требуются материалы, обладающие гидроизоляционными свойствами. Гидроизоляционные растворы востребованы при строительстве и при реконструкции подземных здании и сооружений, таких как торгово–бытовые центры, транспортные объекты (станции и тоннели подземного транспорта, вокзалы, гаражи, стоянки). Разработка строительных растворов с высокими гидроизоляционными свойствами востребована при реконструкции и возведении новых зданий и сооружений. Гидроизоляционные растворы используются для отделки подвалов, гаражей, погребов, а также плавательных бассейнов, душевых, санитарных узлов, ванных комнат, хранилищ воды, насосных станций и шахт, мостов, водостоков, террас.

Известно, что для улучшения эксплуатационных свойств строительных растворов и бетонов на основе портландцемента используются кремнеземистые добавки. Широкое применение нашла ультрадисперсная добавка - микрокремнезем. Введение микрокремнезема в строительные смеси способствует повышению: прочности на сжатие и изгиб, морозостойкости, коррозионной стойкости бетонов и строительных растворов. Все это способствует увеличению долговечности материалов и срока службы зданий и сооружений. Микрокремнезем используется для изготовления гидроизоляционных материалов.

Микрокремнезем является отходом производства. Поэтому изготовление строительных материалов, имеющих в своем составе микрокремнезем, связано с утилизацией техногенного продукта. Изучение физико-химических особенностей различных техногенных продуктов промышленности, их влияния при использовании в качестве добавки на эксплуатационные свойства цементных растворов является актуальной и перспективной задачей. Это обусловлено тем, что при использовании техногенных продуктов одновременно решается вопрос их утилизации. Кроме микрокремнезема, ультрадисперсными кремнеземистыми материалами являются белая сажа и АДК – аморфный диоксид кремния.

АДК получают сжиганием рисовой шелухи. В России, главным образом, в Краснодарском крае, ежегодно образуется до 50 тыс. т рисовой шелухи. Шелуха очень объемная, ее размещение вызывает множество проблем для централизованных фабрик риса. При сжигании шелухи ее масса снижается в 5 раз. Таким образом, использование техногенного продукта АДК для производства строительных материалов позволит решить вопрос утилизации сельскохозяйственного отхода - рисовой шелухи.

Цель диссертационной работы: создание гидроизоляционных растворов на основе портландцемента с улучшенными эксплуатационными свойствами путем введения ультрадисперсных пуццолановых добавок.

Основные задачи работы.

1. Теоретически обосновать применение ультрадисперсных пуццолановых добавок.

2. Изучить морфологические и физико-химические характеристики, пуццолановую активность добавок ультрадисперсного кремнезема: белой сажи БС 120 (БС), аморфного диоксида кремния АДК (АДК) по сравнению с микрокремнеземом МК 85 (МК).

3. Изучить структуру и свойства цементного камня и установить их взаимосвязь с эксплуатационными свойствами строительного раствора.

4. Разработать состав гидроизоляционного раствора на основе портландцемента с использованием ультрадисперсных пуццолановых добавок и изучить его эксплуатационные свойства.

5. Произвести внедрение и определить экономическую эффективность от внедрения разработанной гидроизоляционной смеси.

Научная новизна работы состоит в следующем.

Установлено, что от морфологических особенностей ультрадисперсных добавок (размер и форма первичных частиц и их агрегатов) зависят эксплуатационные характеристики строительных растворов на основе портландцемента. Чешуйчатая форма частиц добавки АДК обуславливает целенаправленное формирование удлиненных структур закристаллизованных ксонотлитоподобных гидросиликатов кальция, которые армируют строительный раствор, что вызывает снижение деформаций усадки при твердении.

Установлено, что введение добавки АДК приводит к снижению среднего радиуса пор раствора до 19,7 нм (средний радиус пор бездобавочного раствора 1458,1 нм, с добавкой МК – 95,7 нм, с добавкой БС – 31,4 нм). За счет снижения размера пор снижается водопоглощение и повышается водонепроницаемость и, следовательно, улучшаются гидроизоляционные свойства раствора.

Установлено, что большая реакционная способность добавок БС и АДК (обусловленная повышенными пуццолановой активностью и поверхностной активностью, степенью аморфизации, гидратированностью поверхности) способствует уменьшению их массового содержания в смеси в 10 раз по сравнению с количеством вводимого МК.

Практическая значимость и реализация работы. Разработан состав строительной смеси для гидроизоляционных растворов на основе портландцемента с применением ультрадисперсной пуццолановой добавки АДК. Применение добавки позволяет повысить водонепроницаемость и адгезионную прочность раствора при его нанесении на бетонную поверхность.

Разработана гидроизоляционная смесь на основе портландцемента ПЦ400-Д20: смесь штукатурная, гидроизоляционная, цементная, М 200, Пк 3, ГОСТ 28013, F250, W16 с адгезионной прочностью 0,8…0,9 МПа. Апробация гидроизоляционной штукатурной смеси и промышленное апробирование проведено строительной организацией ООО «Производственно-строительная фирма «Полет и К», г. Омск.

Автор защищает:

- зависимость эксплуатационных характеристик строительных растворов на основе портландцемента от морфологических особенностей добавок ультрадисперсного кремнезема: размера и формы первичных частиц и их агрегатов, объема пор материала добавки;

- новые данные о составе продуктов твердения строительного раствора с добавкой ультрадисперсного кремнезема АДК.

Достоверность научных выводов и результатов исследований подтверждается согласованностью результатов теоретических положений с данными, полученными автором экспериментальным путем, показателями производственного внедрения, а также проведением экспериментов на современном испытательном оборудовании. Результаты экспериментов получены при испытании необходимого числа образцов в сериях и оценены коэффициентом вариации на основании статистической обработки.

В работе использовался комплексный подход, аналитический, статистический и экспериментальный методы исследований; применялись приборы и оборудование испытательного центра ООО «ОмскстройЦНИЛ», института проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН), кафедры «Инженерная экология и химия» и кафедры «Строительные материалы и специальные технологии» ГОУ «СибАДИ».

Апробация работы. Основные положения работы изложены: на международной научно-практической конференции Белгородского государственного технического университета им. В.Г.Шухова (г. Белгород, 2005 г.); международной научно-практической конференции Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (г. Омск, 2005 г.); 63-ей научно-технической конференции Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (СибСТРИН) (г. Новосибирск, 2006 г.); I и III Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (г. Омск, 2006, 2008 г.г.); 58, 59, 60, 61-ой научных конференциях Южно-Уральского государственного университета (г. Челябинск, 2006, 2007, 2008, 2009 г.г.).

Публикации. Основные положения работы изложены в 10 научных статьях, материалах конференций и тезисах докладов, в том числе в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Новизна технических решений защищена патентом РФ № 2278083.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, приложений на 131 листах, списка используемой литературы из 172 наименований, 52 рисунков, 45 таблиц. Общий объем диссертации 153 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы. Показаны научная новизна и практическая значимость работы. Дана информация по внедрению и апробации результатов исследования.

Первая глава «Состояние вопроса» посвящена литературному обзору состояния проблемы по улучшению эксплуатационных свойств строительных растворов пуццолановыми добавками. Рассмотрены состав и структура портландцементного камня, а также их влияние на эксплуатационные свойства строительных материалов.

Рассмотрено действие кремнеземистых добавок на портландцементное вяжущее, в результате которого улучшаются эксплуатационные характеристики строительных растворов. Добавки проявляют пуццолановую активность, являются носителями суперпластификатора. Пуццолановая активность выражается в способности диоксида кремния вступать во взаимодействие с продуктом гидратации алита – гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция.

Проанализировано влияние пуццолановых добавок на механизм процесса гидратации портландцемента и, следовательно, на состав минералов и структуру цементного камня.

Ультрадисперсной пуццолановой добавкой является микрокремнезем. Он обладает развитой поверхностью и высокой поверхностной энергией. Это обуславливает высокую пуццолановую активность и, как следствие, улучшение эксплуатационных свойств строительных растворов при его применении.

Теоретическое обоснование использования добавок ультрадисперсного кремнезема для гидроизоляционных растворов следует из анализа литературного обзора. Микрокремнезем используется в составах гидроизоляционных смесей. При введении микрокремнезема в портландцементное вяжущее изменяется структура цементного камня, с преобладанием в ней дисперсных слабозакристаллизованных низкоосновных гидросиликатов кальция типа C-S-H (I), которые уплотняют структуру и обладают высокой прочностью и стабильностью к разным внешним воздействиям среды. Наименьшей водопроницаемостью из компонентов цементного камня обладает цементный гель. Количество цементного геля увеличивается при введении микрокремнезема, поэтому целесообразно изучение действия кремнеземистых добавок, имеющих большую удельную поверхность по сравнению с микрокремнеземом. Пуццолановая активность этих добавок должна быть выше, чем у микрокремнезема и, следовательно, улучшение эксплуатационных свойств портландцементных композиций может происходить при меньшем их количестве. В качестве таких ультрадисперсных добавок кремнезема могут быть использованы: белая сажа БС 120 и аморфный диоксид кремния АДК. Белая сажа представлена мелкими шарообразными частицами. Аморфный диоксид кремния является продуктом переработки рисовой шелухи. Его частицы имеют форму близкую к пластинчатой и должны быть пористыми. Влияние морфологических характеристик пуццолановых добавок на эксплуатационные свойства строительных растворов до настоящего времени не исследованы.

В заключении главы определены цель и задачи исследования.

Во второй главе приведены характеристики используемых материалов и описаны методы исследования добавок, эксплуатационных свойств растворной смеси и строительного раствора на основе портландцемента, методики исследования продуктов твердения цементного камня.

На первом этапе диссертационной работы (для исключения влияния добавок, входящих в состав портландцемента, на эксплуатационные характеристики строительных растворов) использовали бездобавочный цемент марки ПЦ500-Д0 Топкинского завода, ГОСТ 10178. Для проведения промышленной апробации гидроизоляционного раствора использовали портландцемент марки ПЦ400-Д20 Топкинского завода, ГОСТ 10178.

Использовали суперпластификатор С-3 (г. Первоуральск, Свердловской обл.), соответствующий требованиям ТУ 5870-002-58042865-03.

В качестве добавок ультрадисперсного кремнезема использовали: микрокремнезем МК 85, ТУ 5743-048-02495332-96 (МК), белая сажа БС 120, ГОСТ 18307 (БС), аморфный диоксид кремния АДК, ТУ 2169-276-00209792-2005 (АДК). Добавки получены разными способами. Микрокремнезем является отходом производства ферросилиция, г. Челябинск. Белая сажа – продукт осаждения диоксида кремния из водного раствора силиката натрия диоксидом углерода, г. Стерлитамак. Аморфный диоксид кремния – продукт сожжения рисовой шелухи при температуре 800 С, г. Щелково, Московской обл. Физико-химические характеристики добавок представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Физико-химические свойства добавок ультрадисперсного кремнезема

Добавка Содержание SiO2, % Удельная поверхность (БЭТ) Sуд, м2/г Абсорбция дибутилфталата АДБ, см3/100 г
Микрокремнезем 91 28 46
Белая сажа 95 111 209
Аморфный диоксид кремния 96 182 83

Для проведения испытаний использовали кварцевый песок из песчаного карьера п. Николаевка, г. Омска, соответствующий ГОСТ 8736. Для получения стабильных результатов исследований строительных смесей песок фракционировали. Состав фракционированного песка приведен в табл. 2.

Таблица 2 - Соотношение фракций песка в строительных смесях, %

Строительный раствор Фракции песка, мм
2,5…1,25 1,25…0,63 0,63…0,315 0,315…0,14
грунтовочный 37 37 16 10
накрывочный - 37 37 26


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.