автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетоны с композиционным золомикрокремнеземным наполнителем

БОД МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

І і і.іі І'Київський Державний технічний університет будівництва та архітектури .

на правах рукопису

’ ДВОРКІН Олег Леонідович

БЕТОНИ З КОМПОЗИЦІЙНИМ ЗОЛОМІКРО-' . КРЕШЕЗЕШСІИМ НАПОВНЮВАЧЕМ

05.23.05 - будівельні матеріали та вироби

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

КИ ЇВ—1995

Дисертацієи е рукопис

Робота виконана в Київському технічному університеті будівництва та архітектури

Науковий керівник - кандидат технічних наук, професор ПАШКОВ Ігор Олександрович "

Офіційні опоненти: докг0р іехвічних наук, професор

■ ' ' ' ' ' Вирозой В.М.; ' ' ' ■

, l¡u (.i;;. \\ї !• ; 1 ■' ‘ ■ ■

ІС8НДИД8І технічних наук, Д0ЦЄНЇ • Л. . .. Дорошенко : " ”.

. . • ■ Дііі ічь. ¡1 і; І'і L ' ■

Провідна організація-і Акціоверве іовариоїво .

"РівиезвдізоОегоа"

? Л А

Захист дисертації відбудеться '1995 р

на засіданні спеціалізованої ради К 01.18.08. Київського технічного університету будівництва та архітектури за адресою:

М.КиїВ, ПоВІТряНОфЛОТСЬКИЙ ПроСП. ЗІ.

3 дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ВДІУБА

Автореферат розіслано 2.&, 4- Ф. 1995 р. .

Вчений секретар спеціалізованої ради ^ ___В.О.Рвкша

Актуальність. Актуальною проблемою будівництва на Україні є розширення масштабів застосування дешевих, низькоенерго-ємних матеріалів і технологій з широким застосуванням техногенної сировини. До групи ефективних будівельних матеріалів належать бетони із зниженою витратою портландцемента - одного з найбільш енергоємних в"яжучих речовин.

Із сукупності сучасних способів зниження витрат цемента у бетонах за досягаемим ефектом та доступністю можна виділити введення в бетонні суміші мінеральних наповнювачів. Застосування супер-пластифікаторів дозволило поряд з таким традиційним мінеральним наповнювачем як зола-унос ТЕС з успіхом використовувати ультрадисперсні кремнеземисті речовини /мікрокремнеземи/ - відходи деяких металургійних виробництв та реалізувати їх комплексний позитивний вплив на структуроутворення бетона.

Підвищення ефективності мінеральних наповнювачів бетонів може досягатися різними способами їх активізації та введенням у бетонні суміші суперпластифікаторів. Одним .із найменш досліджених способів отримання наповнювачів підвищеної активності с використання оптимально підібраних компонентів - золи-уноса та ультрадисперсних кремнеземистих речовин-мікрокремнеземів /МК/.

Мета ¡ задачі. Метою дослідження є розробка оптимальних технологічних параметрів та вивчення властивостей бетонів із золомікрокремнеземистим наповнювачем /ЗМКН/ при витраті цемента не більше 200 кг/м3, тобто малоцементних бетонів.

Реалізація поставленої мети потребувала вирішення слідуючих задач:

1. Вивчити вплив складу композиції зола-унос - МК на фізико-механічні властивості порошків, які визначають активність ЗМКН у цементних системах.

2. Вивчити особливості реологічних властивостей, процеси гідратації і структуроутворення цементних паст, наповнених ЗМКН, а ■ також вплив ЗМКН на міцність цементного каменю.

3. Вивчити технологічні властивості бетонних сумішей та (Іуді— вельно-технічні властивості малоцементних бетонів із ЗМКН, а також запропонувати метод проектування їх складів.

4. Розробити технологічні параметри отримання бетонів із ЗМКН та перевірити їх ефективність у виробничих умовах.

Наукова новизна:

1. Встановлені особливості зміни поверхневої енергії та пуцоланової активності композицій золи-уноса та Ш.

2. Показано, що введення ЗШН в цементні пасти збільшує ступінь гідратації, міцність коагуляційних контактів і швидкість процесів кристалізації новоутворень.

3. Отримані кількісні оцінки впливу концентраційних (факторів, які характеризують структуру і склад цементних паст та бетонних сумішей з ЗМКН на активність цементного каменю, зручновкладаль-ність, водо- і розчиновідділення бетонної суміші, міцність і морозостійкість бетона, дефорчативні властивості та корозійну стійкість.

4. Досліджені особливості порової структури бетона з ЗМКН і

встановлено, що введення його в малоЦементні бетони веде до зменшення значень Інтегральної та відкритої пористості, показника середнього розміру пор і підвищенню однорідності пор. ,

Практична цінність' та впровадження

Встановлено, що застосування композиційного наповнювача - ЗМКН дозволяє суттєво підвищити активність цементів та міцність бетонів з витратою цемента менше 200 кг/м3, а також значно покращити їх деформативні властивості та корозійну стійкість. Дослідним шляхом обгрунтовані оптимальні концентрації Ш, ЗМКН і суперпластифіка-тора в різних складах бетонних сумішей. Доведена можливість досягнення для бетонних сумішей з ЗМКН практично невідчутних значень водо- і розчиновідділення. Розроблено спосіб проектування оптимальних складів бетонних сумішей з ЗМКН в результаті сумісного аналізу математичних моделей зручновкладальності і міцності бетона.

Результати лабораторних досліджень підтверджені дослідно-промисловими випробуваннями на Рівненському заводі КПД, де були виготовлені вироби і конструкції із важких та легких бетонів із ЗМКН, котрі довели можливість зменшення витрати цемента до 40-45$.

Апробація. Основні положення роботи обговорені на наукових конференціях та семінарах в Київському технічному університеті будівництва та архітектури, Одеській академії будівництва, Українському інституті інженерів водного господарства.

Пу б л і к а ц і ї. По темі дисертації опубліковано 14 робіт.

Структура і о б " с м. Дисертація складається із , вступу, б глав, загальних висновків, списка використаної літератури і додатків, викладена на 170 сторінках, включаючи 29 таблиць, 35 рисунків.

В технології бетона існує майже столітній досвід застосування дисперсних мінеральних наповнювачів /мікронаповнювачів/, початок якому поклали дослідження Н.А.Белелюбського. Сучасні уявлення про вплив мінеральних наповнювачів на структуроутворення цементних систем засновані на теорії мікробетона В.Н.Юнга, фізико-хімічній механіці та поліструктурній теорії бетона. У відповідності з цими уявленнями, в розвиток яких значний вклад внесли Ю.М.Бутт, В.А.Воз-несенський, В.А.Вировий, М.М.Круглицький, Т.Ю.Любимова, Л.О.Малі-ніна, О.П.Мчедлов-Петросян, О.С.Пантелеев, П.О.Ребіндер, А.М.Сергеев, В.І.Соломатов та інші вчені, активні мінеральні наповнювачі надають комплексний хімічний і фізико-хімічний вплив на процеси гідратації і структуроутворення цементного каменю та бетона. До числа найбільш поширених і порівняно добре вивчених мінеральних наповнювачів цементних бетонів відносяться кам"яно-вугільні золи-уносу ТЕЦ. Великою перевагою зол-уносу є їх низька водопотреба. Пуцоланова активність зол-уносу порівняно невелика /10...50 мг CaO/г/. Пропозиції по підвищенню активності зольного наповнювача шляхом його додаткового подрібнення не отримали поширення із-за високої енергоемності.

Як показано роботами останніх років, виконаними В.Г.Батрако-вим, Ф.М.Івановим, С.С.Капрієловим, О.П.Мчедловим-Петросяном, A.B. Шейнфельдом, А.В.Ушеровим-Маршаком, а також 0.Вернером, В.Мальхот-рою, Р.Фельдманом та іншими дослідниками, роль активних наповнювачів можуть виконувати ультрадисперсні порошки, т.з. мікрокремне-земИ /Щ/. котрі відловлюють при газоочистці у виробництві ферро-сплавів. На Україні МК утворюються у якості відходів, наприклад, на Стахановському і Запоріжському металургійних заводах.

Вміст МК у бетонах рекомендується в кількості 20...50 кг/м3. Більший вміст МК веде до різкого зростання водопотреби бетонних сумішей, необхідності підвищеної кількості суперпластифікаторів, зниженню тріщиностійкості бетонів.

Для малоцементних бетонів, коли необхідна витрата наповнювача близька з витратою цемента, або більша від неї, МК мояна розглядати як активуючий компонент композиційних наповнювачів. У якості базового, або основного за масою компонента доцільно застосовувати золу-унос. Суть робочої гіпотези, покладеної в основу цього дослідження, полягає в точу, що композиційні золомікрокремнеземисті наповнювачі /ЗМКН/ повинні мати з однієї сторони підвищену пуццоланову активність і поверхневу опер-

гію, а з другої - помірну водопотребу та поліфракційний зерновий склад, необхідний для довготривалого зростання міцності бетонів.

Досліджуваними компонентами ЗМКН були зола-унос Бурштинської-ГРЕС та МК - відход виробництва Стаханівського заводу. На першій стадії дослідження, до вибору оптимального складу ЗМКН, використовували по 3 проби золи і МК, які відрізнялися хімічним і зерновим складом, дисперсністю і вмістом незгорівших вуглецевих части- . нок. Основні дослідження виконані з використанням середньодисперс-ної /5 пит = 330 м /кг/ золи-уносу з активністю 31,5 мг СаО/г і нормальною крутістю 22,5$ та Ш із вмістом ХіО^ - 91,5$, ^пит “

>= 2250 м^/кг /виміряною на ПСХ-2/, активністю 155,4 мг СаО/г, нормально» крутістю 65$. Цементні пасти і бетони виготовляли із застосуванням портландцемента М 500 і М 400 Здолбунівського ЩІК. Дрібним заповнювачем у бетонах був середній пісок з Мк = 2,09, крупним - гранітний щебінь фракції 5...20 мм.

Весь комплекс проведених експериментальних досліджень можна розділити на 4 цикла: дослідження порошкоподібних наповнювачів, наповнених цементних паст, бетонних сумішей і бетонів.

Структуроутворююча роль- мінеральних наповнювачів в цементних системах зв"язана із величиною поверхневої енергії, яка проявляється по силі зчеплення або аутогезії частинок і теплоті їх змочування. Як показали експерименти, величина аутогезії, виміряна методом відриву диска, зменшується в ряду МК - портландцемент -зола-унос. Правило аддитивності аутогезії сумішей справджується для сумішей порошків близьких за хімічною природою та маючих, порівняно невеликий перепад за розмірами, наприклад системи цемент-зола. При великому перепаді розмірів частинок контактуючих порошків, характерному для сумішей МК - зола, МК - зола - портландцемент, спостерігається екстремальний ефект аутогезії, обумовлений зміною поверхності руйнування в результаті кластероутворення. Ут-. ворення кластерів або структурних агрегатів частинок Ж на частинках золи-уносу встановлено за допомогою електронної мікроскопії. Додавання до золи до 20% МК підвищує аутогезію майже у 2 рази та доводить її до значення аутогезії чистого МК. Збільшення долі МК . у суміші із золою більше 40$ приводить до поступового зменшення ' аутогезії. Приблизно аналогічний характер мас зміна аутогезії в системах цемент - МК та цемент - зола - МК. Значення теплоти змочування /0, / для МК, золи - уносу та їх сумішей, виміряні на мік-рокалориметрі, характерні для гідрофільних матеріалів відповідної дисперсності. Із виразу Я , основаного на рівнянні Лапласа для

вільної поверхневої енергії, знайдені розрахункові значення -

5 пит.: $ пит. " ^ ^ж-г •

де £х-г - повна поверхнева енергія на границі розділу рідина -газ /для води 4*-г = 0,117 Дж/м^Л .

Отримані розрахункові значення ^шт для МК є вищими за виміряні на приладі ПСХ-2 і близькі до експериментальних значень, отриманих іншими авторами методами адсорбції азота і пенетрації ртуті. . ' ,

Додавання МК до золи-уносу підвищує теплоту змочування, а отже повну поверхневу енергію сумішей у відповідності із степеневою залежністю типу у _ д^В

де А і В - константи /В < І/;Х^ - об"бмна концентрація МК в суміші МК і золи.

Пуцоланову активність МК, золи та їх композицій визначали за прискореною методикою НДІЗБа. Змішування золи-уноса'з 20...30% МК дозволяв збільшити поглинання вапна майже у 2 рази, у той час, як додатковий помел золи до Sпит = 420.,.450 м^/кг - тільки у 1,5 рази. Тривалість першого періоду кривих кінетики поглинання вапна 1 наповнювачами, який відповідає адсорбції Са/ОН/^ на активних центрах у МК та золомікрокремнеземистих сумішей в 3...4 рази коротша, ніж у золи.

При твердінні цементно- і вапняно-зольних композицій, вміщуючих МК, в нормальних умовах, помітне зв"язування Са/ОН/^ в гідратні сполуки, як показали результати диференційно-термічного і рен-геноструктурного аналізу, лростежусться вже в однодобовому віці.

МК так само, як хлорид кальцію та лужні сполуки можна розглядати у якості прискорювача гідратації і твердіння зольних в"яжучих. Введення 30% МК від маси композиційного наповнювача доводить степінь гідратації у віці 28 діб до 0,8, а у віці 3 діб - до 0,65, що приблизно на 25% вище чим без МК. При цьому прискорюючий гідратацію ефект ЗМКН достатньо близький до ефекта чистого МК.

Для встановлення впливу основних факторів складу на реологіч- • ні властивості цементно-водних паст, наповнених ЗМЩ,виконані алгоритмізовані експерименти у відповідності з планом В^. В результаті обробки експериментальних даних по виміру в"язкості наповнених цементно-водних паст за допомогою ротаційного віскозиметра отримана математична модель ефективної в"язкості в Па-с:

■у, = 210,5 і- І2І,4:Г( + 54,6йСг + 85,Щ - 105,3^- 28,50;^ --21,7^; 55.3Д:,2 ь 31,3^+ 15,4л:/. .

Я' * ц

де X' « /гг - 0,5//0,5; = Д2 - 0,45//0,25;

хз = Д3 - 0,65//0,05; Дс - О.ОІ//О.ОІ.

Наряду с Х| в моделі враховано вплив ^ ~ об"ємної концентрації ЗМКН у в"яжучому, Х3 - наповненого в"яжучого в цементному тісті та Хс - суперпластифікатора у водному затворювачі.

Аналіз моделей показує, що за впливом на величину в"язкості у вибраній області вимірювання ректори можна розставити в слідуючий . ряд: ^ > Хс> Хд > Х^. Основним технологічним прийомом зниження в"язкості цементно-водних систем, вміщуючих МК і ЗМНН, е застосування для затворення водного розчину суперпластифікатора певної концентрації. Введення МК в композиції із золою приводить до зменшення в"язкості цементно-водних паст у порівнянні з чистий МК. Повна заміна МК золи-уноса не компенсується навіть при подвійній концентрації суперпластифікатора.

В умовах вібрування наповнених паст в"язкісгь, як показали виміри за способом спливання кульки, зменшується до 3 раз і більше. Вплив добавки суперпластифікатора збільшується по мірі росту об"ємної концентрації МК.

, Кінетику структуроутворення цементних паст, наповнених ЗМКН, вивчали за допомогою виміру пластичної міцності і швидкості проходження ультразвукових хвиль. Аналіз пластограм і кривих швидкості проходження ультразвуку показує, що як МК, так і ЗМКН збільшують міцність коагуляційної структури та різко прискорюють процеси кристалізації новоутворень при твердінні цемента. Вже приблизно через 2...З год. після кінця тужавлення пластична міцність наповнених цементних.паст з добавкою суперпластифікатора збільщу-ється майже в 4 рази. Характерно, що зміна об"ємної концентрації МК у складі ЗМНН від 0,2 до І несуттєво відбивається на зростанні пластичної міцності.

Суттєвий вплив ЗМКН на гідратацію і структуроутворення цементно-водних паст простежується і в зростанні міцності наповненого цементного каменю. Це випливає із отриманих експериментально-статистичних моделей міцності при стиску цементів М 500 / уг / та . М 400 / у і /, наповнених ЗМКН.- г

Цг = 56,5 - 8,5.*, - 12,4-2,2 _ 5,5*. .. 3,6^, + 9,2^ -

- 4,3£/- 2,22,Яг + А,ІХ^С + 2,54яс ,*

= 45,6 - 6,72, - 10,62/- 3,9^ - 2,8д£ч- 7,4£с-

- 3,62а- 1лВХ,£г. + 3.4ЗД + 1,9^ .

Активність цементів, як випливає із аналіза моделей, можна . значно збільшити, наповнюючи їх ЗМКН з використанням для затворен-

ня водного розчину суперпластифікатора. Оптимальні значення факторів які знайдені при диференціюванні /ЛГ(-, "плавають" в залежності від значень факторів . Цьому сприяє наявність значимих ефектів взаємодії між факторами в моделях міцності.

В бетонних сумішах вивчали із застосуванням стандартизованих експериментальних методик вплив ЗМКН на водопотребу, зручновкла-дальність, водо- і розчиновідділення. Встановлено, що найбільш значне підвищення водопотреби із зростанням XJ відчувається в рухомих сумішах. Розрив у водопотребі бетонних, сумішей без і з Ш при введенні' суперпластифікатора зменшується по мірі зниження рухомості і при Е«5 ЗО с при Х^ = 0,2 практично зникає. Підвищення Х£, тобто об"емної концентрації ЗМКН у в"яжучому, при порівняно не високому вмістові МК в меншій мірі відбивається на водопотребі чим Хр

Наповнення бетонних сумішей ЗМКН при обмеженій витраті цементу суттєво впливає на темп падіння рухомості. При Х]->0,2 навіть при помірному вмістові в сумішах С-3 Дс^ 0,01/ рухомі бетонні суміші /0К = 9...12 см/ вже через 0,5 год..переходять у малорухомі або жорсткі. На стабілізацію рухомості позитивно впливає підвищення концентрації суперпластифікатора.

У відповідності з планом Над поставлені експерименти по вивченню впливу на властивості бетонних сумішей і мііщість бетона 5 факторів. Окрім Хр Х3 і Хс вивчали вплив.фактора Х^ - об-ємної концентрації наповненого цементного тіста в бетонній суміші.

В отриманій моделі зручновкладальності бетонної суміші значні ефекти взаємодії між факторами Х£ і X Х| та Х^ вказують на необхідність тісної ув"язки МК, золи і суперпластифіікатора.

Вплив об"ємної концентрації МК в ЗМКН, як випливає із аналізу відповідних моделей, неодинаково відбивається на водо- і розчино-ВІДДІЛЄННІ бетонних сумішей. Якщо збільшення Х| у всьому інтервалі значень веде до зниження водовідділення, то розчиновідділення, спочатку зменшуючись при зростанні Хр потім починає збільшуватися. В, меншій мірі чим ХІ зменшує водовідділення ріст значень інших концентраційних факторів за виключення« об"ємної концентрації . суперпластифікатора у водному розчині затворювача. Збільшення останньої сприяє суттєвому росту водовідділення, що узгоджується з відомим механізмом водовідділення.

Збільшення об"ємної концентрації ЗМКН у в"яжучому знияув роз-чиковідділення. Знижує розчиновідділення наповнених бетонних сумішей і добавка суперпластифікатора за рахунок додаткового повітів : ' 7

рявтягування.

Суттєвий вплив ЗМКН на міцність наповнених цементноводних систем позначається і на міцності бетона. Нижче наведені отримані експериментально-статистичні моделі міцності пропареного бетона / Уі / \ 'бетона нормального твердіння / /. .

18,5 + 4,5#,+ 3,3#* + 4,3Zj+ 2,8^ - 2,4#,- 1,9# -

- 0,5*/- 0,7#/ + 2,4*^ -0,6*/** . иг 23,4 + 4,9*, + 2,8#, + 4,IXj + 2,7^ - 2,7*, -■ - 2,1^ _ 0,3Xj - 0,8# + 1,9^^ _ о,ВЪ*г ,

де 5С,=/Xj - 0,5//0,5; Лг - Д2 - 0.4//0.І5;

= Д3 - 0,5//0,1; 01 = /Хс - 0 .OI//D ,01.

Аналіз моделей дозволяє відмітити, що як в умовах пропарювання, так і при нормальному твердінні введення МК в бетонну суміш і підвищення його об"ємної концентрації в ЗМКН приводить до підвищення міцності бетона. При цьому більше 80% приросту міцності досягається за рахунок зміни Xj від 0 до 0,5. При Xj<^0,5 бажано щоб Хг> був не менше 0,4. Наявність в моделях суттєвого єфекта взаємодії факторів Xj та Хс показує, що при максимальній об"є«ній концентрації МК в ЗМКН додатковий приріст мі’цності, мас місце при підвищеній концентрації суперпластифікатора у водному затворювачі.

Досліди показали також, що введення МК ь склад бетонних сумішей прискорює твердіння бетона в 7-добовому віці і практично не відбивається на зростанні міцності з 90- і 180-добовому віці.

Сумісне вирішення математичних моделей зручновкладальності і міцності бетона дозволило запропонувати розрахунково-експериментальний метод проектування складів бетонних сумішей, наповнених ЗМКН.

■ Зміна міцності бетонів.з ЗМКН добре узгоджується із змінами їх порової структури, для дослідження якої використано аналіз кінетики водонасичення. При збільшенні Xj до 0,5 та Xg до 0,4 помітно зменшуються поряд з інтегральною, відкрита пористість бетона, показник середнього розміру пор, підвищується однорідність розподілу пор за розмірами.

■Більш високе співвідношення загального об"сму пор та об"вму ' відкритих пор в бетонах з ЗМКН сприяє їх вищій морозостійкості, чим бетонів із зольним наповнювачем, а також наповнювачем, представленим лише МК. Як показали експерименти, наповнювач, що включає лише золу-унос, збільшує відкриту пористість бетона при постійній витраті в^яжучого. В бетонах, наповнених лише МК, відмічене знижене повітрявтягування при введенні суперпластифікатора, зу-

мовлене ультрависокою дисперсністю наповнювача.

Введення ЗМКН може приводити як до підвищення, так і до зменшення модуля пружності в залежності від характеру зміни структурних параметрів і міцності бетона. Співвідношення статичного і динамічного модулей пружності для досліджених бетонів із ЗМКН встановлене в інтервалі 0,87...0,95.

Умовний розтяг бетонів /відношення міцності на розтяг при розколюванні до динамічного модуля пружності/, наповнених ЗМКН, на відміну від ненаповнених із зростанням тривалості твердіння має тенденцію до зниження. Відповідно змінюється також співвідношення міцності при розтягу до міцності при стиску. . .

В комплексі дефориативних властивостей бетонів вимірювали таї?од усадочні деформації. Усадка бетонів із ЗМКН виявилась у.1,2...2 рази нижчою, чим у контрольних. Пр:> псппіЯ заміні зольного компоненту наповнювача МК деформації усадки знизились більш чим у 4 рази у порівнянні з деформаціями ненаповнених бетонів, що можна пояснити переведенням значної кількості води в бетонах з МК. в адсорбційно-' зв"язаний стаи та попередженням швидкого висихання.

Заміна в наповнювачі частини золи МК збільшує водонепроникність і сульфатостійкість бетсніз. Для малоцементних бетонів із ЗМНН при Х£ я 0,2...І і Х£ = 0,6 водонепроникність у віці 28 діб може досягати 0,5...0,8 МПа. Коефіцієнти росту водонепроникності в часі збільшуються при зростанні долі зольного компонента в ЗМКН. Вони коливаються від 1,5 до 3,3 в 180-добовому та від 1,75 до 4,3 у . 360-добовому віці. Будучи сильноагресивним середовищем для ненаповнених бетонів і середньоагресивним для бетонів із зольним наповнювачем, 5$-ний водний розчин N<>¿$0^ дЛя бетонів із ЗМІЙ вия- . вився неагресивним середовищем. Для бетонів з композиційним наповнювачем було відмічене не зниження, а деякий ріст міцності при витримуванні у розчині ,

Корозію арматури в наповнених бетонах різних складів досліджували за методикою НДІЗЕа. Отримані результати показали, що у мало-цементних /Ц<200 кг/м3/ бетонах, наповнених як золою-уноса, так МК і ЗМКН pH понижується нижче критичної границі / < 11,8/, що викликав вже при 180-добовому віці твердіння у повітряно-вологому середовищі .значну корозію стальної арматури..МК і ЗМКН сприяють більш інтенсивному зниженню pH чим зола-унос та відповідно більш глибокій карбонізації бетона. Пасивуючий вплив бетсна на корозію сталевої арматури зберігається при помірних витратах цемента. Так, при Ц =

= 246 кг/м3 Х^= 0,2...0,5 та Хг,= 0,4 навіть через, рік твердіння pH не зменшується нижче 11,9, а глибина карбонізації склала 6...8 мм.

• В діючих технологічних лініях по виробництву бетонних сумішей і виробів використання Ж можливе у порошку, гранулах або брикетах і водній суспензії. Виконані досліди показали,що утворення достатньо міцних гранул із МК переважно фракції 5...20 мм можливе у барабанному грануляторі при оптимальній вологості 20...25%. При застосуванні МК у вигляді шламу нормальна текучість /45 І 2 мм по текучостеміру МХТІ/ досягається при вологості 50...55$. Для золо-мікрокремнеземистого шламу при 20...40% Щ вологість, яка необхідна для досягнення нормальної текучості знижується до 35...40$. Додаткове зниження вологості шламів на 5...7% без погіршення текучості можна забезпечити введенням суперпластифікатора С-3 в кількості 0,2...0,3% від маси сухого наповнювача.

Порівняльні дослідження ефективності отримання малоцементних бетонних сумішей проводили за традиційною і інтенсивною роздільною /ІРТ/ технологіями. Результати лабораторних випробувань показали, що застосування ІРТ дозволяє збільшити міцність бетонів з композиційним наповнювачем в 7 діб на 22...29%, 28 діб - на 15...10%.

Дослідно-виробнича апробація можливості та ефективності виробництва малоцементних бетонів із ЗМКН втілювались в умовах Рівненського завода ЩД. Із дослідних партій важкого бетона / цемент М 400 - 120 кг/ма, зола-унос - 120 кг/м3, МК - 35 кг/м3/ виготовляли фундаментні блоки, легкого керамзитобетоне /цемент М 400 -150 кг/м3, зола-унос - 100 кг/м3, МК - 50 кг/м3/ - стінові камені.

В бетонні суміші вводили добавку суперпластифікатора С-3 /1% від маси цемента/. Вироби виготовляли за звичайними технологічними режимами, прийнятими на заводі. Вимагаємий.клас важкого бетона по міцності - В 12, легкого - В 7,5 за рахунок використання ЗМКН був досягнутий при витраті цемента на 40...45% нижчій чим при використанні базових складів.

■ ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

І. Додавання до золи-уноса до 20% мікрокремнезема /МК/ майже в 2 рази підвищує аутогезію частинок наповнювача та їх пуцоланову активність. При великому перепаді розмірів частинок, характерному для сумішей МК - зола та МК - зола - портландцемент, спостерігається екстремальний ефект аутогеЗії.

Зміна поверхневої енергії золомікрокремнеземистих сумішей підкоряється степеневій залежності типа У = AXj дє А і В - константи /В < І/, Xj - обиємна концентрація Ш у суміші МК та золи.

2. При твердінні цементно— і вапняно-золомікрокремнеземистих сумішей в нормальних умовах помітне утворення гідратних ([аз спостерігається вже в однодобовому віці. Практично повне поглинання Са/ОН/^ відбувається при вмістові золомікрокремнеземистого наповнювача /ЗМКН/ до 40% від маси цемента вже у віці ? діб. Введення ЗМКН збільшує степінь гідратації цемента, доводячи її в 28-добово-му віці до 0,8.

3. Введення в цементні пасти ЗМКН приводить до збільшення в"язкості по мірі зростання об"ємної концентрації МК в суміші МК і золи-уноса /Х^/. Основним технологічним прийомом зниження в"яз-кості цементно-водних систем, вміщуючих МК та ЗМКН, є застосуван- , ня суперпластифікаторів.

При введенні Ш і ЗМКН в цементні пасти збільшується як міцність яоагуляційних контактів, так і швидкість процесів кристалізації новоутворень, що підтверджується характером зміни пластичної міцності, швидкості проходження ультразвукових хвиль, строків тужавлення і активності цемента. Найбільш суттєва зміна особливостей структуроутворення наповнених цементних систем характерна при збільшенні об"ємної концентрації МК в складі ЗМКН до 0,2.

4. При забезпеченні необхідної зручновкладальності бетонних сумішей, наповнених ЗМКН* вимагається облік взаємодії .(¡акторів, характеризуючих об"ємну концентрацію МК в ЗМКН /Х^, ЗМЙН в наповненому в"яжучому /Х«>/ і суперпластифікатора у водному затворговач і /X /. Для малоцементних /Ц <200 кг/м3/ бетонних сумішей, наповнених ЗМКН, можна досягти в певній області складів практично невідчутних значень водо-та розчиновідділення.

5. В умовах, як нормального твердіння, так і пропарювання, * застосування в малоцементних бетонах ЗМКН приводить до підвищення міцності через^7 і 28 діб, а також після пропарювання - на 60...

75%. При цьому більше 80% приросту міцності досягається при зміні

Х| від 0 до 0,5. При Х^< 0,5 бажано-щоб був ,не менше 0,40. Добавка суперпластифікатора виявляє позитивний вплив на міцність бетона з ЗМКН особливо по мір! росту Х^ навіть при постійній об-ємній концентрації в"яжучого в наповненому цементному тісті. '

Сумісний аналіз математичних моделей показників зручновкладальності і міцності бетона з ЗМКН дозволяє проектувати оптимальні склади наповнених бетонних сумішей. .....

,6. Застосування ЗМКН в малоцементних бетонах приводить до зменшення значень Інтегральної та відкритої пористості, показника середнього розміру пор, підвищенню однорідності пор за розмірами..

Повни заміна золи мікрокрецнезеиои не сприяє покращенню параметрів порової структури бетонів. Зниження об"еив ВТЯГуЄЦОГО повітря при підвищеному ВМІСЇІ Щ В беїОЙНІЙ суміші і повній заміні ним зольного наповнювача веде до зменшення иорозоотіі1кооті: бетонів.

7. Співвідношення призцової і кубикової иіцності бетонів з ЗШН знаходиться у иежзх 0,75...0,79, статичного і динаиічного ио-

• дулей прукносгі - 0,87...0,95. Умовний розтяг бетонів-з З’ЕСН і спів- '

відношення для них міцності на розтяг до шщшсті на стиск виці чий дня бетонів без наповнювачів як в .28 діб, тая і в поолі’дуючі строки твердіння. ' - . .

Усадка’ бетонів з ЗШН в 1,2...2 рази нижча чим у контрольних.

При повній запій! зольного компонента наповнювача ЦК деформації усадки знижуються більше чим у 4 рази в порівнянні з деформаціями ненаповнених'бетонів. • ■ . ..

6. Бетони з ЗІ.ІКН мають більм виаоку водонепроникність і суль-феюстійкість чим нгнаповнені бетони і бетони з зольний В8П0ВНЮВ8-. чей, особливо у 28 добовому віці. ¡¿адоцешнтні бетони З ЗЫКН ПІСЛЯ річного витримування в 5% розчині сульфата нвірія не.знижують міцності. , . ...

. В наповнених-малоцементних бетонах pH понш;ується менше за П,8, ідо викликає вде : до 180-доСового віку твердіння у повітряно-вологому середовищі значну, корозію ариатури. . .

9. Раціональніші технологічними прийомами при отриманні, бетонів з-ЗШІЇ е гранулювання МК, попереднє приготування шламу, який. . включає іИ, аолу-уноо і водний розчин судеряластифікаюра. Отришн- • ' ня иалоцементних. бетонів з ЗШСН за інтенсивною роздільною техноло-гієд дозволяє ПІДВИЩИТИ ЦІЦНІСІЬ В 7-ДОбОВОМЗ віці нв 22...29$, в у . 28-добовоиу - нв 15...¡8/5. . . . .

. У виробничих умовах підтверджене ефективність нелсцененгних бетонів 3 ЗІЖН, показана можливість за рахунок застосування композиційного зодомікрокрймвеаеиистого наповнюввча у комплексі.з добввкою

• суперпластифікатора економії до 40...45$ портландцемента.

Основні аолсиеини дисертаційно! роботи викладені у слідуючих роботах автора: . . . . . ...

1. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Кинетика.гидратации алюыооиликет-

нцх материалов при щелочной активации.//Изб. вузов. Строительство и ' архитектура. - 1991. - й 4. - С.50...54. .

2. Дворкин Л.И., Ііалков И.Д., Дворкин О.Л. Особенности гидрата-

ции азвесткоьо-аоАЫШх суопензий //Журивл прикладной лиыий. - Т.ь7,-15», -'¡й 4. - С.669...672. '

' 12

Б. Пешков U.A., Дворкин 0.3. Химически активированные известково-зольные бетоны на золе гидроудвл8ния.// Строительные ывтерив-'•'лы и конструкции..4. - C. IS. . . '

4. Дворкин Л.И., Пешков И.А., Дворкин 0.Д. Беговы.о кошиеко- . ниц ыикрокреинезеииотыи нвполнителеи //Энергетическое строительство*-^ 1995. ■ . ....... . . . , . .

. '5. Пешков И.А.,. Дворкин О.Л. Бетоны-на цементах о золо-микро- •

кремнеземистым нвполнителзм.// Изв.вузов. - Строительство. -КЇ, 1995.-С.60...65. ... .... , .

.. 6. Дворкин І.И., Марчук В.М., Дворкин О.Л. Электрохимическая.

. активация процесса твердения известково-зольных-вяжущих.// Угилиза-і ция промышленных отходов для .производстве-экологически чистых и эф- . фективных строительных материалов.-Тезисы докладов конференции.-Ров-' во, 1991. - С.35,..37. - ......... ,

.. 7. Пашков И. А., Дворкив О.Л. 1.1а лоцемент вые з о лос о держащие бето- . вы.//Нзучно-технический прогрёсс в строительство. - Тезисы докладов конференции. - Пенза, 1993..- C..20...2I.-. •.... . .. .

8. Пашков И.А., Дворкин О.Л. Излоцеизатные бетоны с активирован-

ными-наполнителями.//Эксперимента дьна-отвтистическое моделирование.в компьютерной иатеоиаковедеции.-Тезисы докладов международного семи-нвра. - Одессе, 1993. -С.46...47. . ■ • ’ . .

9. Дворкин 0.Л., Пашков И.А., Дворкин Л.И. Проектирование составе бетона с композиционный наползителец.//Прннятие рецептурно-технологических решений по экспериментально-статистический иоделяй.-Тезисы докладов семинара. - Одясса, 1994. - С.6...7. • . .

IÜ. Дворкін 0..Пашков І., Орловський В.,Чудвовсыцы С., Дейни- . ковський Ю. Бегов з композиційним нвповнювачем. - Інформаційний лио-' ток, Ш ІЗ, 1994. -ЦНТІ. - Рівне. - 1994.-- 5о. . .

И. Дворків Л.Й., Чудновський С.М., Дворкін О.Л. Нові принципи • моделювання властивостей багатокомпонентних композиційних матеріалів.-Тези доповідай всеукраїнської иаукозої конференції "Застосування об- . чисиюваяьно! техніки изгемаїичврі:]! моделювання у наукових дослідженнях. - Львів, 1994..- С.34. ... . , ... .

12. Пашков И.А..Дворкин О.Л., Чудновский-С.М. Мадоцементние бато-

ны с золомикрокремнезешзтыи наполнителем и суперпдсстифаквюром// Соверіаенсівоврвиз стройиаівриаяоз, технологий и методов расчета конструкций.-Тезисы докладов мездунар.одной конференции.-Суш,:, 1994.-С.41.. 42. ' .

13. Дворкин О.Л., Пашков И.А. Особенности структурообрааования цементно-водных систем с золоиикрокремнеззиистым нпполнйїр-лаи.// Струя тгурообрззование.прочноствость и разрушение композиционных материалов и конструкций.-йтеривлы международного сеаднэра.-Одесса,І99Ц.-С.ІЗ.

13

■Дворкин О.Л. Бетош с композиционным заполнителем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.25.05 "Строительные материалы и изделия". Киевский государственный технический университет строительства и архитектуры, Киев, 1995. • ....

В диссертации разработаны технологические параметры получения бетонов с расходом цемента менее 200 кг/м3 при использовании композиционного золомикрокремнезэмистого наполнителя (ЗМКН). Исследованы особенности изменения аутогезии и поверхностной энергии частиц в системе зола-микрокремнезем, процесы. гидратации и'структурообразования цементных паст, наполненных

• ЗМКН, их реологические свойства. Изучены водопотрейность, удобоукладываемооть, водоотделение и расслаиваемость бетонных смесей с ЗМКН, комплекс строительно-технических свойств наполненных бетонов.'Предложен.метод проектирования составов бетонов с композиционным наполнителем. Результаты лабораторных исследований подтверждены опытно-производственным получением строи-телышх изделий -ИЗ бетонов с ЗМКН. ' ■

.. Ключевые слова : зола, микрокремнезем, золомикрокремнезе-мистый наполнитель (ЗМКН), аутогезия, поверхностная энергия, гидратация, структурообразование,бетонные смеси* бетоны с ЗМНК.

Dvorkin 0.1. Conoretes with composition ash-miorooilica . filler. Ph. D Research work. Speoiality No. 05.23.05"Building materials and Produots", Ki v Stats Technical University of , • construction and Architecture, Kiev, 1995. '

Technological parameters of obtain of oonoretes with

expenditure of cement below 200 kg/m3 by utilization opposition ash-miorosilica filler (AMS]?) are worked up in the dissertation.

Peculiarities.of the autogesion and surface energy change in the system ash-miorosilica, prooesses of the hydration and structure-formation of oement pastes, filled of AMSF, their reologioal properties are researched. Water consumption, workability, water separation and axfoliation of concrets mixes with AMSP, complex of building-teohnioal properties of filled concretes are studied. ' .

Method of filled conorete mix Design also is suggested. Results of laboratory investigations are corroborated by experimental-industrial obtaining of the concrets produota with AMSP. " . ' ' .

Key '.vords: Ash.mierosiiica, ash-microsilioa filler (AMSP), autogesion, surface energy* hydration, structure-formation, conorete mixes, concrete with AMSP. '

Підп, до друку ЦЛ0.9> Формат в0х84'/1(і.

Папір друк. № * . Спосіб друку офсетний. Умови, друк. арк. 0<9і . Умовн. фарбо-відб. ґуЧ , Обл.-вид. арк. /<.

Тираж !оа . Зам. ¿4 5~ЧЧ/І •

Фірма «ВІПОЛ»

252151, КиТв, вул. Волинська, 60.