Многокомпонентные вяжущие для бетонов, твердеющих в условиях сухого жаркого климата Атабеков, Куаныш Атабекович

Введение к работе

з

Актуальность. Наиболее распространенным в мировой практике способом снижения энергоемкости производства цемента является замена части клинкера минеральными добавками, представленными природными материалами и промышленными отходами. В числе последних менее изученными и более многотоннажными являются отходы цветной металлургии и горнодобывающей промышленности .

В Алматинском НИИстромпроекте разработаны многокомпонентные вяжущие, содержащие до 45 % отходов цветной металлургии, и бетоны на их основе. Вместе с тем, существуют рекомендации не применять портландцемент с минеральными добавками при производстве бетонных работ в сухую жаркую погоду, характерную для регионов с развитой цветной металлургией, что препятствует широкому использованию многокомпонентных вяжущих. Указанные рекомендации связаны с известными недостатками шлакопортландцемен-та, однако вовсе не обязательны для других цементов с минеральными добавками, особенно, если совершенствовать технологические приемы обработки бетона

Следовательно, попытка вычленить условия, при которых появляются обоснованные рекомендации по применению многокомпонентных вяжущих с использованием отходов цветной металлургии при производстве бетонных изделий в условиях сухого жаркого климата, является актуальной задачей бетоноведения.

Работа выполнена в соответствии с заданиями отраслевых научно-исследовательских программ и научно-технической программой «Комплексное использование минерального сырья» по HAH РК (1995 - 2005 г.г.).

Цель работы. Разработка многокомпонентного вяжущего с использованием отходов цветной металлургии и технологии бетона с их применением в условиях сухого жаркого климата.

Основные задачи работы:

выявить особенности гидратации и твердения многокомпонентного вяжущего ;

регулировать пластическую усадку бетона на многокомпонентном вяжущем с помощью технологических факторов;

установить связь между влагопотерями свежеуложенной бетонной смеси и прочностью затвердевшего бетона;

апробировать в производственных условиях технологию бетона на многокомпонентном вяжущем.

Научная новизна работы:

1. Установлены особенности структурообразования в системе многокомпонентное вяжущее - вода:

алюминаты кальция, содержащиеся в портландцементе, взаимодействуя с карбонатами кальция и магния, входящими в состав хвостов, образуют труднорастворимые гидрокарбоалюминаты (ЗСа0'А1₂0з*СаС0з(МвС0з)'ПН20), которые представляют из себя сростки С₃АНб на карбонатной подложке.

снижение растворимости гипса в жидкой фазе под влиянием сильного пересыщения обусловливает ускорение связывания CaSC>4 и образование первичной кристаллической структуры го гидросульфоалю-минатного каркаса

1. Внутренний перенос влаги в системе вяжущее - вода характеризуется значительным отклонением от закона Дарси, обусловленным структурообразованием, и происходит лишь за счет сил капиллярного механизма, огаосительный вклад которого несопоставимо выше диффузионного механизма

2. Установлена возможность управления процессом пластической усадки бетона путем изменения в газовой среде твердения концентрации паров фганических веществ, способных понижать поверхностное натяжение воды в капиллярах;

3. Механизм действия паровлагопрониыаемых пленок на поверхности бетона заключается в снижении давления насыщенного пара над пленкой и установлении динамического равновесия в процессе влагоудаления между потоком тепла к изделию и потоком пара от него при более высоких температурах материала. При этом появляется возможность установления благоприятного соотношения внутреннего и внешнего массообмена; минимальный темп пластической усадки имеют образцы в пленке 30 %-ного раствора СДБ или образцы с добавкой 0.75 -1,0 % С-3 в дисперсионную среду.

4. Определено, что свободная гравитационная вода в исследуемых системах составляет 30-35 % Вмтв, которую необходимо удалить из системы в первые часы твердения, (переход через первый максимум концентрации СаО), когда наблюдается ускоренный переход в твердую фазу продуктов гидролиза алюмината кальция с увеличением удельных объемов;

5. Установлены особенности технологии бетона на основе многокомпонентного вяжущего с использованием отходов цветной металлургии в условиях сухого жаркого климата, заключающиеся во влаго-удалении из свежеуложенной бетонной смеси свободной гравитационной воды, разрушении повторным вибрированием первичной рыхлой структуры твердения с одновременным уплотнением смеси и дальнейшей тепловлажностной обработке изделия с использованием параметров естественной среды и одновременным регулированием структуры материала изменением дисперсионной среды и условий тепломассообмена на поверхности.

Практическая ценность. Разработаны составы многокомпонентных вяжущих с использованием отходов цветной металлургии, пригодных для бетонирования в условиях сухого жаркого климата, что расширяет область применения портландцемента с минеральными добавками.

Разработан способ изготовления бетонных изделий на многокомпонентном вяжущем в условиях сухого жаркого климата с использованием параметров естественной среды.

Апробация практических результатов Разработанные составы вяжущих и бетонов, а также способы изготовления бетона были проверены в опытно-промышленных условиях научно - производственного предприятия «Техностроймат» г.Алматы. Гелиотермообработка бетона обеспечивает 66 % ^. Были выпущены плиты переходных каналов и шлакобетонные стеновые изделия. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на пятой научно-технической конференции ученых и специалистов автомобильной дорожной отрасли Республики Казахстан (Алматы, 1995 г.)

Публикации. По результатам работы опубликованы 7 статей, получены 1 авторское свидетельство и 1 предпатент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы из 158 наименований, содержит 86 страниц машинописного текста, 24 таблицы, 16 рисунков, 7 приложений.