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 |   ...   | 2 | 3 ||

Цементные композиты на основе магнитно- и электрохимически активированной воды затворения

-- [ Страница 4 ] --

Прочность тяжелых бетонов определяли на образцах-кубах с размером ребра 10 см. Результаты проведенных исследований показали, что активированная вода затворения дает возможность увеличивать прочностные свойства бетонов на 1018 % (рис. 5).

В шестой главе приводятся результаты исследования стойкости цементных композиционных строительных материалов на активированной воде затворения при воздействии химических и биологических агрессивных сред, а также попеременного замораживания и оттаивания. Стойкость составов в данных агрессивных средах оценивали по изменению массосодержания и предела прочности при сжатии по сравнению с исходными.

Разрушение цементного камня под воздействием воды относится, согласно принятой классификации, к 1-му типу коррозии. При воздействии воды происходит постепенное вымывание растворимого гидрооксида кальция. Исследования показали, что при выдерживании в среде до 90 суток происходит рост прочности материалов, что объясняется продолжающимся процессом гидратации цемента (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость изменения массосодержания (а) и коэффициента стойкости (б)

цементных композитов от длительности выдерживания в воде

и типа активации (обозначения те же, что и на рис. 5)

По истечении этого срока у материалов на обычной воде и воде, обработанной магнитным полем, а также при совместном действии магнитного поля и электрического тока прочность продолжает расти, а у материалов на воде, обработанной электрическим током, и при совместном действии электрического тока и магнитного поля она не изменяется. Кинетика изменения массосодержания у составов при выдерживании в воде имеет схожий характер (рис. 6). В начальные сроки оно увеличивается, причем к трехмесячному сроку образцы полностью насыщаются водой и дальнейшего роста массосодержания не наблюдается. Из рассмотренных составов наиболее интенсивное водопоглощение характерно для композитов приготовленных на обычной воде.

При исследовании стойкости цементных композитов в кислотосодержащих средах в качестве агрессивной среды рассматривался водный раствор серной кислоты 2 % концентрации. Зависимости изменения коэффициента стойкости композитов на активированной воде затворения приведены на рис. 7. Из графиков видно, что все композиты, изготовленные с применением активированной воды затворения, являются более устойчивыми, чем составы на обычной воде. Коэффициент химической стойкости у них в 1,1–1,3 раза больше, чем у прототипа.

Исследовано поведение цементных композитов в среде метаболитов мицелиальных грибов. Задача решалась с помощью методов математического планирования эксперимента путем реализации матрицы, составленной по плану Коно. Варьируемыми факторами являлись содержание лимонной кислоты и перекиси водорода в водном растворе, а оптимизируемым параметром изменение коэффициента биологической стойкости композитов.

В результате проведения опытов выявлено, что наиболее агрессивной средой для цементных композитов на активированной и обычной воде затворения являются водные растворы, в которых содержание лимонной кислоты и перекиси водорода составляет соответственно 2,0 и 0,1 моль. При этом композиционные материалы на воде затворения, обработанной магнитным полем, являются более устойчивыми к воздействию биологически активных сред.

Морозостойкость составов определяли ускоренным методом. Результаты испытаний приведены на рис. 8. Из графиков видно, что оптимальными по морозостойкости являются композиты, для изготовления которых была использована вода затворения, активированная электрохимически, а также совместно с магнитным полем. У этих материалов после 30 циклов попеременного замораживания и оттаивания коэффициент морозостойкости на 18–40 % больше по сравнению с материалом, приготовленным на обычной воде.

В седьмой главе приводятся результаты производственного внедрения технологии изготовления бетонов на активированной воде затворения и оценивается ее экономическая целесообразность.

Разработанная технология была апробирована при изготовлении бетонных смесей, а также бетонных изделий на ОАО «Ростокинский завод железобетонных конструкций» г. Москвы, ЗАО «Подольский ДСК» г. Подольска Московской области и ОАО «Завод ЖБК-1» г. Саранска.

Для проведения активации к существующему трубопроводу подачи воды в дозатор были присоединены аппараты активации (рис. 9). Активированная вода подавалась в бак хранения, а затем в дозатор. Подача компонентов в смеситель и перемешивание смесей осуществлялись по общепринятой методике. В общей сложности было приготовлено 850 м3 бетонной смеси. Она использовалась для изготовления бетонных изделий кассетным способом. Проведены испытания бетонной смеси и образцов бетона. Установлено, что у бетонных смесей, приготовленных на активированной воде затворения, подвижность возрастает на 1517 %, а прочность бетона – более чем на 12 %. Применение данной технологии позволяет добиться уменьшения расхода цемента на 710 % без ухудшения прочностных показателей бетона.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность и целесообразность получения эффективных цементных композитов с применением воды затворения, активированной электрическим током и магнитным полем с применением современных приборов и оборудования. Разработаны приборы и оборудование для магнитной и электрохимической активации воды в условиях воздействия электрического тока (АЭ-1,0/6 «Максмир») и магнитного поля (УПОВС-1 «Максмир»), использование которых позволяет регулировать процесс активации и получать водные растворы с заданными параметрами.

2. Показано, что при реакции гидратации портландцемента происходит множество химических взаимодействий, при этом одну из определяющих ролей играют свойства воды в присутствии образовавшихся ионов. В производстве бетонных смесей используется, как правило, пресная вода с различной степенью жесткости, определяемой суммой концентраций ионов кальция, магния, сопряженных с карбонат- и сульфат - ионами. При взаимодействии с электрическим током и магнитным полем данные дисперсные структуры могут являться активными центрами кристаллизации процессов затвердевания, влияя в дальнейшем на структуру и механические свойства цементного камня.

3. Приведено теоретическое обоснование процесса магнитной и электрохимической активации водных растворов, используемых для затворения бетонов. При электроактивации воды электрическим током возникающее электрическое поле ориентирующим образом действует на ионы, находящиеся в составе природной воды. Катионы кальция и магния мигрируют в направлении катода – отрицательно заряженного электрода. Т.к. на катоде при этом происходят процессы, в результате которых в прикатодном пространстве накапливаются ионы гидрооксида, возможно взаимодействие ионов Са2+ и Mg2+ с ионами ОН– с образованием гидроксидов магния и кальция с выделением образующейся твердой фазы в дисперсной форме. При использовании такой электроактивированной воды в процессах затворения, полученные частицы работают в качестве своеобразных центров кристаллизации через образование гелевых структур с гидратированными компонентами цементов. Обработка (активация) воды магнитным полем приводит к взаимодействию частиц, обладающих ферромагнитными свойствами – оксидные и гидроксидные соединения железа, образующихся в ходе электрохимического окисления железа. Совместное действие электрического и магнитного поля различной интенсивности позволяет влиять на структуру образующихся дисперсных частиц и тем самым активно воздействовать на процессы, обеспечивающие качественные характеристики получаемых бетонных изделий.

4. Показано, что процесс анодного растворения железа протекает в основном с образованием ионов двухвалентного железа. Установлено, что в качестве материала катода предпочтительней использовать свинец – металл с большим перенапряжением выделения водорода, тем самым возможно снизить объем выделяемого газообразного водорода, уменьшить возможность образования газовой эмульсии в ходе растворения железа в узком межэлектродном пространстве и увеличить общий рабочий ток ячейки.

5. Методом ИК-спектроскопии установлено влияние на структуру дисперсных систем воды воздействия магнитного поля и электрического тока, а также их совместного действия. Показано, что электрохимическая активация способствует изменениям дисперсных структур водного раствора, значительному уменьшению размеров кристаллов в твердом осадке.

6. Установлено, что на жесткость воды и концентрацию водородных ионов большое влияние оказывает режим электрохимической активации. Так, при обработке воды только магнитным полем или электрическим током повышается рН и уменьшается жесткость. При совместном воздействии большое влияние оказывает последовательность обработки: если вначале осуществляется обработка электрическим током, а затем магнитным полем, происходит снижение рН воды, при обратной очередности – ее повышение. Наибольшее увеличение концентрации водородных ионов в воде выявлено при активации электрическим током с силой 1 А, а также совместном воздействии магнитного поля и электрического тока с силой 1 А. Во всех рассмотренных случаях удельная электропроводность воды уменьшается. При этом в большей степени данная тенденция характерна для воды, активированной совместным воздействием магнитного поля и электрического тока с силой 1 А. Установлено изменение поверхностного натяжения водных растворов с пластифицирующими и водоудерживающими добавками при активации.

7. Исследованы процессы структурообразования цементных композитов, получаемых на активированной воде затворения. Рентгеноструктурные исследования показали увеличение интенсивности линий гидросиликата кальция (0,304 и 0,188 нм) и уменьшение количества трехкальциевого силиката (0,176 нм) в ранние сроки твердения, что свидетельствует о большей степени их гидратации. Данные выводы подтверждены сравнительными показателями начала схватывания составов на активированной воде и контрольных образцов. При этом наибольший эффект по срокам схватывания достигается у пластифицированных составов.

8. Получены количественные зависимости изменения свойств цементных композитов от способа активации воды затворения, силы тока и количественного содержания пластифицирующих и водоудерживающих добавок. Установлено, что при применении магнитной воды и воды, обработанной совместно в электроактиваторе и в условиях воздействия магнитного поля, прочность на растяжение при изгибе и сжатии цементного камня возрастает соответственно на 7 и 20 % по сравнению с прототипом, а наполненных композиций до 30 %.

9. В лабораторных и производственных условиях выявлено повышение подвижности растворных и бетонных смесей, затворенных активированной водой. При этом прочность раствора и бетона повышается на 1320 %. Разработана технология изготовления композитов на цементных связующих и активированной воде затворения.

10. Установлена повышенная эксплуатационная стойкость материалов, приготовленных с использованием магнитно- и электрохимически-активированных водных растворов. Показано, что цементные материалы на электрохимически- активированной воде затворения имеют стойкость в 2% растворе серной кислоты в 1,11,3 раза выше, чем составы на обычной воде. Выявлена повышенная стойкость в биологически агрессивной среде у материалов, получаемых на воде, обработанной магнитным полем. При применении во время получения композитов воды затворения, активированной электрическим током, а также совместно электрическим током и магнитным полем повышается морозостойкость материалов на 18–40 %.

11. Разработанная технология и составы бетонов на электрохимически- активированной воде затворения использованы при изготовлении бетонных изделий на ОАО «Ростокинский завод железобетонных конструкций» г. Москвы, ЗАО «Подольский ДСК» г. Подольска Московской области и ОАО «Завод ЖБК-1» г. Саранска. Применение разработанной технологии позволяет получать материалы с улучшенными физико-техническими свойствами и снизить расход цементного вяжущего, что позволяет решать энергетические, экономические и экологические проблемы, связанные с производством строительных материалов на цементном вяжущем.

Основные публикации по теме диссертации.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях,

определенных ВАК:

1. Композиционные строительные материалы на активированной воде затворения / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Строительные материалы. М. 2007. – № 11. С. 23.

2. Долговечность цементных композитов / В. Т. Ерофеев, А. А. Матвиевский, Е. А. Митина [и др.] // Промышленное и гражданское строительство. 2008. – № 5. С. 1012.

Патенты и изобретения

1. Пат. № 2223235 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48//С 02 F 103:02. Устройство для магнитной обработки водных систем и установка для обработки водных систем / А. С. Ювшин, А. А. Матвиевский, В. Г. Овчинников; Заявитель и патентообладатель «Максмир-М» – 2002120207/15; заявл. 30.07.2002; опубл. 02.10.2004. – № 4.

2. Пат. № 2226510 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48//С 02 F 103:02. Электромагнитный гидродинамический активатор / А. С. Ювшин, А. А. Матвиевский, В. Г. Овчинников; Заявитель и патентообладатель «Максмир-М» – 2002123322/15; заявл. 02.09.2002; опубл. 10.04.2004. – № 10.

3. Свидетельство на полезную модель № 19382 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48. Устройство для обработки воды магнитным полем / А. С. Ювшин, В. Г. Овчинников, В. Ф. Подгорный, А. А. Матвиевский; Заявитель и патентообладатель «Максмир-М» – 2001109900/20; заявл. 16.04.2001; опубл. 27.08.2001. – № 24.

4. Свидетельство на полезную модель № 43542 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/46. Устройство для электроактивации водных систем / А. А. Матвиевский, А. С. Ювшин, В. Г. Овчинников, В. А. Помазкин; Заявитель и патентообладатель «Максмир-М» – 2004129085/22; заявл. 05.10.2004; опубл. 27.01.2005. – № 3.

5. Патент № 2377203 Российская Федерация. Гипсоцементно-пуццолановая композиция / В. Т. Ерофеев, В. А. Спирин, Д. А. Светлов [и др.]. – № 2008152687/03, заявл. 29.12.2008. Опубл. 27.12.2009.)

Публикации в прочих изданиях

1. Влияние способов активации на химические и физико-химические свойства воды / А. А. Седова, А. К. Осипов, А. А. Матвиевский [и др.] // Вестник Волжского регионального отделения РААСН, 2010, Вып. 13. – С. 236–240.

2. Применение активированной воды затворения для получения композиционных материалов / Е. А. Митина, А. А. Матвиевский, Д. В. Емельянов [и др.] // Проблемы строительного комплекса России : материалы XI Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 т. Уфа, 2007. Т 1. – С. 198–200.

3. Определение свойств цементных композитов на магнитоактивированной воде затворения в биологически агрессивных средах / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Актуаль­ные вопросы строительства : материалы Междунар. науч.-техн. конф. : в 2 ч. Саранск, 2007. – Ч. 2. – С. 349–351.

4. Исследования стойкости цементных композитов на активированной воде затворения в биологически агрессивной среде / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Актуальные вопросы строительства : материалы Междунар. науч.-техн. конф. : в 2 ч. Саранск, 2007. – Ч. 2. – С. 351–352.

5. Морозостойкость цементного камня с применением активированной воды затворения / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Актуальные вопросы строительства : материалы Междунар. науч.-техн. конф. : в 2 ч. Саранск, 2007. – Ч. 2. – С. 354–356.

6. Стойкость цементного камня с применением активированной воды затворения при действии неорганической кислоты / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Актуаль­ные вопросы строительства : материалы Междунар. науч.-техн. конф. : в 2 ч. Саранск, 2007. – Ч. 2. – С. 356–358.

7. Применение активированной воды в технологии бетонов / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, В. А. Юдин [и др.] // Актуальные вопросы строительства : материалы Междунар. науч.-техн. конф. Саранск, 2005. С. 387–391.

8. Исследование структурообразования цементных композитов на активированной воде затворения / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, В. В. Батин [и др.] // Актуальные вопросы строительства : материалы Всерос. науч.-техн. конф. Саранск, 2006. – С. 418–422.

9. Исследование свойств цементных композитов, растворов и бетонов на активированной воде затворения / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, Д. В. Емельянов [и др.] // Актуальные вопросы строительства : материалы Всерос. науч.-техн. конф. Саранск, 2006. – С. 423–428.

10. Применение активированной воды затворения для получения композиционных строительных материалов / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов : материалы Всерос. науч.-техн. конф. – Пенза, 2007. – С. 52–54.

11. Структурообразование цементных композитов на активированной воде / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов : материалы Всерос. науч.-техн. конф. – Пенза, 2007. – С. 71–73.

12. Биологическое сопротивление цементных композитов на активированной воде / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов : материалы Всерос. науч.-техн. конф. – Пенза, 2007. – С. 74–76.

13. Активированная вода затворения, как особый жидкий компонент для строительных материалов / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Региональная архитектура и строительство, 2008, №1(4). С. 41–45.

14. Строительные материалы на активированной воде затворения / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Сборник научных трудов РААСН «Фундаментальные и приоритетные прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2007 году». Т.2. – Белгород. Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2008. – С. 113–120.

15. Матвиевский, А. А. Стойкость цементных композитов на активированной воде к воздействию агрессивных сред / А. А. Матвиевский // Развитие жилищной сферы городов : материалы седьмой Междунар. науч.-практич. конф.. Москва. Изд-во МГАКХиС, 2009. С. 362–366.

16. Исследование структурообразования цементных композитов на активированной воде затворения / В. Т. Ерофеев, Е. А. Митина, А. А. Матвиевский [и др.] // Строительство, архитектура, дизайн № 1(5), 2009 ( http://marhdi.mrsu.ru идентификационный номер 0420900075\0029).

17. Стойкость цементного камня на активированной воде затворения в технической среде / А. А. Матвиевский, Д. В. Емельянов, П. В. Юдин [и др.] // Строительство, архитектура, дизайн № 2(6), 2009 (http://marhdi.mrsu.ru).

18. Исследование свойств наполненных цементных композитов, растворов и бетонов на активированной воде затворения / А. А. Матвиевский, Е. А. Митина, В. Т. Ерофеев [и др.] // Строительство, архитектура, дизайн № 3(7), 2009 (http://marhdi.mrsu.ru).

19. Юдин П. В. Изучение влияния активированной обработки воды затворения на видовой состав микрофлоры / П. В. Юдин, А. А. Матвиевский, Д. В. Емельянов // Биоповреждения и биокоррозия в строительстве : материалы III Междунар. науч.-техн. конф. Саранск, 2010. – С. 22–

Pages:     | 1 |   ...   | 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.