Введение к работе
Актуальность работы
В последние годы резко возросла потребность в модифицированных бетонах, отвечающих требованиям современного строительства. Это вызвано нарастающей тенденцией применения бетонов повышенной прочности и долговечности, созданием новых технических и конструктивных решений, необходимостью повышения надежности и экотюмичности строительства. Комплексные модификаторы являются мощным средством регулирования и управления свойствами бетонов, в том числе и монолитных.
Все более прочные позиции в строительстве жилых и общественных зданий занимает монолитный бетон и железобетон, специфика которого заключается в перемещении бетонных смесей на значительные расстояния как по вертикали, так и по горизонтали, а также в необходимости бездефектного заполнения тонкостенных и густоармированньгх конструкций, что также требует новых подходов к выбору материалов и технологии бетонирования.
Современное монолитное строительство ориентируется на бетоны классов В25 и выше на основе высокоподвижных нерасслаиваемых смесей, с регулируемыми сроками твердения. Важнейшим требованием является повышение долговечности бетонов, устойчивости их к действию переменных температур в условиях замораживания и оттаивания. Морозостойкость является одной из основных характеристик надежности бетона в конструкции при эксплуатации.
Создание технологий приготовления многокомпонентных комплексных модификаторов для монолитных транспортных бетонов представляет важную научно-практическую задачу, решение которой за счет использования некондиционного химического сырья и минеральных отходов позволит внести вклад в освоение техногенных сырьевых ресурсов.
Цель и задачи исследований
Цель работы: разработка состава и технологии получения нового вида комплексного модификатора, исследование структуры и свойств модифицированных цементных систем.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
обосновать выбор поверхностно-активной органической добавки (ПАВ), изучить ее состав, свойства и механизм действия на процессы структуро-образования цемента на различных этапах твердения;
разработать критерии оценки минерального компонента как носителя ПАВ в составе комплексного модификатора;
исследовать результаты совместного действия поверхностно-активного и минерального вещества на поровую структуру цементного камня, оптимизировать концентрационный сое ір^ШШММшідьимї \
исследовать влияние комплексного модификатора на структурно-реологические свойства бетонной смеси и физико-механические характеристики бетона;
разработать технологическую и нормативно-техническую документацию на получение и применение комплексного органоминерального модификатора в монолитных бетонах.
Научная новизна
1. Предложено научное обоснование применения ПАВ на адсорбционно-
активных минеральных носителях, разработаны принципы проектирова
ния состава и технология получения композиционного органо
минерального модификатора для монолитных бетонов.
В качестве химической добавки впервые использована новая разновидность пластифицирующе-воздухововлекающей добавки - алкиларил-сульфоната натрия (ААСД), синтезированной на основе химических отходов. Действие ПАВ этого типа обуславливает адсорбционный механизм модифицированной цементной системы.
-
Исследован механизм адсорбции ААСД на пористых адсорбентах различного состава, разработаны требования к ним. Изучена структура поверхностного слоя композиции «ААСД-карбонатный шлам». Выявлены закономерности усиления активности ПАВ, адсорбированного на пористых минеральных носителях.
-
Разработана технология нанесения ААСД на пористый носитель методами адсорбции и пропитки, а также путем приготовления в смесителе в виде водного раствора. Представлена оценка эффективности совместного действия системы ПАВ - пористый адсорбент.
-
Исследована структура цементного камня с органоминеральным модификатором. Установлено, что совместное действие ПАВ и минерального носителя существенно изменяет параметры поровой структуры затвердевшего композита: снижается средний диметр и увеличивается объем гелевых пор, понижается водопоглощение цементного камня и значительно повышается морозостойкость бетона.
Достоверность полученных результатов
Технически новизна решений, представленных в диссертации, подтверждена патентом №2205809 и положительным решением от 15.12.04. по заявке № 2003121622/03(022930) от 14.07.2003.
Достоверность результатов исследований, приведенных в диссертации, обеспечена:
соответствием полученных результатов с общими положениями физической химии и строительного материаловедения;
использований комплекса современных физико-химических методов;
применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов;
применением апробируемых методов исследования структуры и свойств цементного камня и бетонов.
Практическая значимость
Применение комплексного органоминерального модификатора позволит улучшить весь комплекс строительно-технологических свойств цементных бетонов - снизить водопоглощение, расслаиваемость, улучшить подвижность и жизнеспособность бетонной смеси, а также водопроницаемость и морозостойкость бетона, повысить качество бетонных работ, особенно в зимний период.
Использование в качестве составляющих органоминерального модификатора минеральных и химических отходов позволит существенно снизить затраты на добычу и транспортировку минерального сырья и затраты на приобретение химического вещества, которое, как правило, является дорогостоящим материалом зарубежных производителей.
Технология бетонных работ с комплексным модификатором опробована в производственных условиях. Разработаны «Технологический регламент на производство монолитных бетонов с комплексным модификатором» и «Технологические рекомендации по применению комплексного модификатора в цементные бетоны».
На защиту выносятся:
состав и технология получения комплексного модификатора для цементных бетонов;
критерии выбора ПАВ и минерального носителя на основе отходов промышленности;
результаты оценки различных по природе минеральных носителей как подложки ПАВ путем сравнения эффективности их активирующего действия на бетонную смесь;
результаты исследования структуры образования поверхностного слоя комплексного модификатора и механизм нанесения алкиларилсульфоната натрия на минеральный носитель методом пропитки и методом равновесной адсорбции;
закономерности формирования организованной поровой структуры, результаты определения ранговости пор и результаты исследования роли комплексного модификатора в формировании микропористого пространства модифицированного цементного камня;
параметры свойств бетонных смесей, модифицированные ПАВ, адсорбированного на минеральном носителе - карбонатном шламе, влияние параметров пор на морозостойкость, результаты физико-механических испытаний модифицированного бетона и заключение о его долговечности.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на IV Всероссийской научно-практической конференции в Санкт-Петербурге в 1999г.; на V Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов в Нижнекамске «Нефтехимия - 99»; на Международной конференции по управлению отходами WasteTech - 99, г. Москва, Россия, 21-24 сентября 1999г.; на научно-практической конференции «Исследование в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» в 1999 - 2001гг, 2003г.; на Восьмых академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения», г. Самара, 2004г.; а также изложены в трудах секции «Строительство» Российской инженерной академии, г. Москва, 1999г., 2000г., 2001г., 2003г.; в научном журнале «Аспирантский вестник», г. Самара, 2001г.
Опубликовано 17 печатных работ, новизна технического решения подтверждена 1 патентом и приоритетом по заявке на изобретение.
Объем и структура диссертации
