автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетон на барханном песке Иордании с модифицированными наполнителями

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Тв ....

на правах рукописи

од

АЛЬ-ШАХАХДЕ МОХАММАД СОБХИ

2ТОН НА БАРХАННОМ ПЕСКЕ ИОРДАНИИ С МОДИФИЦИРОВАННЫМИ

НАПОЛНИТЕЛЯМИ

Специальность 05.23.05 "Строительные материалы и изделия"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков 1994

Работа выполнена в Ташкентском государственном техническом университете и Специализированном центре .научно-технической деятельности, внедрения нетрадиционных источников энергии и специальных инициатив Государственной корпорации "Махаллий -Сано-ат" Республики Узбекистан.

Научный руководитель - доктор технических наук,

Заслуженный изобретатель Республики

Узбекистан

Алиев А.Г.

Официальные оппоненты - Лауреат Государственной премии

Украины, заслуженный деятель науки и техники Украины, Академик ИА Украины, доктор технических наук, профессор Бабушкин В.И.

кандидат, технических наук, доцент Белова Л.А.

Ведущая организация - Харьковский ПромстройНИИ проект

I ,?3{УДита состоится "У'г" июля 1994 года в. =._часов в

аил^С.у-, ^ ¿л-? т

аул^ •ой^Сг на заседании специализированного совета К по присуждению ученой степени кандитата технических наук при Харьковском государственном автомобильно-дорожном техническом университете по адресу: 310078, г. Харьков, ул. Петровского, 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Технического' университета.

Автореферат разослан ".

й1С?" 1 ддд г.

Ученый сектретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент A.B. Космин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В Иордании стро-тельство различных зданий и сооружений осуществляется преиму-ественно из монолитного бетона. Однако в производстве все более стро ощущается дефицит песков, удовлетворяющих предъявляемым ребованиям и возрастает необходимость в использовании барханных веков, большие запасы которых не находят практического примене-ия из-за отсутствия должного научного обоснования. Как известно, рименение барханного песка повышает водопотребность, расход це-энта, водоотделение и расслаивание бетонной смеси, снижает физи-з-механические и эксплуатационные характеристики бетона.

Перспективным направлением совершенствования технологии моно-1тного бетона, в том числе и на барханном песке, признано комп-женое использование химических добавок, наполнителей и раздель-1й технологии приготовления бетонной смеси.

Однако, несмотря на имеющиеся в этой области разработки, таготся недостаточно изученными вопросы выбора химических доба-к, природы модифицирующих веществ для песчаного наполнителя,

влияние на физико-химические характеристики последнего и взаи-связи со свойствами цементного камня и бетона.

Рабочая гипотеза. Исходя из современных пред-звлений о кислотно-основной природе контактных взаимодействий в гперсных системах предполагается, что если в зависимости от хи-со-минералогического состава барханный песок при помоле модифи-эовать веществами, обеспечивающих создание на поверхности час-

тиц кислотных активных центров, усиливающих физико-химическое взаимодействие в контакте "цемент-заполнитель" в сочетании с пластифицирующими добавками и раздельной технологией приготовления возможно направленное регулирование структуры и свойств цементного камня и бетона на барханном песке и радикальная экономия цемента.

Цель ра/боты - обоснование возможности получения бетона на барханном песке с улучшенными свойствами и сниженным расходом цемента за счет применения песчаного наполнителя, модифицированного веществом.кислотного характера в сочетании с пластифицирующей добавкой и раздельной технологией приготовления.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи исследований :

подобрать модифицирующие добавки для песчаного наполнителя, • определить дозировку, установить их влияние на свойства наполнителя, цементного камня и бетона;

определить влияние добавки на свойства цементного камня и бетона, установить рациональную их дозировку;

установить закономерности структурообразования наполненного цементного камня и выявить взаимосвязь физико-химических- характеристик поверхности песчаного наполнителя со свойствами вяжущего;

оптимизировать состав бетона на бархатном песке и модифицированным наполнителем, исследовать его основные свойства; Н, ау ч н а я новизна1:

выявлено вляние комплексной химической добавки и модифицирующего вещества на фмзшо-хюосчаскм свойстве поверхности песчано-

го наполнителя (гидрофильность, электропроводность, оила и концентрация активных центров новообразований в контактного зоне),-

показана взаимосвязь адсорбционных свойств песчаного наполнителя с природной комплексной химической добавкой и модификатора кислой природы;

исследованы процессы структурообразования и фазовый состав новообразований, образующихся при взаимодействии портландцемента с алюмосилнкатной составляющей барханных песков и модифицированным песчаным наполнителем;

установлена корелляционная связь пористости, гидрофильности, кислотно-основных и адсорбционных свойств поверхности песчаного наполнителя с прочностью наполненного вяжугдего.

Практическое значение. Получен экономичный состав бетона на барханном песке со сниженным на 3 5% расходом цемента с модифицированным наполнителе 4 и улучшенными технологическими и физико-механическими свойствами. Раз-работаные составы бетонов внедрены на железобетонном заводе ЖБИ Джизакского СПСМ Республики Узбекистан. Получен фактический экономический эффект 100 миллионов сум (225 млн. крб.).

Основные положения, выносимые на защиту :

обоснование вида и дозировки комплексной химической добавки и модификатора песчаного наполнителя;

результаты экспериментальных исследований микро- и макроструктуры цементного камня и фазового состава продуктов его вз аим-одействия с модифицированным песчаным заполнителем,-

результаты экспериментальных исследований по оптимизацш состава бетона на барханном песке и модифицированным наполнителем, а также результаты изучения свойств бетона.

Публикации.

По материалам выполненных исследований опубликовано 4 работ! которые также доложены на двух республиканских конференциях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, обших выводо] и списка литературы. Работа содержит страниц машинописноп

текста, 39 рисунков, 23 таблицы, список ■ используемых источника; из 192 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении.

Обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована рабо чая гипотеза, цели и задачи исследований, научная новизна работ] и показано ее практическое значение.

В первой главе.

Посвящена анализу исследуемого вопроса по литературным источ никам, рассмотрены результаты исследований влияния барханного песка на свойства бетонной смеси и бетона; применение наполните лей в бетонах; улучшению свойств бетона на барханном песке добав ками поверхностно-активных веществ; раздельной технологии приго товления бетонной смеси, а так же современные теоретически

представления о природе взаимодействия в контактной зоне "цемент-песчаный наполнитель".

Современные представления о формировании структуры и свойств бетона, в том числе на барханном песке, наполнителем и химическими добавками во многом сложились на основании работ А.И.Кириенко, И.Н.Ахвердова, В.Д.Глуховского, Ю.М.Баженова, В.Г.Батракова, О.Л.Берга, Дж.Бодуэна, П.И.Баженова, В.И.Бабушкина, М.Венюа, В.А.Вознесенского, А.В.Волженского, . В.Н. Вырового, И.М. Грушко, Г.И.Горчакова, Б.В.Гусева, И.А.Иванова, А.Г.Комара, П.Г.Комохова, О.В.Кузнцевича, П.В.Кривенко, О.П. Мчедлова-Петросяна, Р.Ф.Руно-вой, О.С.Поповой, В;Б.Ратинова, Б.Г.Скрамтаева, В.И.Соломатова, Ю.Сторха, Г.И.Ступакова, М.К.Тахирова, В.В.Товарова, Н.Б.Урьева, А.Е.Шейкина, В.Н.Юнга, А.Г.Алиева и многих др. Их исследованиями установлено, что бетон является материалом сложной структуры, свойства которого определяются множеством факторов : составом и свойствами компонентов, технологией приготовления и уплотнения бетонной смеси, условиями твердения.

Анализ состояния исследуемого вопроса показал, что предложенные способы улучшения свойств бетона на барханном песке и экономией цемента применением уплотнителей и пластифицирующих добавок яе обеспечивают современные требования по снижению материалоемкости и снижения стоимости монолитного бетона. В этой же главе эбобщен опыт и сформировано предположение о целесообразности применения для наполненного бетона на барханном песке комплексной симической добавки, включающей пластификатор бетонной смеси и ускоритель твердения.

- а -

Анализ работ отечественных и зарубежных исследователей показал, что из минеральных ведеств природного происхождения в качестве наполнителя бетона предпочтительно использование молотого барханного песка, так как он характеризуется относительно большой исходной дисперсностью. И при небольшом расходе электроэнергии можно получить молотый наполнитель требуемой дисперсности. Однако кварцевый наполнитель характеризуется низкой активностью к взаимодействию с цементом. Исходя из анализа современных представлений о природе взаимодействия в контактной зоне "цемент- песчаный наполнитель" сформулировано предположение о целесообразности модификации поверхности частиц при помоле минеральными веществами кислой природы типа опоки, что получило экспериментальное подтверждение.

Во воторой главе

изложены характеристики исходных материалов и принятые меры исследования.

Объектом исследования являлся бетон класса В15 на барханном песке. Подвижность бетонной смеси 10-12 см. Для получения бетонной смеси использовали чистоклинкерный портландцемент, барханный песок, комплексную химическую добавку, модифицированный песчаный наполнитель и воду.

В качестве вяжущего был принят чистоклинкерный портландцемент Ахангаранского цемкомбината (Республика Узбекистан) по своим показателям близкий к цементам, используемым в Иордании, следующкго

химического и минералогического состава, %: СаО - 61.95; Зз.О*-24.01; ГегОз~ 5.23; МдО - 2.15; А^Оу- 4.87; п.п.п. - 2.47; и С^в-- 59.5; С2Б - 16.8; С3А - 4.9; С^АР - 14.8

Мелким заполнителем служил барханный песок с содержанием 94.8% кварца и 2.8% полевого шпа^а. В качестве химических добавок были приняты порошкообразные технические лигносульфонаты кальция под фирменным названием ЛИПОР (пластификатор) и кубовые остатки производства натрийкарбоксилметилцеллюлоза (КОН) - ускоритель твердения.

Песчанный наполнитель получали помолом барханного песка, химических добавок и модифицирующего вещества - опоки. В лабораторных исследованиях использовали опоку со следующим химическим составом, %: 77.81; ¥егОз - 5.37; А^Оу- 3.03; СаО - 1.96;

МдО - 1.3; БО/- 0.21; Ыа^О - 0.45; К^О - 1.21; п.п.п. - 8.

Крупным заполнителем бетона служил щебень известняковый фракцией 10-20 мм.

Приготовление бетонной смеси осуществляли по традиционной и раздельной технологии приготовления с применением лабораторного смесителя турбулентного типа.

Экспериментальные исследования выполнены с привлечением современных механических, физико-химических и математических методов, а также стандартных и общепринятых в СНГ методик.

Дисперсность наполнителя определяли методом сорбции - десорбции воздуха. Пористость порошков минерального наполнителя и цементного камня в интервале 37-10 А измеряли методом ртутной поро-

метрии. Программы сняты на ртутном порозиметре фирмы "Каг1о-ЕгЬа' серии 200 (Италия).

Исследования кислотно-основных характеристик поверхность частиц модифицирующих веществ и наполнителя выполнено методо» электронной спектроскопии адсорбированных молекул индикаторов не спектрофотометре "БресогсЗ М-40" фирмы Карл Цейс.

Изотермы адсорбции и десорбции снимали на вакуумной установке с весами Мак-Бена-Бахра. Гидрофчльность наполнителя измеряли на полукалориметре типа Шоттки.

Оптимизацию состава бетона на барханном песке выполнили с привлечением метода математического планирования эксперимента. Достоверность полученных результатов исследований оценивали методами математической статистики.

В третьей главе

представлены результаты экспериментальных исследований физико-химических характеристик поверхности песчаного наполнителя и их взаимосвязи со свойствами наполненного вяжущего. Изучены гидрофильность и электропроводность песчаного наполнителя; определены сила и концентрация кислотных и основных активных центров на поверхности наполнителя, а также соотношение кислотных и основных центров; исследованы адсорбционные свойства песчаного наполнителя; выявлено влияние комплексной добавки и модификатора кислой природы на свойства наполненного цементного теста и камня.

Известно, что прочность связи "цеменг-г наполнитель" и в целом наполненного цементного камня во много обусловлено гидрофиль-ностью и процессами хемосорбции на поверхности частиц наполните-

ля. Поэтому представлялось интересным выявить влияние модифицирующих веществ на гидрофильность и электропроводность песчаного наполнителя .

Эксперименты показали, что модификация песчаного наполнителя О.5% комплексной химической добавкой несколько увеличивают дисперсность и за счет гнидрофилизации поверхности закономерно увеличивает и количество связанной воды. При модификации 10,15,20% опоки удельная поверхность наполнителя существенно снижается. Это объясняется тем, что при совместном помоле барханного песка с опокой последняя втирается в поверхность частиц и тем самым закрывает некоторое количество пор песчаного наполнителя. Вследствии этого уменьшается величина теплоты смачивания и количество связанной воды на 8-18%. Это в свою очередь соответственно

влияет на поверхностную проводимость песанного наполнителя.

I

Как показали эксперименты значения удельной электропроводности водных суспензий песчаного наполнителя зависят от состава последних и концентрации суспензий. Так, при модификации песка комплексной песчаной добавкой за счет увеличения гидрофильности наблюдается и закономерный рост удельной электропроводности песчаного наполнителя. Еще больший рост электропроводности наблюдается при модификации песка опокой, что, вероятно связано не только с гидрофильностью наполнителя, а большей растворимостью кислой добавки. Действительно, можно предположить, что переход вещества в раствор в случае наполнителя модифицированного опокой намного легче, чем переход в раствор чистого молотого песка. Отсюда ■ следует, что чем больше активных центров на поверхности наполнителя,

тем вероятнее образование более концентрированного поверхностного раствора и более сильного взаимодействия с продуктами гидратации цемента. Поэтому представляли интерес исследования влияния модифицирующих веществ на природу активных центров на поверхности песчаного наполнителя.

Эксперименты показали, что на поверхности молотого барханного песка содержатся достаточно сильные кислотные центры и слабоосновные активные центры. Поверхность частиц комплексной добавки ЛИПОР + КОН характеризуется наличием слабокислотных и отсутствием основных центров. Модификация песчаного наполнителя 0.5% комплексной химической добавкой не существенно изменяет характеристики кислотно-основных центров.

Исследование активных центров поверхности частиц опоки показало, что на них одновременно содержатся кислотные и основные центры различной природы и силы. Установлено также, что концентрация кислотных центров на поверхности частиц опоки велика и намного больше I концентрации основных центров.

При модификации песчаного наполнителя 20% опоки наблюдаются изменения характеристик активных центров. Так. практически полностью исчезают основные центры и на поверхности преобладают кислотные центры.

Исследование фазового состава новообразований, возникающих при твердении бетона с модифицированными песчаными наполнителями и комплексной химической добавкой показали значительное повышение адгезии цементного камня к крупному и мелкому заполнителям (бар-санного песка), которое способствует повшанмо прочности сцопла-

кия характеризующейся физико-химическим взаимодействием между цементным камнем и заполнителями.

Установлено, что характер изменения контактной зоны цементного камня и заполнителей независимо от условий твердения подчиняется общим законам термодинамики поверхностных явлений, согласно соторым увеличение силы адгезии цементного > теста ■ возрастает по юре увеличения поверхностной энергии используемых минералов бар-санного песка. При этом более прочные сцепления контактной зоны )бладают бетоны с модифицированными песчаными наполнителями и ком-шексной добавкой.

В работе определена концентрация кислотных и основных центров 13 поверхности частиц исходного и модифицированного песчаного [аполнителя (с 5уд=200-300 м*/кг), а также значения " п(". Показа-о, что при модификации песчаного наполнителя комплексной хими-еской добавкой наблюдается некоторое снижение количества кислот-' ых центров, а при использовании опоки показатель " п" увеличива-тся с 3.9 до 16.2 или в четыре с лишним раза повышается коли-ество кислотных центров. Эти центры и будут участвовать во взаи-одействии с гидролитической известью и другими продуктами гидра-ации вяжущего в процессе структурообразования цементного камня.

Выше уже отмечалось, что на адсорбционные свойства и элек-ропроводность водных суспензий дисперсных минеральных веществ /шественное влияние оказывает наличяо на и:с поверхности активных энтров ТОЙ ИЛИ ИНОЙ ПрИрО I'.:.

Эксперименты показал:, '.то Л2:со.ог3цли и десорбции на-.

■>« «одч кб ис;-с;ч!с- ';:•_■":"!! со ло'^к . Од'г-г.'С,

переходе от исходного к модифицированному наполнителю особенно с 20% опоки, изотерма адсорбции и десорбции характеризуется наличием петли гистерезиса. Отсюда следует, что по мере изменения свойств поверхности в системе "модифицированный наполнитель-пары воды" в изотерме адсорбции и десорбции имеет место появление и расширение петли гистерезиса, что связано, вероятно, с увеличением кислотных активных центров.

Следовательно молекулы воды хемосорбируются на этих активных центрах и хемосорбцию в этом случае следует рассматривать как гидратацию последних. Это также подтверждается и данными изотерм электропроводности. Как показали экспеименты, на всех кривых десорбционая ветвь изотермы электропроводности проходит выше, чем адсорбционная. По-видимому, это объясняется тем, что вод из модифицированного наполнителя полностью не удаляется. С целью определения влияния модифицирующих добавок на характер изменения изотерм электропроводности "песчаный наполнитель - пары воды" определили величину площади петой гистерезиса. Изменеия показали, что площадь петли гистерезиса изотерм электропроводности для системы с наполнителем модифицированным 0.5% комплексной химической добавки в2.1, а в 20% опоки в 3.7 раза больше, чем с исходных кварцевым наполнителем.

Изменение поверхностных свойств кварцевого наполнителя исследуемыми модифицирующими веществами оказало положительное влияние на процесс структурообразования и свойства цементного вяжущего.

В процессе экспериментальных исследований выявили влияние комплексной химической добавки на свойства цеметного вяжущего и

установили целесообразные дозировки компонентов . На основании результатов лабораторных исследований выявлено, что лучшие показатели свойств обеспечиваются при дозировки комплексной добавки (ЛИПОР + КОН) 0.5%. При этом содержание компонентов в комплексной добавке составляло : ЛИПОР -0.2%, КОИ - 0.3% от массы вяжущего. Показано, что комплексная добавка снижает водопотребность цемет-ного теста на 3 пункта, а пластичность увеличивается на 20 мм и практически не изменяет сроки схватывание вяжущего. В тоже время комплексная добавка, ускоряя коагуляционный период, несколько замедляет начало кристаллизации новообразований цемента.

Комплексная добавка оказывает позитивное влияние на прочность цементного камня и на кинетику ее роста, - особенно, в начальные сроки твердения.

Известно, что наполнители, пластифицирующие и модифицирующие добавки оказывают определяющее влияние на свойства цементного вяжущего. Поэтому в работе главное внимание было уделено установлению количественных зависимостей изменению свойств вяжущего с модифицированным наполнителем. Модифицированный наполнитель получали измельчением барханного песка с соответствующим количеством добавок кислой природы до удельной поверхности 300 м^/кг. Эксперименты показали, что исходя из экономиии цемента, лучшие результаты обеспечиваются при использовании 30% песчаного наполнителя годифицированного 20% опоки. В этом случае показатель нормальной 'устоты снижается на 2.5 пункта, начало схватывания удлиняется на .5 мин, а конец на 10 мин по сравнению с контрольным цементом.

Установлено, что введение модифицированного песчаного наполнителя приводит к экстремальному изменении прочности цементного камня с шах при 15% степени наполнения. При содержании 30% наполнителя показатели прочности контрольного и наполненного цементного камня имеют одинаковое значения. Однако такое вяжущее характеризуется замедленными периодами начального структурообразования. Поэтому выявили влияние комплексной добавки на свойства и степень наполнения цемента с модифицированным песчаным наполнителем. Для этого песчаный наполнитель получали совместным измельчением барханного песка, 20% опоки и 0.5% комплексной добавки. Эксперименты показали, что дополнительное введение комплексной добавки обеспечивает прирост прочности цементного камня на 15% и вследствие этого позволяет увеличить степень наполнения цемента до 35%. В этом разделе проанализирована связь физико-химических свойств песчаного наполнителя с прочностью наполненного цементного камня. Показано, что модификация песчаного наполнителя опокой снижает, пористость частиц, увеличивает колиество кислотных активных центров и поверхностную проводимость, снижает гидрофильность, тем самым усиливает донорно-акцепторные взаимодействия между кислотными центрами поверхности частиц песка и продуктами гидратации портландцемента. Кроме того, цементное вяжущее локализуется в гонких прослойках вокруг частиц наполнителя, следовательно, чем меньше толщина контактной зоны, тем меньше микродефектов структуры, тем выше прочность наполненного цементного камня.

В четвертой главе

приведены результаты экспериментов по оптимизации состава и исследованию свойств бетона на барханном песке и с модифицированным наполнителем. Изучено влияние модифицированного наполнителя на технологические, прочностные и деформативные свойства бетона.

В результате исследований оптимизирован состав бетонной смеси на барханном песке с модифицированным наполнителем. В качестве переменных факторов активного эксперимента были приняты : содержание комплексной добавки ЛИПОР +■ КОН (XI); количество опоки в составе модифицированного наполнителя (Х^); степень наполнения (Х3). Оптимизируемыми параметрами были приняты водопотребность бетонной смеси и прочность бетона на сжатие. В результате активного эксперимента получены следующие математические модели водо-потребности бетонной смеси и прочности бетона :

В = 216.5 - 6.18X1 + 4.13Х^ -4.87X5 + 3.12х/ (л);

Л2 9 7

Исж = 22.73 - 0.18X1 + 0.34Х^ - 1.09Хз - 2.12х/ - 1.52х/-- 0.65х| (МПа)

Технологический анализ математических моделей позволил уста-гавить следующее :

1) наиболее значимым фактором, оказывающим влияние на прочесть бетона при сжатии, является содержание комплексной хими-еской добавки, оптимальной дозировкой которой является 0.5% от ассо^наполненного вяпутаего;

2) вторым по значимости фактором, влияющим на прочность бето на является содержание опоки в соствае модифицированного наполни теля. Оптимальным установлено содержание 20% опоки от масс песчаного наполнителя;

3) третьим по значимости фактором является степень наполне ния. Равнопрочный бетон получается при оптимальной дозировке ком плексной химической добавки (0.5%), содержания опоки (20%) и сте пени наполнения 35%.

В математической модели водопотребности бетонной смеси наибе лее значимым фактором также оказалачсь дозировка комплексной хи мической добавки. Отсутствие в математической модели квадратичнь коэффициентов при X¿ и XJ свидетельствует о линейной зависимост между содержанием опоки, степенью наполнения и водопотребность бетонной смеси. При этом зависимость водопотребности бетонной сн си и от содержания опоки в составе модифицированного наполните* и от степени наполнения бетона - линейно-снижающаяся.

Известно, что технологические, прочностные и деформативнь показатели свойств бетона зависят от химичесой добавки, физк ко-химических свойств поверхности наполнителя, режима приготовле ния и условий твердения. Поэтому в этой главе диссертации изучен влияние комплексной химической добавки, содержания опоки и степе ни наполнения на подвижность бетонной смеси, прочность и деформе тивные свойства бетона. Приготовление бетонной смеси осуществл* ли по традиционной и раздельной технологии. Условия твердения

о

температура +42-44 С и влажность 80-90% приняты исходя из климг тических особенностей Иордании.

В результате лабораторных исследований установлено положительное влияние комплексной химической добавки, модифицированного песчаного наполнителя, а также раздельной технологии приготовления на подвижность и сохранение удобоукладываемости бетонной смеси во времени при нормальной и повышенной температуре. Показано, что введение модифицированного наполнителя и химической добавки за счет пластифицирующего действия, лучших адсорбционных характеристик поверхности и раздельной технологии приготовления увеличивается подвижность бетонной смеси на 10-11 см и сохраняет удобоукладываемость ее в течении 60-75 мин при 20 сС и 40-60 мин при 40 °С.

Установлено также, что комплексное применение модифицированного наполнителя и раздельной технологии приготовления позволяет снизить водопотребность бетонной смеси на 11-14%, вследствии чего водоотделение и расслаиваемость уменьшаются в 1.7 и 2.0 раза.

При раздельной технологии, за счет активации компонентов растворной составляющей бетонной смеси и лучшей удобоукладываемости обеспечивается повышение прочности обычного и наполненного бетона, что согласуется с данными работ А.И.Адылходжаева. В результате исследований показано, что максимальный прирост прочности для обычного бетона составляет 18, ас наполнителем модифицированным химической добавкой и опокой - 28 и 40%. Кроме того, введение комплексной химической добавки пластифицирующего действия сокращает продолжительность скоростного перемешивания.в 1.5 раза.

Известно, что раздельная технология приготовления и пластифицирующие добавки увеличивают воздухововлечение в бетонную смесь » пористость бетона. Действительно лабораторные исследования показали, что общая пористость растворной части контрольного бетона, полученного из смеси,' приготовленной по раздельной технологии нг 8% больше в сравнении с традиционной технологией. А введение 35? модифицированного песчаного наполнителя снижает общую пористость растворной части бетона как при изготовлении бетонной смеси пс традиционной, так и раздельной технологии. Это объясняется тем, что модификация песчаного наполнителя опокой положительно изменяет не только физико-хмиические свойства поверхности частиц, не уменьшает и воздухововлекающее действие комплексной добавки. Кроме того, ввдение модифицированного наполнителя существенно снижает объемы гелевых, переходных и капиллярных пор, что приводит » уменьшению капиллярного подсоса бетона на барханном песке.

Для монолитных конструкций важное значение имеет продолжительность выдерживания бетона до распалубочной и разгрузочно» прочности. Эксперименты показали, что модифицированный наполнитель и раздельная технология приготовления за счет химической добавки, содержащей ускоритель твердения и увеличения степени гидратации вяжущего положительно влияют на рост прочности бетона, особенно, в начальные сроки. Это и предполагает возможность сокращения продолжительности выдерживания монолитного бетона дс распалубочной и разгрузочной прочности.

Экспериментально показано, что введение модифицированное песчаного наполнителя, комплексной химической добавки и раздель-

ной технологии приготовления за счет замены цемента 35% наполнителя и снижения водопотребности существенно снижает усадку бетона на барханном песке.

Технология изготовления бетонов с использованием барханных песков и модифицированного песчаного наполнителя был принят г. внедрению завода ЖБИ Джизакского СПСМ Специализированного центра НТНЭСИ Государственной Корпорации "Махалий Саноат" Республики Узбекистан. Мелким заполнителем служил барханный песок Язъяванского месторождения (химико-минералогическим составом - аналогичен барханным пескам Республики Иордании).

Расчет экономической эффективности производства бетонов с использованием барханных песков, модифицированных песчаным наполнителем, комплексной химической добавкой и раздельной технологии показал, что при объеме их внедрения 50000 к железобетона в год экономический эффект составляет 100 миллионов сум-купонов Республики Узбекистан.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена возможность получения бетона на барханном геске со сниженным на 35% расходом цемента и улучшенным* войствами за счет применения песчаного наполнителя модифкциро-анного минеральным веществом кислой природы(опокой), комплексной имической добавки, содержащей порошкообразный пластификатор лиг-осульфонатного типа (ЛИПОР) и ускоритель твердения - отход лро-зводства натрийкарбоксилметилцеллюлоза (КОН), а также активации

растворной части в скоростном смесителе турбулентного типа.

2. Выявлено влияние комплексной химической добавки и опоки на физико-химические свойства поверхности наполнителя (гидрофиль-ность, электропроводность, сила и концентрация активных центров). Показано, что в результате механо-химической модификации частиц песка при помоле с опокой уменьшается гидрофильность и увеличивается электропроводность наполнителя и в 4 с лишним раза повышается концентрация кислотных центров. Это предполагает усиление донорно-акцепторного взаимодействия в системе "наполнитель - цемент" и повышение адгезионной и когезионной прочности цементного камня, что получило эксперииментальное подтверждение.

3. Исходя из прочностного эффекта установлена целесообразная дозировка комплексной химической добавки (0.5% от массы вяжущего) и модифицирующего вещества - опоки (20% от массы наполнителя). Модификация песчаного наполнителя опокой в сочетании с комплексной химической добавкой за счет снижения водопотребности и усиления хемосорбции позволяет увеличить на 40% прочность цемента или заменить 3 5% клинкерной части вяжущего.

4. Выявлено влияние модифицирующего вещества на адсорбционные параметры песчаного наполнителя. Показано наличие петли гистерезиса на изотермах адсорбции и десорбции модифицированного наполнителя, площадь которой при введении опоки существенно увеличивается, что предопределяет усиление хемосорбции продуктов гидратации цемента на активных кислотных центрах песчаного наполнителя.

5. Показано, что .в результате действия активных центров поверхности мелкозернистых заплонителей и модифицированного песчан-

ного заполнителя кристаллизация новообразований приобретает процесс ускорения зарождения кристаллов новой фазы. Выяснено, что на контакте кремнесодержащих пород барханного песка преобладают гидросиликаты кальций типа С^БН^- СБН(В) и эттрингит, а на кальците и известняках - Са(ОН)^ и вторичный карбонат кальция.

6. Похазано, что более прочным сцеплением в контактной зоне вяжущего и заполнителей обладают бетоны с модифицированными пес-чанными наполнителями, обработанными веществом кислого характера и комплексной химической добавкой. Бетоны этих составов имеют прочность на сжатие на 17-19% выше, чем контрольные образцы добавок .

7. Установлена кореллятивная связь пористости, гидрофиль-ности, кислотно-основных и адсорбционных свойств поверхности песчаного наполнителя с прочностью вяжущего и бетона и показано положительное влияние опоки.

8. Методом математического моделирования получены количественные зависимости водопотребности бетонной смеси и прочности бетона. Показано, что наибольшее влияние на эти свойства оказывают дозировка комплексной химической добавки и количество модификатора песчаного наполнителя. Установлено, что комплексная добавка за счет содержания в своем составе ускорителя твердения интенсифицирует рост прочности наполненного бетона в ранние сроки на 60-80% в сравнении с обычным.

9. Установлено положительное влияние комплексной химической добавки, модифицированного наполнителя и режима приготовления на свойства бетонной смеси : подвижность увеличивается на 10-11 см,

или водопотребность снижается на 11-14%; удобоукладываемость сохраняется в течении 60-75 мин при 20 °С и 40-60 мин при 40 t; водо-отведение и расслаиваеиость уменьшаются в 1.7 и 2 раза.

10. За счет снижения водопотребности, более полного использования потенциальной активности клинкерной части улучшается поро-вая структура наполненного бетона на барханном песке : общая пористость снижается на 25% и существенно уменьшаются объемы геле-вых, переходных и капиллярных пор, следствием чего являются снижение на 25% капиллярного подсоса бетона и на 40% его усадки.

11. Положительные результаты промышленного испытания послужили основанием и их внедрению с системе Джизакского Управления по строительству и производству строительных материалов (СПСН) специализированного центра НТНЭСИ Государственной Корпорации "Маха-лий Саноат". Экономический эффект от внедрения составляет 100 миллионов сум-купонов Республики Узбекистан, при объеме выпуска

сборного железобетона 50000 мг.

По томо диссертации опубликованы следующие работы:

1. О свойствах цемента с добавкой "ЛИПОР". Апь-Шахахде М., Эфф. строит, материалы и технол. Межвузовский Сб. научн. тр., вып. 1, ТашИИТ.

2. Оптимизации состава бетона на барханном песке с модифицированным наполнителем. Алиев А.Г., Аль-Шахахде М., Эфф. строит, материалы и технол. Межвузовский Сб. научн. тр., вып. 2, ТашИИТ.

3. Кислотно-основные свойства молотого барханного песка, модифицированного опокой. Аль-Шахахде М., Эфф. строит, материалы и технол. Межвузовский Сб. научн. тр., вып. 2, ТашИИТ.

4. Бетоны на барханном песке со сниженным расходом цемента. Алиев А.Г., Аль-Шахахде М., Инф. листок УзНИКНТИ N 97, 1994 г. (в печати)