Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя

Соловьева, Лариса Николаевна

Строительные материалы и изделия

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя

кандидата технических наук: Соловьева, Лариса Николаевна
город: Белгород
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.23.05

Диссертация по строительству на тему «Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя»

Автореферат диссертации по теме "Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя"

004611545 На правах рукописи

00^/

СОЛОВЬЕВА Лариса Николаевна

КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород-2010

2 8 ОКТ 2010

004611545

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Строкова Валерия Валерьевна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Логанина Валентана Ивановна

- кандидат технических наук, доцент Тарасенко Виктория Николаевна

Ведущая организация - Брянская государственная инженерно-

технологическая академия, г. Брянск.

Защита состоится "Р"ноября 2010 года в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, ауд. 242 г.к.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

Автореферат разослан " 8 " октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

Г. А. Смоляго

Актуальность. Снижение материалоемкости и теплопроводности строительных конструкций без потери их несущей способности и других эксплуатационных свойств является одной из целей повышения эффективности строительства. Одним из практических путей ее достижения является разработка и применение легких и прочных бетонов с пониженными теплопроводностью и водопроницаемостью. Использование традиционных видов заполнителей для легких бетонов, как природных, так и искусственных, приводит к существенному влагопоглощению, что существенно ухудшает их теплозащитные характеристики при эксплуатации. Это связано с тем, что большинство заполнителей имеют слабую контактную зону с цементным камнем, обусловленную отсутствием, либо слабым химическим взаимодействием вещества заполнителя с продуктами гидратации цемента.

В связи с этим перспективным направлением является разработка заполнителей, способных к активному химическому взаимодействию с цементной матрицей, повышению ее водостойкости, прочностных характеристик и снижению теплопроводности композита в целом.

Работа выполнялась в рамках: программы «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по теме «Конструкционно-теплоизоляционный макропористый мелкозернистый бетон, с применением нанострукгурирующего заполнителя пролонгированного действия»; тематического плана г\б НИР № 1.1.07 «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007-2011 гг.; фанта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нанодисперсных модификаторов с учетом типоморфизма сырья».

Цель работы. Разработка энергоэффективного конструкционно-теплоизоляционного бетона на основе цементного вяжущего и гранулированного наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка составов и изучение свойств вяжущего с использованием тонкомолотого цементного камня;

- проектирование состава и технологии получения гранулированного наноструктурирующего заполнителя;

- разработка конструкционно-теплоизоляционного бетона с использованием гранулированного наноструктурирующего заполнителя;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований. Промышленная апробация.

Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания конструкционно-теплоизоляционного

бетона путем последовательной направленной гетерогенизашш объема композита на микро-, макро- и наноуровне его структурной организации. На микроуровне структурообразование интенсифицируется введением затравок кристаллизации в виде тонкомолотого частично прогидратирован-ного цементного камня (ТМЦК). На макроуровне - использование гранулированного наноструктурирующего заполнителя (ГНЗ) позволяет создать макропористую структуру композита с одновременной модификацией матрицы на нано- и микроуровне. Формирование монолитной контактной зоны между ГНЗ и цементной матрицей пропиткой композита содержимым гранул, позволяет перераспределить локальную плотность в композите. Это обеспечивает создание плотных стенок пор, препятствующих заполнению пустот водой, и способствует повышению прочности и водостойкости цементного камня. Зоны гетеропористого композита проранжированы по степени снижения нанопористости в следующей последовательности: цементный камень1 -> цементный камень с ТМЦК —> зоны пропитки цементного камня содержимым гранул -> оболочка порового пространства.

Выявлен характер зависимости прочности композита от степени гидратации, водоцементного отношения, удельной поверхности и количества тонкомолотого цементного камня (ТМЦК), вводимого в вяжущее в качестве центров кристаллизации. Частично прогидратированное вещество (в возрасте 3 сут), содержащее портландит, этгрингит, С-в-Н гель и остаточные клинкерные фазы (С38, С2Б и С4АР), имеет развитую реакционно-активную поверхность и интесифицирует фазообразование в полиминеральной системе цементного теста, модифицируя композит на микроуровне.

Предложен механизм структурообразования в системе «цементное вяжущее - гранулированный наноструктурирующий заполнитель». На первой стадии ГНЗ выполняет роль традиционного «инертного» заполнителя, в результате формируется композит с плотной непористой структурой. Это происходит благодаря капсулированию активного вещества в нерастворимой оболочке, которая препятствует влиянию содержимого гранул на гид-ратационные процессы, протекающие в первые трое суток. Вторая стадия заключается в упрочнении цементного камня и формировании макропор. При тепловлажностной обработке оболочка гранул, состоящая из извести и кремнефтористого натрия, пропускает растворимые гидросиликаты натрия, образующиеся в результате взаимодействия содержимого гранул - кремне-земсодержащего сырья и щелочесодержащих добавок. При перколяции

1 Бездобавочный цементный камень, отсутствующий в композите, приведен для сравнения. При анализе нанопористости данное вещество использовалось в качестве эталона для сравнения и выявления влияния ТМЦК

раствора в затвердевшую матрицу заполняются нано- и микропоры цементного камня, происходит монолитизация каркаса при одновременном формировании маркропор на месте ядра гранулированного заполнителя.

Практическое значение работы. Разработано вяжущее с использованием 1% частично гидратированного (в возрасте 3 сут) тонкомолотого (8уд=400 м2/кг) цементного камня (полученного при В/Ц=0,26), которое позволяет повысить прочность на 20% по сравнению с бездобавочным вяжущим и сократить расход вяжущего.

Запроектированы состав гранулированного наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия для конструкционно-теплоизоляционного бетона и разработана технология его производства.

Разработаны составы энергоэффективного композита на основе вяжущего с использованием ТМЦК и гранулированного наноструктурирующего заполнителя из природного сырья. Установлены зависимости основных физико-механических характеристик бетона от содержания ГНЗ. Установлено принципиальное отличие конструкционно-теплоизоляционных бетонов на основе ГНЗ от традиционно применяемых легких заполнителей, заключающееся в снижении водопоглощения на 8-10% при уменьшении средней плотности в 1,8-2 раза.

Получены закономерности изменения свойств конструкционно-теплоизоляционных бетонов, которые позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности и в совокупности на изменение системы «состав - свойства» для прогнозирования физико-механических свойств и применения непосредственно в технологии производства бетонов.

Предложена технология производства мелкоштучных изделий на основе разработанного вяжущего и гранулированного наноструктурирующего заполнителя.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ОАО «Управляющая компания ЮГК» Челябинской области.

Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы при производстве конструкционно-теплоизоляционного бетона с гранулированным наноструктурирующим заполнителем разработаны следующие нормативные документы:

- рекомендации по применению гранулированного наноструктурирующего заполнителя в технологии конструкционно-теплоизоляционных бетонов;

- стандарт организации СТО 02066339-007-2010 «Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя»;

- технологический регламент на производство мелкоштучных изделий

на основе конструкционно-теплоизоляционного бетона.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе: при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов изделий и конструкций» специализации «Наносистемы в строительном материаловедении»; магистров по направлению «Строительство»; при переподготовке специалистов в рамках контракта с ГК «Роснанотех» № 1/10 от 11.01.2010.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены: на Международном форуме «Ломоносов - 2008,2010» (Москва, 2008, 2010); Научно-практической конференции «НТТМ - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008); Ш-У Академических чтений РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2008-2010); Международных форумах по нанотехнологиям ГК «Роснанотех» (Москва, 2008, 2009); Всероссийском съезде производителей бетона, (Москва, 2009); Всероссийских молодежных инновационных конвентах (Москва, 2008, Санкт-Петербург, 2009); «Селигер-2010», смене «Инновации и техническое творчество» (Тверская область, 2010).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 18 научных публикациях, в том числе, в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ России. На состав и технологию гранулированного заполнителя получено четыре патента: 1Ш 2358936, Яи 2358937, 1Ш 2361834,1Ш 2361835, приоритет от 15.11.07.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 208 страницах машинописного текста, включающего 46 таблиц, 79 рисунков и фотографий, списка литературы из 184 наименований, 7 приложений.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности производства макропористого конструкционно-теплоизоляционного бетона на основе цементного вяжущего и гранулированного наноструктурирующего заполнителя (ГНЗ);

- механизм структурообразования в системе «цементное вяжущее -гранулированный наноструктурирующий заполнитель»;

- характер зависимости прочности композита от степени гидратации, водоцементного отношения, удельной поверхности и количества тонкомолотого цементного камня;

- состав гранулированного наноструктурирующего заполнителя для конструкционно-теплоизоляционного бетона и технология его производства;

- технология получения конструкционно-теплоизоляционных бетонов и мелкоштучных изделий на их основе;

- результаты внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Конструкционно-теплоизоляционные бетоны, обладая полифункциональным назначением, широко востребованы в промышленном и гражданском строительстве. Основными компонентами, определяющими их эксплуатационные характеристики, являются заполнители, спектр которых как по происхождению, так и по физико-механическим характеристикам, достаточно разнообразен. При всех достоинствах применяемых заполнителей, вяжущих и бетонов к числу факторов снижающих их свойства можно отнести невысокую прочность, слабую адгезию цементного камня к заполнителю и высокое водопоглощение. Для повышения качества бетонов, в виду их поликомпонентности и полиструктурности, целесообразно разработать механизмы оптимизации структуры на всех размерных уровнях.

В связи с этим рабочей гипотезой данного исследования явилась возможность создания конструкционно-теплоизоляционного бетона рациональной структуры путем последовательной направленной гетерогенизации объема композита на макро-, микро- и наноуровне его структурной организации, путем интенсификации гидратации вяжущего с одной стороны, и использования активного заполнителя пролонгированного действия - с другой.

Для снижения расхода цемента, массовая концентрация которого при получении бетонов с использованием легких заполнителей составляет до 300 кг/м' бетонной смеси в зависимости от вида заполнителя, была изучена возможность использования тонкомолотого цементного камня в качестве активатора процессов гидратации цемента.

В качестве вяжущего при проведении лабораторных исследований использовали цемент ЦЕМ I 42,5 Н производства ЗАО «Белгородский цемент» и ОАО «Уралцемент» - при промышленной апробации.

Ранее проводили исследования по использованию тонкомолотых отходов материалов на цементном вяжущем в качестве добавок. Однако большинство исследований базировалось на использовании полностью прогид-ратированного цементного камня, т. е. в возрасте старше 28 суток, в том числе на применении утилизируемого бетонного лома. В подобных системах процессы гидратации можно считать практически завершенными. Комплексные исследования по применению частично прогидратированного цемента и зависимости свойств вяжущего от степени гидратации, водоце-ментного отношения и удельной поверхности вводимой добавки, недостаточно проработаны.

В связи с этим были изучены составы цементного камня без заполнителя при различном водоцементном отношении. Результаты испытаний показали, что наибольшей прочностью обладает цементный камень с В/Ц=0,26, что соответствует нормальной густоте цементного теста.

Для получения тонкомолотой добавки на основе цемента различной степени гидратации производился помол цементного камня в возрасте 3, 7, 14 и 28 сут. Наибольшей размолоспособностью обладает цементный камень с высокой степенью гидратации (28 сут), наименьшей степенью - 3 сут. Цементный камень в возрасте менее 3 сут использовать нецелесообразно из-за его повышенной пластичности.

Рациональным уровнем дисперсности вводимой добавки является 400 м2/кг. Это связано с одной стороны с повышенной энергоемкостью процесса помола и с другой - интенсивной агрегацией вещества при увеличении удельной поверхности.

Анализ физико-механических характеристик вяжущего с использованием разработанной добавкой свидетельствует, что максимальной прочностью обладает композиция с использованием 1% тонкомолотого цементного камня (ТМЦК) (табл. 1), гидратированного в течение 3 суток.

Таблица 1

Кинетика набора прочности цементного вяжущего в зависимости от степени гидратации и дозировки ТМЦК_

Вид и количество ТМЦК Предел прочности при изгибе и на сжатие (МПа) при различных сроках твердения (сут)

Возраст, сут Кол- 7 14 28

во, % - Ктг. • Кмэг. • Киэг. Ксж- Ниэг Кж.

без добавки ТМЦК 2,9 16,7 5,3 27,2 7,3 41,2 8 48,2

0,5 3,62 18,1 6,4 31,9 8,22 45,3 9,02 52,7

4,7 22,1 7,67 34,3 9,35 50,2 10,2 57,8

3 4 19,9 6,9 32,8 8,58 47,9 9,43 54,9

0,5 3,76 16,9 6,2 29,3 8,31 45,5 9,2 51,9

7 1 4,52 20,2 7,1 32,3 8,9 48,4 9,98 55,4

3 4,33 18,1 6,83 30,1 8,75 46,8 9,55 53,1

0,5 3,34 16,8 5,92 28,8 7,65 43,2 8,4 51,1

14 1 3,9 19,8 6,5 31,5 8,42 47,1 9,17 54,4

3 3,65 19,1 6,28 29,6 7,98 44,6 8,9 52,2

0,5 2,9 16,7 5,8 28 7,9 41,9 8,4 49,1

28 1 3,5 18,8 6,1 30,6 8,4 44,3 8,9 53,61

3 3,2 18 5,9 29,1 8,1 43,2 8,6 52,1

Увеличение прочности составляет 20%. Повышение содержания добавки до 3% приводит к снижению прочностных показателей вяжущего.

Результаты фазового состава цементного камня с добавкой ТМЦК показали увеличение количества портландита, что свидетельствует об интенсификации гидратации.

Анализируя микроструктуру (рис. 1) гидратированного вяжущего2, полученного при использовании добавки-затравки в виде тонкомолотого цементного камня, можно проследить ее изменение в зависимости от количества вводимого компонента. При использовании 0,5% ТМЦК в общей своей массе структура образца не имеет существенных отличий от бездобавочного цементного камня (рис. 1, а). Однако, в мелкозернистой хлопьеподобной массе наблюдаются редкие скопления игольчатых новообразований.

Увеличение количества ТМЦК приводит к резкому увеличению как пластинчатых кристаллов портландита, так и игольчатых новообразований эттрингита, покрывающих частицы цемента и прогидратированного вяжущего.

При введении 3% ТМЦК (рис. 1, в) наблюдается большее количество разрозненных, не взаимосвязанных частиц цемента, покрытых новообразованными фазами, между которыми равномерно распределены кристаллы портландита. В качестве соединительных мостиков выступают тонкие нитевидные кристаллы эттрингита, достигающие 3-4 мкм в длину, которые, вероятно, не столько связывают отдельные агломерации вяжущего, сколько расклинивают их.

Данный факт подтверждается и частым расслоением кристаллов портландита по плоскостям спайности, между которыми также наблюдаются нитевидные образования. В связи с этим, создается достаточно рыхлая микроструктура основной массы цементного камня.

В тоже время, добавка 1% ТМЦК приводит к формированию микроструктуры цементного камня с четкими срастаниями отдельных блоков в монолитную массу. Кристаллы портландита имеют не механические, а химические связи с частицами цемента, плотно обросшими новообразованными продуктами гидратации в виде губчатых агрегатов из микрокристаллического вещества (рис. 1, б).

Данной спецификой микроструктуры объясняется более высокая прочность цементного камня, синтезированного при введении 1% ТМЦК и подтверждается роль данной добавки как центра кристаллизации продуктов гидратации.

Для изучения влияния ТМЦК на изменение структуры были синтезированы образцы вяжущего без заполнителя

Рис. 1. Характер микроструктуры цементного камня в возрасте 28 суток с различным содержанием добавки ТМЦК: а - 0,5 %; 6-1 %; в - 3 %

С целью выявления роли добавки ТМЦК при гидратации портландцемента был проведен эксперимент по изучению влияния на прочностные характеристики вяжущего того же количества добавки (1%) кальцита и

кварца. Данные компоненты были взяты при одинаковом уровне дисперсности. Анализ результатов (рис. 2) показал, что введение 1% кварца и кальцита снижает прочность по сравнению с бездобавочным вяжущим на 2 и 13%, соответственно, а по сравнению с добавкой ТМЦК - на 22 и 35%.

60 -| 55 -50 -45 -40

57.8

53.6

48.2

47.14

42.65

ТМЦК 1% (3 суг.) без добавок

Кальцит 1%

Кварц 1 % ТМЦК 1 % (28 суг.)

Рис. 2. Прочность цементного камня в возрасте 28 суток в зависимости от вида добавок

Приведенные результаты косвенно свидетельствуют, что частично про-гидратированный цементный камень выступает в роли центра кристаллизации в отличие от кальцита и кварца, которые являются микронаполнителями.

Анализ изменения физико-механических характеристик вяжущего с использованием ТМЦК при твердении в течение трех лет свидетельствует о росте прочности на 16% в сравнении с бездобавочным цементом.

Таким образом, установлено, что 1% ТМЦК с 8уд=400 м2/кг в возрасте 3 сут, синтезированного при В/Ц=0,26, интенсифицирует фазообразование в полиминеральной системе цементного теста, повышая активность вяжущего на 20%.

Следующим этапом работы являлась разработка заполнителя для получения конструкционно-теплоизоляционного бетона.

Физико-механические характеристики легких бетонов зависят от следующих свойств заполнителей: плотность, прочность, гранулометрический состав, количество и степень его адгезии к матрице. Таким образом, при рациональном подборе состава легких бетонов при достаточно прочном заполнители наиболее ослабленным участком композита является контактная зона, по которой и происходит разрушение.

В связи с этим, актуальным направлением является разработка запол-

нителей, способных к активному химическому взаимодействию с цементной матрицей, повышению ее водостойкости и прочности, снижению теплопроводности композита а целом.

Предварительными исследованиями установлено, что реакционно-активными компонентами по отношению к продуктам гидратации цемента являются скрытокристаллические кремнеземсодержащие минеральные образования и щелочные добавки.

Получение активного гранулированного заполнителя в лабораторных условиях осуществляли по следующей методике. Из исходных сырьевых материалов изготавливали гранулы, состоящие из ядра и защитной оболочки. Ядром является молотая смесь из кремнеземистого компонента (в качестве которого для модельных систем использовали кремнекислоту, а в качестве природного сырья - опоку Коркинского месторождения), гидроксида щелочного металла и раствора жидкого стекла в определенном массовом соотношении. Полученную смесь подавали на стандартный шне-ковый гранулятор, где получали ядра заполнителя заданного размера. После чего их направляли в барабанный смеситель на формирование защитной оболочки путем окатывания в сухой смеси, состоящей из молотой извести и кремнефтористого натрия. В результате был получен гранулированный наноструктурируюцдай заполнитель с насыпной плотностью 700750 кг/м3.

На основании проведенных исследований предлагается следующий механизм структурообразования (рис. 3) материала с гранулированным нано-структурирующим заполнителем.

1=>

СУ4

Ж 3

I стадия II стадия

Рис. 3. Стадии формирования бетона на

I. Начальная стадия, на которой происходит схватывание цементного камня и набор прочности. Твердение композита происходило в естественных условиях. В этот период гранулированный заполнитель выступает как «инертный» компонент системы, т. е. происходит взаимодействие (адгезия) цементного камня с поверхностью гранулированного заполнителя, а содер-

сформированная структура макропористого бетона основе ГНЗ

жимое гранул остается неизменным. Это происходит за счет капсулирова-ния активного вещества в нерастворимую оболочку, которая защищает цементный камень, препятствуя нарушению гидратации, протекающей в первые трое суток. На момент окончания первой стадии композит имеет плотную непористую структуру.

Согласно теоретическим представлениям о кинетике гидратации клинкерных минералов, а также экспериментальных исследований, определено рациональное время, необходимое для завершения данной стадии. Оно составляет трое суток. За этот период цементный камень набирает 30% прочности.

II. Вторая стадия заключается в создании монолитной крупнопористой структуры композита. Она протекает при тепловлажностной обработке в пропарочной камере при температуре изотермической выдержки 80-90 °С и режиме пропаривания 3-6-2 ч. В этот период происходит взаимодействие компонентов содержимого гранулированного заполнителя. Оболочка гранул, состоящая из молотой извести и кремнефтористого натрия, пропускает образующиеся в результате взаимодействия щелочных металлов с активным кремнеземом растворимые гидросиликаты, которые проникают в затвердевшую матрицу между гранулами, заполняя микропоры цементного композита. Таким образом, происходит монолитизация цементного каркаса композита с одной стороны, и формирование пор на месте ядра гранулированного заполнителя, с другой.

Объем пор, сформированных гранулированным наноструктурирующим заполнителем, можно представить в следующем виде:

^м.пор ~ ^ГШ ^об. ' ;/.в. '

где: у - объем макропор композита, у - объем активного грану-м.пор ГНЗ

лированного заполнителя, V ^ — объем плотной оболочки порового пространства ГНЗ, у -объем непрореагировавшего вещества ГНЗ.

Плотная, прочная, водонепроницаемая оболочка порового пространства, согласно данным количественного полнопрофильного РФА, представлена минеральной композицией, мае. %: кальцит - 10, аморфная фаза - 90. Ее толщина определяется количеством вещества защитной оболочки.

Состав непрореагировавшего вещества и его количество определяются составом и реакционной способностью сырья, используемого для получения ГНЗ. Как показали результаты экспериментальных исследований, при использовании 100% реакционного кремнеземистого компонента, в качестве которого при проектировании модельных систем была использована кремнекислота, объем непрореагировавшего вещества ГНЗ равняется 0. Тогда формула (4.1) будет иметь вид:

V =У -V пор ГНЗ об.

При использовании в качестве кремнеземистого компонента горных пород, либо отходов промышленности, удовлетворяющих по минералогическому составу требованиям, предъявляемым к сырью для получения ГНЗ,

у будет определяться видом и количеством примесей. н.в.

Так, объем непрореагировавшего вещества при использовании опоки Коркинского угольного месторождения, составляет не более 30% общего объема ГНЗ. В виду наличия плотной водонепроницаемой оболочки поро-вого пространства, данный остаток не оказывает существенного влияния на прочность и водопотребность композита в целом.

Согласно анализу пористости отдельных участков мелкозернистого бетона на основе ГНЗ по методу БЭТ3 (рис. 4), зоны гетеропористого композита проранжированы (рис. 5) по степени снижения нанопористости в следующей последовательности: цементный камень1 —> цементный камень с ТМЦК —» зоны пропитки цементного камня содержимым гранул —оболочка порового пространства.

5 10 15 20 25 30 35

D, им

- наноструктурированный цементный камень (после пропитки); I - цементный камень без пропитки; - оболочка гранулы; ВЯ - цементный камень с ТМЦК

Рис. 4. Характер распределения нанопористости в различных участках композита

Для детализации представлений о механизме воздействия силикатной составляющей ГНЗ на цементную матрицу - является ли она инертным заполнителем порового пространства или представляет собой активный нано-структурирующий реагент, проведены аналитические исследования методами РФА и ИК-спектроскопии.

3 По данным SoftSorbi-H ver. 1.0, БГТУ им. В.Г. Шухова

Рис. 5. Зоны гетеропористого композита

Спектры рентгеновской дифракции, полученные на эталонном ЦК и ЦК с НГЗ не показали значимых различий, из чего следует, что пропитка цементной матрицы силикатной субстанцией не привела к образованию микрокристаллических новообразований. Незначительный эффект воздействия НГЗ проявляется в увеличении концентрации портландита, что косвенно свидетельствует об интенсификации гидратации С3Ь и С2Б.

Сравнение ИК-спектров цементного камня, пропитанного содержимым гранул, с эталонным (не подвергавшимся воздействию) (рис. 6), показало отсутствие полос поглощения в 870 см'' и 3640 см-1 на спектре образца с ГНЗ.

ф |

300 700 1100 1500 1900 2300 2700 3100 3500 3900 4300 Волновое число, см"1

Рис. 6. Изменение характера ИК-спектра цементной матрицы с ГНЗ: 1 - жидкое стекло, 2 - ЦК с ГНЗ, 3 - обычный ЦК

Этот факт свидетельствует о существенном уменьшении концентрации

групп ОН"1 на поверхности кристаллов портландита и, как следствие, о снижении его реакционной способности. Отмечается заметное уменьшение интенсивности полосы поглощения 1450 см'1, соответствующей деформационным колебаниям групп ОИГ1 в вершинах кремнекислородных тетраэдров, что может интерпретироваться как их «нейтрализация» щелочными компонентами ГНЗ. Также заметно «обострение» профиля широкой полосы поглощения 800-1200 см"1 (симметричные и асимметричные деформационные колебания БИЭ-связей) с появлением четкого максимума 1080 см4, что может быть объяснено наноструктурированием силикатного каркаса на поверхности С-Б-Н-фаз.

Наблюдаемые особенности ИК-спектров интерпретируются как результат «капсуляции» жидким стеклом в тонкопленочном виде (20-наносистемы4) минеральных образований цементного камня. Можно сделать вывод об активном химическом и структурообразующем воздействии реагентного материала ГНЗ на поверхности минеральных образований цементного камня.

Таким образом, установленная совокупность процессов, протекающих при формировании разработанного композита, является инструментом для проектирования и управляемого синтеза гетеропористого материала, через направленное воздействие на его макро-, микро- и наномас-штабную структурную организацию (рис. 7).

С учетом полученных результатов были рассчитаны составы конструкционно-теплоизоляционных бетонов (табл. 2) для производства блоков, с использованием разработанного вяжущего на основе ТМЦК и гранулированного наноструктурирующего заполнителя.

Анализ проведенных испытаний показал (рис. 8), что при увеличении общей пористости композита, за счет введения ГНЗ до 55-60% его теплопроводность уменьшается в 9-12 раз; у керамзитобетона при таких же ха-

4 2Б - морфосгруктурный тип

рактеристиках пористости уменьшение теплопроводности - не более чем в 4-5 раз; прочностные характеристики бетонов при этом увеличиваются в 2 раза. Это объясняется тем, что на месте кремнеземсодержащего гранулированного наноструктурирующего заполнителя формируются поры с уплотненными стенками и полифактурной поверхностью, которые снижают интенсивность тепловых потоков в общем объеме композита.

а) 2000

1900 1800

1700

1600

с О 1500

к о 1400

к 1300

X ч 1200

о. и 1Юо1

\ \

\ N

\ \

\ N \

\ \

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

общая пористость, %

В)

¥ о, г

л о,

г*

а о.

1°. Р О,

\ N

\ \

""ч А!

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 общая пористость, %

б) 50 45

40 ©

6 35

0 30 <1

525

| 20

1 15 &10

с £

\ \

Ч! N

15 20 25 30 35 40 45 50 55 общая пористость, %

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 общая пористость, %

-*- - керамзитобетон, - - бетон на активном гранулированном заполнителе Рис.8. Эксплуатационные характеристики бетона в зависимости от общей пористости: а - средняя плотность; б - прочность на сжатие; в - теплопроводность; г - водопоглощение

Зависимость плотности от общей пористости бетона при использовании ГНЗ отличается от бетона, включающего традиционные легкие заполнители. В частности, данная зависимость у керамзитобетона носит линейный характер. Это объясняется тем, что при введении керамзита, пористость получаемого материала является практически аддитивной суммой пористости составляющих его компонентов. Увеличение макропорис-

тоста бетона, включающего ГНЗ, происходит за счет растворения составляющих ядро гранулы компонентов. При этом бетонная матрица, окружающая гранулу, теряет свою пористость. Это происходит тем быстрее, чем активнее растворяется вещество ядер гранул. Протекающая реакция наиболее интенсивно уменьшает пористость бетонной матрицы, поэтому зависимость плотности от общей пористости бетона в данном случае носит пологий характер.

Характер уменьшения водопоглощения бетонных образцов с ГНЗ диаметрально отличается от бетонов с традиционными легкими заполнителями. В частности, водопоглошение керамзитобетона при увеличении общей пористости до 55-60% увеличивается до 23-27 масс.%. При уменьшении показателей плотности и увеличении общей пористости разработанного бетона, водопоглощение его уменьшается в 4 раза по сравнению с исходным мелкозернистым бетоном. Это происходит за счет того, что образующиеся поры на месте гранулированного заполнителя из кремнезем содержащего сырья, имеют уплотненные стенки и препятствуют миграции воды, повышая тем самым водонепроницаемость бетона и водостойкость строительного изделия в целом. Также необходимо отметить, что 95% макропор полученного композита (рис. 9) являются закрытыми, водонепроницаемыми.

Разработка оптимальных составов конструкционно-

теплоизоляционных бетонов с использованием гранулированного наноструктурирующего заполнителя и исследование влияния отдельных компонентов на физико-механические свойства бетона производились с использованием метода математического планирования эксперимента второго порядка, где в качестве факторов варьирования выбраны количество гранулированного заполнителя и воды. Были выявлены закономерности изменения свойств бетона, получены математические зависимости и графические интерпретации этих зависимостей, которые позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав - свойства» и могут быть использованы для производственных рецептур бетона и прогнозирования его физико-механических свойств.

Разработана технологическая схема производства мелкоштучных изде-

Рис. 9. Внешний вид образца конструкционно-теплоизоляционного бетона с использованием ТМЦК и ГНЗ

лий на основе конструкционно-теплоизоляционного бетона. Промышленная апробация результатов диссертационной работы осуществлена на ОАО «Управляющая компания ЮГК».

Для подтверждения эффективности использование разработанного бетона был проведен сравнительный теплотехнический расчет ограждающей конструкции стены из полученного конструкционно-теплоизоляционного бетона и керамзитобетона, который показал, что толщина стены из макропористого бетона меньше, чем из керамзитобетона на 35 мм. Это доказывает эффективность использования активного гранулированного заполнителя, а также конструкционно-теплоизоляционного бетона на его основе. Экономический эффект от внедрения разработки будет достигаться за счет уменьшения массы ограждающей конструкции, сокращения расхода цемента и снижения всл< ¡поглощения бетона.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

'I. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания конструкционно-теплоизоляционного бетона путем последовательной направленной гетерогенизации объема композита на микро-, макро- и наноуровне его структурной организации. На микроуровне структурообразование интенсифицируется введением затравок кристаллизации в виде тонкомолотого частично прогидратированного цементного камня (ТМЦК). На макроуровне - использование гранулированного нано-структурирующего заполнителя (ГНЗ) позволяет создать макропористую структуру композита с одновременной модификацией матрицы на нано- и микроуровне. Формирование монолитной контактной зоны между ГНЗ и цементной матрицей путем пропитки композита содержимым гранул, позволяет перераспределить локальную плотность в композите. Это обеспечивает создание плотных стенок пор, препятствующих заполнению пустот водой, и способствует повышению прочности и водостойкости цементного камня. Зоны гетеропористого композита проранжированы по степени снижения нанопористости в следующей последовательности: цементный камень —> цементный камень с ТМЦК зоны пропитки цементного камня содержимым гранул —> оболочка порового пространства.

2. Выявлен характер зависимости прочности композита от степени гидратации, водоцементного отношения, удельной поверхности и количества тонкомолотого цементного камня (ТМЦК), вводимого в вяжущее в качестве центров кристаллизации. Частично прогидратированное вещество (в возрасте 3 сут), содержащее портландит, эттрингит, С—Б-Н гель и остаточные клинкерные фазы (С38, С28 и С4АР), имеет развитую реакционно-активную поверхность и интесифицирует фазообразование в полиминеральной системе цементного теста, модифицируя композит на микроуров-

не.

3. Предложен механизм структурообразования в системе «цементное вяжущее - гранулированный наноструктурирующий заполнитель», который включает две стадии. Первая - заключается в твердении в естественных условиях цементного камня, в котором ГНЗ выполняет роль традиционного «инертного» заполнителя. На момент окончания первой стадии композит имеет плотную непористую структуру. Это происходит за счёт капсулирования активного вещества в нерастворимую оболочку, которая защищает цементный камень, препятствуя нарушению гвдратационных процессов, протекающих в первые трое суток. Вторая стадия заключается в упрочнении цементного камня и формировании макропор. При тепловлаж-ностной обработке оболочка гранул, состоящая из извести и кремнефтори-стого натрия, пропускает растворимые гидросиликаты натрия, образующиеся в результате взаимодействия содержимого гранул -кремнеземсодержащего сырья и щелочесодержащих добавок. При перколя-ции раствора в затвердевшую матрицу заполняются нано- и микропоры цементного камня, происходит монолитизация каркаса при одновременном формировании макропор на месте ядра гранулированного заполнителя.

4. Разработано вяжущее с использованием 1% частично прогидратиро-ванного (в возрасте 3 сут) тонкомолотого (8уд=400 м2/кг) цементного камня (полученного при В/Ц=0,26), которое позволяет повысить прочность на 20% по сравнению с бездобавочным вяжущим или сократить расход вяжущего.

5. Запроектированы состав гранулированного наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия для конструкционно-теплоизоляционного бетона и разработана технология его производства.

6. Разработаны составы энергоэффективного композита на основе вяжущего с использованием ТМЦК и гранулированного наноструктурирующего заполнителя из природного сырья. Установлены зависимости основных физико-механических характеристик бетона от содержания ГНЗ. Установлено принципиальное отличие конструкционно-теплоизоляционных бетонов на основе ГНЗ от традиционно применяемых легких заполнителей, заключающееся в снижении водопоглощения на 8-10% при уменьшении средней плотности в 1,8-2 раза.

7. Получены закономерности изменения свойств конструкционно-теплоизоляционных бетонов, которые позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности и в совокупности на изменение системы «состав - свойства» для прогнозирования физико-механических свойств и применения непосредственно в технологии производства бетонов.

8. Предложена технология производства мелкоштучных изделий на ос-

нове разработанного вяжущего и гранулированного наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия.

9. Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы при производстве конструкционно-теплоизоляционного бетона с гранулированным наноструктурирующим заполнителем разработаны следующие нормативные документы: рекомендации по применению гранулированного наноструктурирующего заполнителя в технологии конструкционно-теплоизоляционных бетонов; стандарт организации СТО 02066339-007-2010 «Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя»; технологический регламент на производство мелкоштучных изделий на основе конструкционно-теплоизоляционного бетона.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лесовик, Р В. Влияние компонентов ВНВ на их свойства [Текст] / Р.В. Лесовик, JI.H. Соловьева, А.П. Гринев // Актуальные вопросы строительства: материалы Всерос. науч.-техн. конф.: - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. - 2006. - С. 324-326.

2. Соловьева, Л.Н. Изучение влияния различных добавок на свойства цементного камня [Текст] / Л.Н. Соловьева, А.П. Гринев // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройинду-стрии: Сб. докл. Междунар.науч.-практич. конф. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2007. - 4.1. - С. 255-257.

3. Ходыкин, Е.И. Перспективы использования кремнеземсодержащего сырья для получения гранулированного заполнителя легких бетонов [Текст] / Е.И. Ходыкин, JI.H. Соловьева, A.B. Мосьпан // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ. - 2008. - № 1. - С. 9-11.

4. Соловьева, Л.Н. Гранулированные материалы из природного и техногенного сырья, как основа для создания энергоэффекгивных композитов [Электронный ресурс] / Л.Н. Соловьева, Д.Б. Бахтамян // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». - М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ. - 2008.

5. Соловьева, Л.Н. Разработка модифицированного композиционного вяжущего на основе Ханты-Мансийского сырья [Электронный ресурс] / Л.Н. Соловьева, Д.Ю. Гриньков, А.П. Гринев // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов»,— М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ. -2008.

6. Соловьева, Л.Н. Влияние добавки суперпластификатора «Полипласт СП-3» на физико-механические характеристики мелкозернистого бетона [Текст] / Л.Н. Соловьева // Композиционные строительные мате-

риалы. Теория и практика: сборник статей Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию Пензенского государственного университета архитектуры и строительства. - Пенза. - 2008. - С. 165-167.

7. Лесовик, Р.В. Влияние различных генетических типов кварца на размолоспособность техногенных песков [Текст] / Р.В. Лесовик, Е.И. Хо-дыкин, Л.Н. Соловьева, А.П. Гринев, // Материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве S1B-2008»: Том 1 Современные проблемы строительного материаловедения и технологии: книга. — Воронеж, ВГАСУ - 2008. - С. 293-298.

8. Щеглов, А.Ф. Композиционное вяжущее для мелкозернистого бетона на основе природных песков [Текст] / А.Ф. Щеглов, Л.Н. Соловьева, А.П. Гринев // Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии: Материалы докладов Международной научно-практической конференции. - Минск. - 2008. - Ч. - С. 146-149.

9. Строкова, В.В. Оценка влияния кристаллических затравок на процессы структурообразования цементного камня [Текст] / В.В. Строкова, Л.Н. Соловьева // Строительные материалы. - 2009. - № 3. - С. 97-98.

10. Соловьева, Л.Н. Свойства мелкозернистых бетонов, включающих гранулированный заполнитель из кремнеземсодержащего сырья [Текст] / Л.Н. Соловьева, A.B. Максаков // Наука и молодежь в начале нового столетия: Сборник докладов международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Губкин. - 2009. - Часть I. -С. 200-202.

11. Соловьева, Л.Н. Оценка изменения характера кристаллизации и свойств цементного камня при введении кристаллических добавок [Текст] / Л.Н. Соловьева, Ю. Н. Огурцова // Наука и молодежь в начале нового столетия: Сборник докладов международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Губкин. - 2009. - Часть I. -С. 208-210.

12. Соловьева, Л.Н. Макропористый мелкозернистый бетон на основе композиционного вяжущего и гранулированного заполнителя [Электронный ресурс] / Л.Н. Соловьева, A.B. Максаков // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». - М.: Издательство МГУ; МАКС Пресс. - 2009.

13. Соловьева, Л.Н. Изучение влияния тонкодисперсных добавок на прочностные характеристики цементного камня [Электронный ресурс] / Л.Н. Соловьева, Ю. Н. Огурцова // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». -М.: Издательство МГУ; МАКС Пресс. - 2009.

14. Строкова, В.В. Конструкционные легкие бетоны на основе актив-

ных гранулированных заполнителей [Текст] / В.В. Строкова, В.И. Мосьпан, JI.H. Соловьева, А.П. Гринев // Строительные материалы. - 2009. - № 1 -С.23-26

15. Пат. 2358936 Российская Федерация, МПК7 С 04 В 28/04, С 04 В 20/00, С 04 В 40/02. Гранулированный заполнитель на основе кремнистых цеолитовых пород для бетонной смеси, состав бетонной смеси для получения бетонных строительных изделий, способ получения бетонных строительных изделий и бетонное строительное изделие / Гридчин А.М., Строкова В.В., Лесовик Р.В., Соловьева JI.H., Мосьпан A.B.; заявитель и патентообладатель Госуд. образов, учреждение высшего профес. образования Белгор. госуд. технол. унив-т им. В. Г. Шухова - № 2007142315/03; за-явл. 15.11.07.; опубл. 20.06.09, Бюл. № 17. - 9 с.

16. Пэт. 2358937 Российская Федерация, МПК С 04 В 28/04, С 04 В 20/00, С 04 В 40/02, С 04 В 111/27. Гранулированный заполнитель на основе перлита пород для бетонной смеси, состав бетонной смеси для получения бетонных строительных изделий, способ получения бетонных строительных изделий и бетонное строительное изделие / Лесовик B.C., Строкова В.В., Лесовик Р.В., Соловьева JI.H., Мосьпан A.B.; заявитель и патентообладатель Госуд. образов, учреждение высшего профес. образования Белгор. госуд. технол. унив-т им. В. Г. Шухова - № 2007142317/03; заявл. 15.11.07.; опубл. 20.06.09, Бюл. № 17. - 10 с.

17. Пат. 2361834 Российская Федерация, МПК С 04 В 28/04, С 04 В 20/00. Гранулированный заполнитель на основе природных осадочных высококремнеземистых пород для бетонной смеси, состав бетонной смеси для получения бетонных строительных изделий, способ получения бетонных строительных изделий и бетонное строительное изделие / Строкова В.В., Соловьева Л.Н., Ходыкин Е.И., Гринев А.П., Сопин Д.М., Мосьпан A.B.; заявитель и патентообладатель Госуд. образов, учреждение высшего профес. образования Белгор. госуд. технол. унив-т им. В. Г. Шухова - № 2007142321/03; заявл. 15.11.07.; опубл. 20.07.09, Бюл. № 20. - 11 с.

18. Пат. 2361835 Российская Федерация, МПК С 04 В 28/04, С 04 В 20/00, С 04 В 40/02, С 04 В 111/27. Гранулированный заполнитель на основе стеклобоя для бетонной смеси, состав бетонной смеси для получения бетонных строительных изделий, способ получения бетонных строительных изделий и бетонное строительное изделие / Строкова В.В., Мосьпан A.B., Соловьева JI.H., Лесовик Р.В.; заявитель и патентообладатель Госуд. образов. учреждение высшего профес. образования Белгор. госуд. технол. унив-т им. В. Г. Шухова - № 2007142322/03; заявл. 15.11.07.; опубл. 20.07.09, Бюл. № 20. - 8 с.

Автор выражает благодарность сотрудникам секции НСМ за консультации при проведении экспериментов и обсуждении результатов исследований.

СОЛОВЬЕВА Лариса Николаевна

КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 04.10.10 Объем 1,0 Уч.-изд.л. Заказу©

Формат 60x84 1/16 Тираж 100

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова. 308012, г. Белгород, ул. Костюкова 46.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Соловьева, Лариса Николаевна

1; СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.;. И

1.1. Эффективность применения конструкционно- 11 теплоизоляционных: материалов.

1.2. Анализ сырьевых материалов применяемых для-изготовления легких бетона.

1.2.1. Заполнители для легких бетонов.

1.2.2. Эволюция вяжущих, как компонента бетонов.

1.3. Влияние добавок на процессы структурообразования в цементном камне.

1'4' Выводы.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Теория комплексных экспериментальных исследований:.

2.1. Г. План эксперимента и программа исследования:.

2.1.2'. Определение количества повторных опытов.

2.2. Методы исследований сырьевых и синтезированных материалов.

2.2.1. Методы оценки фазового состава сырьевых и синтезиро- ^ ванных материалов.

2.2.2. Определение физико-механических характеристик бетона

2.3. Состав и свойства применяемых материалов.

2.3.1. Характеристика вяжущего.

2.3:2. Характеристика мелкого заполнителя.

2:3.3; Характеристика кремнеземсодержащего компонента:.

2.3.4. Применяемые добавки и используемая вода:.

2:4. Выводы.

3. СВОЙСТВАВЯЖУЩЕЕО В?ЗАВИСИМОСТ№ОТ СОСТАВА.

3.1. Состав и свойства цементного камня в зависимости от способа получения.:.;

3.2. Физико-механические свойства вяжущих с использованием до- ^ бавки тонкомолотого цементного камня.

3.3. Влияние добавок-затравок кристаллизации на состав цементно- ^ го камня.

3.4. Микроструктурные особенности вяжущих с использованием ^ ТМЦК.

3.5. Выводы.

4. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БЕТОНА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГРАНУЛИРОВАННОГО НАНОСТРУКТУ- 91 РИРУЮЩЕГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ.

4.1. Синтез гранулированного наноструктурирующего заполнителя и его свойства в зависимости от вида сырья.

4.2. Влияние тепловлажностной обработки на свойства цементного ^ камня при использовании гранулированного заполнителя.

4.3. Состав и микроструктурные особенности цементного камня с использованием гранулированного наноструктурирующего 101 заполнителя.

4.4 Механизм структурообразования композитов с гранулированным наноструктурирующим заполнителем пролонгированного 112 действия

4-5. Выводы.

5. СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО БЕТОНА НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩЕГО И ГРАНУЛИРОВАННОГО 120 ЗАПОЛНИТЕЛЯ.

5.1. Расчет состава бетона с учетом особенностей гранулированного ^ заполнителя.

5.2. Свойства конструкционно-теплоизоляционного бетона ^ на основе ГНЗ в зависимости от состава.

5.3. Расчет конструкции с учетом эксплуатационных характеристик разработанного бетона.

5.4. Выводы.

6. ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВА

- 140 НИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ.

6.1. Технология производства конструкционно—теплоизоляционных изделий на основе цементного вяжущего и гранулированного 140 заполнителя.

6.1.1 Номенклатура выпускаемых изделий.

6.1.2. Технология получения гранулированного заполнителя.

6.1.3. Производство мелкоштучных стеновых изделий из конст- ^ ^ рукционно-теплоизоляционного бетона.

6.1.4 Перемешивание бетонной смеси.

6.2. Технико-экономическое обоснование внедрения результатов исследований.

6.2.1 Технико-экономическое обоснование.

6.2.2 Расчет капитальных вложений.

6.2.3 Расчет производственной программы.

6.2.4 Затраты на производство и себестоимость продукции.

6.2.5 Технико-экономические показатели проекта.

6.3. Апробация результатов исследований в промышленных уело- ^ виях и учебном процессе.

6.4. Выводы.

Введение 2010 год, диссертация по строительству, Соловьева, Лариса Николаевна

Конструкционно-теплоизоляционные бетоны, обладая полифункциональным назначением, широко востребованы в промышленном и гражданском строительстве. Основными компонентами, определяющими их эксплуатационные характеристики, являются заполнители, спектр которых как по происхождению, так и по физико-механическим характеристикам, достаточно разнообразен. При всех достоинствах, как заполнителей, применяемых вяжущих, так и бетонов в целом, к числу факторов снижающих их свойства можно отнести невысокую прочность, слабую адгезию цементного камня к заполнителю и высокое водопоглощение. Для повышения качества бетонов, в виду их поликомпонентности и полиструктурности, целесообразно разработать механизмы оптимизации структуры на всех размерных уровнях.

В связи с этим рабочей гипотезой данного исследования явилась возможность создания конструкционно-теплоизоляционного бетона рациональной структуры путем последовательной направленной гетерогенизации объема композита на микро-, макро- и наноуровне его структурной организации, путем интенсификации процессов гидратации вяжущего с одной стороны, и использования активного заполнителя пролонгированного действия - с другой.

Актуальность. Снижение материалоемкости и теплопроводности строительных конструкций без потери их несущей способности и других эксплуатационных свойств является одной из целей повышения эффективности строительства. Одним из практических путей ее достижения является разработка и применение легких и прочных бетонов с пониженными теплопроводностью и водопроницаемостью. Использование традиционных видов заполнителей для легких бетонов, как природных, так и искусственных, приводит к существенному влагопоглощению, что существенно ухудшает их теплоизолирующие характеристики при эксплуатации. Это связано с тем, что большинство заполнителей имеют слабую контактную зону с цементным камнем, обусловленную отсутствием, либо слабым химическим взаимодействием вещества заполнителя с продуктами гидратации цемента.

Работа выполнялась в рамках программы «У.М.Н.И.К.» по теме «Конструкционно-теплоизоляционный макропористый мелкозернистый бетон, с применением наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия» при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере; в рамках тематического плана г\б НИР № 1.1.07 «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007-2011 гг.; при финансовой поддержке в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нанодисперсных модификаторов с учетом типоморфизма сырья».

Для достижения поставленной задачи решались следующие задачи:

- разработка составов и изучение свойств вяжущего с использованием тонкомолотого цементного камня;

- проектирование состава и технологии получения гранулированного наноструктурирующего заполнителя;

Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания конструкционно-теплоизоляционного бетона путем последовательной направленной гетерогенизации объема композита на микро-, макро- и наноуровне его структурной организации. На микроуровне структурообразование интенсифицируется введением затравок кристаллизации в виде тонкомолотого частично прогидратированного цементного камня (ТМЦК). На макроуровне — использование гранулированного наноструктурирующего заполнителя (ГНЗ) позволяет создать макропористую структуру композита с одновременной модификацией матрицы на нано-и микроуровне. Формирование монолитной контактной зоны между ГНЗ и цементной матрицей пропиткой композита веществом гранул, позволяет перераспределить локальную плотность в композите. Зоны гетеропористого композита проранжированы по степени снижения нанопористости в следующей последовательности: цементный камень1 —> цементный камень с ТМЦК —» зоны пропитки цементного камня содержимым гранул —> оболочка порового пространства.

Выявлен характер зависимости прочности композита от степени гидратации, водоцементного отношения, удельной поверхности и количества тонкомолотого цементного камня (ТМЦК), вводимого в вяжущее в качестве центров кристаллизации. Частично прогидратированное вещество (в возрасте 3 сут), содержащее портландит, эттрингит, С-Б-Н гель и остаточные клинкерные компоненты (С38, С28 и СдАБ), имеет развитую реакционно-активную поверхность и интесифицирует фазообразование в полиминеральной системе цементного теста, модифицируя композит на микроуровне.

Предложен механизм структурообразования в системе «цементное вяжущее - гранулированный наноструктурирующий заполнитель». На первой стадии ГНЗ выполняет роль традиционного «инертного» заполнителя, в результате формируется композит с плотной непористой структурой. Это происходит благодаря капсулированию активного вещества в нерастворимой оболочке, которая препятствует влиянию содержимого гранул на гидратаци-онные процессы, протекающие в первые трое суток. Вторая стадия заключается в упрочнении цементного камня и формировании макропор. При тепло-влажностной обработке оболочка гранул, состоящая из извести и кремнефто-ристого натрия, пропускает растворимые гидросиликаты натрия, образующиеся в результате взаимодействия содержимого гранул - кремнеземсодер-жащего сырья и щелочесодержащих добавок. При перколяции раствора в затвердевшую матрицу заполняются нано- и микропоры цементного камня, происходит монолитизация каркаса при одновременном формировании макропор на месте ядра гранулированного заполнителя.

Практическое значение работы. Разработано вяжущее с использованием 1 % частично гидратированного (в возрасте 3 сут) тонкомолотого (8уд=400 м2/кг) цементного камня (полученного при В/Ц=0,26), которое позволяет повысить прочность на 20 % по сравнению с бездобавочным вяжущим, тем самым сократив расход вяжущего.

1 Бездобшючньш цементный камень, отсутствующий в композите, приведен для сравнения

Запроектированы составы гранулированного наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия для конструкционно-теплоизоляционного бетона и разработана технология его производства.

Разработаны составы энергоэффективного композита на основе вяжущего с использованием ТМЦК и гранулированного наноструктурирующего заполнителя из природного сырья. Установлены зависимости основных физико-механических характеристик бетона от содержания ГНЗ. Установлено принципиальное отличие конструкционно-теплоизоляционных бетонов на основе ГНЗ от традиционно применяемых легких заполнителей, заключающееся в снижении водопоглощения на 8-10 % при уменьшении средней плотности в 1,8-2 раза.

Получены закономерности изменения свойств конструкционно-теплоизоляционных бетонов, которые позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности и в совокупности на изменение системы «состав — свойства» для прогнозирования физико-механических свойств и применения непосредственно в технологии производства бетонов.

- технологический регламент на производство мелкоштучных изделий на основе конструкционно-теплоизоляционного бетона. ■

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены: на Международном форуме «Ломоносов - 2008, 2010» (Москва, 2008, 2010); Научно-практической конференции «НТТМ - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008); III—V Академических чтений РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2008-2010); Международных форумах по нанотехнологиям ГК «Роснанотех» (Москва, 2008, 2009); Всероссийском съезде производителей бетона, (Москва, 2009); Всероссийских молодежных инновационных конвентах (Москва, 2008, Санкт-Петербург, 2009); «Селигер-2010», смене «Инновации и техническое творчество» (Тверская область, 2010).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 19 научных публикациях, в том числе в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ России. На состав и технологию гранулированного заполнителя получено четыре патента: RU 2358936, RU 2358937, RU 2361834, RU 2361835, приоритет от 15.11.07.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 208 страницах машинописного текста, включающего 46 таблицы, 79 рисунков и фотографий, списка литературы из 184 наименований, 7 приложений.

Заключение диссертация на тему "Конструкционно-теплоизоляционные бетоны на основе гранулированного наноструктурирующего заполнителя"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность, создания, конструкционно-теплоизоляционного бетона путем последовательной направленной гетерогенизации. объема композита на микро-, макро- и наноуровне его структурной организации. На микроуровне структурообразование интенсифицируется введением затравок кристаллизации в виде тонкомолотого частично прогидратированного цементного камня (ТМЦК). На макроуровне - использование гранулированного наноструктурирующего заполнителя (ГНЗ) позволяет создать макропористую структуру композита с одновременной модификацией матрицы на нано- и микроуровне. Формирование монолитной контактной зоны между ГНЗ и цементной матрицей путем пропитки композита содержимым гранул, позволяет перераспределить локальную плотность в композите. Это обеспечивает создание плотных стенок пор, препятствующих заполнению пустот водой, и способствует повышению прочности и водостойкости цементного камня. Зоны гетеропористого композита проранжированы по степени снижения нанопористости в следующей последовательности: цементный камень —» цементный камень с ТМЦК —» зоны пропитки цементного камня содержимым гранул —» оболочка порового пространства.

2. Выявлен характер зависимости прочности композита от степени гидратации, водоцементного отношения, удельной поверхности и количества тонкомолотого цементного камня (ТМЦК), вводимого в вяжущее в качестве центров кристаллизации. Частично прогидратированное вещество (в возрасте 3 сут), содержащее портландит, эттрингит, С-Б-Н гель и остаточные клинкерные фазы (С38, С28 и С4АТ1), имеет развитую реакционно-активную поверхность и интесифицирует фазообразование в полиминеральной системе цементного теста, модифицируя композит на микроуровне.

3. Предложен механизм структурообразования в системе «цементное вяжущее - гранулированный наноструктурирующий заполнитель», который включает две стадии:. Первая-- заключается в твердении в естественных условиях цементного камня, в котором РНЗ выполняет роль традиционного «инертного» заполнителя: На момент окончания первой стадии композит имеет плотную непористую структуру. Это происходит за счет капсулирования активного вещества в нерастворимую оболочку, которая защищает цементный камень, препятствуя нарушению гидратационных процессов, протекающих в первые трое суток. Вторая стадия заключается в упрочнении цементного камня и формировании макропор. При тепловлажностной обработке оболочка гранул, состоящая из извести и кремнефтористого натрия, пропускает растворимые гидросиликаты натрия, образующиеся в результате взаимодействия содержимого гранул — кремнеземсодержащего сырья и щелочесодержащих добавок. При перколяции раствора; в затвердевшую матрицу заполняются нано- и микропоры. цементного камня, происходит монолитизация каркаса при одновременном формировании макропор на месте ядра гранулированного заполнителя.

4. Разработано вяжущее с использованием 1 % частично п прогидратированного (в возрасте 3 сут) тонкомолотого (8уд=400 м /кг) цементного камня (полученного при В/Ц=0,26), которое позволяет повысить прочность на 20 % по сравнению с бездобавочным вяжущим или сократить расход вяжущего.

6. Разработаны составы энергоэффективного композита на основе вяжущего с использованием ТМЦК и гранулированного наноструктурирующего заполнителя из природного сырья; Установлены зависимости основных физико-механических характеристик бетона от содержания ГНЗ. Установлено принципиальное отличие конструкционно-теплоизоляционных бетонов на основе ГНЗ от бетонов на традиционно применяемых легких, заполнителей, заключающееся в снижении водопоглощения на 8-10 % при уменьшении средней плотности в 1,8-2 раза.

7. Получены закономерности изменения свойств конструкционно-теплоизоляционных бетонов, которые позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности и в совокупности на изменение системы «состав — свойства» для прогнозирования физико-механических свойств и применения непосредственно в технологии производства бетонов.

8. Предложена технология производства мелкоштучных изделий на основе разработанного вяжущего и гранулированного наноструктурирующего заполнителя пролонгированного действия.

Библиография Соловьева, Лариса Николаевна, диссертация по теме Строительные материалы и изделия

1. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. — М.: Стройиздат, 1990.-395 с.

2. Бужевич, Г.А. Технология и свойства новых видов легких бетонов на пористых заполнителях. — М1: Стройиздат, 1971. — 207 с.

3. Бужевич, Г.А. Легкие бетоны на пористых заполнителях. — М.: Стройиздат, 1970.-272 с.

4. Баженов, Ю.М. Новому веку новые бетоны //Строительные материалы,, оборудование, технологии XXI века. 2000. — № 2. - С. 10-11.

5. Юдин, И.В. Инновационные технологии в индустриальном домостроении с использованием конструкционных легких бетонов / И.В. Юдин, В.Н. Ярмаковский // Строительные материалы, 2010. № 1. - С. 15-17.

6. Хахуташвили, Г.Н. Особенности структуры и свойств легких бетонов для монолитного и индустриального домостроения // Бетон и железобетон 2004. - № 1. - С. 6-8.

7. Дорф, В.А. Высокопрочный керамзитобетон / В.А. Дорф, В.Г. Довжик. -М.:ЦНИИТЭСтром, 1968. 52 с.

8. Баженов, Ю.М. Технология бетона М.:Издательство АСВ, 2002. - 500 с.

9. Баженов, Ю. М. Технология бетона, строительных изделий и конструкций / Ю.М. Баженов, Л.А. Акимов, В.В. Воронин, У.Х. Магдеев. М.: АСВ, 2004. - 256 с.

10. Фаликман, В.Р. Высокопрочный легкий бетон: технология и свойства // Бетон и железобетон, 2005. № 5. - С. 8-11.

11. Иванов, И. А. Легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях — М.: Стройиздат, 1993. 182 с.

12. Ярмаковский, В.Н. Модифицированные легкие бетоны тенденции развития и нормативная база // Промышленное и гражданское строительство - 2006. - № 8. - С. 35-38.

13. Лещинский, М.Ю. Испытания бетона. М.: Стройиздат, 1980. - 360 с.

14. Блещик, Н.П. Структурно-механические свойства и реология бетонной смеси и прессвакуумбетона. Минск: НПООО «Стринко», 1977. - 232 с.

15. Федосов, C.B. Оценка кинетики структурообразования при тепловлаж-ностной обработке бетона / C.B. Федосов, М.В. Торопова, С.М. Базанов // Цемент и его применение 2003. - № 6. - С. 6-8.

16. Киселев, Д.П. Поризованные легкие бетоны /Д.П. Киселев, A.A. Кудрявцев. М.: Изд-во литературы по строительству, 1966. - 82 с.

17. Симонов, М.З. Основы технологии легких бетонов. М.: Стройиздат, 1973. - 584 с.

18. Технология легких бетонов на пористых заполнителях и их применение в строительстве / Под ред. Г.А. Бужевича, H.A. Корнева. — М.: Стройиздат, 1966. 254 с.

19. Попов, Н. А. Быстротвердеющие легкие бетоны на цементе мокрого до-мола / H.A. Попов, Л.П. Орентлихер, В.М. Дерюгин М.: Госстройиз-дат, 1963.- 148 с.

20. Баженов, Ю.М. Способы определения состава бетона различных видов. М.: Стройиздат, 1975. - 268 с.

21. Горин, В.М. Перспектива применения керамзитобетона на современном этапе жилищного строительства / В.М. Горин, С.А. Токарева, М.К. Кабанова, A.M. Кривопалов, Ю.С. Вытчиков // Строительные материалы -2004.-№ 12-С. 22-23.

22. Блещик, Н.П. Технология производства изделий из крупнопористого легкого бетона /Н.П. Блещик, М.Г. Лазарашвили //Строительные материалы 2004. - № 11 - С. 35-37.

23. Гридчин, A.M. Строительное материаловедение. Бетоноведение: Лабораторный практикум / A.M. Гридчин, М.М, Косухин, Р.В. Лесовик // 2-е изд. перераб. и доп. Белгород: Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2005. -366 с.

24. Гершберг, O.A. Технология бетонных и железобетонных изделий. М.: Стройиздат, 1971. 359 с.

25. Десов, А.Е. Состояние и задачи теории формования бетонных смесей: -В кн.: Теория формования бетона. М. НИИЖБ, 1969. С. 4-44.

26. Дворкин, Л.И. Эффективные литые бетоны / Л.И. Дворкин, В.П. Кизима: Львов: «Высшая школа», — 1986. - 144 с.

27. Виноградов, Б.Н. Влияние заполнителей на свойства бетона. М.: Стройиздат, 1979. - 224с.

28. Худякова, Л.И. Бетоны на основе малоцементных вяжущих с использованием дунитов / Л.И. Худяков, К.К. Константинова, Б.Л. Нархинова // Строительные материалы 2004. - № 6 - С. 40-41.

29. Звездов, А.И. Применение энергоэффективного заполнителя в бетонах / А.И. Звездов, М.И. Тамов // Бетон и железобетон 2004. - № 5 - С. 2-4.

30. Крашенинников, О.Н. Пористые заполнители из вспучивающихся сланцев Кольского полуострова // Строительные материалы — 2006. № 6. -С. 90-92.

31. Зозуля, П.В. Оптимизация гранулометрического состава и свойств заполнителей и наполнителей для сухих строительных смесей // Сборник тезисов докладов 3-й Международной конференции BaltiMix. СПб, 2003. -С. 12.

32. Ицкович, С.М. Технология заполнителей бетона / С.М. Ицкович, Л.Д. Чумаков, Ю.М. Баженов. М.: Высшая школа, 1991. - 272 с.

33. Львович, К.И. Выбор песков для песчаного бетона // Бетон и железобетон. 1994. - № 2. - С. 12-16.

34. Холыиемахер, К. Технология и-исследования производства ультравысокопрочного бетона UHFB / Клаус Холыиемахер, Франк Ден // Международное бетонное производство. 2004. - № 3. — С. 28—34.

35. Алексеева, JI.B) Особенности производства вспученного перлитового песка как заполнителя для легких бетонов // Строительные материалы -2005.-№8. -С. 31-33.

36. Мюллер, А. Гранулированные материалы из природного и техногенного сырья / А. Мюллер, В.И. Верещагин, С.Н. Соколова // Строительные материалы 2005. - № 7 - С. 23-26.

37. Алексеева, JI.B. Совершенствование производства вспученного перлита // Строительные материалы 1997. - № 8. - С. 11-12.

38. Орентлихер, Л.П. Некоторые особенности контактного слоя легкого бетона на пористых заполнителях // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века 2005. - № 9. - С. 14-15.

39. Верещагин, В.И. Гранулированный пеностеклокристаллический теплоизоляционный материал из цеолитсодержащих пород / В.И. Верещагин, С.Н. Соколова // Строительные материалы 2007. - № 5 - С. 66-67.

40. Погребинский, Г.М. Гранулированное пеностекло как перспективный теплоизоляционный материал / Г.М. Погребинский, Г.И. Искоренко, В.П. Канев // Строительные материалы 2008. - № 8 - С. 28-29.

41. Алексеева, JI.B. Перспективы производства и применения вспученного перлита как заполнителя для легких бетонов // Строительные материалы 2006. - № 6. - С. 74-77.

42. Шлегель, И.Ф. Перспективы производства и применения легкого пористого заполнителя / И.Ф. Шлегель, Г.Я. Шаевич, Л.А. Карабут, В.М. Тонких, A.B. Носков, А.Г. Шишкин, Е.Б. Пашкова // Строительные материалы 2005. - № 7 - С. 27-29.

43. Феднер, JI.A. Требования к цементам для бетонов различного назначения / Л.А. Феднер, С.Н. Ефимов, П.А. Зайцев // Цемент и его применение -2005.-№3.-С. 7-8.

44. Скрамтаев, Б. С. Способы определения состава бетона различных видов / Б.С. Скрамтаев, П.Ф. Шубенкин, Ю.М. Баженов. М.: Стройиздат, 1966.- 160 с.

45. Волженский, A.B. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986.-446 с.

46. Машин, А.Р. Струйная технология бетона. Уч. пособ.: Изд-во Ярослав. Технол. ин-та, 1972. — 116 с.

47. Михайлов, Н.В. Основные принципы новой технологии бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1961. 56 с.

48. Долгополое, H. Н. Некоторые вопросы развития технологии строительных материалов / H. Н. Долгополов, JL А. Феднер, М. А. Суханов // Строительные материалы. 1994. - № 6. - С. 5 - 6.

49. Maiborg, B.D. New design of panmixer. Cement, Time and Cravel, 1970. -№ 10.-vol. 5.

50. Подмазова, С.А Высокопрочные бетоны на ВНВ. // Бетон и железобетон.- 1994.-№ 1.-С. 12-14.

51. Попов, Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1984. — 168 с.

52. Рахимов, Р.З. Бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих / Р.З. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина // Строительные материалы. -2005. -№ 8.-С. 16-17.

53. Ребиндер, П.А Физико-химическая механика. М.: Знание, 1958. — 64 с.

54. Рыбъев, И.А. Строительное материаловедение: Уч. пособ. для строительных спесиальностей ВУЗов. М.: Высшая школа, 2002. - 701 с.

55. Курбатова, И.И. Химия гидратации портландцемента. М.: Стройиздат, 1977.- 160 с.

56. Заполъский, А. К. Гидратация четырех-кальциевого алюмоферрита в присутствии крентов / А.К. Запольский, Б.Э. Юдович // Цемент. — 1987.- № 8.-С. 14-15.

57. Штаерман, Ю.Я. Виброактивированный бетон. М.: Тбилиси, 1963. 181 с.

58. Мурог, В.Ю. Влияние домола цемента на прочность бетонных изделий / В.Ю. Мурог, П.Е. Вайтехович // Строительные материалы 2004. -№ 6-С. 36-37.

59. Евтушенко, Е.И. Активационный механизм в процессах гидратации портландцемента / Е.И. Евтушенко, В.М. Коновалов, П.В. Журавлев, JI.JI. Нестерова, Е.И. Кравцов // Цемент и его применение 1999. -№ 2 — С. 21-24.

60. Абакумов, A.B. Свойства и применение высокопроникающих цементных тампонажных растворов (ВЦР) / A.B. Абакумов, М.Я. Бикбау, А.П. Бернштейн, А.О. Пебедев // Строительные материалы 1997. -№ 5 - С. 21-23.

61. Адомович, Е.А. Электрофизический метод контроля твердения вяжущих веществ / Е.А. Адомович, М.С. Гаркави // Цемент и его применение -1999.-№ 5/6.-С. 34-36.

62. Бабаев, Ш.Т. Аттестация ВНВ в США // Бетон и железобетон. 1990. -№6.-С. 29-30.

63. D. Bentz Cellular automaton simulations of cement hydration and microstructural development / D. Bentz, E. J.Garboczi, M. F. Kleyn and P. E.Stuzman // Modelling Simul. Mater. Sei. Eng. 2 (1994) 783-808.

64. Бабаев, Ш.Т. Эффективность ВНВ и бетонов на их основе / Ш.Т. Бабаев, Н.Ф. Башлыков, Б.Э. Юдович // Бетон и железобетон 1998. -№ 6 - С. 3-6.

65. Бабаев, Ш.Т. Основные принципы* получения высокоэффективных вяжущих низкой водопотребности / Ш.Т. Бабаев, Н.Ф. Башлыков, В.H Сердюк // Промышленность сборного железобетона. Сер. 3. М., 1991. -Вып. 1.- 77с.

66. Батраков, В.Г. Бетоны на ВНВ. / В.Г. Батраков, Ш.Т. Бабаев, Н.Ф. Башлыков // Бетон и железобетон. 1988. - № 11. — С. 4-6.

67. Калашников, В.Н. Современные представления об использовании ТМЦ и ВНВ в бетонах. / В.Н. Калашников, A.A. Борисов, Л.Г. Поляков // Строительные материалы. 2000. - № 7 - С. 12-27.

68. Бабаев, Ш. Т. Высокопрочные цементные композиции на основе вяжущих низкой водопотребности / Ш. Т. Бабаев, Н. Ф.Башлыков, И. Я. Гольдина // Бетон и железобетон. 1990. - № 2. - С. 8 - 10.

69. Бабков, В. В. Аспекты долговечности цементного камня / В. В. Бабков, А. Ф. Полак, П. Г. Комохов // Цемент. 1988. - № 3. - С. 14-16.

70. Долгополое, Н. Н. Новый тип цемента: структура и льдистость цементного камня / Н. Н. Долгополов, М. А. Суханов, С. Н. Ефимов // Строительные материалы. —1994. — № 6. С. 9 - 10.

71. Double, D.D. The hydration of Portland cement / D.D. Double, A. Hellawell and S.J. Perry // Proc. R. Soc. London A369 (1978) 435-451.

72. Рахманов, В.А. Вяжущие низкой водопотребности и бетоны на их основе / В.А. Рахманов, Ш.Т. Бабаев, Н.Ф. Башлыков // Тр. ВНИИжелезобетона, 1988,-Вып. 1. С. 5-16.

73. Машин, А.Р. Электронноструйная технология бетона и сборных железобетонных изделий. — Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1968. — 288 с.

74. Батраков, В.Г. Бетоны на вяжущих низкой водопотребности // Бетон и железобетон. 1988. - № 11. - С. 4-6.

75. Сорокер, В.И. Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона / В.Г. Довжик. М.: Стройиздат, 1964. - 308 с.

76. Рахимбаев, Ш.М. Экологичный портландцемент // Технологии бетонов. -2010.-№ 7-8.-С. 18-20.

77. Крикунова, A.A. О влиянии гранулометрического состава на кинетику твердения портландцементных систем / A.A. Крикунова, Ш.М. Рахимбаев, Н.В. Харьковская // Технологии бетонов. 2009. — № 2. - С. 54-55.

78. Волженский, А. В. Влияние низких водоцементных отношений на свойства камня при длительном твердении / А. В. Волженский, Т. А. Карпова // Строительные материалы. 1980. - № 7. - С. 18 - 20.*

79. Вагина, А.Л. Исследования влияния тилозы на процессы гидратации цемента с использованием метода ИК-спектроскопии / A.JI. Вагина; К.Т. Солтамбеков, У.К. Махамбетова, З.А. Естемесов // Цемент и его применение 2001. - № 2. - С. 31-33.

80. Волженский, А. В. Влияние концентрации вяжущих на прочность и де-формативность при твердении / А. В. Волженский // Бетон и железобетон. 1986. - № 4. - С. 11 - 12.

81. Бабушкин, В.И. О некоторых новых подходах к использованию методов термодинамики в решении проблем технологии вяжущих и бетона // Цемент и его применение 2001. -№ 6. - С. 50-56.

82. Зоткин, А.Г. Эффекты от минеральных добавок в бетоне // Технологии бетонов 2007. - № 4. - С. 10-12.

83. Рамачандран, B.C. Добавки в бетон: Справоч. Пособие / B.C. Рамачанд-ран, Р.Ф.Фельдман, М.В. Коллепарди. // Под. ред.: С.А. Болдырева, В.Б. Ратинова. М. : Стройиздат, 1988.-575 с.

84. Иващенко, С.И. Исследование влияния минеральных и< органических добавок на свойства цементов и бетонов / С.И. Иващенко, А.Г. Комар // Изв. вузов. Строительство. 1993. - № 9. - С. 16-19.

85. Колбасов, В.М. Структурообразующая роль суперпластификаторов в цеIментном камне бетонов и растворов // Бетоны с эффективными модифицирующими добавками.- М.: НИИЖБ. 1985. - С. 126-134.

86. Круглицкий, И.Н. Физико-химическая механика цементно-полимерных композиций / Н.Н. Круглицкий, Г.П. Бойко // Киев, Наук, думка, 1981.-240 с.

87. Кузнецова, Т.В. Активные минеральные добавки и их применение / Т.В. Кузнецова, З.Б. Эйтин, З.С. Альбац // Цемент, 1981. № 10. - С. 6-8.

88. Макшиева, Е.А. Современное строительство с современными добавками // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. -№12.-С. 16.

89. Несветаев, Г.В. Эффективное применение суперпластификатора «Полипласт СП-1» // Технологии бетонов. 2006. - № 2. - С. 22.

90. Юнг, В.И. Поверхностно-активные вещества и электролиты в бетоне / В.Н. Юнг, Б.Д. Тринкер // М.: Госстройиздат, 1960. 38 с.

91. Ратинов, В.Б. Добавки в бетон / В.Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. М.: Стройиздат, 1973. 207 с.

92. Ратинов, В.Б. Комплексные добавки для бетонов/ В.Б. Ратинов, Т.И. Розенберг, Г.Д. Кучерова // Бетон и железобетон. 1981. - № 9. - С. 9-10.

93. Синякин, А. Г. Модифицирующие добавки БИса для рядовых и специальных бетонов / А.Г. Синякин, М.Е. Левин // Технологии бетонов. 2006. - №2.-С. 18-19.

94. Османов, Н.Н. Смешанные вяжущие на основе дисперсных минеральны? добавок / Н.Н'. Османов, Ф.Р. Гаджилы, Б.С. Сардаров // Цемент и егс применение 2005. - № 1. - С. 56-57.

95. Ушеров-Маршак, А.В. Добавки в бетон: прогресс и проблема // Строительные материалы. — 2006. № 10 — С. 8—12.

96. Илясов, А.Г. Ускорители схватывания и твердения портландцемента на основе оксидов и гидроксидов алюминия / А.Г. Илясов, И.Н. Медведева, В.И. Корнеев // Цемент и его применение 2005. - № 2. - С. 61-63.

97. Авдонькин, А.Ф. Устройство для перемешивания сыпучих материалов с жидкостями. Авт. свид. № 408812, Кл. В28С, 5/06.

98. Petersona, V.K. Hydration of cement: The application of quasielastic and inelastic neutron cattering / V.K. Petersona, Dan A. Neumann, R.A. Livingston // Physica В 385-386 (2006) 481-486.

99. Комохов, П.Г. Механико-энергетические аспекты процессов гидратации, твердения и долговечности цементного камня // Цемент. 1987. -№ 2. - С. 20-22.

100. Калашников, В.И. Современные представления об использовании тонкомолотых цементов и ВНВ в бетонах / Строительные материалы. -2000. -№7.-С. 13 14.

101. Massazza, F. Chemistry of Hydration of Cements and Cementitous / Mas-sazza, F., Daimon, M. Systems (1992) IX Int. Congress on the Chemistry of Cement in New Dehli, Congress Reports- Vol.1 S. 383-448.

102. Kondo, R. Kinetics and mechanisms of the hydration of cements / R. Kondo, S. Ueda. // In Proc. Int. Conf. Chem. Cem. Toyko (1968) 102-108.

103. Тимашев В.В. Синтез и гидратация вяжущих материалов: Избр. тр./ М. Наука, 1986. 424 с.

104. Jennings, H.M. A Model for the mocrostrueture of calcium silicate hydrate in cement paste (2000) Cement and Concrete Research 30, S. 101 — 116.

105. Ханнаши, Я.В. Эффективность бетона на основе тонкомолотых цементов и вяжущих низкой водопотребности / Я:В. Ханнаши; Е.И. Исаченко // Сб. докл. международной научно-практической конференции. Белгород: изд-во БелГТАСМ, 2002. - ч. 2. - С. 101-105.

106. Powers, Т.С. Pysical Properties of Cement Paste, (1960) Proc. 4. Int. Symposium on the Chemistries of Cement, Washington, Vol. II, S.577.

107. Kondo, R. Kinetics and Mechanism of the Hydration of Cements / R. Kondo, S. Ueda,, Fifth International Symposium on the Chemistry of Cements, Tokyo, (1968), II—4, pp.203—248.

108. Абрамов, A.K. Использование промышленных отходов при производстве дешевых высококачественных вяжущих бетонов / А.К. Абрамов, В.К. Печериченко, С.С. Коляго // Строительные материалы 2004. - № 6 -С. 50-51.

109. Юдович, Б.Э. Цементы низкой водопотребности — вяжущие нового поколения / Б.Э. Юдович, A.M. Дмитриев, С.А. Зубехина // Цемент и его применение. 1997 - № 1 - С. 15-18.

110. Tomosawa, F. A Hydration model of cement, Proc. of Annual Meetingon Cement Technology, Cement Association of Japan, Vol.28, (1974), pp.53—57 (in Japanese).

111. Tomosawa, F. Development of a Kinetic Model for Hydration of Cement, Proceedings of 10th International Congress of Chemistry of Cement, (1997) pp.200—251.194 ' .

112. Чистов, Ю.Д. Системный подход при разработке прогрессивных многог компонентных композиционных вяжущих веществ / Ю.Д: Чистов, А.С. Тарасов // Строительные:материалы, оборудование, технологии XXI ветка. 2004. - № 7-С. 60-62.

113. Stutzman, P. Phase Composition Analysis of the NIST Reference Clinkers-by Optical Microscopy and/X-ray Powder Diffraction / P. Stutzman^ S. Leigh. — NIST Technical Note 1441. -2002, pp.34-43.

114. Уфимцев, B.M. Производство вяжущих вчера, сегодня, завтра / B.M. Уфимцем, В.А. Пьячев // Цемент и его применение — 2001. — № 1.-С. 15-17.

115. Hoshino, S. Analysis of hydration and strength development of cement containing blast furnace slag and limestone powder by using XRD / S. Hoshino, K. Yamada, H. Hirao // Rietveld method, Journal of Advanced Concrete Technology, 2006.

116. Kondo ¿R. Kinetics and mechanisms of the hydration of cements. / R. Kondo, S. Ueda In Proc. Int. Conf. Chem. Cem. Toyko (1968) 102.

117. Шубин, В.И. Новые и перспективные виды цементов для строительного комплекса / В.И. Шубин, Б.Э. Юдович, A.M. Дмитриев, С.А. Зубехин // Цемент и его применение 2001. - № 4. — С. 13-21.

118. Birchall, J. D. On the Hydration of Portland / J. D. Birchall, A. J. Howard and J. E. Bailey // Cement. Proc. R. Soc. London 360 (1978) 445-453.

119. Кузьмина, В.П. Механоактивация цементов // Строительные материалы -2006. № 7 - С. 7-9.

120. Barret, Р: Fundamental hydration kinetic features of the major cement constituents Ca3Si05 and — Ca2Si04. J. Chim. Phys. 82 (1986) 765-775. ;

121. Штарк, Й.' Изучение процесса гидратации портландцемента: с: использованием^ растровош электронной микроскопии / Й. Штарк, .Б. Мезер // Цемент и его-применение 2006. - № 3. - С. 49-54.

122. Pommersheim, J. М. Mathematical modelling of tricalciumsilicate hydration. / J, M. Pommersheim, J. R. Clifton. Cem. Cone. Res. 9 (1979) 765-770.

123. Шабров, A.A. Эволюция активных центров в процессе твердения вяжущих веществ / A.A. Шабров, М.С. Гаркави // Цемент и его применение — 2000. -№ 1.-С. 17-19.

124. Damidot, D. Kinetics of tricalcium silicate hydration in diluted suspensions by microcalorimetric measurements. J. Am. Ceram. Soc. 73 (1990)3319-3322.

125. Вавржин, Ф. Химические добавки в строительстве / Ф. Вавржин, Р. Крчма. М.: Стройиздат, 1964. 288 с.

126. Вовк, А.И. Современные добавки в бетон для современного строительства // Строительные материалы 2006. - № 10 - С. 34-35.

127. Дворкин, Л.И. Эффекты цементов с минеральными добавками в бетонах / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин // Цемент и его применение -2002.-№2. -С. 41-43.

128. Добролюбов, Г.Н Прогнозирование долговечности бетона с добавками / Г.Н Добролюбов, В.Б. Ратинов, Т.И. Розенберг. М.: Стройиздат, 1983.-213 с.

129. Довнар, H.H. Оптимизация реологических свойств литых бетонных смесей с добавками суперпластификаторов / Н.И. Довнар, H.A. Колесников // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: Тез.докл. VI-Всесоюз.симпоз. Рига: 1989. - С. 124-125.

130. Зенгинпдзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М.:Наука, 1976. - 390 с.

131. Бондарь, А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии / А.Г. Бондарь, Г.А. Статюха. Киев: Вища школа, 1976. - 181 с.

132. Адлер, Ю.П.Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений/ Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976. -280 с.

133. Налимов, В.В. Статистические методы при поиске оптимальных решений / В.В. Налимов, H.A. Чернова.- М.: Наука, 1965. 340 с.

134. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования: Учебник для вузов / В.А. Веников, Г.В. Веников. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1984.-439 с.1. А1

135. Большаков, В.Д. Теория ошибок наблюдений. М.: Недра, 1984; -112 с.143

136. Закс, Л. Статистическое оценивание. — М.: Статистика, 1976. — 598 с.

137. Фестер, Э. Методы кореляционного и регрессионного анализа / Э. Фес-тер, Б. Ренц. М.: Финансы и статистика, 1983. - 302 с.

138. Ершиков, С.М. Математическая теория оптимального эксперимента: учебн. пособие / С.М. Ерицков, A.A. Жиглявский. М.: Наука , Гл. ред. физ.-мат. лит, 1987. - 320 с.

139. Гришин, В.Н. Статистические методы анализа и планирования экспериментов. М.: Изд-во Московского университета, 1975. - 128 с.

140. Жуковская, В.М. Факторный анализ в социально-экономических исследованиях /В.М. Жуковская, И.Б. Мучник. М.: Статистика, 1976.- 152 с.

141. Apakaba М. Определение размера и распределения по размерам частиц порошка с помощью микроскопии. //Kemikaru Enjiniaringu Chem. Engineering. - 1989. - Vol. 34, N 7. - P. 518-523.

142. Гончаров, Ю.И. Рентгенофазовый и термографический методы исследования минерального сырья. Зерновой состав и пластические свойства / Ю.И. Гончаров, В.М. Шамшуров, Е.А. Дороганов. Белгород: Изд-во БГТАСМ, 2002. - 102 с.

143. Ковба, Л.М. Рентгенофазовый анализ / JI.M. Ковба, В.К. Трунов. М.: МГУ, 1968.-232 с.

144. Соколов, В.Н. Применение компьютерного анализа РЭМ-изображений для оценки емкостных и фильтрационных свойств пород коллекторов нефти и газа / В.Н. Соколов, В.А. Кузьмин // Изв. АН Сер. Физ. - 1993. -Т. 57. № 8. - С. 94-98.

145. Rodríguez-Carvajal J. An Introduction to the Program FullProf1 2000 / J. Rodríguez-Carvajal // Laboratorie León Brillouin (CEA-GNRS) CEA / Saclay, 91191 Cif sur Yvette Cedex, France. 2000. - 139 p.

146. Lutterotti L. MAUD tutorial- Instrumental Broadening Determination. / L. Lutterotti // Dipartimento di Ingegneria dei Materiali, Universif a di Trente. 38050 Trento, Italy. - 2006. - 18 p.

147. Инфракрасная спектроскопия: методические указания к выполнению научно-исследовательских и лабораторных работ для студентов специальности 270106 / сост. Е. А. Лопанова. Белгород: Изд-во БГТУ им. В:Г. Шухова, 2008. - 29 с.

148. ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Методы испытаний. -Введ. 2001-07-01. -М.: Изд-во стандартов, 2001. 17 с.

149. ГОСТ 10180-90(2003). Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. Введ. 1991-01-01.- М.: Изд-во стандартов, 2003.34 с.

150. ГОСТ 310.2-76 (2003). Цементы. Методы определения тонкости помола.- Введ. 1978-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2003. - 3 с.

151. ГОСТ 310.3-76 (2003). Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. -Введ. 1978-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2003. - 7 с.

152. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. Введ. 2000-04-01. - М.: Изд-во стандартов, 2000.- 12 с.

153. ГОСТ 10060.0—95 Методы определения морозостойкости. Общие требования. Введ. 1996-09-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. — 5 с.

154. ГОСТ 12730.3—78 (2002) Бетоны. Методы определения водопоглощения.- Введ. 1980-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2002. - 3 с.

155. ГОСТ 12730.4-78 (2002) Бетоны. Методы определения показателей пористости. Введ. 1980-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 6 с.

156. ГОСТ 31108-2003 Цементы общестроительные. Технические условия. -Введ. 2004-09-01. М-.: Изд-во стандартов, 2004. - 19 с.

157. ГОСТ 30744-2001 Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка. — Введ. 2002-03-01. — М.:Изд-во стандартов, 2002.- 17 с.

158. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия. -Введ. 1995-07-01. -М.: Изд-во стандартов, 1995. 7 с.

159. ГОСТ 4214-78 Реактивы. Кислота кремниевая водная. Технические условия. Введ. 1980-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1980. — 6 с.

160. ГОСТ 9179-77 (1989) Известь строительная. Технические условия. -Введ. 1979-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1989. 5 с.

161. ГОСТ 23732-79 (1993) Вода для бетонов и растворов. Технические условия. Введ. 1980-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 5 с.

162. ГОСТ 25820-2000. Бетоны легкие. Технические условия. Введ. 200109-01. -М.: Изд-во стандартов, 2001. - 12 с.

163. Пат. 2361834 Российская'Федерация, МПК С 04 В 28/04, С 04 В*'20/00.'I

164. Крикунова, A.A. О влиянии гранулометрического состава на кинетику твердения портландцементных систем / A.A. Крикунова, Ш.М. Рахимба-ев, Н.В. Харьковская // Технологии бетонов. 2009. - № 2. - С. 54-55.

165. Файнер, М. Новые закономерности в бетоноведении и их практическое приложение. — Киев: Наукова думка, 2001. — 448 с.

166. Горшков, B.C. Термография строительных материалов. М.: Стройиз-дат, 1968.-238 с

167. Рамачандран, В. С. Применение дифференциального термического анализа в химии цементов. М.: Стройиздат, 1977. - 408 с.

168. Васильев, С.Г. Искусственные пористые заполнители и легкие бетоны на их основе: Справ, пособие/ С.Г. Васильев, С.П. Онацкий, М.П. Элинзон и др.; под ред. Ю.П. Горлова. М.: Стройиздат, 1987. - 304 с.

169. СНиП 82-02-95. Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций. -Введ. 1995-12-01. -М.: Госстрой России, 1995. 17 с.

170. Гридчин, A.M. Строительное материаловедение. Бетоноведение: лабораторный практикум / А. М. Гридчин, М.М. Косухин, Р.В. Лесовик. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. - 366 с.

171. СП 23-101-2000. Проектирование тепловой защиты здания.— Введ. 2001-07-01. -М.: Госстрой России, 2001. 89 с.

172. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий Введ. 2003-10-26 М.: Госстрой России, 2004. - 34 с.

173. СНиП 23-01-99 (2003). Строительная климатология.- Введ. 2000-01-01.-М.: Госстрой России, 2000. 79 с.

174. ГОСТ 6133-99 (с попр. 2002). Камни бетонные стеновые. Технические условия. Введ. 2002-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 30 с.

Похожие работы

Строительство
05.23.00