Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цели и задачи исследования 10
1.1 Компоненты, проектирование составов и свойств сухих строительных смесей 10
1.2 Тонкое измельчение и его роль в технологии строительных материалов 28
1.3 Связь состава и свойств сухих смесей со свойствами композиционных материалов 44
Заключение г
2 Характеристики исходных материалов и методы исследования
2.1 Характеристика сырьевых материалов 59
2.2 Методы испытаний
3 Исследование закономерностей упаковки сухих зернисто-дисперсных систем 70
3.1 Основные виды упаковок сухих зернисто-дисперсных систем 70
3.1.1 Разновидности сыпучих систем
3.1.2 Характеристики сыпучих материалов 71
3.1.3 Сыпучие системы уплотненного типа
3.1.4 Сыпучие системы заполненного типа 73
3.1.5 Сыпучие системы раздвинутого типа 75
3.1.6 Сыпучие системы уплотненно-раздвинутого типа 78
3.1.7 Сыпучие системы заполненно-раздвинутого типа
3.2 Методы проектирования оптимальных упаковок сыпучих систем
3.2.1 Последовательность операций в процессе проектирования бинарных сыпучих систем
3.2.2 Последовательность операций в процессе проектирования тернарных сыпучих систем 85
3.3 Количественные взаимосвязи между объемно- массовыми характеристиками, зерновым составом минеральных материалов и смесей на их основе
3.4. Зависимость насыпной плотности зернисто-дисперсных систем от содержания дисперсной части
3.5 Влияние фракционного состава зернисто-дисперсных систем на их упаковку в свободном и уплотненном состояниях
3.6 Составление цементно-песчаных смесей с оптимальной гранулометриеи заполнителя
Выводы 114
4 Регулирование свойств сухих строительных смесей и композитов на их основе с помощью добавок полимеров
4.1 Общие сведения о полимерных добавках для сухих строительных месеи 116
4.2 Влияние добавки поливинилового спирта на физико-механические характеристики цементно-песчаных смесей 119
Выводы 126
5 Практическое использование результатов работы 127
5.1 Опытно-промышленные испытания составов сухих общестрои-тельных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами 127
5.2 Технологические рекомендации по получению сухих общестроительных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами 133
5.3 Технико-экономическая эффективность производства сухой общестроительной смеси с улучшенными эксплуатационными свойствами
Общие выводы 142
- Компоненты, проектирование составов и свойств сухих строительных смесей
- Последовательность операций в процессе проектирования тернарных сыпучих систем
- Общие сведения о полимерных добавках для сухих строительных месеи
- Опытно-промышленные испытания составов сухих общестрои-тельных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами
Введение к работе
Актуальность. Изменившаяся экономическая ситуация в нашей стране обусловила необходимость переоценки материально сырьевой базы стройинду-стрии с целью рационализации ее использования. Одним из путей достижения указанной цели является создание новых видов строительных материалов, более эффективных и дешевых по сравнению с традиционными. Можно с уверенностью сказать, что к этому направлению относится и развивающаяся технология сухих смесей.
Сухие строительные смеси не только позволяют повысить качество и стабильность строительных работ, но и дают возможность применять разнообразную отделку зданий, не ограничивая архитектурные решения.
Высокое качество сухих смесей обеспечивается стабильностью состава смесей и свойствами применяемых ингредиентов. Важнейшую роль играют различные добавки, в том числе полимерные добавки (метилцеллюлоза, винил-ацетат и др.).
Следует отметить, что за рубежом, в том числе в Германии, Франции, Финляндии и в других странах 90% от общего объема применяемых бетонных и растворных смесей составляют сухие смеси. Вместе с тем на многих существующих производствах строительных материалов происходит переоснащение устаревших линий по производству керамзита, керамзитобетона, перлитобето-на, шлакобетона и других материалов на производство сухих строительных смесей. Наряду с необходимостью увеличения объема выпуска сухих строительных смесей и увеличения их номенклатуры, основной задачей, на таких производствах, стало повышение качества продукции, улучшения физико-механических свойств сухих смесей, что значительно расширяет область применения сухих строительных смесей.
Для решения этих непростых задач необходимо совершенствовать существующие технологии, и разрабатывать новые составы с улучшенными эксплуатационными характеристиками с применением модифицированных добавок,
позволяющие обеспечить широкие слои населения дешевым и качественными материалами.
Актуальность темы определила цель и задачи работы.
Целью диссертационной работы является изучение законов упаковки зернисто-дисперсных систем и на этой основе разработка составов сухих строительных смесей оптимальной гранулометрии для улучшения их эксплуатационных свойств.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
на основании анализа отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы теоретически обосновать закономерности упаковки зернистой и дисперсной части зернисто-дисперсных частей;
найти количественную взаимосвязь величин, используемых для оценки объемно-массовых характеристик минеральных материалов сухих смесей;
теоретически обосновать и подобрать методики для определения объемно-массовых характеристик зернисто-дисперсных систем и показателя оптимального гранулометрического состава сухих строительных смесей;
исследовать влияние тонкомолотых минеральных добавок, их количества и дисперсности на физико-механические свойства сухих смесей;
обосновать выбор сырьевых компонентов и подобрать добавки, улучшающие свойства растворных смесей и физико-механические свойства сухих строительных смесей;
оптимизировать составы зернисто-дисперсных систем, используя методы математического планирования экспериментов;
обосновать и экспериментально подтвердить возможность улучшения свойств сухих строительных смесей введением полимерных добавок отечественного производства;
разработать и выполнить производственную апробацию составов и технологических режимов получения сухих строительных смесей требуемого качества на обедненных сырьевых материалах;
- оценить технико-экономический эффект результатов работы;
Научная новизна работы;
обоснована возможность получения модифицированных строительных смесей на основе обедненных сырьевых материалах;
предложены и обоснованы закономерности упаковки зернисто-дисперсных систем с учетом влияния поверхностных сил;
разработаны структурно-технологические и математические модели прогнозирования свойств зернисто-дисперсных систем в зависимости от соотношения зернистой и дисперсной частей;
теоретически разработана и экспериментально подтверждена возможность получения сухих общестроительных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами, модифицированных полимерной добавкой отечественного производства.
предложены методики определения оптимального гранулометрического состава сухих смесей и оптимальной добавки высокодисперсных минеральных наполнителей.
Достоверность полученных результатов и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств исследований и измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительным практическим эффектом.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований и выявленных закономерностей реализуется способ получения сухих общестроительных смесей с улучшенными эксплуатационными характеристиками в условиях действующих предприятий по производству сухих смесей. Приведенные методы оптимизации гранулометрического состава заполнителей и тонкодисперсных минеральных наполнителей сухих строительных смесей позволяют целенаправленно назначать на практике требуемые составы сухих смесей и тем самым получать материалы с заданными свойствами.
Внедрение результатов. На основании проведенных исследований и выявленных закономерностей реализуется способ улучшения свойств сухих строительных смесей за счет введения наполнителей и модифицирования полимерными добавками. Предложены составы сухих строительных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами. Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены на ОАО КСК «Ржевский», г. Ржев. Методические разработки и результаты исследований использованы в учебном процессе по специальности 290600 - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на первой международной конференции «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (Тула, 2003); восьмых академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения» (Самара, 2004); пятой Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2004); Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (Белгород, 2003); Международной научно-практической конференции «Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве» (Белгород, 2002), а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ТГТУ (Тверь, 2002 -2006).
Публикации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 20 печатных работах, в том числе: в центральных изданиях - 1, монография - 1, патент на изобретение - 1, положительное решение по заявке на изобретение - 1.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов. Содержит 181 страниц машинописного текста, включая 19 ил-
люстрации, 14 таблиц и 4 приложения. Список использованных источников включает 156 наименований. Автор защищает:
новые данные о закономерностях упаковки зернисто-дисперсных систем с учетом влияния структурообразующих сил;
результаты экспериментальных исследований влияния тонкомолотых минеральных наполнителей на свойства зернисто-дисперсных систем;
данные о структурах материалов на основе сухих общестроительных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами;
экспериментальные данные о физико-механических свойствах сухих строительных смесей модифицированных полимерными добавками отечественного производства.
Работа выполнена в Тверском государственном техническом университете' под руководством доктора технических наук, профессора В.В. Белова. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю.
Компоненты, проектирование составов и свойств сухих строительных смесей
В качестве минеральных вяжущих в составах сухих строительных смесей используют различные виды цементов, гипс и известь.
Из всего перечня цементов, выпускаемых отечественной промышленностью, для изготовления сухих смесей в подавляющем большинстве случаев используется портландцемент (серый и белый). В составах некоторых смесей используется глиноземистый цемент в качестве минеральной добавки, корректирующей отдельные свойства растворной смеси и затвердевшего раствора.
Использование модифицированных сухих смесей позволяет реализовать тонкослойные технологии при выполнении плиточных и штукатурных работ, устройстве полов, при выравнивании стен и потолков. Это преимущество модифицированных сухих смесей повышает производительность и снижает материалоемкость [41, 12].
Однако к материалу для тонкослойного нанесения предъявляются повышенные требования по трещиностойкости и стойкости к внешним физическим воздействиям. В этой связи предпочтение отдают использованию без добавочных алитовых портландцементов, так как присутствие минеральной добавки, особенно зол и шлаков, влияет на стабильность химико-минералогического состава цементаС5\].
Между тем для обеспечения трещиностойкости в цементе не должно содержаться более 5 % периклаза (MgO). Ограничивают и количество гипса (не более 4 % в пересчете на SO3), особенно если в клинкере цемента повышенное содержание трехкальциевого алюмината (СзА) или четырехкальциевого алю-моферрита (C4AF) из-за образования повышенного количества эттрингита, приводящего к неконтролируемому расширению и образованию трещин. Требования к гранулометрическому составу цемента в целом не отличаются от требований к цементам, используемым в бетонах с повышенной скоростью твердения.
Гипс может использоваться как в качестве основного вяжущего, так и в виде минеральной добавки. В первом случае, как правило, требуется введение добавки, замедляющей схватывание гипса. Особое внимание уделяют максимальной крупности зерен, так как зачастую отечественные гипсовые вяжущие не всегда отвечают требованию по количеству зерен размером более 0,2 мм (не более 14 %).
В гидратной извести кроме требований по ограничению содержания оксидов магния (не более 1 %) и кальция (не более 3 %) контролируют крупность зерен (не более 0,3 мм). В некоторых случаях гидратную известь перед употреблением просеивают для отделения случайных включений и мусора. Для сухих смесей весьма важна и влажность извести. Существующие требования, ограничивающие влажность гидратной извести 5 % не вполне обеспечивает требуемую влажность готовой сухой смеси, так как некоторые рецептуры содержат известь в количестве 5 % и более. В связи с этим ограничивают влажность используемой извести до 3 %II/ 2J,
Неотъемлемой частью сухих строительных смесей являются заполнители и наполнители. Роль песка и наполнителей в твердеющей смеси весьма велика. Именно эти материалы играют роль скелета, принимающего на себя нагрузки от внутренних напряжений, возникающих из-за деформаций структуры как на стадии твердения (влажностная усадка, контракция, химическое расширение), так и в период эксплуатации (температурные и влажностные деформации). Кроме того, введение наполнителя с пониженным модулем упругости повышает трещиностойкость и морозостойкость покрытий, так как частицы такого наполнителя служат препятствием для роста образовавшихся микротрещин. Однако чтобы наполнитель полностью выполнял отведенную ему роль, необходимо распределить частицы таким образом, чтобы более мелкие фракции располагались в промежутках между крупными, не раздвигая их. Это возможно только при введении в смесь минимум трех разных фракций наполнителя, диаметры которых должны соотноситься в определенной пропорции.
Завод сухих смесей, который имеет несколько силосов для песка, позволяет выполнить раздельное дозирование мелкой, средней и крупной фракции в необходимом количестве, но только в том случае, если песок перед загрузкой будет высушен и разделен на фракции нужных размеров. При этом влажность песка и наполнителей не должна превышать 0,1 %. В отношении примесей в песке необходимо руководствоваться требованиями СНиП 26633.
Наличие большого числа добавок, введенных в строго необходимом количестве, - одно из главных отличий сухой строительной смеси от товарного раствора, позволяющее регулировать в достаточно широком диапазоне как строительно-технологические, так и эксплуатационные свойства смесей. Достаточно большое число отечественных химических добавок используется в сухих смесях для управления процессами схватывания и твердения, изменения подвижности, повышения морозостойкости и водонепроницаемости. Однако целый класс добавок - водорастворимых полимеров на основе эфиров крахмала, ме-тилцеллюлозы, винилацетата и др. в России не производится. Это весьма существенно сказывается на стоимости отечественных сухих смесей, так как производители вынуждены использовать импортные добавки этого класса. Вместе с тем, по мнению специалистов в области химической технологии полимеров, организация производства добавок этого вида в России вполне возможна.
Известно, что именно эти добавки обеспечивают возможность использования тонкослойной технологии, повышают удобообрабатываемость и связность смеси, улучшают сцепление покрытая с основой, изменяют деформативные характеристики затвердевшего раствора. Все это указывает на необходимость и важность организации производства водорастворимых полимеров этого вида в РоссииЕ 7.
Для приготовления сухих строительных смесей необходимо использовать материалы, обеспечивающие получение, как на стадии применения, так и конечного продукта с комплексом заданных технологических и эксплуатацион ных свойств. Кроме того, для решения данной задачи необходимо обеспечить требуемые однородность состава, условия хранения и технологию применения [62].
Последовательность операций в процессе проектирования тернарных сыпучих систем
Поливиниловый спирт (ПВС) представляет собой поли-1,3-гликоль (рисунок 2.1). Хотя эта структура является преобладающей, однако всегда имеет место небольшое число присоединений посредством а- углеродного атома, в результате чего до 2 % гидроксильных групп в поливиниловом спирте расположены, как в 1,2-гликоле. Число присоединений винилацетата к растущей цепи по типу «голова к голове» зависит исключительно от температуры реакции полимеризации винилацетата. Содержание 1,2-гликолевых структур в ПВС влияет на некоторые свойства полимера, например набухание его в воде. В молекуле ПВС могут присутствовать в небольшом количестве и другие структурные неоднородности: карбонильные и ацетатные группы, 1,3-диоксановые и полуацетальные кольца, эфирные мостики, двойные связи и др. Конечными группами являются фрагменты молекул инициатора, образующиеся при инициировании полимеризации ви-нилацетата, а также части молекул переносчиков цепи [145].
Содержание карбонильных групп в основной цепи ПВС обычно не превышает 0,01 % (мол.). Основными причинами различий в составе ПВС могут быть отличия в стереорегулярности макроцепи, ветвленности и распределении звеньев винилацетата. Чрезвычайно велико влияние остаточных звеньев винилацетата на физико-химические свойства ПВС. Присутствие их в количестве всего 1 % (мол.) снижает кристалличность и прочность полимера и улучшает его растворимость. ПВС растворим лишь в ограниченном числе органических растворителей: феноле, мочевине, этилендиамине, формамиде, глицерине, в которых он растворяется при нагревании. Наибольшее практическое значение имеет растворимость ПВС в воде, хотя термодинамически она является плохим растворителем для этого полимера. ПВС, содержащий незначительное количество остаточных ацетатных групп, растворяется в воде лишь при нагревании до 80-85 С. При контакте ПВС с водой полимер набухает, при этом вода проникает преимущественно в аморфные области полимера, сольватируя гидроксильные группы и ослабляя межмолекулярное взаимодействие. С увеличением степени кристалличности, например после предварительного нагревания полимера при 100 - 190 С, набухание ПВС в воде уменьшается. Процесс растворения кристаллической фазы ПВС в воде термодинамически осуществляется благодаря значительному увеличению энтропии при переходе из кристаллического состояния в раствор.
Растворимость ПВС в воде зависит от его молекулярной массы и степени омыления поливинилацетатом, причем второй фактор имеет решающее значение. Наиболее легко растворяется при 20 С ПВС, содержащий 11 - 13 % (мол.) ацетатных групп. При содержании ацетатных групп более 30-35 % (мол.) Поливиниловый спирт полностью теряет способность растворяться в холодной и горячей воде и растворяется лишь в водно-спиртовой смеси. Водные растворы ПВС - нестабильные системы. При хранении растворов с концентрацией спирта выше 1 % (мол.) в них образуются ассоциаты макромолекул, что приводит к увеличению мутности и вязкости растворов.
Промышленностью выпускается более 15 марок ПВС, различающихся в основном по молекулярной массе и степени омыления (содержанию ацетатных групп). Условное обозначение ПВС, выпускаемого по ГОСТ 10779-78, состоит из наименования продукта - ПВС и марки, в числителе которой указывается среднее значение динамической вязкости 4 %-ного раствора по высшему сорту, а в знаменателе - среднее значение содержания ацетатных групп. Высший сорт поливинилового спирта отличается от первого сорта более узким диапазоном динамической вязкости раствора, содержания ацетатных групп, рН, а также меньшим содержанием ацетата натрия, более высокой растворимостью в воде и прозрачностью водных растворов [78].
Растворимость ПВС в воде, высокая адгезия покрытий, способность взаимодействовать с химическими соединениями в составе цементных систем и другие ценные свойства делают этот полимер перспективным для применения в промышленности строительных материалов в качестве загустителей в процессах изготовления красок, клеев, цементных растворов, а также для применения в тампонажных растворах, используемых при цементировании нефтяных и газовых скважин.
Общие сведения о полимерных добавках для сухих строительных месеи
Для исследования влияния добавки поливинилового спирта на свойства цементно-песчаных смесей, на первом этапе использовался не сухой поливиниловый спирт, а его водный раствор разной концентрации. Изготовлялись образцы-кубы размером 70 70 70 мм из цементно-песчаного раствора (цемент : песок -1:3) нормальной консистенции (по расплыву конуса), количество добавки варьировалось от 0 до 1,5 % от массы цемента, при этом сухой поливиниловый спирт вначале растворялся в воде затворения при температуре 20 С в течение 20 минут. Необходимое количество воды затворения с растворенным в ней поливиниловым спиртом вливалось в смесь цемента с песком, и перемешивалась до получения однородной смеси (обычно 3-5 минут). Формование образцов осуществлялось на лабораторной виброплощадке до появления цементного молока. Твердение образцов проходило при нормальных условиях в течение 28 суток, после чего образцы испытывались на прочность при сжатии. Зависимости предела прочности при сжатии цементно-песчаного раствора и во-доцементного отношения растворной смеси от концентрации добавки поливинилового спирта марки ГФ представлены на рисунке 4.1.
Из графиков видно, что поливиниловый спирт обладает значительным пластифицирующим эффектом. При концентрации добавки 1 % от массы цемента водоцементное отношение, при одной и той же консистенции по расплы-ву конуса, снижается более чем на 18 %. Прирост предела прочности при сжатии образцов в возрасте 28 суток составил более 20 %, при концентрации добавки поливинилового спирта - 1,2 %, по сравнению с бездобавочными смесями. Полученные результаты показали возможность использования поливинилового спирта для регулирования физико-механических свойств цементных систем.
Дальнейшие исследования проводятся на сухом поливиниловом спирте с целью использования его для регулирования свойств сухих строительных смесей.
Сухой поливиниловый спирт марки ГФ первого сорта (ТУ 6-11-0209955-20-89) выпускается в виде порошка со средним диаметром гранул 2 мм. Для использования в составе сухой строительной смеси поливиниловый спирт необходимо измельчить до высокой удельной поверхности, что ускорит его растворимость в воде и при затворении сухой строительной смеси непосредственно на стройплощадке. Однако при помоле в лабораторной шаровой мельнице гранулы поливинилового спирта размягчаются, комкуются, создавая крупные агрегаты, при этом повышается вязкость всей системы, что делает невозможным измельчение порошка.
Для получения поливинилового спирта высокой удельной поверхности его помол в шаровой мельнице осуществлялся совместно с известняковой крошкой. Во-первых, известняк при совместном помоле со спиртом сыграет роль абразивного материала и не даст гранулам поливинилового спирта слипаться друг с другом, позволив получить высокодисперсную смесь. Во-вторых, полученный тонкодисперсный карбонат кальция будет выступать в роли микронаполнителя в цементном вяжущем. Частицы карбоната кальция, выступая как микронаполнитель, образуют микрокаркас и создают микробетонную структуру материала [73, 151, 155]. В этом реализуется «физическая» составляющая возможной структурообразующей роли карбоната кальция. В цементных композициях тонкомолотый известняк может проявлять и физико-химическую роль, поскольку его частицы могут служить центрами кристаллизации, создавая условия для «зонирования» новообразований при их кристаллизации. В результате этого достигается соответствующая модификация структуры.
Существенным в физико-химической составляющей структурообразующей роли является и действие карбонаткальциевых частиц как «подложки» для ориентированной кристаллизации гидросиликатов кальция на их поверхности с образованием контактов по механизму эпитаксии [15, 25, 93, 94].
Для определения оптимальной добавки тонкомолотого известняка составляли зернисто-дисперсные системы, где в качестве зернистой части выступал кварцевый песок оптимальной гранулометрии, а в качестве дисперсной части -молотый известняк, интервал варьирования последнего составил 0 - 16 % от массы зернистой части. Зависимость насыпной плотности полученных зерни-сто-дисперсных систем от количества молотого известняка (рисунок 4.2), показывает, что оптимальное количество добавки молотого известняка составляет 6 %, при этом наблюдается экстремум насыпной плотности, что отвечает максимально плотной упаковки зернисто дисперсной системы.
Для исследования влияния добавки сухого поливинилового спирта на физико-механические свойства цементно-песчаных смесей вначале приготавливалась комплексная добавка. Для этого производился помол известняковой крошки совместно с сухим поливиниловым спиртом (содержание поливинилового спирта варьировалось от 0 до 1 % от массы цемента) в лабораторной шаровой мельнице в течение 50 минут. Удельная поверхность полученной смеси по ПСХ-2 составила 400 мікг. Полученная комплексная добавка вводилась в сухом виде в цементно-песчаную смесь (цемент : песок - 1 : 3) и перемешивалась до получения однородной композиции. Из полученной таким образом сухой строительной смеси с добавкой тонкомолотого известняка и поливинилового спирта получали растворные смеси одинаковой консистенции (по расплыву конуса) из которой формовали образцы кубы с размеров ребра 70 мм по стандартной методике. После твердения в нормальных условиях в возрасте 28 суток,
Опытно-промышленные испытания составов сухих общестрои-тельных смесей с улучшенными эксплуатационными свойствами
Таким образом экономический эффект от применения составов сухой общестроительной модифицированной смеси составляет 782 руб./т., что главным образом обусловлено использованием оптимального гранулометрического состава заполнителя совместно с комплексной добавкой, содержащей молотый известняк и поливиниловый спирт. Это позволило при уменьшенном на 16,7 % по сравнению с заводским составом расходе цемента увеличить предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток в 2,3 раза и повысить морозостойкость в 3 раза.
Изготовление сухой общестроительной смеси с улучшенными эксплуатационными свойствами производилось на линии по производству сухих строительных смесей комбината строительных конструкций «Ржевский». Была изготовлена партия сухой общестроительной смеси с улучшенными эксплуатационными свойствами в объеме 500 кг, в том числе 50 кг смеси с заполнителем оптимального гранулометрического состава без добавки и 450 кг смеси с заполнителем оптимального гранулометрического состава и комплексной добавкой, содержащей молотый известняк и поливиниловый спирт. Общий вид смеси представлен на рисунке 5.2. Комиссия, на основании рассмотрения материалов, полученных в результате проведения испытаний, установила, что разработанные составы и методики позволяют получать сухие строительные смеси с улучшенными эксплуатационными свойствами. Использование оптимального гранулометрического состава заполнителя позволяет при уменьшенном на 6,7 % расходе цемента повысить прочность при сжатии на 27 %, морозостойкость -на 50 %; использование оптимального гранулометрического состава заполнителя совместно с комплексной добавкой, содержащей молотый известняк и поливиниловый спирт, позволило при уменьшенном на 16,7 % по сравнению с заводским составом расходе цемента увеличить предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток в 2,3 раза и повысить морозостойкость в 3 раза. 1. Показано, что существует фундаментальная научная база для разработки новых, более совершенных методов проектирования сухих строительных смесей оптимального состава. В процессах упаковки сыпучих зернисто-дисперсных систем существенную роль имеют поверхностные силы взаимодействия. Так при увеличении дисперсности заполняющей части зернисто-дисперсных систем раньше наступает момент раздвижки зерен крупной фракции. 2. Показано, что в области диаметров частиц до 0,150 мм монофракционная система подчиняется законам упаковки в поле силы тяжести. При уменьшении среднего диаметра частиц кварцевого песка (меньше 0,150 мм) упаковка монофракций происходит с участием поверхностных сил. 3. Предлагаемая методика определения оптимальной гранулометрии заполнителя по максимальной величине насыпной плотности сухой смеси позволила повысить предел прочности при сжатии общестроительной смеси на 18-20 % по сравнению с применением песка рядового гранулометрического состава. 4. Разработаны составы сухих строительных смесей повышенного качества, модифицированных полимерной добавкой отечественного производства. Показана эффективность применения поливинилового спирта для производства модифицированных сухих смесей. 5. Экспериментальными данными подтверждено, что поливиниловый спирт обладает пластифицирующим эффектом. При оптимальной концентрации добавки - 0,5 % от массы цемента снижение водопотребности цементно-песчаной смеси составило около 18 % по сравнению с бездобавочной смесью, при этом прирост прочности при сжатии составил около 20 %, а морозостойкости около 70 %. Показано, что поливиниловый спирт дает возможность управлять физико-механическими характеристиками сухих строительных смесей. 6. Разработан состав и способ получения комплексной добавки для модификации сухих строительных смесей на основе поливинилового спирта и карбонатного наполнителя. Основной состав и технологические параметры производства модифицированной сухой строительной смеси отработаны в заводских условиях. 7. Экономический эффект от применения составов сухой общестроительной модифицированной смеси составляет 782 руб./т., что главным образом обусловлено использованием оптимального гранулометрического состава заполнителя совместно с комплексной добавкой, содержащей молотый известняк и поливиниловый спирт. Это позволило при уменьшенном на 16,7 % по сравнению с заводским составом расходе цемента увеличить предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток в 2,3 раза и повысить морозостойкость в 3 раза.
