автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Интенсивная раздельная технология бетона, наполненного базальтом

МПС РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТЙГ/Т ШьЕНЗРОВ НЕЛЕЗНОДОРОдНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукопаем

ФАДЕДЬ 1ГДД ЫУСТАФА

ИНТЕНСИВНАЯ РАЗДЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНА, НАПОЛНЕННОГО БАЗАЛЬТОМ

05.23.05 - Строительные материалы а изделия

Автореферат диссертация на соискание учено! степени

кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском институте инженеров железнодорожного транспорта.

Научный руководитель - Академик Российской Акгаоьош архитектуры и строительных наук, член-корресаовдент АТР, йвслужзшшй строитель России, доктор технических наук, профессор В.И.Соломатов.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Ю.А.Соколова. • - кандидат технических паук М.З.Каган.

Бодудее предприятие - Московский научно-исследовательский и проектно-технологичеокий институт стройкядустрии (ШИШИ стройвддустрии)

Защита состоится /¡r/il/7T~t2~ 1993 года в /Г часов

на заседании специализированного- совета Д 114.05.08 Московского института инженеров келезяодорождаго транспорта по адресу: I0I475, ГСП, г. Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ауд. 1210.

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " " dteJy?i2/JL IS23 г.

О^зыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по адресу совета института.

Учений секретарь

специализированного совета- / В.И.Кзшкин

к

'•'•>' и.

- з -

0311АЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ

Актуальность 'проблемы. Необходимость решения важнейшее задач интенсификации строительства требует постоянного увеличения объема производства строительных материалов, повышения их качества и долговечности. Одним из элективных путей улучшения свойств строительных материалов, отказного материала современного строительства - бетона, изделий п конструкций из него с одновременной экономией . т о г_т. гв!: о - э к з рг е т 7. ч е с к: сс, сырьевых и трудовых ресурсов является совершенствование технологии приготовления смеси и состав бетонов посредством их оптимального наполнения и применение модификаторов.

С появлением и использованием цементов, содерчгетх тонкодисперсные генеральные добавки-наполнители, сущес-тзуюцая технология приготовления бетонных с:.:зсей з недостаточной степени отвечает современна требованиям. Широкое применение дефектов с использованием различных минеральных добавок диктуется тремя обстоятельствами: необходимостью придания цементам специальных свойств, экономией топливно-энергетических ресурсоз и экологическим! требованиями утилизации промышленных отходов.

, Наиболее перспективны?.! направлением практического _ре^е!гия этой проблемы является приготовление бетонной смеси по интенсивной раздельной технологии (ИРГ), позволяющей качественно изменить структуру бетона, снизить расход аязузего, целенаправленно регулировать основные технологические факторы и физико-технические свойства бетона. Известим практика применения ИРГ показывает, что мо-гко снизить расход цемента в наполненных бетонах до 40-50 % и более с сохранением прочностных свойств материала с одновременным повышением долговечности.

Широкое распространение на территории Сирийской Арзбской

Республики имеют базальтовые породы, поэтому представляет большой интерес использования их в батонах, притетовдешшх по ИРГ, в качестве минеральных наполнителей взамен чаем цемен^-а.

Цель работы - разработка составов к интенсивной технологии приготовления батокпых смосай. с минимальным расходом цемента за счет применения тоякодпешреного базальтового наполнителя в сочетают с эйфзктизшии кодификатораш.

Научная новизна. Установлены целесообразность использования к рациональные границы дисперсности базальтового наполнителя, а также его количества в наполненном цементном вяжущем» Исследованы особенности структурообразования к механизм гидратации цементного вязущего, содержащего тонкодисперсннй минеральный базальтовый наполнитель, как ь^шистифадирозаняого, гак и пластифицированного суперпласткфи1саторо:л С-3., Предложены оптимальные составы к технологические приезда приготовлеяш бетонов с базальтовый наполнителем и изучена их стровтвльЕО-угохнпчсскио свойства.

Практическое з н г ч о к п в; Установлена воз-К!07люсть получения бетонных смесей со сниженным на 30-50.% расходом цемента с сохранением требуемых физико-технических' свойств бетоном. Определена оптимальная дисперсность минерального наполнителя ез базальта и рациональная технология приготовления наполненных бетонных смесей. Показаны эффективность действия и выявлено потребкоэ количество вводимого' суперпластификатора С-3 в бетоны на осново наполненного базальтом цементного вяжущего. Разработаны предложения по прзготовлзкию бетонных сносей, наполненных базальтом, по интенсивной раздельной технологии.

Реализация работы. Разработанные составы батонов но основе цементных вяжущих, наполненных тонкомолотым базальтом, получили опытво-промышленноо внедрение на заводе ЯБИ-1 в г. Саранске.

Апробация работ к. Основные положения работы и полученные результаты доложены и обеуддены ка научно-техкпчес-кой конференции "Состояние и пути окопомкя цемента в строительстве" (г. Тааквят, 1990), на научно-технической кок'ерон^м "Современные композиционные материалы и интенсивная технология их производства "(г. Саранск, 1991), на первой международной научно-технической конференции "Снижение материалоемкости продукции строительной индустрии" (г. Ташкент, 1992).

П у б л и к а ц и и. По результатам диссертационной работы опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка, литературы из 141 наименования, приложений, изложенных ка страницах ма-пинописного текста. Она включает 53 рисунка и 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна работы н ее практическое значение.

В перво.й главе, посвяцекной использовансо минеральных наполнителей в технологии бетона, кратко рассматривается к анализируется обзор литературы. Изложен опыт наполнения цементов и цементных бетонов минеральными добавками различной природы, сформулированы теоретические основы раздельного способа приготовления бетонных смесей и критически оценен практический опыт применения интенсивной раздельной технология. Здесь же обобщен ото применения базальта в качестве компонента цементной сырьевой смеси, крупного заполнителя в бетонах и тонкодисной минеральной добавки в смешанных цементах.

Наибольшую известность в области изучения основных свойств цементов с кииералышьи добагкамы и бетонка на их о коса получили работа К.П.Алексзнкруна, Н.А.Белвлюбского, П.И.Боженоьа, П.П.Буд-клкоЕа, Ю.М.Бугта, Г.Р.Вагнер, А.В.Волкенскэго, В.О.ЖурсглеЕа, В.А.Кнкда, О.В.Кунцс-вича, О.П.Мчедлова-Петросяна, А.С .Пантелеева, ¿.А.Пащекяо, Л.К.Попова, Б.Г.Скрамтаева, В.И.Соломатоэа, В.В.Ти-мааева, В.В.Товарова, Б.Н.Урьева, В.Н.Юнга и др. В качестве тон-хоыодотых минеральных добавок использовались кварцевый песок, гранит, базальт, доломит, мрамор, известняк, мергель, золы ТЭС, шлаки, пыль производства ферросплавов и другие дисперсше материалы.

Анализ отечественных и зарубежных источников показывает, что применение минеральных дос^ок позволяет снизить расход цемента, направлено изменять физико-технические характеристики бетона и решает проблему утилизации промышленных отходов. Депонты с минеральными добавками и бетона на их основе по своим свойствам не уступают чистоклинкершм, а по некоторым показателям и превосходят их. Исследованиями установлено, что на физико-технические характеристики решаадее влияние оказывают количество и'дисперсность минерального наполнителя,"технология совмещения клинкерной составляющей с минеральной добавкой, а также технология приготовления бетонных смесей на основе таких вяжущих.

Работы А.А.Пащенко по использованию базальта в качестве компонента сырьевых смесей для получения гортландцементного клинкера подтверждает его эффективность и свидетельствуют об активном участии базальта в процессах формирования клинкерных минералов.

Развитие полиструктурной теории композиционных строительных материалов и обоснование раздельной технологии приготовления бетонных смесеЯ решающим обрсаом повышает эффективность использова-

кия кансравыага дойаьок ззедая част;: ламеята. Раздельная тохеолс-гдя предусматривает приготовление наполненного йеменского в.г~:где-го в скоростном смаситляо-активаторо и последующее его еоз:.:ехенне с-заполнятелиет в обычном бетоносмесителе. Она дает возмоглость целенаправленного регулирования свойств наполкэнного цементного ряжу'до го ва стадии его приготовления '¿а счет оптимизации количества минеральной добавки, ее дисперсности, природы и возможности химического п физического модифицирования в зависимости о? вида. Парный практический спит применения интенсивной раздельной технологии в промышленности строительных материалов подтверждает перспективность ео внедрения.

Проблема сннненм расхода цемента является актуальной, однако широкое использование минеральных наполнителей сдер^шает: ся недостаточной изученностью технологи:: приготовления з свойств бетонов на основе наполненных цементов.

Во второй главе приводятся характеристики используемых материалов, оборудования, принятых методов исследования , изготовления и выдергивания образцов.

В качестве вя.г.уаего использован портландцемент ¡.Ьосайловского цементного загода марки Щ-5С€-Д0 с удельной поверхностью Syf. = 331 S^/KT.

Химический и минералогический составы клинкера ¡.'.ихайдозского завода представлены следуэдми окислами и минералами: СаО-65,56 %, Л02-20,60 %, .-//203^,22 %, /е203-4,35 MjO-1,35 %, /О3-1,03 Ca0r/-Q,3? í?. С,/-63 С.,/-14 C-A.-9 CaA/- 13

O A» O *t

В качестве минерального наполнителя использовали молотый базальт, полученный путем помола в лабораторной паровой мельнице

п ,

М-Ю до удельно?, поверхности от ICO до ЬиО м"/кг.

Заполнители - строительный песок Тучковского карьера с

';'кр - 2,1 и гранитный щебень фракций 3-20 юл, отвечакше требованиям ГОСТ 10268-80.

3 качестве модисицкруацей добавки применялся суперпяасткфи-кагор С-3 (ТУ6-14-625-80), который еводился в бетонную смесь совместно с водой затЕОрекия.

Приготовление наполненных цементных вяяудах осуществлялось в лабораторно:.! скоростном смесителе-активаторе СА-25 КузНМзахто-строя объемом 25 литров (скорость 15,5 м/сек).

Для исследования свойств наполненных цементных композиций использован комплекс физико-химических методов:дериватографил, количественной термографии сушки, сорбции и капиллярной пропитки.

Достоверность результатов экспериментов оценивали методами математической статистики с применением ЭВМ.

Оптимизация составов наполненного цементного вянущего и бетона на его оснозе, а также технологических параметров раздельной технологии выполнены с использованием полиномиальных математических моделей второго порядка, адекватно отражающих поьедение исследуемой системы при принятом уровне значимости ( оС » 0,05).

В основу экспериментальных исследований положены научные концепции полкструктурной теории композиционных строительных материалов,

3 третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований цементных вяжущих } наполненных тонко-молоткм базальтом. -

Согласно теоретическим представлениям к практическим исследованиям наиболее существенным фактором, оказывающим влияние на свойства наполненных цементных композиций, является степень наполнения (С„= К/ц), В проводимых исследованиях изучались свойства

наполненного цементного камня в зависимости от степени наполнения и удельной поверхности базальта.

На первом этапе, при проведении экспериментов, исследовалось влияние количества тонкодисперсного базальта на прочность цементного камня при постоянных значениях В/Ц, которые принимались 0,35; 0,45; 0,60. Удельная поверхность базальта изменялась от ICO до 500 н^/кг, а степень наполнения от 30 до 70 %.

Анализ графических зависимостей прочности наполненного цементного камня от степени наполнения для всех значений Б/ц и зо все сроки твердения показывает, что они носят экстремальный характер с четко выраженным максимумом при оптимальных значениях Су . При прочих равных условиях оптимальная степень наполнения цементных композиций увеличивается от 30 до 70 % с увеличением водо-цементкого отношенгл от 0,35 до 0,60. При этом абсолютная прочность наполненного цементного камня, полученного.по раздельной технологи;:, снижается, а относительная, по сравнена с кэктроль-ными образцами - возрастает. При увеличении дисперсности базальта прочность при сяатии и изгибе цементного камня с 3/Д разным 0,35 и 0,45, как правило, увеличивается, ко оптимальная степень наполнения при этом снижается и тем значительнее, чем меньше Еодоцеыент- 'ное отношение. При3/Д = 0,60 наибольшую абсолютную прочность при с.татии и при изгибе имел цементный камень, наполненный базальтом с удельной поверхностью 100 ы^/кг. .Максимальные значения степени наполнения цементного камня наблюдается в образцах с удельной поверхностью наполнителя ICO м /кг для 3/Д •- 0,45+0,60 и з . образцах с удельной поверхностью наполнителя 350 з^/кг для Б/Д = 0,35. Прочностные характеристики -наполненного цементного камня в возрасте одного года и выг;е увеличиваются с уменьшением удельной

п

поверхности тонкомолотого базальта до 100 mVw, поэтому за оп-

тимолькуз дисперсность базаатевого наполниталк принята величина ЮС г.^/кг. Увеличение дисперсности иецелг сообразно такхе и из-за высокой энергоемкости процесса измельчения.

При степенях наполнения Су .. 3,0//,5 отмечается повышение прочности цементного ка.\;кк, нагол^енного тоякодисперсшм базальтом как при сгьтии, так и ира изгибе. Причем при изгиба эта зависимость проявляется болао четко. Абсолютная величина прочности при атом мовьшэ, чем прочность достигаемая вра опхишяьяой степени наполнения.

Подвижность наполненного цементного вяжущего, приготовленного по интенсивной раздельной технологии ка 7-28 % вша, чей у контрольных композиций, приготовлешшх обычна,! способом. С увеличением водоцементного отношен*-. от 0,35 до 0,45 расплав увеличивается с II до 2? %, а при Б^Д * 0Г60 па '8 %,

На основании проведенных экспериментов и полученных зависимостей Вс_. = У (Су) выполнены исследования влияния на свойства наполненных цементных композиций водоцементного отнесения, количества митрального наполнителя п его дисперсности в области экстремума (т.е. оптимальной степени наполнения) с применением математических методов плакирования эксперимента.

В качестве критерия оптимизации вкбраныэ прочность при. сза-тии через 7, 28 и 335 сую г, (Е^), прочность при изгибе чероз 7, 28 и Зо5 суток С^), и показатель расшшза наполненного цемент- ■ ного вяжущего, которые исследовались в процессе выполнения трог-факторного эксперимента, как функции регрессии вида У * $ (Хр Х2, Хд), где: Х^ - водецеыэнтиоо отношение; Х^ -степень наполнения вяжущего; - удельная поверхность .базальта.

Поставленная цель была достигнута реализацией эксперимента по явкомаозвдвокнему плану Еокс^-Бенкика Вд с одной центральной точкой..

Узловая хнкугарсвания эясперимеита приведены "в табл. I.

Таблица I

Наименование !0боз-

Фаеторов !наче-

!ние

Водс^ентиое отношение,

Степень наполнения, НДЩ-Й), %

Удельная поверхность • минерального наполнителя

и2/ га?

■ Прл уровне значимости е£ = 0,05 получены следующие адехшат-нгг> модели;

для прочности при сжкая (МПа) % = 35,34 - 21,73Х-£ - О.ЗЭХ, - 0,43Хд + 3,Шх| + 0,07х| -

- 0Д0Х§ + 4,94Х1Х2 + 3,14ХтХ3 + 1,27X3X3

Лт ' = 40,61 ., 22 .Ши - 0,то -ь 0.41Х, + 3.95Х? ~2В .х а о х

* 3,20Хз + б»351!^ ~ °.°И1Хз + 1,е£Х2Х3

м 73»93 - 23- 3,72Хо + 3,ШХ3 - 3,52х'| + 1,4®? + 12 .ОХ^ - О^.Хз-Хд + 1,®12Х3 для прочности при изгиба (МПа)

В2 « 8,33 - 3,ьЩ + О.ЬОХэ + 0,21Хд + 0,73л| + 0,21Х| + + 0,68x2 + О.бЁХ^ + 0,78X^3 + 1,03X2X3 ■

Значение переменных при уровне варьирования

~ " Т ~ "о Г I I

Л1 ч

0,30 20

0,45 30

0,60 40

100

300

500

- 1.ГЖ5 +

- 5,4П| +

^28 = 9'75 ~ 2,89Х1 + °'23х2 ~ 0.53X3 + °;ssxi + 0,063X1 + + 1,04Х§ + 0,97X^2 + O.b&X^ + O.SGXgXg г = 9,86 - 3,9IXj + 1,28Х2 - 0Д7Х3 + 2,80Х^ + 0,97x3 +

+ о,юх§ + 1,13x^2 + 1,31x^3 - i.iaXgXg-

для подвижности (мм)

У = 112 + 40,13лj - Ю,63Х2 - 12,75Хз - 16,13х| - 9,63х| +

+ 5,13Х§ + 1,25X^2 - 5,0X^3 - 2,0Х2Х3

На основании полученных моделей можно утверздать, что по степени влияния на параметры выхода, переменные факторы располагаются в следующем порядке Xj > Х2 > Х3. Чем вше водоцементное отношение, тем ниче значения предела прочности при сжатии и изгибе, однако степень влияния водоцементного отношения различна в зависимости от степени наполнения и еще в меньшей степени зависит от удельной поверхности базальта. С увеличением водоцементного отношения оптимальная степень наполнения увеличивается, а удельная поверхность минерального наполнителя, соответствующая максимальным значениям прочности и реологических показателем; составила 500 и 100 ь?/кг, соответственно для образцов в возрасте 28 суток и одного года.

Для пластификации наполненных цементных вяхуцих использовался супирпластификатор С-3, основным преимуществом- которого перед другим'' традиционными пластификаторами является то, что он практически не сникает прочностные свойства бетона при любых условиях твердения, a также доступен большинству производителей бетонных и железобетонных изделий.

С целью изучения влияния суперпластификатс ч С-3 на свойства наполненного цементного шчущего, а такче ьзапыосня:»:: его о дру-

гиш переменными факторам: (водоцементноз отношение, степень наполнения) реализован некомпозициоишй план типа Бокса-Бешаша Вд с одной центральной точкой.

Условия плакирования эксперимента приведоны в табл. 2.

Таблица 2

Наименование факторов

!0боз-!наче-!нил

I

Значения переменных при уровне варьирования

- I 0 ! + I

Х1 0,30 0,45 0,60

30 45 60

• % 0,60 0,90 1,20

Водоцементное отношение, В/Ц

Степень наполнения, НДЦ+Щ , %

Количество С-3, %

для прочности при сжатии (МПа)

Зд- = 4,0,8 - П.СвХд. -.0,62Х2 + 3,35Хз + 0,6Х£ - 0,72х| +

+ 4ДЙХ§ + Э.ббХ^ - 1,2X^3 - 1,32X3X3

Е1 • = 46,75 - 20,11X3- - 3,04Х2 + 3,43X3 + 2-35Х1 + 2,17Х| + 23

+ Зх| + 11,81X^2 - 0,92X^3 - 4,96X2X3 для прочности при изгибе (МПа)

В^ = 7,9 - 2,60Х1 + 0,63X2 + 0,014Хз + 0,78Х| + 0,10Х£ -

- о,1бх§ + о.бгх^ - о.ззх^з - 0,61X3X3

= 9,26 - 2,баХ1 + 0,93Х2 + 0,09X3 + + 0.31>| -

- 0,86X3 -+ 0,97X^2 -'0,48X^3 - О.Ш^з для подвижности (мм) У = 122 + 40,38Х1 - 28,оЯХ2 + 13,6X3 - 0.02Х? - 0,03£х| +

+ о,со4х§ + о,стеках, - с,ош^ - о.сс^Хз

Анализ полученных моделей позволяет заключить, что по стоко-пи влияния на параметр прочности при сжатии переменнив факгори располагаются в следующем порядке Х^ > Х^> л,. С увеличенном воде-цементного отношения оптимальная степень наполнения увеличивается, а оптимальнее количество супориластлфикатора С-3, вводимого в исполненное цементное тесто, уменьшается с 1,2 до 0,6 % от массы цемента.

По степени влияния на параметр прочности при изгибе переменные факторы располагаются в следующем порядке Х|> Х^ > Хд. С увеличением степени наполнения цементного вяжущего влияние количества вводимого суперпласткфикатора увеличивается. Однако, его увеличение свшю 0,9 % от массы цемента не оказывает существенного влияния на прочность наполненного цементного камня при изгиба. Поэтому оптимальной дозировкой супераяастифккатора С-3 в наполненных цементных. композициях можно сдатать величину его в пределах от 0,6 до 0,9 % от массы цемэкта.

ЭЛ4й.л1тнос1'Ь супарпластификатора С-3, как разаиаштеля, увеличивается при введении его в наполненные базальтом цементные композиции. С ростом степени наполнения эффективность суперилас-тнфикатора С-3 возрастает. При оптимальной степени наполнения цементного вяжущего разжкшегд^в действие суперпласт1лкатора С-3 - наибольшее.

Для количественной оцешш подвижности цементных вяжуща, наполненных базальтом, исследовались их реологические характеристики, такие как предельное напряжение сдвига, вязкость и пластическою деформации.

С увеличением степени наполнения цементного вяжущего тонкомолотым базальтом от 0 до 50 % нацряао.чие сдвига увеличивается. Введение суперклосткО. пкатора » наполненную цементную композиция

сшкает величину напряжения сдвига в два раза, причем с повышением стелет! наполнения эффективность действия суперпластификатора увеличивается. Вязкость цементного вяжущего, наполненного базальтом, при введения суперпластификатора С-3 уменьшается в 4-6 раз. Величина пластической деформации связующего с увеличением степени наполнения уменьшается. С введением суперпластификатора С-3, процесс уменьшения пластической деформации' замедляется в 2-2,5 раза. В начальный период твердения наполненные вяжущие сохраняют свою подвижность на уровне ненаполненных, а на конечной стадии твердения насаждается интенсификация их твердения.

Исследование влияния тонхомолотого базальта на формирование структуры цементного камня проводили методом капиллярной пропитки, основанном на закономерностях физярация воды через пористый материал под действием азрепада капиллярного давления при наметающейся с течением времени толщине фильтрующего слоя. Результаты экспериментов показывают, что общая пористость закокоморно снляается го мере увеличения количества минерального наполнителя. С увеличением количества наполнителя удельная поверхность новообразований цементного уемня снижается. Но это снижение кажущееся. Злаченая удельной поверхности, пересчитанные по отношению к массе це-' шнтяого кашя, а не к массе наполненного вязущего, остается неизменными п дане кмевт тенденцию к росту по ызре увеличения количества минерального наполнителя (табл. 4),

Г.тст удалькэй поверхности твердой фазы в возрасте одного года по сравнении с 28 сутками у ненаполненных образцов больше чем у наполненных. Это свидетельствует о том, что наличие минерального исполнителя способствует более полной, гидратации цемента ь ра'хгсо сроки (до 28 суток).

Фазовый состав и количество продуктоь гидратации

Таблица 4

Характеристики структуры иаполне;шого цементного камня

Степень !Кол-во иаполн. ! С-3, % ! % 1 ! Шорис-¡тость ¡По % ! ! .'Коз&рициент ¡массопереиоса | хЮ .м2/^ ! ¡Удельная поверхность о ¡твердой фазы, £у,г., ЬГ/КГ | 28 суток | 365 суток

0 40,6 10,3 142 (142) 200 (200)

30 31,2 11,9 78 (100) 155 (220)

40 30,6 5,5 89 (150) 115 (190)

50 28,6 ■ 13,9 75 (150) 87 (174)

0 0,8 35,6 2,9 151 (151) -

30 0,8 29,1 . 2.8 ПО (160) -

40 0,8 . 25,6 1,9 92 (152) -

50 0,8 24,1 2,2 85 (170) -

но данным ронтгено-фазового и дифференциально-термического анализов наполненного цементного камня в возрасте 28 и 365 суток с суперпластифякатором С-3 и без него. Выявлена определявшая роль портлаедита как матрицы в процессе формирования структуры гидратных образований при гидратации цемента. В образцах с использованием базальтового наполнителя с возрастом отмечается изменение фазового состава собственно базальта, что свидетельствует об активном использовании его в процессе гвдратационного синтеза. Бведеьла суперпластификатора С-3 но влияет на фазовый состав продуктов гидратации, как наполненного, так и ненаполненного цементного камня.

По результатам проведенных экспериментов установлена роль тонкомолотого оазальта в процессе структурообра.ования наполнен-

цементных композиций и получены оптимально наполненные цементные вяжущие, з'которых от 30 до 70 % клинкера заменено дисперсным базальтом.

В четвертой главе приводятся результаты исследований свойств бетона, наполненного базальтом и приготовленного по интенсивной раздельной технологии.

Из основных технологических факторов, влияющих на свойства наполненных бетонных смесей и бетонов из них, исследовались последовательность .загрузки компонентов связующего в смеситель-активатор, продолгительность перемешивания компонентов, последовательность ЕВ2ДЗ.ШЗЯ оулоршгасгификатора С-3, определение оптимальной консистенции цементно-песчаного раствора в активатора.

Оптимальная схема загрузки смеситата-актигатора: вода + песок ■!• дст'вят + наполнитель позволяет получить бетоны с необходимой осадкой конуса яри сохранении требуемой прочности, а оптпмзль-яая пред елглт ольл с с тз перемешивания наполненного вянущего составила 60 сек. Ояташльи.м способом дозирования супоршшстификато-ра С-3 является его введение непосредственно в бетонную смесь. к

Оптимизация коясистзнщя! цемецтно-песчаного раствор-д, как наиболее значимого фактора, выполнена с привлечением математических мэтодов планирования эксперимента по двухфакторксму симплокс-сугмируоюгу рентабельному плану второго порядка. С увеличением содортания колкого заполнителя в смеситель-активатора, подвижность и прочность при сжатии бетона увеличивается. Наибольшие зкачонгл соо^ватстауют водствердсму отношена» 0,21+0,25, принятому как оптимальное. Значение оптимального значения ВД поззоли^т быстро выполнить подбор .чомяэнонтоз, загружаемых в смеситель-активатор'Прх любых составах бекона.

Кинетика набора прочности бетоном исследовалась яа сссаз'-их-

кубах с размером 7x7x7 см в возрасте 3, 7,-28, 180, 270, 365 суток в условиях нормального твердения к поело пропарки на составах бетона с 30, 40 и 50 % снижением расхода цемента. Требуемая подвижность бетонных смесей достигалась введением суперпластификатора С-3.

Установлено, что наполненные бетоны характеризуются повышенной прочностью в первые 7 суток твердения, а к 28 суткам имеют такую же прочность как и контрольные составы. Прочность контрольных образцов относительно стабилизируется после Э месяцев твердения, в то вреь-л как прочность бетона, наполненного базальтом продолжает монотонно увеличиваться.

Водонепроницаемость бетона определяли по стандартным методикам ГОСТ 12730.5,-84 н& образцах-цилиндрах с диаметром к высотой 150 мм в возрасте 28 суток. Полученные значения коэффициента фильтрации показывают, что марка по водонепроницаемости бетона, наполненного базальтом на одну марку выше чем у бетона контрольных образ, рв.

Водопоглощеиие бетона определяли на образцах кубах 7x7x7 см путем погружения их в воду в соответствии с ГОСТ 12730.3.-78. Водопоглощеиие бетона, заполненного базальтом, меньше за счет снижения его общей пористости и уменьшения среднего радиуса капилляров.

Морозостойкость бетонов оценивалась наибольшим числом циклов попеременного заморакшзания и оттаивания, которое способны выдержат* образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 5 %. Замораживание выполняли при температуре -20°С, оттаивание образцов производилось в воде. Бетоны с оптимальной степенью наполнения вцдорхали нормируемое число циклов без существенного снижения прочности и показали лучшие результаты, чем ботоны контрольных образцов.

Усадочные деформации исследуемых бетонов определялись на призматических образцах размером 70x70x280 мм по ГОСТ 24544-81.. Установлено, что относительная деформация усадки н два раза ниже у бетона, наполненного базальтом, по сравнению с ненаполненным бетоном.

В пятой главе представлены предложения по приготовлению бетонных смесей, наполненных тонкомолотым базальтом, по интенсивной раздельной технологии и результаты опытно-промыпиен-ного внедрения полученных составов бетона.

Прогшшленкая апробация технологии приготовления наполненных бетонов подтвердила результаты лабораторных испытаний.

Опытно-промшленноо внедрение результатов диссертационной работа осуществлено ка заводе ЖБК-I г. Саранска при производстве фундаментных блоков, блоков стен подвала, колонн и плит покрытия. Экономический эффект составил 15,3 тыс. руб. в ценах 1991 года.

ОЩЙЕ ВЫВОДЫ

1. Эксперишнтально-теоретическими исследованиями цементных вяжущих, наполненных тонкоколотил базальтом и бетонов на их с jho~ ез, приготовленных по интенсивной раздельной технологии, установлена возможность снижения расхода цемента на 30-50 % для бетонов класса BI5, В20, Б22,5, В25 за счет введения минерального наполнителя оптимальной дисперсности без снязения их физико-технических характеристик.

2. Совремэшшми физико-химическими метода'.® исследований изучены особенности гидратации и структурообразования наполненного цементного камня. Установлены следуюаие особенности тации цементного вяжущего, наполненного базальтом: увеличение гидравлической активности цемента в нзчалыгып nepnci твердения;

увеличение степени гидратации цементных минералов в поздние сроки; изменение фазового состава продуктов гидратации вследствие активного воздействия базальта в процессе гидратационного синтеза.

3. Установлена оптимальные значения степени наполнения Cv= 30+70 $ и удельной поверхности базальта в наполненном цементном вяаущем. Выявлено, что оптимальная степень наполнения увеличивается с увеличением водоцоментного отношения. Прочностные характеристики наполненного цементного камня при выдерживании свыше года увеличиваются с уменьшением удельной поверхности тонкомолотого базальта (до 100 м^/кг). Оптимальная дисперсность базальтового наполнителя рекомендуется поэтому 100 м^/кг. Увеличение дисперсности нецелесообразно такке и по экономическим соображениям из-за высокой энергоемкости процесса измельчения.

4. Выявлено, что с увеличением дисперсности базальтового порошка повышается прочность наполненного цементного камня также и при степенях наполнения 3,0+7,5 % как при сжатии, íbk и при изгибе. Подвижность наполненного цементного вяжущего, приготовленного по интенсивной раздельной технологии, на 7-+28 % вше чем у контрольных композиций, приготовленных по традиционной технологии.

5. Изучено влияние, добавки суперпластификатора С-3 на реоло-

«

гические и физико-механические свойства цементных вяжущих, напол-ненн'х тонкомолотым базальтом. Установлено, что эффективность действия суперпластификатора С-3 увеличивается с -увеличением степени наполнения цементного вяжущего базальтом до оптимальной величины, а оптимальная дозировка суперпластификатора С-3 не долж-"а превышать 0,5+0,8 % от массы цемента.

6. Разработаны и оптимизированы составы бетона классов BI5, В20, В25 со снижением на 30-50 % расходом цемента. Исследовано влияние основных технологических факторов: последовательности

загрузки комас:г«нтов связупдего в смэситель-акгпватор, кая коксиетонцяя активйрулмого.цомонтно-пасчацого раствс свойства наполненного ботона, протопленного по интонс^ дельной технологии, ;

7. Показано, что бетоны на основа наполненного бпза! цементного вядущого, пряготовлешшо по интенсивной раздеям,^0*" нологии, обладают повышенно!! водонапрсшшаемостьв (на марку, розостойкостьв (на марку), 5з.;ест ?.:сныго ззодопоглозеяяо (на Г. 14 %), относительную деформацию усадки (в два- раза).

8. Предложена оптимальная последовательность операций и рациональная технология приготовления бетошшх смесей, наполненных базальтом. Проведено опытное внедрение бетона с базальтовым наполнителем на заводе ¿221-1 л г. Саранске.

Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в следующих печатных трудах:

1. Соломатов В.И., Фадель И.М. £отон с наполнителем из 'базальтов Сирийской Арабской Республики // Состояние и пути экономии цемента в строительстве. - Таакент, 1990 - с. 163-164.

2. Соломатов В.И., Кузьменко В.Д., Фадель И.М. Влияние величины водоцементного отношения на свойства цементных композиций,' наполненных базальтом // Современные композиционные материалы и интенсивная технология их производства. - Саранск, 19Э1 - с. 3-4.

3. Оадель И.М. К вопросу об оптимальной дисперсности базаяь-

У*

тового наполнителя, вводимого взамен части цемента, при приготовлении бетона по ИРТ // Современные композиционные материалы и интенсивная технология их производства. - Саранск, 1991 - с. 30-31,

4. Адылходлсаев А.И., Бек-Булатов А.Н., Салихов Б.Г., Соло-матов В.И., 5адель И.М. Методика и устройство для контроля струк-турообразования смесей // Известия ВУЗов. Серия: Строительство.

_ 1.';^, 7-3 - с. 114-115.

олоьатсь В.И., Кузьменко В.Д», фадель K.M. Бетоны, ¡ш-1 тонксколошч базальтом и их свойства // Снижение мате-р);сти продушил строительной индустрии. - Ташкент, 1992 JJ9.

,, Солсматол й.И., Содель И.М., Анпасв СЛ. Автоволновые •"ознвдониих строительных материалах // Извютия ■'-ооительотво. - 199::, Ш-12 - о.50-57.

МЕЛЬ ШЛД ШСТАСА

ШЕНШВНАЯ РАЗДЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНА, . НАПОЛНЕННОГО БАЗАЛЬТОМ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

дою в набор В6.0/, 93, здписано к печати

>рыат бумаги 60x90 1/16 Заказ /ЗЛ,

Типография ЬШТа, I0I475, ГСП, Москва, А-55, ул.Образцова, 15

Объем

Тирах 100 экз.