Введение к работе
Актуальность темы. Портландцемент и его разновидности являются основными и наиболее дорогими исходными компонентами бетона. Его экономия на один процент в производстве сборного железобетона позволяет дополнительно изготовить около 500 тысяч м3 изделий в год. Кроме прямой экономии цемента, увеличение удельной эффективности его использования связано с повышением технологических и эксплуатационно-технических показателей бетонов на его основе.
Из наиболее перспективных способов повышения качества различных бетонов является модификация цемента, как вяжущего, путем введения в него различных добавок, активно влияющих на процесс гидратации и, в конечном итоге, на структуру и свойства цементного камня как непрерывной фазы (матрицы), определяющей основные свойства этого типа искусственного конгломерата. В качестве минеральных добавок достаточно широко используются тонкомолотые местные природные материалы: трепел, опоки, кварцевые пески, известняки и др. Но эффективность их различна, а применение не всегда целесообразно. Так, например, использование кварцевых песков ограничивается невысокой пуццолановой активностью и большими энергетическими затратами при их помоле. Применение карбонатных пород в цементных вяжущих малоэффективно, поскольку они не обладают пуццолановыми свойствами. Породы, содержащие активные формы кремнезема в достаточных количествах, имеются не во всех регионах. Поэтому их поиск и вовлечение в производство вяжущих представляет большой научный и практический интерес, в том числе и для Республики Татарстан. Особое внимание среди множества видов минерального сырья как потенциальных добавок к цементам привлекают цеолит-содержащие породы (ДСП). Эффективность таковых с высоким содержанием цеолитов показана в ряде работ, однако возможность применения ДСП с относительно малой долей цеолитового минерала до сих пор не изучалась. В то же время подобных месторождений много в Среднем Поволжье, и практическая целесообразность их использования в производстве вяжущих представляет актуальную задачу.
Цель работы. Модификация портландцемента добавками цеолитсо-держащей породы с низким содержанием цеолитового минерала с целью
разработки рациональных составов смешанного вяжущего для производства бетонных и железобетонных изделий. При этом решались следующие задачи:
исследование особенностей пуццолановой активности цеолит-содержащей породы и роли в этом ее составляющих;
изучение влияния ДСП на процессы гидратации и структурооб-разования цементного камня;
оптимизация составов смешанного вяжущего;
изучение основных строительно-технических свойств смешанного вяжущего и бетонов на его основе;
опытно-промышленное внедрение разработанного вяжущего в производство бетонных и железобетонных изделии и технико-экономическая оценка его эффективности.
Автор защищает:
представления о природе и механизме пуццолановой активности высококремнеземистой цеолигсодержащей породы с малым содержа-' нием цеолитового минерала;
зависимость структурно-механических и реологических свойств цементных дисперсий от состава минеральной добавки в смешанном вяжущем;
результаты комплексного исследования влияния цеолитсодер-жащей породы на основные строительно- технические свойства смешанного вяжущего и бетонов;
результаты опытно-промышленной проверки разработанных составов смешанного вяжущего и бетона на его основе.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены закономерности модифицирующего действия цео-литсодержащей породы с малым содержанием цеолитового минерала на технологические и эксплуатационно-технические свойства портланд-цементных вяжущих, выявлен механизм их действия, основанный на адсорбционной и химической активности цеолита, опалкристобалита, а также монтмориллонита;
исследованы особенности структурообразования портландцемента в присутствии и под влиянием ДСП, роль низкоосновных гидро-силикзтов кальция и эффективность действия традиционных модификаторов бетона в присутствии ДСП: пластификаторов, гидрофобизаторов
и электролитов.
Практическая ценность состоит:
в разработке научных основ получения эффективных смешанных вяжущих на основе портландцементов и добавок "бедных" цеолитсо-держащих пород, на примере Татарско-Шатрашанского месторождения;
в разработке технических условий и технологического регламента на производство смешанного вяжущего с пониженным (на 30-50%) содержанием клинкерной части;
в оптимизации составов бетонов на смешанном вяжущем с применением традиционных химических добавок и определении всего комплекса их свойств;
в опытно-промышленном внедрении нового смешанного вяжущего в производство бетонных и железобетонных изделий, практическом подтверждении техника-экономической целесообразности производства и применения нового вяжущего (экономический эффект от производства 150тыс.м3 железобетонных конструкций в условиях г.Казани составит 3000000 тыс.руб. в ценах 1996г.).
Апробация работы и публикации. Представленные в диссертации результаты исследований докладывались на Международной НТК "Современные проблемы строительного материаловедения", г.Самара, Сам-ГАСА (1995г.); на II Международной НТК "Вопросы планировки и застройки городов", г.Пенза, ПенГАСИ (1995г.,1997г.); на Международной конференции "Современные проблемы строительного материаловедения" г.Казань, КазГАСА (1996г.); на Международной НТК "Ресурсе- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций", г.Белгород, БелГТАСМ (1995г.)-, на ежегодных научно-технических конференциях профессорско- преподавательского состава Казанской государственной архитектурно-строительной академии, Казань (1994- 1997гг.).
По результатам исследований опубликовано 11 работ.
Работа выполнена в рамках государственной научно-технической программы "Архитектура и строительство" по проблеме: "Научные основы технологии применения цеолитсодержащих пород в производстве строительных изделий на минеральных и полимерных вяжущих" (код программы 455, N ГР 01960007029, 1994-1997гг) и по программе "Изучение недр и воспроизводства минерально- сырьевой базы Рее-
публики Татарстан" по проблемам: "Разработка составов и исследования различных вяжущих и материалов с добавками местных ЦСТГ(ЦНИИГеолнеруд, 1993г.),"Разработка составов и технологии изготовления строительных материалов и изделий с использованием це-олитсодержащих пород Шатрашанского месторождения PT"(N ГР 70- 94-203 Геофонда РТ, 1994г.) и "Разработка технических условий на цео-литсодержащее сырье для использования его в строительных материалах специального назначения"(NTP 70-95-22 Геофонда РТ,1995г).
Объем и структура работы. Диссертация включает введение, шесть глав, общие вьшоды, список литературы из 198 наименований и приложения. Диссертация изложена на ISO страницах машинописного текста, содержит 51 таблицу, 40 рисунков.
