автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Мелкозернистые бетоны на механомагнитоактивированных растворах неорганических добавок

На правах рукописи

СТРЕЛЬНИКОВ Андрей Николаевич

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ БЕТОНЫ НА МЕХАНОМАГНИТОАКТИВИРОВАННЫХ РАСТВОРАХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ДОБАВОК

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

49845

1 6 ИЮН 2011

Иваново 2011

4849845

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Академик РААСН, доктор технических

наук, профессор,

Федосов Сергей Викторович

доктор технических наук, профессор, Блиничев Валерьян Николаевич (ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет»)

Член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор, Ерофеев Владимир Трофимович (ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»)

Ведущая организация:

Институт химии растворов Российской академии наук (г. Иваново)

Защита состоится 1 июля 2011 г. в 10 0 на заседании объединённого совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 212.060.01 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, 20, ауд. Г-204. (www.igasu.ru.).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан 31 мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к. т. н., доцент

% н в

Заянчуковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство бетонных изделий и конструкций -наиболее материало-, энерго- и трудоемкая область строительной индустрии. Важнейшей задачей современного строительного материаловедения является разработка высокоэффективных способов улучшения структуры, физико-механических и функциональных свойств бетонов и изделий, а также снижение удельных расходов вяжущего и дорогостоящих модифицирующих добавок. Одним из основных направлений в совершенствовании структуры и свойств бетона, экономии цемента является применение функциональных химических добавок. Однако только с помощью химических добавок изменить свойства бетона с учётом уровня современных требований весьма сложно. Кроме того, большой расход добавок, улучшая одни свойства бетона, ухудшает другие. Другим путём направленного изменения структуры и свойств бетона и бетонной смеси является активация их компонентов. Среди многочисленных способов активации компонентов бетона и бетонной смеси наибольший интерес для строительной индустрии представляют магнитная и механическая активация водных систем, в частности комбинированная механическая и магнитная активация воды затворения. Совместная механомагнитная активация воды затворения и растворённых в ней функциональных добавок (солей ряда металлов) сможет не только улучшить прочностные свойства получаемого бетона, но и на порядок снизить количество вводимых в бетон химических добавок. В связи с этим применение механомагнитной активации растворов электролитов в производстве мелкозернистого бетона представляется актуальным.

Тематика исследований, представленных в диссертации, поддержана грантом РФФИ № 09-08-136-71 (2009-2010 гг.). Работа выполнялась также в соответствии с планом НИР РААСН по теме «Разработка методов механоимпульсной активации жидких компонентов в производстве бетона и бетонных работ» № 2.4.28. (2004-2008 гг.) и базовой тематикой НИР ИГАСУ.

Цель работы — получение мелкозернистых бетонов повышенной прочности и ускоренного твердения на основе механомагнитоактивированных растворов неорганических добавок. Это позволит изменить микроструктуру бетонного камня, придать требуемые свойства мелкозернистому бетону, существенно уменьшить концентрацию неорганических добавок, снизить удельный расход цемента, уменьшить энергозатраты на производство бетона.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

- выявить механизм действия механомагнитной активации растворов неорганических добавок на процесс гидратации цементного камня и установить основные закономерности струюурообразования цементного камня в присутствии этих добавок;

- установить характер и степень влияния активированных растворов добавок на свойства цементного камня, бетонной смеси и бетона с помощью методов тонкого анализа;

Научный консультант советник РААСН, д. т. н., проф. М.В. Акулова

- определить оптимальные параметры обработки раствора неорганических добавок в роторно-импульсном аппарате с магнитом при помощи методики трехфак-торного планирования эксперимента;

- разработать составы и технологию приготовления бетонной смеси с применением активированного раствора добавок - ускорителей схватывания бетонной смеси и твердения мелкозернистого бетона;

- обосновать технико-экономическую эффективность использования механо-магнитной активации водных систем в технологии приготовления бетона.

Научная новизна работы.

Исследован механизм действия механомагнитной активации растворов тиосульфата натрия и хлорида кальция на процессы гидратации цементного теста и твердения цементного камня;

- установлены закономерности изменений свойств цементного теста и цементного камня при применении механомагнитной активации водного раствора с неорганическими добавками.

Впервые предложены:

- механомагнитный способ активации водных растворных систем затворения бетонов, содержащих функциональные неорганические добавки;

- способ улучшения структуры, прочностных и функциональных свойств бетона, основанный на использовании активированных растворных систем затворения.

Применена методика построения математической модели, представляющей собой регрессионные зависимости второго порядка, полученные на основе данных трёхфакторного эксперимента. Определены опытные составы мелкозернистого бетона.

С помощью дериватографического анализа изучен механизм структурообра-зования кристаллогидратов при твердении цементного камня, затворённого на активированной воде с растворёнными в ней функциональными добавками.

Составы мелкозернистого бетона на механомагнитоактивированных растворах добавок защищены патентом РФ.

Практическая значимость работы.

Установлено, что механомагнитная активация растворов добавок - ускорителей схватывания бетонных смесей и твердения бетона позволяет снизить расход добавок в 100 и более раз при сохранении их свойств и улучшении прочностных свойств бетона.

На основании результатов проведённых исследований разработаны:

- новый ресурсосберегающий состав мелкозернистого бетона на основе активированных водных систем затворения;

- новый комбинированный способ получения активированных водных систем затворения мелкозернистых бетонов, основанный на последовательной их механической и магнитной активации;

- гибкие технологические схемы активации водных систем затворения мелкозернистых бетонов для предприятий стройиндустрии;

- обоснована технико-экономическая эффективность использования механомагнитной активации водных систем в технологии изготовления бетона.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований, пред-

ставленных в диссертации, использованы при изготовлении изделий из мелкозернистого бетона на предприятии ОАО «Домостроительная компания» (г. Иваново). Методические разработки, выполненные на основе данных научных исследований, использованы в учебном процессе: при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ студентами направления «Строительство».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлялись: на XIII—XVI международных научно-технических конференциях «Информационная среда вуза» (Иваново, 2006-2009); Пятой научной конференции аспирантов и соискателей (Иваново, 2007); региональной конференции «Актуальные вопросы храмового строительства» (Иваново, 2007).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, из них в журналах, рекомендованных в перечне ВАК, - 2, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы, содержащего 127 наименований и 4 приложения. Материал изложен на 145 страницах, включающих 32 рисунка, 26 таблиц.

Работа выполнена на кафедре строительного материаловедения и специальных технологий ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» (ИГАСУ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены актуальность исследований, значение работы для отрасли промышленности - производства строительных материалов.

В первой главе проанализированы исследования отечественных и зарубежных учёных в области строительного материаловедения бетонов, касающиеся изучения физико-химических превращений при гидратации цемента, формирования структуры материалов и ускорения твердения цементного теста за счет введения неорганических добавок, а также рассмотрен механизм действия различных видов добавок и их влияние на свойства бетона.

В диссертации нашли отражение исследования по управлению свойствами бетона, выполненные Ю.М. Баженовым, И.Н. Ахвердовым, Ю.В. Зайцевым, В.И. Соломатовым, П.А. Ребиндерем, Ю.С. Малининым, Л.Е. Шейкиным, С.В. Шес-топеровым и др. Они установили, что на процесс ускорения сроков схватывания цементного теста и твердения цементного камня в первую очередь влияют минералогический состав портландцементного клинкера, продолжительность твердения, водоцементное отношение, тонкость помола цемента, условия твердения, вид и количество добавок.

Все эти факторы, оказывающие влияние на формирование структуры и твердение цементного камня и бетона, могут быть разделены на 2 группы: первая группа определяет состав бетона и характеризует входящие в него компоненты; вторая группа определяет качественную и количественную меру технологического воздействия на материал для совершенствования его свойств.

Анализ литературных источников показал, что физические (механические) воздействия на обрабатываемые среды приводят изменению их энергетического

состояния. Все виды воздействий взаимосвязаны друг с другом, и реализовать какой-то вид воздействия в чистом виде практически невозможно. Показано, что применение интенсивного механического воздействия на компоненты строительных материалов оправдано с технологической точки зрения.

Современными методами исследования установлено, что внешнее воздействие на водные среды вызывает разрушение и перестройку их пространственной структуры, особенно в критических условиях (магнитные поля, температура, давление и многое другое), что приводит к изменению ряда их свойств. Проведённый анализ позволил более полно раскрыть роль воды затворения в процессе структурообразования бетона на портландцементном вяжущем.

Проанализированы основные способы воздействия на жидкофазные среды. Показано, что более надежными и технологичными являются высокоскоростные роторные аппараты, генераторы кавитации и т.п. В них обрабатываемый материал подвергается комплексному воздействию низкочастотных колебаний, высокоскоростных сдвиговых деформаций и т.п.

Выдвинута научная гипотеза, что использование совмещенной механомаг-нитной активации водных систем с неорганическими добавками перед затворе-нием бетонной смеси позволит изменить микроструктуру бетонного камня, придать требуемые свойства мелкозернистому бетону, существенно уменьшить концентрацию неорганических добавок, снизить удельный расход цемента.

Поставлена цель работы, определены задачи исследований.

Во второй главе приведены основные характеристики применяемых материалов и описаны методы экспериментальных исследований.

Дано описание конструкции и методика работы на роторно-импульсном аппарате. На рис. 1 представлена схема лабораторной установки для активации водных систем затворения бетона с добавками - ускорителями сроков схватывания бетонной смеси и твердения мелкозернистого бетона. Растворы электролитов использовали для приготовления образцов, которые после завершения процесса твердения испытывали стандартными методами испытаний.

Рис. 1. Схема установки для активации водных систем затворения бетонов: 1 - постоянный магнит; 2 - роторно-импульсный активатор; 3 - электродвигатель; 4 - блок управления приводного электродвигателя; 5 - емкость для жидкости; б - клапан для слива жидкости из установки активатора; 7 - клиноременная передача; 8 - электроприборы; 9 - ручка регулировки скорости вращения ротора; 10, 11 - входной и выходной патрубки; 12 - емкость для жидкости из установки активатора

Для механомагнитной активации растворов добавок использовали роторно-импульсный аппарат с постоянным магнитом, имеющий следующие технические характеристики: максимальная частота вращения ротора - 4242 об./мин, производительность роторно-импульсного аппарата - 1,4 м3/ч, напряженность магнитного поля - 140 мА/м. Для сравнения использовался конусный аппарат с максимальной частотой вращения ротора 5600 об./мин, производительностью - 0,6 м3/ч, диаметром верхней частиц конуса - 90 мм.

Для определения оптимальных параметров механомагнитной обработки водных систем и концентрации добавок в бетонной смеси использовалась регрессионные зависимости второго порядка, полученные на основе данных трёхфак-торного эксперимента. При построении моделей использовались ортогональный центрально-композиционный план и план Бокса-Бенкена. Варьируемыми параметрами были скорость вращения ротора, время активации водного раствора и концентрация функциональной добавки в водном растворе.

В третьей главе обосновываются: выборы аппарата для механической активации, для совместной механомагнитной активации, режимы воздействия, выбор вида и концентрация добавки. Проводится анализ влияния механомагнитной активации на свойства водных систем и структуру цементного камня.

Для определения роли механической и магнитной активации воды затворе-ния в формировании структуры цементного камня исследовано влияние различных видов активаторов и способов активации воды на свойства цементного теста и цементного камня.

На первом этапе проводилось омагничивание дистиллированной воды за-творения через промежуточную емкость, подсоединённую к постоянному магниту, в течение 5, 7 и 10 мин. Напряжённость магнитного поля во всех опытах составляла 140 мА/м. На втором этапе проводилась активация воды затворения в 8-лопастном роторно-импульсном аппарате (скорость вращения ротора - 3000 об./мин) и в аппарате конусного типа (скорость вращения ротора - 3000 об./мин) в течение 5, 7 и 10 мин. Первоначальный эффект активации определялся по физико-механическим характеристикам цементного камня. В экспериментах был использован портландцемент М500 Мордовского завода, который затворяли дистиллированной водой, чтобы исключить искажающее влияние растворённых в воде солей. Зависимость прочности цементного камня от времени и условий активации жидкой фазы приведена в табл. 1.

Анализ полученных результатов (табл. 1) показал, что омагничивание водного раствора в течение 5 мин увеличивает предел прочности при сжатии цементного камня на 6,6 %, при изгибе - на 17,1 % по сравнению с контрольным. При меха-ноактивации воды затворения в течение 5 мин предел прочности цементного камня при сжатии увеличивается на 13,8 %, при изгибе - на 30,6 %. Наилучшие результаты показала механомагнитная активация воды затворения в течение 5 минут, что привело к увеличению предела прочности цементного камня при сжатии на 16,9 %, при изгибе - на 43,9 % по сравнению с контрольным. При увеличении времени механической и механомагнитной активация воды затворения свыше 5 мин. происходит значительное повышение температуры активируемой воды, прочностные характеристики цементного камня перестают возрастать. Поэтому в последующих экспериментах время активации составляло не более 5 мин.

Таблица 1

Зависимость прочности цементного камня от времени и условий ___активации воды затворения______

№ п/п Вид активации Время активации, мин Предел прочности в возрасте 28 сут, МПа /процентное соотношение с контрольным образцом

при сжатии при изгибе

1 Контрольный образец - 38,64/100 6,01/100

2 Омагниченная вода 5 41,20/106,6 7,04/117,1

3 Омагниченная вода 7 42,04/108,7 6,92/115,1

4 Омагниченная вода 10 42,53/110,0 6,03/100,3

5 Механоактив. вода 5 44,00/113,8 7,85/130,6

6 Механоактив. вода 7 43,40/112,3 8,59/142,4

7 Механоактив. вода 10 43,00/111,2 5,79/963

8 Механомагннтоактив. вода 5 45,20/116,9 8,65/143,9

9 Механомагнитоактив. вода 7 44,40/114,9 9,39/156,2

10 Механомагнитоактив. вода 10 44,00/113,8 6,21/103,3

Примечание: механическая и механомагнитаая активация воды затворения производилась на 8-лоиастном роторно-импульсном аппарате.

Следующим этапом работы являлось исследование влияния различных типов активаторов на степень активации воды затворения и, соответственно, свойства цементного теста и цементного камня. Из литературного обзора видно, что механоактиваторы роторного типа с разными формами ротора по-разному воздействуют на водный раствор. Поэтому для определения наиболее эффективного вида механической активации воды затворения с целью изменения свойств цементного теста и цементного камня были выбраны два типа механоактиваторов воды затворения - роторно-импульсный и конусный (табл. 2).

Таблица 2

Изменение свойств цементного теста и цементного камня, затворённых на

активированной воде, в зависимости от способа её активации

га ю га Н о О Вид активации* Время активации,мин. ь стз w со а о 1 Сроки схватывания, мин/ процентное соотношение с контрольным образцом Прочность, МПа/ процентное соотношение с контрольным образцом

я й и В о. ш £ я Начало Конец при изгибе при сжатии

1 2 3 4 5 6 Контр. М Р К Р-М К-М 5 5 5 5 5 Д Д Д Д Д д 27 26 27 25 23 26 205/100 225/109,7 215/104,8 195/95,1 235/114,6 245/119,5 515/100 530/102,9 545/105,8 540/104,8 585/113,5 555/107,7 6,28/100 6,30/100,4 6,42/102,2 6,69/106,5 7,05/112,2 7,20/114,6 40,4/100 42,0/103,9 44,6/110,3 43,7/108,1 48,4/119,8 45,0/111,3

7 8 9 Контр. Р-М К-М 5 5 в в в 26 26 24 215/100 205/95,3 205/95,3 575/100 565/98,2 550/95,6 6,1/100 6,3/103,2 6,7/109,8 36,5/100 45,4/124,3 44,7/122,4

Примечание: *Р - обработка в роторно-импульсном аппарате, К - в аппарате конусного типа, М - магнитом, Р-М - в роторно-импульсном аппарате с магнитом, К-М - в аппарате конусного типа с магнитом, Контр. - контрольный образец (неактивированная вода); ** - Д -дистиллированная вода, В - водопроводная вода.

Первый аппарат - 8-лопастной роторно-импульсный агрегат (Р) с регулируемой частотой вращения до 4242 обУмин. Второй - роторный аппарат, выполненный в виде конуса (К), с регулируемой частотой вращения до 5600 об./мин. Для получения сравнимых результатов режим активации устанавливался во всех случаях одинаковый - частота вращения ротора 3000 об./мин, время активации - 5 мин. В исследованиях использован постоянный магнит, характеристики которого приведены выше. Для оценки влияния на свойства водной среды процессов активации использовалась дистиллированная (Д) и водопроводная вода (В). Состав экспериментальных замесов: вода - 400 г; портландцемент М500 - 1600 г; водо-цементное соотношение В/Ц = 0,25.

Твердение цементосодержащих композиций осуществлялось в естественных условиях при температуре +20 °С в течение 28 суток. Исследовались такие свойства цементного теста, как нормальная густота (ГОСТ 310.3-92) и сроки схватывания (ГОСТ 310.3-92), а также определялись основные физико-механические свойства цементного камня. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Экспериментальные данные показали, что любой вид активации (магнитная, механическая и механомагнитная) влияет на сроки схватывания и густоту цементного теста. Наибольшее ускорение начала схватывания цементного теста оказывала дистиллированная вода, активированная в конусном аппарате, - на 4,9 % (195 мин) по сравнению с контрольным образцом (205 мин). Наибольшее замедление конца срока схватывания 13,5 % (585 мин.) по сравнению с контрольным 515 мин.) показало цементное тесто, затворённое на дистиллированной воде, при совместной активации в роторно-импульсном аппарате с постоянным магнитом.

Наибольшее увеличение предела прочности при сжатии показал цементный камень затворенный на воде, активированной в роторно-импульсном аппарате с постоянным магнитом: 19,8 % - на дистиллированной воде; 24,3 % - на водопроводной воде, по сравнению с контрольным. Наибольшее увеличение предела прочности при изгибе цементного камня показало затворение на воде, совместно активированной как в роторно-импульсном, так и конусном аппарате с магнитом на дистиллированной воде - 12-14 %, по сравнению с контрольным. Нормальная густота цементного теста при замесе на активированной дистиллированной воде затворения уменьшается, наибольший эффект показывает активация в роторно-импульсном аппарате с магнитом -17,4 %, по сравнению с контрольным.

Анализ приведенных данных показал, что, активация воды затворения, как дистиллированной, так и водопроводной, влияет на свойства цементного теста и цементного камня, наибольшее влияние оказывает активация воды в 8-лопастном роторно-импульсном активаторе совместно с магнитной активацией, поэтому данный вид активации использовался для дальнейших исследований.

Известно, что рН среды играет важную роль в процессе гидратообразования и твердения цементных систем. В связи с этим были проведены исследования по выявлению влияния параметров механомагнитной обработки водопроводной воды затворения на изменение её рН, электропроводности и температуры.

Найдено, что в результате активации водных систем затворения их рН возрастает (рис. 2). Данный эффект возможен вследствие протекания комплекса физико-химических эффектов и явлений (кавитации, десорбции С02, механолиза Н20 и др.). Наряду с изменением рН происходит увеличение удельной электро-

проводности воды на 1-10 %. Влияние времени активации воды в роторно-импульсном аппарате с магнитом (А=140 мА/м) при частоте вращения ротора 3000 об./мин на электропроводность воды представлено на рис. 3. Этот эффект, по всей вероятности, связан с изменением степени гидратации ионов (прежде всего ионов кальция, магния, ответственных за стабилизацию структуры воды), повышением степени диссоциации солей, находящихся в водопроводной воде. Данное предположение подтверждает интенсификацию твердения цемента, затворенного на активированной воде, в ранние сроки твердения цементного теста. Кроме того, установлено (рис. 4), что продолжительное время обработки водного раствора приводит к нарастанию температуры (более 50 °С). В строительной практике в зимнее время свежеуложенный бетон предохраняют от замерзания различными способами. Иногда компоненты бетонной смеси подогревают: заполнитель до 40 °С, а воду до 30-70 °С. Предлагаемая технология активации позволяет регулировать температуру воды затворения за счёт её нагрева внутренними источниками теплоты непосредственно в аппарате.

7.3 1

Рис. 2. Влияние времени активации воды в роторно-импульсном аппарате с магнитом (А=140 мА/м) при частоте вращения ротора 3000 об./мин на рН воды

я

g 7.0В

>s 2

§ 6,9-

Время активации, мин.

4 6 8

Время обработки, мин

Рис. 3. Влияние времени активации воды в роторно-

импульсном аппарате с машитом (А=140 мА/м) при частоте вращения ротора 3000 об./мин на электропроводность воды

Рис. 4. Влияние времени активации воды в роторно-

импульсном аппарате с магнитом (А=140 мА/м) при частоте вращения ротора 3000 об./мин на температуру воды

Время активации, мин

Для определения влияния механомагнитной активации воды затворения на формирование структуры цементного камня проводились дериватографические исследования. Использовались образцы цементного камня, приготовленные на воде затворения, активированной в различных режимах. Содержание физически и химически связанной воды в цементном камне определялось на основе дерива-тограмм. Количественный анализ потери физически связной воды и общей потери массы приведён на рис, 5.

Способы предварительной подготовки воды затворения:

1) контрольный образец - водопроводная вода, подогретая до 45 С, неактивированная;

2) вода механомагнитная, активированная в течение 5 мин при частоте оборотов ротора роторно-импульсного аппарата 3000 об./мин;

3) вода с механической обработкой в течение 5 мин при частоте оборотов ротора механоактиватора 3000 об/мин;

4) вода механомагнитная, активированная в течение 1 мин при частоте оборотов ротора механоактиватора 1400 об./мин;

5) вода, омагниченная в течение 1 мин.

9

Рис. 5. Зависимость потери массы воды цементного камня при дериватографи-ческих исследованиях от вида воды затворения (см. выше): W, % - потеря физически связанной воды; т, % - общая потеря массы

Как видно из приведённых данных, наибольшая потеря физически связанной воды происходит у контрольного образца цементного камня, затворённого на неактивированной воде. Это говорит о том, что у цементного камня, затворённого на активированной воде, более плотная структура, что должно увеличивать его прочностные характеристики, морозостойкость и снизить водопоглощение. Наибольшее изменение массы в цементном камне показали образцы, приготовленные на воде, активированной в течение 5 мин при частоте оборотов ротора механоак-тиватора 3000 об./мин с магнитной обработкой. Это указывает на наличие более крупных кристаллогидратных образований с высокоосновными соединениями в цементном камне, затворённом на механомагнитоактивированной воде.

В работе изучено влияние механомагнитной активации растворов функциональных добавок электролитов (солей металлов) на сроки схватывания цементного теста и прочность цементного камня в ранние и последующие сроки твердения (табл. 3). При приготовлении цементного теста использовалась водопроводная вода. Активация растворов добавок производилась на роторно-импульсном аппарате с постоянным магнитом. Добавки электролитов вводились в воду затво-рения перед механомагнитной активацией в количестве, применяемом при производстве бетонов.

Таблица 3

Влияние растворов электролитов на физико-механические свойства

цементного камня при механомагнитной активации водного раствора

Виды растворов электролитов Сроки схватывания, ч-мин Прочность при сжатии, МПа, в возрасте, сут

Начало Конец 3 28

* »* * ** * «* * **

Контрольный образец 3-45 3-25 6-00 5-40 5,8 6,2 42,0 43,0

Хлорид натрия (NaCl) 2-00 1-45 4-15 4-00 11,0 12,8 41,0 43,8

Хлорид кальция (CaCfe) 1-50 1-40 3-40 3-25 11,9 13,2 44,2 50,3

Нитрат натрия (NaNOj) 2-30 2-20 4-40 4-25 6,5 7,5 45,5 48,5

Тиосульфат натрия (ЫагБгОз) 3-20 3-05 5-30 5-15 10,5 12,3 43,2 45,0

Сульфат натрия (N32SO4) 3-00 2-45 5-30 5-10 9,4 10,3 42,5 45,5

Примечание: * — без механомагнитной активации растворов электролита; ** - с механомагнитной активацией растворов электролита при частоте вращения ротора 3000 об./мин и напряжённости магнитного шля (А=140 мА/м) в течение 5 мин.

Результаты исследования портландцементного камня, приготовленного на активированных растворных системах затворения, показали положительное влияние активации растворов на структурообразование камня. Так, при активации водного раствора электролита начало и конец схватывания портландцементного теста сдвигались в сторону уменьшения в среднем на 9 %. Анализ кинетики роста прочности цементного камня при активации растворов неорганических добавок показывает прирост прочности: в ранние сроки твердения (3 сут) - 6-10 %, в 28-суточном возрасте - 2-13 % по сравнению с контрольным. Исследованиями установлено (табл. 3), что растворы СаС12 и Na2S203 показали наибольшие результаты изменения свойств цементного камня, поэтому эти добавки были выбраны для дальнейших исследований.

Для определения оптимальных концентраций добавок СаС12 и Na2S203 и режимов их активации применялся метод многофакторного планирования экспе-

римента. Были получены уравнения регрессии для рассматриваемых откликов: предельной прочности цементного камня при сжатии, в возрасте 3,7,14 и 28 сут; начала сроков схватывания; морозостойкости. Так, свойства цементных композитов, затворённых на механоактивированной воде в присутствии хлорида кальция, описываются следующими адекватными регрессионными уравнениями:

1) предельная прочность цементного камня при сжатии Ynnc, МПа, в возрасте 3,7, 14 и 28 сут:

Уп„оз=33,385+2,91х,+0,708х2-0,627х3-1,474х|х2-1,758х1хз+0,1б6х2х3-1,302х12--4,ЮЗх22+2,264х32; (1)

Ynnc7=42,508+2,69х,+1,248x2-2,391х3-3,443х,х2-1,999х,х3-1,573х2х3--4,224х22+4,243Х32; (2)

Y„nCH=48,299+1,891 х,+1,891 х2-1,266х3-2,021 X|X2-0,715Х|Х3+0,085х2х3-0,528Х(2--3,373х22+3,102х32; (3)

YnnC28=48,202+1,562х,+0,722х2-0,923х3-2,423x,x2-0,653x,x3+0,154х2х3-0,632х,2--2,95х22+3,562х32; (4)

2) начало сроков схватывания YHCC, мин: Унсс=104,16-1,141х,+1,695хг4,532х3+2,812х1хг3,4375х1х3+0,9375х2х3-

-1,371 Х|2-4,756х22-1,371 х32; (5)

3) морозостойкость YMC, циклов:

YMC=214,61 +2,164х,+1,398х2+9,544х3-5,187х, хг9,437х, х3+2,937х2хз+

+19,156х, 2-4,094х22+12,829х32. (6)

Рис. 6. Зависимость предела прочности при сжатии цементного камня в проектном возрасте от частоты вращения ро тора и концентрации хлорида кальция при времени активации 2 мин 45 с

О 55-60 0 50-55

□ 4S50 0 40-45 0 35-40

□ 30-35

частота вряцсния |>ою|ю, об .'мин

Предел прочности при сжатии (28 суток), МЛа

Ш

1.515

аднценг! >чц1я

0 030 РИДЭ КальМИЯ| а% от массы цемента

По полученным уравнениям для каждого отклика были построены поверхности, являющиеся графическим представлением зависимости данного отклика от двух факторов при фиксированном значении третьего фактора. Некоторые из этих поверхностей представлены на рис. 6 и 7. По поверхности на рис. 6 можно сделать вывод, что увеличение частоты вращения ротора способствовало росту проектной прочности при сжатии, а повышение содержания добавки в активированной воде, напротив, снижало предельную прочность исследуемых образцов. Кроме того, увеличение времени активации при одновременном снижении со-

держания добавки в активированном растворе привело к ускорению начала схватывания цементного теста (рис. 7).

Рис. 7. Зависимость сроков начала схватывания цементного теста от времени активации и концентрации хлорида кальция при скорости вращения ротора 4140 об./мин, ХК - хлорид кальция

время ,ткпвации, мин

сроки начала

□ 105-110 SH100-105 095-100 090-95 □85-90 □80-85 в 75-80 Ш 70-75

юнцешрация ХК. % от массы цемеша

Анализ поверхностей позволил сделать вывод о том, что наилучшие значения физико-механических характеристик показал цементный камень, затворенный активированным раствором хлорида кальция при следующих режимах: частота вращения ротора активатора - 3500-4200 об/мин; время активации - 2.-3 мин; концентрация - 0,03-0,3 % от массы цемента.

Свойства цементных композитов, затворённых на механоактивированной воде в присутствии тиосульфата натрия, описываются следующими адекватными регрессионными уравнениями:

1) для предельной прочности цементного камня при сжатии Ynnc3, МПа: Уппсз=45)68+3,2х1+0,612х2+0,637хз-3,502х12-1,077х22-1,95х1х2; (7)

2) для предельной прочности цементного камня при изгибе Упли, МПа: Ynm=10,76+0,862x1+0,65x2-0,962x3-0,605xi2-0,63x22-0,975x1x2; (8)

3) начала сроков схватывания Y„„ мин: YHC=177+12,5xr18,5x,2-l 1х22-17,5х,х2+10х,х3; (9)

4) для морозостойкости YMC, циклов:

YMC=279,2+ 12,625хг21,25Х3-14,35Х22-10,5Х1Х2-8,75Х2Х3. (10)

На рис. 8, 9 представлены поверхности откликов при фиксированном значении одного из факторов для тиосульфата натрия.

Поверхность на рис. 8 демонстрирует, что предельная прочность при сжатии цементного камня возрастала при снижении количества добавки и увеличении времени обработки раствора в активаторе. Функция, описывающая предел прочности при сжатии, имела максимальное значение при частоте вращения ротора активатора 4000 об./мин и времени обработки 1,5-2 мин.

Ш46-47 О 45-46 И 44-45 □43-44 □ 42-43 6(41-42 И40-41

Рис. 8. Зависимость предельной прочности цементного камня при сжатии от времени активации и концентрации тиосульфата натрия при максимальной частоте вращения ро- I тора 4242 об./мин

предал прочности при сжатш,МПа

ejjci.i.4 лкшвацш. Mitt

0.300

0.165

0.030

КОНЦеН1|МЦМ

Nil -,4,0^, % oi массы цемента

«180-190 ai 70-180 ■ 160-170

□ 150-160 И140-150 □130-140

□ 120-130 И110-120 £3100-110

На рис. 9 видно, что наиболее поздние сроки начала схватывания приходились на область планирования, приблизительно соответствующую центру эксперимента, смещённому в сторону более низких концентраций добавок. В этой области частота вращения ротора составляла 3696-4000 об./мин, время активации -2-3 мин, а концентрация тиосульфата натрия - 0,08 % от массы цемента.

Рис. 9. Зависимость сроков начала схватывания цементного теста от частоты вращения ротора и концентрации тиосульфата натрия при времени активации 2 мин 45 с

НЗ ЧЭ.ПО

схваты вэнид. мин

О £00

концент рзция Na-S*0J, Va от массы цемента

<3

1,166 ВО

частота вращения ротора,об/мин

На основании анализа графиков поверхностей откликов (рис. 8, 9) выбран оптимальный режим механомагнитной активации воды затворения цементного теста, которому соответствуют следующие значения факторов модели: частота вращения ротора - 3696-4242 об./мин; время активации - 2-3 мин; концентрация Na2S203- 0,008-0,01 % от массы цемента.

В четвертой главе представлены исследования влияния механомагнитоак-тивированых растворов добавок тиосульфата натрия и хлорида кальция на физи-

ческие и физико-механические характеристики мелкозернистого бетона. В работе использовался состав мелкозернистого бетона, рекомендуемый для класса В 7.5, подвижностью 2-4 см. Так как режимы активации и концентрация двух исследуемых добавок лежат в совмещающихся областях, то для оптимизации дальнейших экспериментов выбран единый режим активации водных растворов: время активации 2 мин в роторно-импульсном аппарате при скорости вращения ротора 4200 об/мин, концентрация раствора 0,03 % от массы цемента, напряженность магнитного поля 140 мА/м.

Как видно из приведенных данных (рис. 10) предел прочности бетона при сжатии за время твердения 7, 14 и 28 сут достигает наибольшего значения при механомагнитной активации раствора хлорида кальция концентрацией 0,03 % от массы цемента, что в 1,29; 1,28; 1,24 раза выше, соответственно по сравнению с образцом на неактивированом водном растворе.

Прочность при сжатии мелкозернистого бетона, затворенного на механомаг-нитоактивированом растворе тиосульфата натрия при времени твердения 7, 14 и 28 сут. в 1,20; 1,18; 1,14 раза выше по сравнению с образцом на неактивированом водном растворе, соответственно, что подтверждает качественные изменения структурообразования цементного камня

1-Контрольный образец

2-Na2S103(0,03%)aKTiiBiipoBaHnbiii

3-СаС12(0,03%)актнвированный

14 2!

Время твердения, сут

Рис. 10. Предел прочности при сжатии мелкозернистого бетона с механомагнитной активацией растворов Na2S203, СаС12 через 7,14, 28 суток твердения:

Следующим этапом работы была разработка состава мелкозернистого бетона В 7.5 (Ml00) с пониженным расходом цемента на механомагнитоактивиро-ванных растворах добавок. В работе бетонная смесь приготавливалась с различным расходом цемента при сохранении постоянного водоцементного отношения 0,38. Исследования проводили по изменению предела прочности бетона при изменении количества цемента и воды в зависимости от способа активации растворов добавок, количество заполнителя оставалось постоянным. Как видно из приведённых данных (рис. 11), для получения мелкозернистого бетона проектной марки расход цемента при использовании механомагнитной активации водного

Рис. 11. Зависимость предела прочности при сжатии мелкозернистого бетона на механомагнито-активированном растворе Na2S203 или СаС12, при различном содержании цемента в бетонной смеси

Пятая глава посвящена технико-экономическому обоснованию применения механомагнитной активации растворов тиосульфата натрия и хлорида кальция для затворения мелкозернистого бетона. Разработана технология применения механомагнитной активации растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия в промышленных условиях. Сделаны технико-экономические расчеты по применению механомагнитной активации растворов на предприятии ОАО «Домостроительная компания».

Экономический эффект складывался из двух составляющих: снижение расхода цемента на 3 % при применении активированных растворов хлорида кальция или тиосульфата натрия (300,7 кг/м3 вместо 310 кг/м3); снижение расхода вводимых добавок в 100 раз. Технико-экономические расчеты для завода производительностью бетона 30 тыс. м3 в год показали, что расчетный годовой экономический эффект от применения механомагнитоактивированных растворов для затворения бетонов с Na2S203 будет равен 231,73 тыс. руб.; от применения меха-номагнитоактивированного раствора хлорида кальция годовой экономический эффект составит 95,7 тыс. руб.

Общие выводы

1. Проведён анализ литературных данных, который показал, что механическая или магнитная активация воды затворения изменяет кинетику гидратации портландцемента: повышает степень гидратации, способствует ускорению кристаллизации гидроксида кальция. Предложена научная гипотеза, что использование совмещенной механомагнитной активации водных систем с неорганическими добавками перед затворением бетонной смеси позволит изменить микроструктуру бетонного камня, придать требуемые свойства мелкозернистому бето-

раствора электролитов можно сократить- на 3 -5 %.

» 1-1-1-'-1-'-1-'-1-1-1—' I—'-1 ' Г"

310 308 306 304 302 300 298 296 294

Количество цемента в мелкозернистом бетоне, (сг/мЗ

ну, существенно уменьшить концентрацию неорганических добавок, снизить удельный расход цемента.

2. Проведён анализ влияния магнитной, механической и механомагнитной активации воды на свойства цементного камня. Установлено, что наилучшие результаты получаются при совместной механомагнитной активации воды затворения. Она позволяет целенаправленно улучшить свойства цементного камня. Так предел прочности при сжатие и при изгибе цементного камня на активированной воде затворения увеличивается по сравнению с контрольным образцом на 16,9 % и 43,9 %, соответственно.

Рассмотрены различные типы механоактиваторов. Наилучшие результаты показал роторно-импульсный активатор, активация воды в котором ускоряет начало схватывания цементного теста по сравнению с контрольным образцом на 4,7 %, конец - на 1,8 %.

3. Исследовано влияние механомагнитной активации на свойства воды затворения, структуру цементного теста и камня. Установлено, что в результате механомагнитной активации воды происходит увеличение рН на 7,1%, электропроводности на 10 %. С помощью дериватографических методов анализа найдено, что наибольшее изменение массы в цементном камне показали образцы, приготовленные на воде, активированной в течение 5 мин при частоте оборотов ротора механоактиватора 3000 об./мин с магнитной обработкой. Это указывает на наличие более крупных кристаллогидратных образований с высокоосновными соединениями в цементном камне, затворённом на механомагнитоактивирован-ной воде.

4. Экспериментальные исследования показали, что механомагнитная активация растворов электролитов (хлорида натрия, хлорида кальция, нитрата натрия, тиосульфата натрия и сульфата натрия), как ускорителей твердения бетона улучшает прочностные свойства цементного камня.

Наилучшие результаты показало применение механомагнитной активации водных растворов тиосульфата натрия и хлорида кальция. В результате механомагнитной активации уменьшается расход добавок, происходит увеличение прочности цементного камня в ранние сроки твердения на 17-29 %, а через 28 суток -на 31-40 %, улучшаются его прочностные характеристики.

5. На основе регрессионного анализа построена модель для определения рациональных параметров механомагнитной активации и концентрации растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия. В качестве факторов выбирались скорость вращения ротора, время активации и концентрация растворов электролитов. Найдено, что для растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия оптимальные параметры лежат в смежных областях: частота вращения ротора -3696-4242 об./мин; время активации - 2-3 мин; концентрация добавки - 0,0080,03 % от массы цемента, напряженность магнитного поля -140 мА/м.

6. Проведено исследование влияния механомагнитоактивированых растворов добавок тиосульфата натрия и хлорида кальция на физические и физико-механические характеристики мелкозернистого бетона. Показано, что предел прочности бетона при сжатии на активированном растворе хлорида кальция уже через 7 суток твердения достигает практически марочного значения. Найдено, что применение механомагнитной активации растворов добавок Na2S203, СаС12

до 1,2 раза повышает предел прочности при сжатие и при изгибе, подтверждая качественные изменения структурообразования цементного камня. Разработан состав мелкозернистого бетона В 7.5 (Ml00) на механомагнитоактивированных растворах добавок с пониженным расходом цемента на 3 %.

7. Разработана технология применения механомагнитной активации растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия в промышленных условиях. Дано технико-экономическое обоснование применения механомагнитной активации растворов тиосульфата натрия или хлорида кальция для затворения мелкозернистого бетона. Найдено, что расчетный годовой экономический эффект для завода производительностью бетона 30 тыс. м3 в год от применения механомагнитоактивированных растворов для затворения бетонов с Na2S203 равен 231,73 тыс. руб.; от применения механомагнитоактивированного раствора хлорида кальция -95,7 тыс. руб. Сделаны технико-экономические расчеты по применению механомагнитной активации растворов на предприятии ОАО «Домостроительная компания».

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях: в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Стрельников, А.Н. Применение механомагнитной активации для снижения количества вводимых добавок в бетон / С.В. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников, Т.Е. Слизнева//Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -2009. -№ 3. -С. 21-25.

2. Стрельников, А.Н. Изучение влияния режимов механомагнитной активации водного раствора тиосульфата натрия различных концентраций на свойства цементных композитов / С.В. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников, Т.Е. Слизнева, В.А. Падохин //Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2010. - № 4. - С. 21-25.

Патенты на изобретения

3. Патент РФ на изобретение № 2345005. Состав для приготовления бетона / Федосов С.В..Акулова М.В., Касаткина В.И., Падохин В.А., Стрельников А.Н. -опубл. БИ №3 от 27.01.2009.

Публикация в прочих изданиях

4. Стрелышков, А.Н. Применение механомагнитного способа активации воды для затворения портландцемента / С.В. Федосов, М.В. Акулова, В.И. Касаткина, А.Н. Стрельников // Ученые записки инженерно-строительного факультета. - Иваново, 2006.-Вып. З.-С. 16-18.

5. Стрельников, А.Н. Применение механомагнитной активации водных растворов в технологии бетона / С.В. Федосов, М.В. Акулова, Я.А. Аникин, В.И. Касаткина, А.Н. Стрельников // Информационная среда вуза: XIII Междунар. науч.-техн. конф. - Иваново, 2006. - С. 114-117.

6. Стрельников, А.Н. Механоактивация воды затворения цементного теста различными способами / С.В. Федосов, М.В. Акулова, В.А. Падохин, Я.А. Аникин, В.И. Касаткина, А.Н. Стрельников // тр. XIII Междунар. семинара Азиатско-Тихоокеанской акад. мат-ов, Новосибир. гос. архит.-строит. ун-т; Ин-т неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН. - Новосибирск, 2006.-Т. 2. - С. 217-218.

7. Стрельников, А.Н. Механомагнитная активация воды затворения и химических добавок / А.Н. Стрельников // Пятая научная конф-я аспирантов и соискателей /

Иван. гос. архит.-строит. ун-т. - Иваново, 2007. - С. 84-86.

8. Стрельников, А.Н. Применение механомагнитной активации воды с хлоридом кальция для затворения цементного теста / С.В. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников // Инфор. среда вуза: XIV Междун. н.-т. конф. - Иваново, 2007. - С. 109-111.

9. Стрельников, А.Н. Влияние механомагнитной активации воды затворения с хлоридом кальция на свойства цементного теста и камня / С.В. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников // Актуальные вопросы храмового строительства: материалы межрегион, науч.-практ. конф. / Иван. гос. архит.-сторит. ун-т; Иван, филиал Ин-та управления (г. Архангельск); Науч. центр по проблемам церковной истории и церковного осмысления истории России. - Иваново, 2007. - С. 55-56.

10. Стрельников, А.Н. Уменьшение количества вводимых добавок с помощью механомагнитной активации затворения цементного теста [Текст] / С.В. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников, // Ученые записки инженерно-строительного факультета / Иван. гос. архит.-строит. ун-т. - Иваново, 2008. - Вып. 4. - С. 23-25.

11. Стрельников, А.Н. Изменение роста предела прочности цементного камня при различных режимах активации воды затворения и концентрации хлорида кальция / С.В. Федосов, М.В. Акулова, Т.Е. Слизнева, А.Н. Стрельников. В.А. Падохии II Ин-формац-я среда вуза: XVI Междун. н.-т. конф. - Иваново, 2009. - С. 495-497.

Автор выражает глубокую благодарность д. т. п., профессору, В.А. Падахину и к. т. п., доц. Т.Е. Слизпевой за научные консультации при проведении экспериментов и обсуждении результатов работы.

СТРЕЛЬНИКОВ Андрей Николаевич

БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ МЕХАНОМАГНИТНОЙ АКТИВАЦИИ СМЕСИ ВОДЫ ЗАТВОРЕНИЯ С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 10.03.2011. Формат 60x84 '/к,. Печать плоская. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз. Г'ОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина» 153003, Иваново, ул. Рабфаковская, 34. Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ.

ВВЕДЕНИЕ .:.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ АКТИВАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ БЕТОННОЙ СМЕСИ: СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ОБОСНОВАНИЕ

ЗАДАЧ И СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Формирование структуры и свойств мелкозернистого бетона

1.1.1. Формирование контактной зоны на границе двух фаз -кремнезема и цементного вяжущего

1.1.2. Влияние влаги на свойства цементного камня и механизм его образования

1.1.3. Цементный камень и его структура

1.2. Направленное структурообразование бетона с применением специальных добавок

1.3. Влияние добавок электролитов на свойства воды затворения.

1.4. Структура и свойства воды

1.4.1. Модели структуры воды ■.

1.4.2. Структурная память жидкостей

1.5. Виды энергетического воздействия

1.6. Применение роторно-пульсационных аппаратов для интенсификации технологических процессов в различных отраслях промышленности

Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы, применяемые в исследованиях

2.2. Методы исследований

2.3. Установка для механомагнитной активации водных систем

2.4. Математическое планирование эксперимента

ГЛАВА 3. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ БЕТОНА ПРИ АКТИВАЦИИ ВОДЫ С

ДОБАВКАМИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

3.1. Свойства активированной воды и их взаимосвязь с прочностью цементного камня

3.2. Исследование влияние активации воды затворения в роторно-пульсационном аппарате совместно с магнитом на её свойства

3.3. Дериватографические исследования цементного камня на механомагнитоактивироваиной воде затворения

3.4. Влияние механомагнитной активации воды затворения с добавками электролитов на кинетику твердения вяжущего и основные свойства цементного теста и камня

3.5 • Построение математической модели для определения рациональных параметров механомагнитной активации и концентрации растворов электролитов

3.6. Построение математической модели, описывающей влияние режимов активации растворов тиосульфата натрия, на физикомеханические характеристики цементного теста на их основе.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ АКТИВАЦИИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ, ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА •.

4.1. Технологические свойства бетонной смеси

4.2. Исследование эксплуатационных свойств мелкозернистого бетона на механомагнитоактивированных растворах добавок тиосульфата натрия и хлорида кальция

4.3. Разработка технологии применения механомагнитной активации растворов неорганических добавок в мелкозернистый бетон в промышленных условиях

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ .:.

ОБЩИЙ ВЫВОД

Производство бетонных изделий и конструкций - наиболее материале, энерго- и трудоемкая область строительной индустрии. Важнейшей задачей современного строительного материаловедения является разработка высокоэффективных способов улучшения структуры, физико-механических и функциональных свойств бетонов и изделий, а также снижение удельных расходов вяжущего и дорогостоящих модифицирующих добавок. Одним из основных направлений в совершенствовании структуры и свойств бетона, экономии цемента является применение функциональных химических добавок. Однако только с помощью химических добавок изменить свойства бетона с учётом уровня современных требований весьма сложно. Кроме того, большой расход добавок, улучшая одни свойства бетона, ухудшает другие. Другим путём направленного изменения структуры и свойств бетона и бетонной смеси является активация их компонентов. Среди многочисленных способов активации компонентов бетона и бетонной смеси наибольший интерес для строительной индустрии представляют магнитная и механическая активация водных систем, в частности комбинированная механическая и магнитная активация воды затворения. Совместная механомагнитная активация воды затворения и растворённых в ней функциональных добавок (солей ряда металлов) сможет не только улучшить прочностные свойства получаемого бетона, но и на порядок снизить количество вводимых в бетон химических добавок. В связи с этим применение механомагнитпоп активации растворов электролитов в производстве мелкозернистого бетона представляется актуальным.

Тематика исследований, представленных в диссертации, поддержана грантом РФФИ № 09-08-136-71 (2009-2010 гг.). Работа выполнялась также в соответствии с планом НИР РААСН по теме «Разработка методов механоимпульсной активации жидких компонентов в производстве бетона и бетонных работ» № 2.4.28. (2004-2008 гг.) и базовой тематикой НИР ИГАСУ.

Научная новизна работы.

Исследован механизм действия механомагнитной активации растворов тиосульфата натрия и хлорида кальция на процессы гидратации цементного теста и твердения цементного камня;

- установлены закономерности изменений свойств цементного теста и цементного камня при применении механомагнитной активации водного раствора с неорганическими добавками.

Впервые предложены: - механомагнитный способ активации водных растворных систем затворения бетонов, содержащих функциональные неорганические добавки;

- способ улучшения структуры, прочностных и функциональных свойств бетона, основанный на использовании активированных растворных систем затворения.

Предложена методика построения математической модели, \ представляющей собой регрессионные зависимости второго порядка, полученные на основе данных трёхфакторного эксперимента. Методами регрессионного анализа определены опытные составы мелкозернистого бетона.

С помощью дериватографического анализа изучен механизм структурообразования кристаллогидратов при твердении цементного камня, затворённого на активированной воде с растворёнными в пей функциональными добавками.

Составы мелкозернистого бетона на механомагнитоактивированных растворах добавок зачищены патентом РФ.

Практическая значимость работы.

Установлено, что механомагнитная активация растворов добавок -ускорителей схватывания бетонных смесей и твердения бетона позволяет снизить расход добавок в 100 и более раз при сохранении их свойств и улучшении прочностных свойств бетона.

На основании результатов проведённых исследований разработаны:

- новый ресурсосберегающий состав мелкозернистого бетона на основе активированных водных систем затворения;

- новый комбинированный способ получения активированных водных систем затворения мелкозернистых бетонов, основанный на последовательной их механической и магнитной активации;

- гибкие технологические схемы активации водных систем затворения мелкозернистых бетонов для предприятий стройиндустрии;

- обоснована технико-экономическая эффективность использования механомагнитной активации водных систем в технологии изготовления бетона.

Научный консультант советник РААСН, профессор, д. т. н., Акулова М.В.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведён анализ литературных данных, который показал, что механическая или магнитная активация воды затворения изменяет кинетику гидратации портландцемента: повышает степень гидратации, способствует ускорению кристаллизации гидроксида кальция. Предложена научная гипотеза, что использование совмещенной механомагнитной активации водных систем с неорганическими добавками перед затворением бетонной смеси позволит изменить микроструктуру бетонного камня, придать требуемые свойства мелкозернистому бетону, существенно уменьшить концентрацию неорганических добавок, снизить удельный расход цемента.

2. Проведён анализ влияния магнитной, механической и механомагнитной активации воды на свойства цементного камня. Установлено, что наилучшие результаты получаются при совместной механомагнитной активации воды затворения. Она позволяет целенаправленно улучшить свойства цементного камня. Так предел прочности при сжатие и при изгибе цементного камня на активированной воде затворения увеличивается по сравнению с контрольным образцом на 16,9 % и 43,9 %, соответственно.

Рассмотрены различные типы механоактиваторов. Наилучшие результаты показал роторно-импульсный активатор, активация воды в котором ускоряет начало схватывания цементного теста по сравнению с контрольным образцом на 4,7 %, конец - на 1,8 %.

3. Исследовано влияние механомагнитной активации на свойства воды затворения, структуру цементного теста и камня. Установлено, что в результате механомагнитной активации воды происходит увеличение рЫ на 7,1%, электропроводности на 10 %. С помощью дериватографических методов анализа найдено, что наибольшее изменение массы в цементном камне показали образцы, приготовленные на воде, активированной в течение 5 мин при частоте оборотов ротора механоактиватора 3000 об./мин с магнитной обработкой. Это указывает на наличие более крупных кристаллогидратных образований с высокоосновными соединениями в цементном камне, затворённом на механомагнитоактивированной воде. '

4. Экспериментальные исследования показали, что механомагнитная активация растворов электролитов (хлорида натрия, хлорида кальция, нитрата натрия, тиосульфата натрия и сульфата натрия), как ускорителей твердения бетона улучшает прочностные свойства цементного камня.

Наилучшие результаты показало применение механомагнитной активации водных растворов тиосульфата натрия и хлорида кальция. В резуль- • тате механомагнитной активации уменьшается расход добавок, происходит увеличение прочности цементного камня в ранние сроки твердения на 1729 %, а через 28 суток - на 31-40.%, улучшаются его прочностные характеристики.

5. На основе регрессионного анализа построена модель для определения рациональных параметров механомагнитной активации и концентрации растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия. В качестве факторов выбирались скорость вращения ротора, время активации и концентрация растворов электролитов. Найдено, что для растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия оптимальные параметры лежат в смежных областях: частота вращения ротора - 3696-4242 об./мин; время активации - 2-3 мин; концентрация добавку - 0,008-0,03 % от массы цемента, напряженность магнитного поля - 140 мА/м.

6. Проведено исследование влияния механомагнитоактивированых растворов добавок тиосульфата натрия и хлорида кальция на физические и физико-механические характеристики мелкозернистого бетона. Показано, что предел прочности бетона при сжатии на активированном растворе хлорида кальция уже через 7 суток твердения достигает практически марочного значения. Найдено, что применение механомагнитной активации растворов добавок КаоБоОз, СаСЬ до 1,2 раза повышает предел прочности при сжатие и при изгибе, подтверждая качественные изменения структу-рообразования цементного камня. Разработан состав мелкозернистого бетона В 7.5 (М100) на механомагнитоактивированных растворах добавок с пониженным расходом цемента на 3 %.

7. Разработана технология применения механомагпи гнои активации растворов хлорида кальция и тиосульфата натрия в промышленных условиях. Дано технико-экономическое обоснование применения механомаг-нитной активации растворов тиосульфата натрия или хлорида кальция для затворения мелкозернистого бетона. Найдено, что расчетный годовой экономический эффект для завода производительностью бетона 30 тыс. м3 в год от применения механомагнитоактивированных растворов для затворения бетонов с N328203 равен 231,73 тыс. руб.; от применения механомагни-тоактивированного раствора хлорида кальция - 95,7 тыс. руб. Сделаны технико-экономические расчеты по применению мсхапомапштной активации растворов на предприятии ОАО «Домостроительная компания».

1. Рамачандран, В. Наука о бетоне: Физико-химическое бетоноведенье / В. Рамачандран, Р. Фельдман, Дж. Бодуэн; пер. с англ. Т.Н. Розенберг, Ю.Б. Ратиновой; под ред. В.Б. Ратинова. — М.: Стройиздат,1986. 278 е., ил.

2. Скрамтаев, Б.Г. Теория и прочность бетонов. Новые виды бетонов / Б.Г. Скрамтаев. Харьков: Госнаучтехиздат, 1934. — 236 с.

3. Грушко, И.М. Исследование влияния структуры дорожного цементобетона на его прочность: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.23.05 / И.М. Грушко. Харьков, 1962. - 44 с.

4. Ольгинский, А.Г. Оценка и регулирование структуры зоны контакта цементного камня с минералами заполнителя: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 05.23.05 / А.Г. Ольгинский. Харьков, 1994. - 44 с.

5. Ярлушкина, С.Х. Формирование контакта цементного камня с заполнителями в тяжелых бетонах при различных условиях твердения: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.23.05 / С.Х. Ярлушкина. M., 1978. - 25 с.

6. Грушко, И.М. Прочность бетона на растяжение / И.М. Грушко, А.Г. Илбин, С.Т. Рашевский // Тр. ХИИЖТ. Харьков, 1973. - T. XIV. -С. 91-94.

7. Корнилович, Ю.Е. Исследование прочности растворов и бетонов / Ю.Е. Корнилович. Киев: Госстройиздат, ¡969. - 145 с.

8. Красильников, К.Г. Исследование поверхностных свойств кремнезема и его взаимодействия с гидратом окиси кальция в водной среде: автореф. дис. д-ра техн. наук / К.Г. Красильников. М.: МГУ, 1965. - 42 с.

9. Кравцов, А.И. Мелкозернистые бетоны: метод, указ. к лабораторной работе по курсу "Технология бетона строительных изделий и конструкций" / А.И. Кравцов. Оренбург 2000. - 20 с.

10. Федосов, C.B. Высокопрочные мелкозернистые бетоны для сборных плит автомобильных дорог / C.B. Федосов, М.В. Акулова, А.М. Краснов. Иваново: ИГАСУ, 2008, 195 с.

11. Пат. 2306289. Российская Федерация, МКИ5 С04В 28/04 C02F 1/34 С04В 111/82. Состав мелкозернистого бетона / C.B. Федосов, М.В. Акулова, В.А. Падохин, H.H. Соломина, Я.А. Аникин -№ 20005112806/03; заявл. 27.04.2005; опубл. 20.09.07; Бюл. № 26. 1 с.

12. Новое в технологии тротуарных плит / C.B. Федосов, С.М. Базанов, М.В. Торопова, М.В. Акулова // Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы XXI века: сб. докл. II Междунар. конф. Белгород, 1999. Ч. 2. - С. 253.

13. Производство тротуарных плит методом послойного уплотнения / C.B. Федосов, С.М. Базанов, М.В. Торопова, М.В. Акулова // Известия Ивановского отделения ПАНИ. Иваново: ИГАСУ, 2000. Вып. 5. - С. 81.

14. Об одном методе повышения долговечности мелкозернистого бетона / C.B. Федосов, С.М. Базанов, М.В. Торопова, М.В. Акулова // Современные проблемы строительного материаловедения: VI акад. чтения РААСН. Иваново: ИГАСУ, 2000. - С. 535.

15. Шейкин, А.Е. Структура и свойства цементных бетонов / А.Е Шейкин, Ю.В. Чеховский, М.И. Бруссер. М.: Стройиздат, 1979. - 344 с

16. Ахвердов, И.Н. Основы физики бетона / И.Н. Ахвердов. М.: Стройиздат, 1981.- 464 е., ил.

17. Новопашин, A.A. Основы свойств строительных материалов: учеб. пособие / A.A. Новопашин. Куйбышев: Куйбыш. гос. ун-т, 1986. — 80 с.

18. Сычев, М.М. Проблемные вопросы гидратации и твердения цементов / М.М. Сычев // Цемент. 1986. -№ 9. - С. 11-14.

19. Урьев, Н.В. Основы повышения качества цементобетонов: учеб. пособие / Н.В. Урьев. М.: МАДИ, 1988. - 64 с.

20. Быстротвердеющий портландцемент / С.М. Рояк, М.И. Стрелков, С. Данюшевский и др. // Строительные материалы, изделия и конструкции. М., 1956. № 2. - С. 20-23.

21. Баженов, Ю.М. Технология бетонных и железобетонных изделий: Учебник для вузов / Ю.М. Баженов, А.Г. Комар. М.: Стройиздат, 1984. -672 е., ил.

22. Колокольникова, Е.И. Долговечность строительных материалов (бетон и железобетон): учеб. пособие для вузов / Е.И. Колокольникова. М.: Высш. шк., 1975.

23. Ларионова, З.М. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона / З.М. Ларионова, Л.В. Никитина, В.Р. Гара-шин. М.: Стройиздат, 1977. - 262 с.

24. Кондо, Р. Фазовый состав затвердевшего цементного теста / Р. Кондо, М. Даймон // VI Международный конгресс по химии цемента, сент. 1974 г. М.: Стройиздат, 1976.-С. 104-106.

25. Сегалова, Е.Е. Возникновение кристаллизационных структур твердения и условия развития прочности / Е.Е. Сегалова, П.А. Рсбиндер // Новое в химии и технологии цемента. М.: Госстройиздат, 1962. - С. 202213.

26. Состав и гидратационная активность алюминатной фазы клинкера / А.И. Бойкова, В.А. Парамонова, А.И. Домановский, М.М. Пирютько // Цемент. 1976. - № 8. - С. 20-22.

27. Химия цементов / под ред. Х.Ф.У. Тейлора. — М.: Стройиздат, 1969.-501 с.

28. Киреева, Ю.И. Строительные материалы: учеб. пособие / Ю.И. Киреева. 2-е изд., стереотип. - Минск: Новое знание, 2006. -400 е., ил.

29. Технология строительного производства в зимних условиях: учеб. пособие для вузов / Л.Д. Акимова, Н.Г. Аммосов, Г.М. Бадьин, В.А. Евдокимов, М.М. Калюжнюк, A.B. Мещанинов; под ред. В.А. Евдокимова.

30. Jl.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1984. 264 е., ил.

31. Справочник по химии- цемента / под ред. Б.В. Волконского, Л.Г. Судакаса. Л.: Стройиздат, 1980. - 222 с.

32. Ахвердов, И.Н. Высокопрочный бетон / H.H. Ахвердов. М.: Госстройиздат, 1961. - 163 с.

33. Зайцев, Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушений / Ю.В. Зайцев. М.: Стройиздат, 1982. - 196 с.

34. Соломатов, В.И. Бетон как композиционный материал / В.И. Соло-матов, В.Н. Выровой, H.A. Аббасханов. Ташкент: УзНИИТИ, 1984. - 47 с.

35. Ребиндер, П.А. Поверхностно-активные вещества / П.А. Ребин-дер. М.: Знание, 1964. - 46 с. ■

36. Малинин, Ю.С. Применение растворной электронной микроскопии для исследования структуры портландцементного клинкера / Ю.С. Малинин У.И. Папиашвили, Б.Э. Юдович // Труды НИИ цемента. -1977.-№32.-С. 18-25.

37. Шестоперов, C.B. Долговечность бетона транспортных сооружений / C.B. Шестоперов. М.: Транспорт, 1966. - 500 с.

38. Хадисов В.Х. Модифицированные бетоны с термомеханической активацией цементно-водной суспензии: дис. .канд. техн. наук / Хадисов В.Х.-М., 2006.- 147с.

39. Касторных, Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы: учеб.-справ. пособие / Л.И. Касторных. 2-е изд. - Ростов н/Д.: Феникс, 2007. -221 с. - (Строительство).

40. Ратинов, В.Б. Добавки в бетон / В.Б. Ратинов, Т.Н. Розенберг. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройиздат, 1989. - 188 е., ил.

41. Козодаев, С.П. Ускорение твердения в ранние сроки наполненных цементов для монолитных бетонов на основе применения химическихдобавок: дис. .канд. техн. наук / С.П. Козодаев. Воронеж, 2000. 167 с.

42. Маркосов, Ю.А. Интенсификация и повышение качества бетона добавками на основе тиосульфата натрия: дис.канд. техн. наук / Ю.А. Маркосов. Киев, 1986. - 186 с.

43. Лагойда, A.B. Теоретические основы технологии бетона с проти-воморозными добавками: дис. . д-ра техн. наук / A.B. Лагойда. М., 1987.-314 с.

44. Классен, В.И. Омагничивание водных систем / В.И. Классен. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1982. - 296 с, ил.

45. Синюков, В.В. Вода известная и неизвестная / В.В. Синюков. -М.: Знание, 1987,- 176 с.

46. Зацепина, Г.Н. Физические свойства и структура воды / Г.Н. Зацепина.-2-е изд., перераб. -М.: Изд-во МГУ, 1987.- 171с.

47. Бушуев, Ю.Г. Структурные свойства жидкостей с различными типами межмолекулярных взаимодействий по данным компьютерного моделирования: дис. д-ра хим. наук / Ю.Г. Бушуев. Иваново 2001. - 345 с.

48. Эйзенберг, М.М. Структура и свойство воды / М.М. Эйзенберг. -М.: Химия, 1988.-425 с.

49. Дерягин, Б.В. Новые свойства жидкостей / Б.В. Дерягин, Н.В. Чу-раев. М.: Наука, 1971. 176 с.

50. Промтов, М.А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества: учеб. пособие / М.А. Промтов. М.: Машиностроение-1, 2004. - 136 с.

51. Кардашев, Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии / Г.А. Кардашев. М.: Химия, 1990. — 208с.

52. Новицкий, Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах / Б.Г. Новицкий. М.: Химия, 1983. - 192 с.

53. Федоткин И.М. Использование кавитации в технологических процессах / И.М. Федоткин, А.Ф. Немчин. Киев: Вища шк., 1984. - 68 с.

54. Тепло- и массообмен в звуковом поле / В.Е. Накоряков, А.П. Бурданов, Н.М. Болдырев, П.Н. Терлеев. Новосибирск, 1970. - 254 с.

55. Гинстлинг, A.M. Ультразвук в процессах химической технологии / A.M. Гинстлинг, A.A. Барам. Л.: Госхимиздат, 1960. - 96 с.

56. Бергман, Л. Ультразвук и его применение в науке и технике: пер. с англ. / JI. Бергман. М.: Иностр. лит., 1957. — 726 с.

57. Карпачева, С.М. Пульсационная аппаратура в химической технологии / С.М. Карпачева, Б.Е. Рябчиков. М.: Химия, 1983. - 224 с.

58. Гершгал, Д.А. Ультразвуковая технологическая аппаратура / Д.А. Гершгал, В.М. Фридман. М.: Энергия, 1976. - 320 с.

59. Основы физики и техники ультразвука: учеб. пособие для вузов / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, H.H. Хавский и др.. М.: Высш. шк., 1987. -352 с.

60. Бутков, В.В. Процессы и аппараты химической технологии с использованием электрических полей / В.В. Бутков, В.В. Вишняков. М.: НИИТЭХИМ, 1982. - 48 с.

61. Грановский, М.Г. Электрообработка жидкостей / М.Г. Грановский, И.С. Лавров, О.В. Смирнов. JL: Химия, 1976.-216с.

62. Мирдель, Г. Электрофизика / Г. Мирдель. М.: Мир, 1972. - 608 с.

63. Духин, С.С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем / С.С. Духин. Киев: Наукова думка, 1975. - 246 с.

64. Юткин, J1.A. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности / JI.A. Юткин. — JL: Машиностроение, 1986. 253 с.

65. Сокольский, Ю.М. Ультразвуковые и магнитные поля в химической технологии / Ю.М. Сокольский. J1.: ЛенНИИ-гипрохим, 1992. - 196 с.

66. Миненко, В.И. Магнитная обработка воды / В.И. Миненко, С.М. Петров, М.Н. Минц. Харьков, 1962. 125 с.

67. Применение метода магнитной обработки для интенсификации технологических процессов / Н:А. Розно, В.Г. Зерницкий, ЯМ. Мисулович и др.. М.: НИИТЭХИМ, 1987. - Вып. 4. - 44 с.

68. Будько, Т.С. Влияние омагничивания воды затворения гипса на прочность продуктов их твердения / Т.С. Будько, И.П. Выродов // Ученые записки Кабардино-Балкарского ун-та. Вып. 31. № 7. Нальчик, 1966.

69. Бутт, Ю.М. Влияние ионного состава на скорость гидратации портландцемента / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашов, Л.А. Лухацкая // Проблемы прогрессивной технологии строительных материалов: сб. Красноярск, 1965.- 173 с.

70. Михановский, Д.С. Форсирование процессов вызревания бе юна путём магнитной обработки воды затворения / Д.С. Михановский, A.A. Сонин, Р.Т. Тер-Осипянц // Строительство и архитектура Узбекистана. 1967. -№ 12.-С. 3-6.

71. Пат. RU 2096339 6 C02F1/. Аппарат Помазкина для магнитной обработки жидкостей / Помазкин В.А.; заявитель и патентообладатель По-мазкинВ.А.-№94013168/25; заявл. 1994.04.15; опубл. 1997.11.20.

72. Пат. RU 2136603 6 C02F1/48/. Способ магнитной активации и деионизации воды / Суханов В.Г.; заявитель и патентообладатель Суханов В.Г. -№ 99107756/12; заявл. 1999.04.22; опубл. 1999.09.10.

73. Пат. RU 2163582 С2 7 С04В40/00/. Способ получения жидкости затворения цемента / заявитель и патентообладатель Томский гос. архит,-строит. ун-т.-№ 99107885/03; заявл 1999.04.13; опубл. 2001.02.27.

74. Пат. RU 2234413 7 В28С5/00/. Способ активации воды твердеющей смеси / заявитель и патентообладатель Военный инженерно-технический университет. № 2003102276/03; заявл. 2003.01.27; опубл.2004.08.20.

75. Бобков, С.П. Некоторые теоретические аспекты механическом активации физико-химических процессов / С.П. Бобков // Известия вузов. Химия и химические технологии. 1992. — Т. 35. — № 3. - С. 3-14.

76. Гольдин, В.А. Установки и аппараты радиационной технологии /

77. B.А.Гольдин, Е.Д. Чистов. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 185 с.

78. Брегер, А.Х Радиационно-химическая технология: ее задачи и методы / А.Х. Брегер. М.: Атомиздат, 1979.- 80 с.

79. Федосов, C.B. Повышение долговечности бетонного камня меха-ноактивацией воды затворения с пластифицирующей добавкой С-3 /

80. C.В Федосов, C.B. Неробелкина //Актуальные вопросы строительства: на-уч.-техн. конф. Саранск, 2004. - С. 357-358.

81. Федосов, C.B. Механомагнитная активация воды с хлоридом кальция для затворения цементного теста / C.B. Федосов, М.В. Акулова, A.M. Стрельников // Информационная среда вуза: материалы XIV Междунар. науч.-техн. конф. Иваново: ИГАСУ, 2007. - С. 567-570.

82. Применение механомагнитной активации для снижения количества вводимых добавок в бетон / C.B. Федосов, М.В. Акулова, А.Н. Стрельников, Т.Е. Слизнёва // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -2009.-№3.-С. 21-25.

83. Сергеев, А.Б. Тяжелые пропариваемые бетоны с активированными добавками на основе лингносульфанатов: дис.канд. техн. наук / А.Б. Сергеев.-М., 1989.-189 с. ■ .

84. Клейтон, В. Эмульсии / В. Клейтон. М.: Издатинлит, 1950. - 680 с.

85. Балабудкин, М.А. Исследование процесса измельчения хрупких тел в многоцилиндровых роторно-пульсационных аппаратах / М.А. Балабудкин, A.A. Барам // Известия 'вузов. Химия и химическая технология. 1972.-Т. 15.-№ 6.-С. 932-935. ■

86. Бугай, A.C. Центробежно-пульсационные аппараты в целлюлозно-бумажном производстве / A.C. Бугай // Бумажная промышленность. -1964.-№ 8.-С. 8-11.

87. Бадиков, Ю.В. Техника и технология гидроакустического воздействия в процессах химической технологии / Ю.В. Бадиков. Уфа: Реактив, 2001.-204 с.

88. Звездин, А.К. Использование аппаратов типа РАМП для получения высокодисперсных эмульсий'в режиме акустической кавитации: автореф. дис. канд. техн. наук / А,К. Звездин. М., 1983. - 16 с.

89. Балабудкин, М.А. Исследование диспергирования и гидродинамических явлений в РПА: автореф. дис. . канд. техн. наук / М.А. Балабудкин. Л., 1969.- 17 с.

90. Балабудкин, М.А. Об -эффективности роторно-пульсационных аппаратов при обработке эмульсионных систем / М.А. Балабудкин, С.И. Голобородкин, Н.С. Шулаев // Теоретические основы химической технологии. 1990. - Т. 24. - № 4. - С. 502-508.

91. Барам, A.A. Расчет мощности аппаратов роторно-пульсационного типа / A.A. Барам, П.П. Дерко, Б.А. Клоцуиг // Химическое и нефтяное машиностроение. 1978. - № 4. - С. 5-6.

92. Балабудкин, М.А. Роторно-пульсационные аппараты в химико-фармацевтической промышленности / М.А. Балабудкин. М.: Медицина, 1983.-160 с.

93. Балабудкин, М.А. О-закономерностях гидромеханических явлений в роторно-пульсационных аппаратах / М.А. Балабудкин // Теоретические основы химической технологии. 1975. - Т. 9. -№ 5. - С. 783-794.

94. Промтов, М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и практика / М.А. Промтов. -М.: Машиностроение, 2001. 260 с.

95. Промтов, М.А. Гидроакустическое эмульгирование в роторном импульсно-кавитационном аппарате / М.А. Промтов // Теоретические основы химической технологии. 2001. - Т. 35. - № 3. - С. 327-330.

96. Промтов, М.А. Кинетика растворения NaCl в воде при обработке в роторно-импульсном аппарате / М.А. Промтов, В.М. Червяков // Известия вузов: Химия и химическая технология. -2000. Т. 43. -№ 6. - С. 133-135.

97. A.c. № 167491. СССР МКИ В 01 F5/10. Вихревой аппаратдиспе'ргатор / Аксельбанд A.M.

98. Пат. 2063795. Российская Федерация, МПК6 B01F7/00. Роторный аппарат / Валитов Р.Б., Сергеев Г.А., Щебланов А.П., Казачан-скийА.В.; заявитель и патентообладатель Казачанский A.B. № 5055661/26; заявл. 21.07.1992; опубл. 20.07.1996.

99. Пат. 2144423. Российская Федерация, МПК6 B01F7/00. Способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационный акустическом аппарате / заявители и патентообладатели Фомин В.М. и др.. -№ 98116601/12; заявл. 01.09.1998; опубл.20.01.2000.

100. Пат. 2215574. Российская Федерация, МПК6 B01F7/00 Устройство для растворения, эмульгирования и диспергирования жидкотекучих сред / заявитель и патентообладатель Чиргин С.Г. № 2001120732/12; заявл. 24.07.2001; опубл.10.06.2003.

101. Влияние интенсивных механических воздействий на скорость реакции окисления полисахаридов перманганатом калия / И.М. Липатова, A.A. Юсова, H.A. Ермолаева, А.П. Морыганов // Текстильная химия. -1995.-№2(7).-С. 85-89.

102. Новые загущающие препараты на основе механохимически модифицированной ЫаКМЦ / И.М. Липатова, О.И. Одинцова и др. // Текстильная химия. 1997. - № 2( 11). - С. 26-29.

103. Ларин, О.В. Теоретическое обоснование и разработка механо-химического способа приготовления загусток на основе крахмала: дис. . канд. техн. наук / О.В. Ларин. Иваново, 2000. - 149 с.

104. Янко, Я. Математико-статистические таблицы / Я. Янко. — М.: Госстандарт; ЦСУ СССР, 1961. 125 с.

105. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.

106. ГОСТ 6709-72. Дистиллированная вода. Технические условия.

107. Вода дистиллированная // ИСУ. 1990. - № 9.

108. ГОСТ 8736-93*. Песок для строительных работ. Технические условия. .

109. Хинт, И.А. Об активности воды / И.А. Хинт // СКТБ «Дезинтегратор»: науч.-инф. сб. Таллин: Валгус, 1979.1. Утверждаю» Ген. дирекюр

110. ОАО «Ивановская 'ительная компания» Пыжиков А. I .^ » Об 2010 I.1. Акт

111. Базанов A.B. Стрельников АЛ I.1. Колосов H.A.

112. РОШИЖУЖ'АсН й- £ Д^Р^ЛЦЖШ ' ' ' -- ^ 7 >< V\ » , ме V1 г, : . , I1« 7-Г уг > г « Ч 'х« '! '„"Г"" . У ? " V; щ1.«.* С " !</ »* " V»*, . ~1. V V л — л £ —»1. Л? е- Г , ,1 . ' * " ¿и'.л!:' Iда;1..д ^ > '\itkZ. • 'к ( (1

113. СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА

114. Заявка К« 2007111002 .1р(юрл]сI изобретения 25 .марта 2007 г. Зарегистрировано в Государст ненпом реестр« изобретений Российской Федерации 27января 2009% А л1 Т5» из

115. Срок дсисл ння иатеш а и с I екает 26 марта 2027 I.ж1. Г- У1*:.-»И 1 Руководитель Федеральной службы но иптс.члекин/альпонл. сопствепнотш, патента и и товарным знака и1. Симонов

116. ТЛ '¿7 г? V 1*г ¿Г- VI V. -V. V V V • • г ; К! ТЛ 'л М К

117. Активатор (роторно-импульсный аппарат) А-1.00.000 ПАСЦОРТ А-1.00.00 ПС (Включает исполнение А-11.00.000)1. НАЗНАЧЕНИЕ

118. Активатор относится к аппаратам для обработки гетерогенно-дисперсных сред, растворов полимеров с низкой и средней степенями вязкости,диспергирования, эмульгирования и т.п.

119. Активатор может быть использован в текстильной, химической,пищевой, строительной и других отраслях промышленности.

120. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

121. Электрический двигатель А02-624

122. Номинальное напряжение тока частотой 50Гц.В 380

123. Частота вращения ротора активатора, об/мин 4242

124. Мощность электродвигателя, кВт. 17

125. Условный проход входного патрубка, мм 50

126. Условный проход выходного патрубка, мм 40

127. Материал, из которого изготовлен активатор Сталь 12Х18Н1

128. Габаритные размеры, мм 11631. Длина1. Ширина 3501. Высота 5101. Масса, кг, не более

129. Режим работы активатора периодический илинепрерывныйдолговременный)1. КОМПЛЕКТНОСТЬ ПОСТАВКА1. Электродвигатель 1шт.

130. Роторно-импульсный модуль 1шт.

131. Станина Муфта упругая 1шт.

132. Техническая документация 1шт.1. Паспорт на активатор 1шт.

133. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АКТИВАТОРА

134. Активатор представляет собой роторно-импульсный модуль,содержит ротор и статор. Разрез роторно-имнульсного модуля изображён нарис. 1.

135. Активатор состоит из приводной и проточной (роторно-импульсногомодуля) частей, установленных на одной плите.

136. Приводная часть состоит из упругой муфты, закрытой ограждением опорного кронштейна, на котором установлен вал роторно-импульсного модуля, подшипники закрыты крыТшками.

137. Активатор может работать в периодическом и непрерывном режимах. Для обеспечения требуемой производительности (или же кратности обработки) в схему монтажа активатора может быть включен насос.

138. Смазка шарикоподшипников осуществляется смазкой 1-13 ОСТ38.01.145.80или литол24ГОСТ 21150-75.

139. Осевые усилия воспринимаются шариковыми подшипниками. Направление вращения ротора активатора левое, против часовой стрелки, если смотреть на ротор со стороны привода.5. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

140. Недопустим нагрев обмотки электродвигателя выше 75С.

141. Недопустимо попадание воды (влаги) на электродвигатель.

142. При появлении посторонних шумов в модуле активатора необходимо срочно отключить электродвигатель от сети питания и провести ревизию аппарата.

143. При эксплуатации активатор должен быть заземлен. Местосоединения заземляющего провода со спецболтом зачистить, после соединения закрасить для зашиты его от коррозии яркой краской.

144. МОНТАЖ И ПОДГОТОВКА АКТИВАТОРА К РАБОТЕ

145. После доставки активатора на место монтажа проверьте наличие технической документации и комплект поставки.

146. Активатор должен быть установлен на достаточно жестком основании с тем, чтобы при работе не наблюдалось вибраций или сотрясений. Отклонение от горизонтальности базовых поверхностей станины не более 1мм на 1м длины.

147. При соединении роторно-импульсного модуля с электродвигателем посредством упругой муфты необходимо обратить внимание на точность совпадения их геометрических осей. Несоосность валов должна быть не более 0,2мм. Муфта должна иметь ограждение.

148. Подводящий и отводящий трубопроводы должны быть такого же или большего условного прохода, иметь уклон от аппарата не менее 2° и содержать минимальное количество колен, стыков и сварных швов для уменьшения общего гидравлического сопротивления системы.

149. Проверить наличие и плотность набивки в сальниковом уплотнении; в случае необходимости уплотнить его с помощью нажимной втулки. Сальник будет работать нормально, если через него просачивается 0,3-0,6л/час.

150. Убедиться в отсутствии заеданий в активаторе, последнее проверяется проворачиванием вала за муфту от руки.

151. При остановке активатора надлежит вначале закрыть вентиль навходной линии и затем выключить электродвигатель.

152. Не допускается хранение активатора в одном помещении с веществами и материалами, вызывающими коррозию деталей.