автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Модификация структуры цементных бетонов наполнителем из золы-уноса ТЭС Дальнего Востока

На правах рукописи

СТРОИТЕЛЕВА 003053Т21

Елена Александровна

МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ НАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА ТЭС ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2007

003053721

Работа выполнена в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ГОУ ВПО ДВГУПС).

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

кандидат технических наук, доцент Серенко Андрей Федорович доктор технических наук, профессор Попова Ольга Сергеевна кандидат технических наук, доцент Аллик Аркадий Рудольфович Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук

Защита диссертации состоится «Я^» .

2007 г. в

часов в

ауд. 3-237 на заседании диссертационного совета Д 218.008.01 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9., факс: (812) 570-24-61, е-шаП: uchsovet@pgups.edu

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан <<

0{

2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., проф.

'^/^Масленникова Л.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

В последние годы подходы к назначению и разработке составов цементных бетонов стали пересматриваться и изменяться. Одним из главных приоритетов является обеспечение заданных технических характеристик цементных бетонов для различных отраслей промышленности. На сегодняшний день получают широкое применение многокомпонентные бетоны, в составы которых, кроме вяжущего и заполнителей, также входят химические и минеральные добавки.

Особо остро стоит вопрос о применении местных многокомпонентных добавок в Дальневосточном регионе, так как почти все добавки, применяемые на сегодняшний день, являются привозными из Западного региона, а их транспортировка на Дальний Восток значительно увеличивает стоимость бетонных изделий, что снижает рентабельность. Наполнение цементных бетонов тонкодисперсными минеральными материалами с одновременным повышением их физико-механических свойств является одним из перспективных направлений уменьшения себестоимости цементных бетонов. В последние годы накоплен значительный опыт по применению отходов теплоэнергетики, особенно зол и шлаков, в качестве минеральных добавок в цементных бетонах. Поэтому, целесообразно модифицировать составы бетонов местными компонентами или вторичными продуктами промышленности, что должно позволить, помимо основной задачи, решать вопросы экологии региона.

Основным направлением применения зол и шлаков в строительном комплексе является замена ими части портландцемента. Вместе с тем, ряд зол обладает неудовлетворительными характеристиками при использовании их взамен части вяжущего вещества. Следовательно, необходимо искать другие направления эффективного применения зол, а

также исследовать механизм их воздействия на структуру и свойства цементных бетонов.

Представляет интерес исследования модифицирования структуры и свойств цементных бетонов на основе использования наполнителя из золы-уноса ТЭС Дальнего Востока взамен части мелкого заполнителя.

Цель работы.

Целью настоящей работы является исследования механизма воздействия наполнителя из золы-уноса ТЭС Дальнего Востока, применяемого взамен части песка, на структуру и свойства цементных бетонов.

Реализация поставленной цели достигалась решением следующих задач:

- уточнение механизма воздействия замены части песка золой-уноса на структуру и физико-механические свойства бетонов;

- изучение влияния условий твердения на механизм твердения и свойства наполненного золой бетона;

- определение оптимального количества золы-уноса для замены части песка в цементных бетонах в зависимости от условий твердения;

- определение основных физико-механических свойств наполненных бетонов;

- установление зависимости деформативно-механических свойств бетонов от степени замены песка золой-уноса;

- подбор эффективных поверхностно-активных добавок для пластификации бетонов, изготовляемых с применением золы-уноса;

- расчет экономической эффективности наполнения цементных бетонов золой-уноса с учетом экологических факторов.

Научная новизна работы.

1. Уточнен механизм воздействия кислых зол Дальневосточного региона на структуру цементного бетона при замене в нем части мелкого заполнителя. Установлено уменьшение капиллярной пористости цементного

2

камня за счет улучшенного распределения частиц по размерам и кольмата-ции пор дополнительными гидросиликатами кальция, образующимися при взаимодействии золы-уноса с продуктами гидратации портландцемента. Выявлено, что зола-уноса выполняет роль подложки, на которой активизируется формирование кристаллогидратов при гидратации цемента.

2. Установлено влияние условий твердения на механизм модификации структуры наполненных бетонов. Механизм воздействия золы-уноса на структуру бетона, связанный с улучшенным распределением частиц по размерам, преобладает при нормально-влажностных условиях твердения. Роль механизма взаимодействия золы с продуктами гидратации цемента усиливается при тепловлажностной обработке.

3. Разработана новая методика для определения зависимости требуемого расхода наполнителя из золы-уноса от вида и крупности песка, основанная на получении максимальной плотности песчано-зольной системы.

4. Установлены зависимости изменения структуры и свойств наполненных цементных бетонов от применяемых поверхностно-активных добавок.

Практическое значение работы.

1. Намечены пути улучшения свойств цементных бетонов за счет использования наполнителя из зол-уноса Дальнего Востока. Подобраны составы мелкозернистых и тяжелых бетонов с различным содержанием золы-уноса взамен части песка с улучшенными физико-механическими свойствами.

2. Определено влияние условий твердения на структуру и свойства цементных бетонов.

3. Подобраны эффективные поверхностно-активных добавки для пластификации бетонов, изготовляемых с применением золы-уноса взамен части песка.

4. Результаты работы внедрены при производстве тротуарной плитки и отражены в акте о внедрении (10. 10. 2005 г.) ЗАО "АС" "Амур". С учетом

3

природоохранных мероприятий по г. Хабаровску экономический эффект от внедрения золы-уноса на ЗАО "АС" "Амур" составляет 17 млн. 458 тыс. рублей в год.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на IV международной конференции "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР" (Хабаровск, 2005); Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 2006); Региональной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 2006); Межвузовской научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 2004); Международной научно-практической интернет-конференции «Ресурсосберегающие технологии в транспортном строительстве и путевом хозяйстве железных дорог» (Санкт-Петербург, 2006).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

На защиту выносятся:

- механизм воздействия золы-уноса на структуру и физико-механические свойства мелкозернистого и тяжелого бетона при твердении в нормально-влажностных условиях (НВУ) и с применением тепловлажно-стной обработки (ТВО);

- результаты экспериментальных исследований влияния замены части песка наполнителем из золы-уноса на структуру и свойства мелкозернистого и тяжелого бетона;

- методика подбора оптимального количества наполнителя взамен части песка;

- результаты экспериментальных исследований влияния наполнителя из золы-уноса на капиллярную и интегральную пористость наполненного бетона;

- воздействие добавок ПАВ на структуру и физико-механические свойства наполненных бетонов.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложения. Она содержит 138 страниц машинописного текста, 63 рисунка, 47 таблиц и список литературы из 128 наименований, а также 3 приложения, акт о внедрении результатов работы.

Достоверность результатов подтверждена применением современных методов математической обработки и практикой промышленного внедрения.

Работа выполнялась в Дальневосточном государственном университете путей сообщения на кафедре «Экономика строительства и технология строительных материалов» в 2003-2006 гг.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель, задачи исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе

Из проведенного литературного анализа многочисленных исследований в области экономии цемента и обеспечения улучшения свойств цементных бетонов следует, что применение отходов является одним из перспективных направлений снижения себестоимости и энергоемкости продукции, а также улучшения экологической ситуации в регионе.

Особое место среди всех видов техногенного сырья занимает зола-унос ТЭС. Ежегодно образуется огромное количество данного отхода, который может быть эффективно использован в технологии бетона.

Золы-уноса Дальнего Востока относятся к кислым, обладают малой гидравлической активностью, что приводит к снижению эффективности их применения для замены части цемента в бетонах. Проведенные ранее исследования показали возможность значительного улучшения свойств бетона за счет замены золой-уноса мелкого заполнителя (песка) бетона. Однако существует ряд факторов, препятствующих вовлечению золы в технологию цементного бетона. К ним относятся высокая водопотребность золы, разнородность зол из-за непостоянства используемого на ТЭС топлива. Даже применение суперпластификаторов не позволяет компенсировать потерю пластичности бетонной смеси при введении золы-уноса. Не до конца ясен механизм влияния кислых зол на структуру и свойства цементных бетонов при замене золой части песка, влияние водоцементного отношения и условий твердения.

Для реализации поставленной в работе цели, исходя из проведенного анализа литературных данных, сформулированы задачи исследований.

Во второй главе представлены характеристики используемых сырьевых материалов, а также основные методы исследований свойств наполнителя (золы-уноса) и образцов наполненного бетона. Влияние золы-уноса на микроструктуру цементного камня исследовались с помощью методов ДТА, РЦА, электронной микроскопии. Интегральная и капиллярная пористость бетона определялась по величине водопоглощения. Для расчета оптимального расхода наполнителя разработана методика, основанная на стандартном методе уплотнения грунтов.

В третьей главе рассмотрено влияние кислых зол-уноса на структуру и свойства цементного камня, мелкозернистого и тяжелого бетонов.

Анализ литературных данных и выполненных исследований позволил сформулировать рабочую гипотезу о механизме воздействия золы при замене части песка в цементных бетонах. Модификация структуры и повышение прочности цементных бетонов связано с уменьшением пористости за счет улучшения распределения частиц по размерам и образования дополнительных кристаллогидратов и гидросиликатов кальция вследствие взаимодействия золы-уноса с продуктами гидратации цемента.

Для изучения влияния условий твердения на структуру и свойства цементного камня были изготовлены образцы с заменой 30 % цемента золой-уноса. Часть образцов была изготовлена из теста с постоянным водоце-ментным отношением, другая часть - из теста, соответствующего нормальной густоте. Результаты дифференциально-термического анализа образцов цементного камня в возрасте 28 суток представлены на рис. 1.

Пробы цементного камня с золой (рис. 1, 3-6) характеризуются повышением количества адсорбционно-связанной воды, о чем говорит смещение эндотермических пиков с 110 °С на 130-140 °С, что свидетельствует о взаимодействие золы с продуктами гидратации.

Рисунок - I ДТА-термограммы цементного камня в возрасте 28 суток: 1 - контрольный состав в возрасте 28 суток при НВУ; 2 - контрольный состав в возрасте 28 суток при ТВО; 3 - состав с золой (В/Ц=соп51) в возрасте 28 суток при НВУ; 4

- состав с золой (В/Ц=соп50 в возрасте 28 суток при ТВО; 5 - состав с золой (В/Ц^сопбО в возрасте 28 суток при НВУ; 6

- состав с золой (В/Ц^сопзО в возрасте 28 суток при ТВО.

В пробах цементного камня без золы (рис. 1, 1-2) явно прослеживается эндотермический эффект дегидратации Са(ОН)2 (485-500 "С), а в пробах, содержащих золу, этот эффект отсутствует. Данное обстоятельство указывает на гидравлическую активность зол, выраженную в связывании свободной извести в гидросиликаты кальция (интенсификация эндотермических эффектов в диапазоне 700-800 °С). Максимальный эффект наблюдается при использовании ТВО, что говорит о связывании большого количества извести, особенно при увеличении водоцементного отношения.

Анализ свежих сколов цементного камня без золы и камня, содержащего наполнитель из золы-уноса ТЭЦ-3 г. Хабаровска в количестве 30 % от массы цемента, позволил выявить особенности развития микроструктуры в зависимости от условий твердения.

№1 №2 №3

1 - I ПЗУ, зола 0%; 2 - I!ВУ, тола 30% (В/Ц=со1Ш); 3 - 11ВУ, зола 30% (В/Ц^согШ)

Рисунок 2 - Микроструктура цементного камня без золы и камня, содержащего наполнитель ИЗ золы-уноса ири твердении и нормально-влажиостных условиях, увеличение

х10000

№4 №5 №6

4 - ТВО, зола 0%; 5 - ТВО, зола ЗОЯ (В/11=сопк01 6 - ТВО, зола 307с(Б/Ц^стш)

Рисунок 3 - Микроструктура цементного камня без золы и камня, содержащего наполнитель из золы-уноса при тепловлажностной обработке, увеличение х 10000

При НВУ в образцах из жестких цементно-зольных смесей с постоянным водоцементным отношением наблюдаются трещины (рис. 2). В образцах из цементно-зольного теста нормальной густоты (повышенное водо-цементное отношение), а так же в образцах цементного камня без золы и в образцах, твердевших при ТВО, трещины отсутствуют. При использовании ТВО у всех образцов цементно-зольного камня наблюдаются дополнительные кристаллические новообразования на поверхности золы, имеющие наиболее упорядоченную форму при повышенном водоцементном отношении (рис. 3). Модификация структуры сопровождается уменьшением капиллярной пористости и увеличением прочности цементно-зольного камня.

С целью изучения влияния наполнителя из золы-уноса на физико-механические свойства и пористость мелкозернистого бетона было изготовлено несколько серий образцов размером 7x7x7 см. Замена части песка золой-уноса проводилась в пределах от 0 до 25 % с шагом в 5 %. Применялись равноподвижные смеси с расплывом конуса (Р.К.) 180-190 мм. Часть образцов каждого состава твердели в НВУ и при ТВО.

Наилучшие прочностные показатели при НВУ твердения были получены при замене 10 % песка золой-уноса (рис. 4). При использовании ТВО прочностные характеристики достигают своего максимума при использовании 20 % наполнителя взамен части песка (рис. 5). Свыше 20 % замены песка происходит плавное уменьшение прочности при сжатии, но даже при максимальной степени наполнения песка (25 %) прочность при сжатии больше, чем у состава без золы.

Условия построения экспериментов и полученные результаты изучения поровой структуры наполненного мелкозернистого бетона представлены в табл. 1.

Рисунок 4 - Зависимость прочности при Рисунок 5 - Зависимость прочности при сжатии от расхода золы взамен части песка сжатии от расхода золы взамен части при НВУ твердения песка при ТВО

Таблица 1

Характеристики пористости бетона

№ п/п Степень наполнения, % от массы песка В/Ц В/(Ц+3) Капиллярная пористость, % при твердении Интегральная пористость, % при твердении

нормальное ТВО нормальное ТВО

1 0 0,53 0,53 3,05 4,0 11,27 14,08

2 5 0,57 0,50 1,80 4,9 11,74 13,58

3 10 0,60 0,48 2,24 1,2 13,31 11,90

4 15 0,69 0,50 2,07 1,2 15,75 12,20

5 20 0,72 0,48 1,30 1,8 14,80 10,55

6 25 0,78 0,48 2,30 1,5 15,55 11,26

На основе экспериментальных данных (табл. 1) Можно сделать вывод о

снижении капиллярной пористости мелкозернистого бетона с наполнителем песка из золы-уноса при твердении как при НВУ, так и при ТВО с введением в его состав золы-уноса взамен части песка. Следует отметить, что даже максимальная степень наполнения (25 %) характеризуется капиллярной пористостью меньшей, чем у ненаполненного бетона.

В соответствии с полиструктурной теорией Соломатова В.И. существует оптимальное количество наполнителя определенной крупности, при котором физико-механические свойства бетонов существенно улучшаются. Для определения рационального количества золы-уноса в мелкозернистых

бетонах нами была разработана методика, основанная на видоизмененном стандартном методе уплотнения грунтов. Выполненные по этой методике исследования показали, что максимальная плотность наполненной золо-песчаной смеси достигается при замене 10 % песка золой (рис. 6), что хорошо согласуется с максимальной прочностью мелкозернистого бетона при НВУ твердения.

Таким образом, выполненные исследования структуры и свойств наполненного цементного камня и мелкозернистого бетона в сопостав-

♦— влажность 8% — ■— влажность 10°/< —- влажность 12%—и—влажность 14°/<

Рисунок 6 - Зависимость изменения плотности от замены лении с результата-части песка золой-уноса

ми определения оптимального расхода золы в золо-песчаной смеси подтвердили выдвинутую рабочую гипотезу о механизме воздействия кислых зол Дальневосточного региона на структуру и позволили определить влияние условий твердения на особенности протекания процессов твердения.

При НВУ твердения при замене золой-уноса части мелкого заполнителя характеризуется механизмом воздействия на структуру, связанным с оптимальным распределением частиц по размерам. При ТВО усиливается роль механизма взаимодействия золы с продуктами гидратации цемента.

Для подтверждения полученных результатов и выводов в производственных условиях были подобраны составы и исследовано влияние золы-уноса на свойства тротуарной плитки, полученной методом вибропрессования.

Использовались жесткие смеси с заменой части песка золой-уноса в количестве 10% и без золы (рис. 7, 8), которые прессовались под давлением Р=20 МПа. Выбор 10 % замены песка золой-уноса был обоснован приведенными выше исследованиями.

Зсутас 7суток 28суток

Врин

Рисунок 7 - Зависимость прочности при Рисунок 8 - Капиллярная пористость сжатии образцов с золой взамен части пес- мелкозернистого бетона ка от возраста

Замена в 10 % песка золой позволяет на 3 сутки увеличить предел прочности при сжатии на 20 %, на 7 сутки - на 32 %. Со временем прочность продолжает расти. Через 28 суток прочность относительно контрольного состава увеличилась - в 1,5 раза, а в возрасте 2 месяцев - в 1,9 раза.

Результаты исследований капиллярной пористости тротуарной плитки (рис. 8) подтверждают вывод о снижении пористости при использовании золы.

С целью определения оптимального расхода золы-уноса при замене части песка в тяжелых бетонах были изготовлены несколько серий образцов с заменой части песка в диапазоне от 0 до 45 % с шагом 15 %. Составы готовились из условия сохранения постоянной жесткости бетонной смеси (Ж=20 с), твердели при НВУ и с применением ТВО. Результаты испытаний прочности при сжатии образцов-кубов в различном возрасте, приведенные

12

на рис. 9 и 10, показывают, что в возрасте 7, 28 суток, 6 месяцев и 1 год как при твердении в НВУ, так и ТВО максимум прочности при сжатии соответствует замене 30 % песка золой. Замена 45 % песка золой позволяет получать бетоны по прочности не ниже контрольного состава.

к-"

'' ч ; •оЛ

1

21

>= 19 ,7 и 15 с 13 11 9

74

51

1 ____ 1

/ / 1 »4

У.' ^' г*-1 Чг—

1 * У 1

¥"---

и -'" * 1-

I---- --т 1

45

-♦■ -7суток .

-28 суток — к— 6 месяцев -

-1 год

Зола,% —+ -7суток - -28суток —6 месяцев

30 45

Зола,%

-'год

Рисунок 9 - Зависимость предела прочно- Рисунок 10 - Зависимость предела прочности при сжатии от замены части песка зо- сти при сжатии от замены части песка зо-лой-уноса в тяжелом бетоне при НВУ лой-уноса в тяжелом бетоне при использо-твердении вании ТВО

Для получения полной картины деформативно-механических свойств определялся модуль упругости бетона (рис. 11, 12). Величина модуля упругости зависит от содержания золы, условий твердения и возраста бетона. Замещение золой 30 % песка обеспечивает максимальную жесткость бетона в возрасте б месяцев и 1 года.

С использованием ТВО жесткость тяжелого бетона в возрасте 1 года увеличивается почти в 2 раза, а при НВУ твердения увеличивается только на 10 % по сравнению с контрольным составом без золы. Использование ТВО в процессе изготовления бетона с наполнителем является эффективным способом улучшения свойства тяжелого бетона и увеличения количество утилизируемой золы.

-28 сую« —6 месяцев

■ад-го 00 80 и' -.-у, , , , Г"-1-

Гч1

^1111

—г ~~ " I

¡411 1

-0- ---1----1— т~ — Г ' •

15

45

—+ *7суток . .28 суток —а— биесяиев .

.1 год Зола, %

Рисунок 11 - Зависимость модуля упругости Рисунок 12 - Зависимость модуля упругости от замены части песка золой-уноса в тяже- от замены части песка золой-уноса в тяжелом бетоне при НВУ твердения лом бетоне при использовании ТВО

В четвертой главе рассмотрено влияние пластифицирующих добавок на структуру и свойства цементно-зольных композиций. Так как введение в состав цементных бетонов наполнителя из золы-уноса приводит к увеличению водоцементного отношения, то применение добавок ПАВ для уменьшения водопотребности наполненных бетонных смесей становится первоочередной задачей при использовании золы.

Для изучения влияния добавок ПАВ на структуры цементного камня применялся дифференциально-термический анализ (рис. 13).

Результаты исследований показывают, что основные закономерности при наполнении цементного камня золой-уноса, выявленные в разделе 3 (рис. 1), сохраняется и при использовании добавок ПАВ.

Для установления закономерностей формирования прочности мелкозернистого бетона в зависимости от замены части песка наполнителем из золы-уноса, разновидностей и количества вводимых пластифицирующих добавок, а также условий твердения методом планирования двухфактор-ных экспериментов получены математические модели ряда свойств мелкозернистого бетона и бетонной смеси, в графическом виде представленные на рис. 14 и 15.

г. з.

Рисунок 13 - ДТА-термограммы наполненного цементного камня на 28 сутки с добавками:

1 - состав с золой и комплексом добавок С-З+Сульфонол (B/U,í¿cori5t) в возрасте 28 суток при ИВУ; 2 - состав с золой и суперпластификатором С-3 (В/Ц^соп$0 в возрасте 28 суток при НВУ; 3 - состав с золой и гиперпластификатором Vinavil Flux 1 н возрасте 28 суток при НВУ; 4 - состав с золой и комплексом добавок С-З+Су.чьфонол (В/Ц^сош) в возрасте 28 суток ири ТВО; 5 - состав с золой и суп ер пластификатором С-3 (B/Uíconst) в возрасте 28 суток при ТВО; 6 - состав с золой и гипсрпластификатором Vinavil Них 1 в возрасте 28 суток ири ТВО.

Согласно полученной модели (рис. 14), оптимальная степень наполнения песка золой-уноса при НВУ твердения не зависит от расхода С-3 и составляет 10%. Увеличение расхода С-3 при этой степени наполнения с 0,7 до U % от массы цемента сопровождается повышением прочности мелкозернистого бетона.

Рисунок 14 - Влияние С-3 и степени напол- Рисунок 15 - Влияние Vinavil Flux I и

нения мелкозернистою бетона на прочность степени наполнения мелкозернистого

при сжатии в возрасте 28 суток при НВУ бетона на прочность при сжатии в воз-

твердения расте 28 суток при твердении в НВУ

При введении гиперпластификатора Vinavil Flux 1 в исследуемой области факторного пространства (рис. 15) максимальная прочность обеспе-

15

Зола,

R сж., МПа

Vinavil Flux t;

читается при замене 15-20 % песка золой и расходе добавки 0,07 % от массы сухой смеси (0,28 % от массы цемента).

Рисунок 16 - Влияние С-3 и степени напил- Рисунок 17~ Влияние Vinavil Flux 1 и стс-

непня мелкозернистого бетонп на прочность лени наполнения мелкозернистого бетона

при сжатии в возрасте 28 суток при исполь- на прочность при сжатии и возрасте 28 су-

зованни ТВО ток при использовании ТВО

Из модели (рис. 16) следует, что при ТВО предел прочности мелкозернистого бетона практически не зависит от расхода С-3 в принятом интервале и определяется степенью замены песка золой-уноса. В исследуемом факторном пространстве максимальная прочность достигается при расходе С-3 0,7 % и замене 20 % псска золой-уноса.

При ТВО расход гиперпластификатора Vinavil Flux I влияет на прочность мелкозернистого бетона в меньшей степени, чем количество золы, вводимой взамен псска (рис. 17). Максимальная прочность в исследуемом факторном пространстве соответствует -замене 20 % песка зоной-у коса и расходу Vinavil Flux 1 0,07 % от массы сухой смеси (0,28 % от массы цемента).

Для оценки эффективности добавок ПАВ в наполненных тяжелых бетонах было изучено влияние количества вводимых в состав тяжелого бетона наполнителя из золы-уноса и добавок ПАВ на прочность при сжатии образцов, Изготовленных при постоянных значениях жесткости бетонной

смеси (Ж=20 с.) и расходе цемента 200 кг/м\ твердевших при ТВО по режиму 4-4-4-3 и температуре изотермической выдержки 80 °С (рис. 18, 19).

Рисунок 18 - Зависимость прочности при Рисунок 19 - Зависимость прочности при

сжатии наполненного бетона от расхода су- сжатии от расхода Vinavil Flux 1 при ис-

перпластификатора С-3 при использовании пользовании ТВО и замены 45% песка зо-

ТВО лой-уноса

При введении С-3 максимальное значение прочности при сжатии в возрасте 28 суток соответствует расходу добавки 0,9 % от массы цемента (табл. 2).

Таблица 2

№ Зола-уноса, % С-3, % Ясж., МПа В/Ц

Сразу после ТВО 7 суток 28 суток

1 30 0,7 17,83 21,33 25,03 1,045

2 30 0,9 19,50 21,50 25,50 1,022

3 30 1,1 16,10 22,66 23,33 0,970

Применение Vinavil Flux 1 в количестве 0,07% от массы сухой смеси (0,79% от массы цемента) при замене 45% песка золой обеспечивает получение максимальной прочности тяжелого бетона (табл. 3). Прочность относительно контрольного состава без добавок и заменой 30% песка золой в этом случае увеличивается на 69 %.

На следующем этапе были получены данные по морозостойкости, водонепроницаемости и объему воздухововлечения наполненных тяжелых бетонов (табл. 4).

Анализ полученных результатов позволил установить, что максимальное воздухововлечение наблюдается у состава с применением Vinavil Flux 1 и заменой золой 45 % песка. Объем вовлеченного воздуха составляет 3,1 %, что в 1,5 раза, выше, чем у состава без добавок ПАВ, и сопровождается увеличением морозостойкости в 1,5 раза. Применение суперпластификатора С-3 несколько снижает объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси (1,9 %), морозостойкость остается на уровне состава бетона без добавок, а водонепроницаемость увеличивается.

Таблица 3

Прочность при сжатии тяжелого бетона в зависимости от количества

вводимой золы взамен части песка и расхода добавки Vinavil Flux 1

№ Зола-уноса, % Vinavil Flux 1, % R сж., МПа В/Ц

Сразу после тво 7 суток 28 суток

1 15 0,03 13,00 19,00 22,23 0,95

2 15 0,05 15,66 16,66 22,76 0,90

3 15 0,07 4,33 8,00 11,13 0,86

4 30 0,03 11,60 28,16 28,50 1,00

5 30 0,05 5,00 9,00 12,00 0,90

6 30 0,07 3,66 6,00 9,00 0,88

7 45 0,03 18,16 18,83 20,33 1,09

8 45 0,05 18,90 19,33 27,5 1,02

9 45 0,07 18,33 25,66 32,16 0,95

Таблица 4

Свойства наполненного тяжелого бетона с добавками ПАВ__

Характеристики Зола 30 % Зола 30 % и С-3 (0,9 %) Зола 45% и Vinavil Flux 1 0,07 %

Объем воздухововлечения V, в % 2 1,9 3,1

Морозостойкость F50 F35 F75

Водонепроницаемость В4 В12 В6

Прочность при сжатии, МПа 19 25,5 32,16

В пятой главе на примере использования золы-уноса ТЭЦ-3 г. Хабаровска для наполнения мелкозернистого бетона, проведен расчет экономи-

18

ческого эффекта от внедрения результатов выполненных исследований. Применение золы-уноса взамен части песка на ЗАО Артели старателей "Амур" позволяет получить экономический эффект в размере 10,291 руб. на 1 м3 мелкозернистого бетона (1 млн. 29 тыс. руб. в год). С учетом природоохранных мероприятий по г. Хабаровску экономический эффект при внедрении золы-уноса составляет 17 млн. 458 тыс. рублей в год.

Общие выводы

1. Уточнен механизм воздействия кислой золы-уноса на структуру цементных бетонов при замене части мелкого заполнителя, который заключается в уменьшении капиллярной пористости за счет улучшенного распределения частиц по размерам и кольматации пор дополнительными гидросиликатами, образующимися при взаимодействии золы-уноса с продуктами гидратации портландцемента. Выявлено, что зола-уноса выполняет роль подложки, на которой активизируется формирование кристаллогидратов при гидратации цемента.

2. Установлено влияние условий твердения на механизм модификации структуры наполненных бетонов. При нормально-влажностных условиях твердения при замене золой-уноса части мелкого заполнителя преобладает механизм воздействия на структуру, связанный с оптимальным распределением частиц по размерам. При тепловлажностной обработке усиливается роль механизма взаимодействия золы с продуктами гидратации цемента.

3. Методами ДТА, электронной микроскопии подтверждено формирование дополнительных новообразований в цементном камне, прежде всего, гидросиликатов кальция, при введении кислой золы-уноса ТЭС Дальнего Востока. Этот процесс существенно усиливается при применении тепловлажностной обработки. Установлено, что основные закономерности изменения структуры, происходящие при наполнении цементного камня зо-

лой-уноса, сохраняется при использовании пластифицирующих добавок ПАВ.

4. Предложена методика для определения расхода золы-уноса взамен части песка в мелкозернистом бетоне, основанная на видоизмененном методе определения уплотнения грунтов на приборе Союздорнии. Эффективность методики подтверждена методами электронной микроскопии и результатами испытаний прочностных характеристик мелкозернистого бетона.

5. Установлено, что при оптимальной замене песка золой-уноса прирост прочности в марочном возрасте в принятых составах бетона составляет 70-150 %, а зависимость величины модуля упругости от количества золы-уноса, применяемой для замены песка в тяжелом бетоне, имеет ярко выраженный экстремум в районе 30%. Модуль упругости в возрасте одного года увеличивается на 10% при НВУ твердения и на 53 % при ТВО.

6. Подобраны составы пластифицирующих и комплексных добавок ПАВ, обеспечивающих максимальную прочность в наполненных мелкозернистых и тяжелых бетонах. Из исследованных добавок ПАВ наибольшую прочность при сжатии обеспечивает применение гиперпластификатора Vinavil Flux 1.

7. Получены двухфакторные математические модели влияния добавок ПАВ и степени наполнения мелкозернистого бетона на предел прочности при сжатии. Применение эффективных пластифицирующих добавок ПАВ позволяет снизить водоцементное отношение наполненного мелкозернистого бетона при замене 20 % песка золой с 0,72 до 0,53, сохраняя заданную подвижность бетонной смеси.

8. Определено влияние добавок ПАВ на основные эксплуатационные свойства наполненных бетонов. Применение добавок ПАВ позволяет повысить водонепроницаемость наполненного бетона с марки W4 до марки W12 и увеличить в 1,5 раза морозостойкость бетона.

20

9. Результаты исследований внедрены на Промкомплексе ЗАО старателей "Амур" при производстве тротуарной плитки. Годовой экономический эффект для ЗАО старателей "Амур" от внедрения новой технологии составил 1 млн. 29 тыс. руб. С учётом природоохранных мероприятий по г. Хабаровску годовой экономический эффект составит 17 млн. 458 тыс. рублей.

Публикации

1. Серенко, А.Ф. Пути снижения водопотребности золы-уноса для применения в цементных бетонах [Текст]/ А.Ф.Серенко, Е.А. Строителева // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования / Труды 62-й межвузовской научно-технической конференции творческой молодежи: ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения МПС России. Хабаровск, 2004. Том 1. - С. 96-99.

2. Серенко, А.Ф. Влияние замены части песка золой-уноса на поровую структуру и прочность при сжатии мелкозернистого бетона [Текст] / А.Ф.Серенко, Е.А. Строителева// Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР/ Труды четвертой международной научной конференции творческой молодежи: Институт экономических исследований ДВО РАН Дальневосточная железная дорога - филиал ОАО РЖД Дальневосточный государственный университет путей сообщения. Хабаровск. ДВГУПС, 2005. Том 2. - С. 172-176.

3. Серенко, А.Ф. Влияние замены части песка золой-уноса на структуру и прочностные характеристики мелкозернистого бетона [Текст]/ А.Ф. Серенко, Е.А. Строителева// Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности/ Труды 44-й всероссийской научно-практической конференции: ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения». Хабаровск, 2006. Том 2,- С. 128-132.

4. Строителева, Е.А. Выбор оптимальной добавки для снижения водо-цементного отношения в цементных бетонах с применением наполнителя

из золы-уноса [Текст]/ Е.А. Строителева // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования/ Региональная научно-техническая конференция творческой молодежи Правительство Хабаровского края Дальневосточная железная дорога - филиал ОАО РЖД Дальневосточный государственный университет путей сообщения. Хабаровск. ДВГУПС, 2006 . Том 2. - С. 42-44.

5. Строителева, Е.А. Пути повышения долговечности и экономичности тротуарной плитки [Текст]/ Е.А. Строителева// Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования/ Региональная научно-техническая конференция творческой молодежи Правительство Хабаровского края Дальневосточная железная дорога - филиал ОАО РЖД Дальневосточный государственный университет путей сообщения. Хабаровск. ДВГУПС, 2006 .Том 2. - С. 44-46.

6. Строителева, Е.А. Исследование деформативно-механических свойств тяжелого бетона с наполнителем из золы-уноса [Текст]/ Е.А. Строителева, В.А. Киселев, П.А. Колтун// Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования/ Региональная научно-техническая конференция творческой молодежи Правительство Хабаровского края Дальневосточная железная дорога - филиал ОАО РЖД Дальневосточный государственный университет путей сообщения. Хабаровск. ДВГУПС, 2006 .Том 2. - С. 47-49.

7. Строителева, Е.А. Влияние наполнителя из золы-уноса взамен части песка тяжелого бетона на деформативно-механические свойства [Текст] / Е.А. Строителева, A.A. Шпартеев // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР / Труды четвертой международной научной конференции творческой молодежи: Институт экономических исследований ДВО РАН Дальневосточная железная дорога - филиал ОАО РЖД Дальневосточный государственный университет путей сообщения. Хабаровск. ДВГУПС, 2005. Том 2. - С. 176-178.

22

8. Серенко, А.Ф. Увеличение прочностных характеристик тротуарной плитки в раннем возрасте за счет применения наполнителя из золы-уноса [Текст]/ А.Ф. Серенко, Е.А. Строителева// Ресурсосберегающие технологии в транспортном строительстве и путевом хозяйстве железных дорог. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической интернет-конференции (15 ноября - 30 декабря 2005 г.). СПб.: ООО «Издательство «ОМ-Пресс», 2006. - С. 103-105.

9. Серенко, А.Ф. Влияния условий твердения на формирование микроструктуры цементного камня с наполнителем из золы-уноса Хабаровской ТЭЦ [Текст]/ А.Ф. Серенко, Е.А. Строителева, И.А. Павлюков// Ресурсосберегающие технологии в транспортном строительстве и путевом хозяйстве железных дорог. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической интернет-конференции (15 ноября - 30 декабря 2005 г.). СПб.: ООО «Издательство «ОМ-Пресс», 2006. - С. 103105.

10. Серенко, А.Ф. Влияний условий твердения на оптимальное количество золы при замене песка и на микроструктуру цементных бетонов [Текст] / А.Ф. Серенко, Е.А. Строителева// Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2006. - (№ 3). - С. 126-131.

11. Серенко, А.Ф. Особенности применения кислых зол Дальнего Востока для модификации структуры и свойств цементных бетонов [Текст] / А.Ф. Серенко, Е.А. Строителева// Цемент и его применение. - (№ 5). - С. 78-80.

Подписано к печати 19.01.07 г. Печ. л. - 1,5 Печать - офсетная. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1\16 Заказ 63. Тираж 100 экз. РТП ПГУПС. 190031, С-Петербург, Московский пр. 9

Введение

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Опыт применения промышленных отходов

1 2 Материалы из отходов теплоэнергетики

1.3 Классификация зол

1.4 Способы применения золы-уноса в бетонах и растворах

1.5 Применение добавок ПАВ для модифицирования цементных бетонов

1.6 Постановка задач исследования

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристики материалов

2.1.1 Цемент

2.1.2 Заполнители

2.1.3 Зола-уноса

2.1.4 Добавки

2.2 Составы бетонов, изготовление и условия твердения образцов

2.3 Методы экспериментальных исследований

2.3.1 Дифференциально-термический анализ

2.3.2 Исследования структуры с помощью микроскопа

2.3.3 Определение капиллярной и интегральной пористости

2.3.4. Определение прочности

2.4.5 Определение морозостойкости ^

2.3.6 Определение водонепроницаемости

2.3.7 Методика определения требуемого количества золы- 49 уноса для замены части песка в мелкозернистом бетоне

2.3.8 Определение донорно-акцепторных свойств поверх- 49 ности золы-уноса

2.4 Выводы

3 ВЛИЯНИЕ НАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА ТЭС ДАЛЬНЕ- 51 ГО ВОСТОКА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ

3.1 Влияние условий твердения на структуру и свойства це- 53 ментного камня с наполнителем из золы-уноса

3.2 Реологические свойства бетонной смеси и свойства мел- 53 козернистого бетона с наполнителем из золы-уноса

3.3 Структура и свойства тяжелого бетона с наполнителем из 66 золы-уноса

3.4 Выводы

4 МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ БЕТОНОВ С НАПОЛНИТЕ- 83 ЛЕМ ИЗ ЗОЛЫ-УНОСА ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ ПАВ

4.1 Влияние добавок ПАВ на свойства зольного теста

4.2 Влияние добавок ПАВ на структуру цементного камня с 86 наполнителем из золы-уноса

4.3 Модификация структуры и свойств мелкозернистых бето- 90 нов с наполнителем из золы-уноса за счет добавок ПАВ

4.4 Использование регрессионных моделей для установления 93 зависимостей прочностных показателей мелкозернистого бетона от степени наполнения, добавок ПАВ и условий твердения

4.5 Модификация структуры и свойств тяжелого бетона с на- 105 полнителем из золы-уноса за счет добавок ПАВ

4.6. Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬ- 117 ТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Методика расчета технико-экономической эффективности

5.2 Экономический эффект от внедрения технологии напол- 120 нения бетонов при производстве тротуарной плитки на ЗАО Артели старателей "Амур"

5.3 Расчетный экономический эффект при внедрении на заво- 122 де строительных материалов До ретро йтреста ДВЖД

5.4 Выводы

В последние годы подходы к назначению и разработке составов цементных бетонов стали пересматриваться и изменяться. Одним из главных приоритетов является обеспечение заданных технических характеристик цементных бетонов для различных отраслей промышленности. На сегодняшний день получают широкое применение многокомпонентные бетоны, в составы которых, кроме вяжущего и заполнителей, также входят химические и минеральные добавки.

Особо остро стоит вопрос о применении местных многокомпонентных добавок в Дальневосточном регионе, так как почти все добавки, применяемые на сегодняшний день, являются привозными из Западного региона, а их транспортировка на Дальний Восток значительно увеличивает стоимость бетонных изделий, что снижает рентабельность. Наполнение цементных бетонов тонкодисперсными минеральными материалами с одновременным повышением их физико-механических свойств является одним из перспективных направлений уменьшения себестоимости цементных бетонов. В последние годы накоплен значительный опыт по применению отходов теплоэнергетики, особенно зол и шлаков, в качестве минеральных добавок в цементные бетоны. Поэтому, целесообразно модифицировать составы бетонов местными компонентами или вторичными продуктами промышленности, что должно позволить, помимо основной задачи, решать вопросы экологии региона.

Основным направлением применения зол и шлаков в строительном комплексе является замена части портландцемента. Вместе с тем, ряд зол обладает неудовлетворительными характеристиками при использовании их взамен части вяжущего вещества. Следовательно, необходимо искать другие направления эффективного применения зол, а также исследовать механизм их воздействия на структуру и свойства цементных бетонов.

Представляет интерес исследования модифицирования структуры и свойств цементных бетонов на основе использования наполнителя из золы-уноса ТЭС Дальнего Востока взамен части мелкого заполнителя.

Цель работы.

Целью настоящей работы является исследования механизма воздействия наполнителя из золы-уноса ТЭС Дальнего Востока, применяемого взамен части песка, на структуру и свойства цементных бетонов.

Реализация поставленной цели достигалась решением следующих задач:

- уточнение механизма воздействия замены части песка золой-уноса на структуру и физико-механические свойства бетонов;

- изучение влияния условий твердения на механизм твердения и свойства наполненного золой бетона;

- определение оптимального количества золы-уноса для замены части песка в цементных бетонах в зависимости от условий твердения;

- определение основных физико-механических свойств в наполненных бетонах;

- установление зависимости деформативно-механических свойств бетонов от степени замены песка золой-уноса;

- подбор эффективных поверхностно-активных добавок для пластификации бетонов, изготовляемых с применением золы-уноса;

- расчет экономической эффективности наполнения цементных бетонов золой-уноса с учетом экологических факторов.

Научная новизна работы.

1. Уточнен механизм воздействия кислых зол Дальневосточного региона на структуру цементного бетона при замене в нем части мелкого заполнителя. Установлено уменьшение капиллярной пористости цементного камня за счет улучшенного распределения частиц по размерам и кольматации пор дополнительными гидросиликатами кальция, образующимися при взаимодействии золы-уноса с продуктами гидратации портландцемента. Выявлено, что зола-уноса выполняет роль подложки, на которой активизируется формирование кристаллогидратов при гидратации цемента.

2. Установлено влияние условий твердения на механизм модификации структуры наполненных бетонов. Механизм воздействия золы-уноса на структуру бетона, связанный с улучшением распределения частиц по размерам, преобладает при нормально-влажностных условиях твердения. Роль механизма взаимодействия золы с продуктами гидратации цемента усиливается при тепловлажностной обработке.

3. Разработана новая методика для определения зависимости требуемого расхода наполнителя из золы-уноса от вида и крупности песка, основанная на получении максимальной плотности песчано-зольной системы.

4. Установлены зависимости изменения структуры и свойств наполненных цементных бетонов от применяемых поверхностно-активных добавок.

Практическое значение работы.

1. Намечены пути улучшения свойств цементных бетонов за счет использования наполнителя из зол-уноса Дальнего Востока. Подобраны составы мелкозернистых и тяжелых бетонов с различным содержанием золы-уноса взамен части песка с улучшенными физико-механическими свойствами.

2. Определено влияния условий твердения на структуру и свойства цементных бетонов.

3. Подобраны эффективные поверхностно-активные добавки для пластификации бетонов, изготовляемых с применением золы-уноса взамен части песка.

4. Результаты работы внедрены при производстве тротуарной плитки и отражены в акте о внедрении (10.10.2005 г.) ЗАО "АС" "Амур". С учетом природоохранных мероприятий по г. Хабаровску экономический эффект от внедрения золы-уноса на ЗАО "АС" "Амур" составляет 17 млн. 458 тыс. рублей в год

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на IV международной конференции "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР" (Хабаровск, 2005); Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 2006); Региональной научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 2006); Межвузовской научно-технической конференции творческой молодежи «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (Хабаровск, 2004); Международной научно-практической интернет-конференции «Ресурсосберегающие технологии в транспортном строительстве и путевом хозяйстве железных дорог» (Санкт-Петербург, 2006).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

На защиту выносятся:

- механизм воздействия золы-уноса на структуру и физико-механические свойства мелкозернистого и тяжелого бетонов при твердении в нормально-влажностных условиях (НВУ) и с применением теп-ловлажностной обработки (ТВО);

- результаты экспериментальных исследований влияния замены части песка наполнителем из золы-уноса на структуру и свойства мелкозернистого и тяжелого бетона;

- методика подбора оптимального количества наполнителя взамен части песка;

- результаты экспериментальных исследований влияния наполнителя из золы-уноса на капиллярную и интегральную пористость наполненного бетона;

- воздействие добавок ПАВ на структуру и физико-механические свойства наполненных бетонов.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложения. Она содержит 145 страниц машинописного текста, 63 рисунка, 47 таблиц и список литературы из 128 наименований, а также 3 приложения, акт о внедрении результатов работы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Уточнен механизм воздействия кислой золы-уноса на структуру цементных бетонов при замене части мелкого заполнителя, который заключается в уменьшении капиллярной пористости за счет улучшенного распределения частиц по размерам и кольматации пор дополнительными гидросиликатами, образующимися при взаимодействии золы-уноса с продуктами гидратации портландцемента. Выявлено, что зола-уноса выполняет роль подложки, на которой активизируется формирование кристаллогидратов при гидратации цемента.

2. Установлено влияние условий твердения на механизм модификации структуры наполненных бетонов. При нормально-влажностных условиях твердения при замене золой-уноса части мелкого заполнителя преобладает механизм воздействия на структуру, связанный с оптимальным распределением частиц по размерам. При тепловлажностной обработке усиливается роль механизма взаимодействия золы с продуктами гидратации цемента.

3. Методами ДТА, электронной микроскопии подтверждено формирование дополнительных новообразований в цементном камне, прежде всего, гидросиликатов кальция, при введении кислой золы-уноса ТЭС Дальнего Востока. Этот процесс существенно усиливается при применении тепловлажностной обработки. Установлено, что основные закономерности изменения структуры, происходящие при наполнении цементного камня золой-уноса, сохраняется при использовании пластифицирующих добавок ПАВ.

4. Предложена методика для определения расхода золы-уноса взамен части песка в мелкозернистом бетоне, основанная на видоизмененном методе определения уплотнения грунтов на приборе Союздорнии. Эффективность методики подтверждена методами электронной микроскопии и результатами испытаний прочностных характеристик мелкозернистого бетона.

5. Установлено, что при оптимальной замене песка золой-уноса прирост прочности в марочном возрасте в принятых составах бетона составляет 70-150%, а зависимость величины модуля упругости от количества золы-уноса, применяемой для замены песка в тяжелом бетоне, имеет ярко выраженный экстремум в районе 30%. Модуль упругости в возрасте одного года увеличивается на 10% при НВУ твердения и на 53% при ТВО.

6. Подобраны составы пластифицирующих и комплексных добавок ПАВ, обеспечивающие максимальную прочность в наполненных мелкозернистых и тяжелых бетонах. Из исследованных добавок ПАВ наибольшую прочность при сжатии обеспечивает применение гиперпластификатора Vinavil Flux 1.

7. Получены двухфакторные математические модели влияния добавок ПАВ и степени наполнения мелкозернистого бетона на предел прочности при сжатии. Применение эффективных пластифицирующих добавок ПАВ позволяет снизить водоцементное отношение наполненного мелкозернистого бетона при замене 20% песка золой с 0,72 до 0,53, сохраняя заданную подвижность бетонной смеси.

8. Определено влияние добавок ПАВ на основные эксплуатационные свойства наполненных бетонов. Применение добавок ПАВ позволяет повысить водонепроницаемость наполненного бетона с марки W4 до марки W12 и увеличить в 1,5 раза морозостойкость бетона.

9. Результаты исследований внедрены на Промкомплексе ЗАО старателей "Амур" при производстве тротуарной плитки. Годовой экономический эффект для ЗАО старателей "Амур" от внедрения новой технологии составил 1 млн. 29 тыс. руб. С учетом природоохранных мероприятий по г. Хабаровску годовой экономический эффект составит 17 млн. 458 тыс. рублей.

1. Hogan, F.J. Evaluation for Durabiliti and Strength Development of a Granulated Blast Furnace Slag Текст. / F.J. Hogan, J.W. Meusel // Cements, Concrete and Aggregates 3(1) -1981. pp. 40-52.

2. Spellman, L.U. Granulated Blast Furnace Slag as a Mineral Admixture Текст. / L.U. Spellman // Concrete International 4(7) -1982. pp. 66-77.

3. Mehta, P.K. Properties of Portland Cement Containing Fly Ash and Condensed Silica Fume Текст. / P.K. Mehta, O.E. Gjorv // Cement and Concrete Research -1982. -pp. 587-596.

4. Reiner HARDTL.The pozzolanic reaction of fly ash in connection with different types of cement Текст. / Reiner HARDTL // Proceedings of the 10th ICCC, Volume 33ii082.

5. Birgin Meng. The reaction of silica fume at early ages Текст. / Birgin Meng, Peter Schiessl // Proceedings of the 10th ICCC, Volume 33ii105.

6. Дворкин, Л.И. Цементные бетоны с минеральными наполнителями Текст. / Л.И. Дворкин, В.И. Соломатов, В.Н. Выровой; Под ред. Дворкина Л.И. Киев: Будивэлник, 1991. - 136 с.

7. Ракина, Н.Н. Использование минеральных наполнителей в производстве бетонов Текст. / Н.Н. Ракина, В.И. Соломатов. Минск: БелНИИН-ТИ, 1990.-46 с.

8. Walter. A. Gutteridge. Filler cement: the effect of the secondary component on the hydration of portland cement Текст. / Walter. A. Gutteridge and John A. Dalziel. Part I. Cement and Concrete Research, Vol. 20, 1990. - pp. 778782

9. Ступаченко, П.П. Строительные материалы из отходов промышленности Дальнего Востока Текст. / П.П. Ступаченко. Владивосток, 1988. -173 с.

10. Сергеев, A.M. Использование в строительстве отходов энергетической промышленности Текст. / A.M. Сергеев Киев: Будивэлник, 1984. -120 с.

11. Феськова, Н.П. Низкокальциевая зола Нерюнгринской ГРЭС как заменитель мелкого заполнителя и цемента в бетоне Текст. / Н.П. Феськова // Строительные материалы, 1991. (№ 8). С. 20-22.

12. Fly ash, silica fume, slag and natural pozzolans in concrete. ACI SP-91. -J. ACI, 1986. v. 83 - (N2). - pp. 411-420.

13. Parcer D. Microsilica concrete. Part 1. The material Текст. / Parcer D // Concrete, 1985. v.19. - (N10). - pp. 21-22.

14. Волженский, A.B. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов Текст. / А.В. Волженский, И.А. Иванов, Б.Н. Виноградов. М.: Стройиздат, 1984.-255 с.

15. Буравчук, Н.И. Ресурсосбережение в технологии вяжущих и бетонов Текст. / Н.И. Буравчук, В.М. Будницкий, В.Ф. Бражников, С.А. Меленть-ев. Ростов Н/Д. Издательство Северо-Кавказского научного центра высшей школы. -176 с.

16. Зоткин, А.Г. Сравнение различных способов назначения расхода золы в бетоне Текст. / А.Г. Зоткин // Бетон и железобетон. 1990. - (№11). - С. 34-35.

17. Зоткин, А.Г., Назначение составов бетона с золой Текст. / А.Г. Зоткин, Р.Ф. Балтаков // Бетон и железобетон. 1988. - (№1). - С. 31-33.

18. Высоцкий, С.А. Оптимизация состава бетона с дисперсными минеральными добавками Текст. / С.А.Высоцкий, М.И. Бруссер, В.Н.Смирнов, A.M. Царих // Бетон и железобетон. 1990. - (№2). - С. 7-9.

19. Parcer, D. Microsilica concrete. Part 1. The material Текст. / D. Parcer // Concrete. 1985. - v. 19. - (N10). - pp.21-22.

20. Соломатов, В.И. Интенсивная технология бетонов Текст. / В.И. Со-ломатов, М.К.Тахиров, Тахер Шах Мд.: Совм. изд. СССР Бангладеш. -М.: Стройиздат, 1989. - 264 с.

21. Дворкин, Л.И. Цементные бетоны с минеральными наполнителями Текст. / Л.И. Дворкин, В.И. Соломатов, В.Н. Выровой; Под ред. Дворкина Л.И.- Киев: Будивэлник, 1991.-136 с.

22. Ощепков, И.А. Активизация вяжущих свойств высококальциевых зол-уноса тепловых электростанций и перспектива экономии цемента в строительстве Текст. / И.А.Ощепков, З.А.Худоносова // Известия вузов. Строительство. -1995. (№12). - С. 64-69.

23. Соломатов, В.И. Высокопрочный бетон с активированным минеральным наполнителем Текст. / В.И. Соломатов, Л.М.Глаголева, В.Н.Кабанов и др. // Бетон и железобетон. -1986. (№ 12). - С. 10-11.

24. Paya, J. Mechanical treatments of fly ash Текст. / J. Paya, J. Monzo, M.V. Borrachero, E. Peris and E. Gonzalez-Lopez // Cement and Concrete Research, Vol. 27. 1997. (No. 9). - pp. 1365-1377.

25. Bouroubaa, N. The effect of grinding on the physical properties of fly ashes and a portland cement clinker Текст. / N. Bouroubaa, M.H. Zhang, A. Bilodeau, and V.M. Malhotra // Cement and Concrete Research, Vol. 27. -1997. (No. 12). - pp. 1861-1874.

26. Жолнерович, В.Г. Повышение эффективности использования портландцемента в золонаполненных вяжущих Текст. / В.Г.Жолнерович, В.А.Кудинов // Строительные материалы. 1998. - (№2). - С. 26-27.

27. Сергеев, А. М. Использование золошлаковых отходов ТЭС в бетонах Текст./А. М.Сергеев, Г. Д. Дибров//Обзорная информация. Сер. 11. Вып. 3. М.:ВНИИЭСМ, 1982.

28. Алехин, Ю.М. Использование зол ТЭС в производстве строительных материалов Текст. / Ю.М. Алехин и др. // Обзорная информация. Сер. 11. Вып. 2. М.; ВНИИЭСМ, 1983.

29. Горшкова, Н. И. и др. О возможности использования золы Предне-провской ГРЭС Текст. / Н.И. Горшкова и др. // Республ. Межведомств. Тематич. Научно-техн. Вопросы химии и химической технологии. Вып.30. Киев, 1973.

30. Элинзон, М.П. Топливосодержащие отходы промышленности в производстве строительных материалов Текст. / М.П.Элинзон, С.Г. Васильков М.: Стройиздат, 1980. - 136 с.

31. Боженов, П.И. Технология автоклавных материалов Текст. / П.И. Боженов П.: Стройиздат, 1978. - 368 с.

32. Волженский, А.В. Применение зол и шлаков в производстве строительных материалов Текст. / А.В. Волженский, И.А.Иванов, Б.Н. Виноградов М.: Стройиздат, 1984. - 246 с.

33. Дворкин, Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности Текст. / Л.И. Дворкин, И.А. Пашков. К.: Высшая школа, 1989. - 208 с.

34. Долгорев, А.В. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов Текст. / А.В. Долгорев. (Справочное пособие). -М.: Стройиздат, 1990. - 446 с.

35. Грушевский, А.Е. Использование отходов различных отраслей промышленности в технологии производства строительных материалов Текст. / А.Е. Грушевский. Белгород, 1982. - 24 с.

36. Ли, Ф.М. Химия цемента и бетона Текст. / Ф.М. Ли М.: Госстройиз-дат, 1961.-646 с.

37. Пауэре, Т.К. Физическая структура портландцементного теста Текст. / Т.К. Пауэре; под ред. Х.Ф.У. Тейлора // Химия цемента М., 1969. С. 300-319.

38. Горшков, B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ Текст. / В.С.Горшков, В.В. Тимашев; Государственное издательство <Высшая школа>. М.,1963. - С. 140-211.

39. Горшков, B.C. Термография строительных материалов Текст. / B.C. Горшков; Издательство литературы по строительству. М., 1968. - 232с.

40. Волженский, А.В. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов Текст. / А.В. Волженский, И.А. Иванов, Б.Н. Виноградов. М.: Стройиздат, 1984. - 255 с.

41. Бутт, Ю.М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов Текст. / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев М.:1973, с. 293-321.

42. Midgle, H.G. Mag. Concr. Res. Текст. / H.G.Midgle, S.K. Chopra. pp. 336-339.

43. Артамонова, M.B. Физико-химические основы процессов синтеза силикатов Текст. / Артамонова М.В.; М. МХТИ им. Д. И. Менделеева. -1986.-80 с.

44. Tertain, R., Рагее D. С. г. Acad. Sci., Текст. / Paris, 236, 1953, рр.1565-1567.

45. Каримов, И.Ш. Тонкодисперсные минеральные наполнители в составах цементных композиций Текст. / И.Ш. Каримов; Автореф. дис. на со-иск. учен. степ, к.т.н. (05.23.05): ПГУПС-СПб., 1996.-23 с.

46. Волженский, А.В. Бетоны и изделия из шлаковых и зольных материалов Текст. / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, Б.Н. Виноградов и др. М. 1969.-387 с.

47. Волженский, А.В. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов Текст. / А.В. Волженский, И.А. Иванов, Б.Н. Виноградов. М.: Стройиздат, 1984. - С. 48-59.

48. Иванов, И.А. Легкие бетоны на основе зол электростанций Текст. / И.А. Иванов. М.: Стройиздат, 1972. - 79 с.

49. Спасибожко, В.В. Использование реологических характеристик золы ТЭС при нагревании и их влияние на свойства зольного гравия Текст. / Спасибожко, В.В. // Сб. трудов Челябинский политех, ист. 1974. - (№ 149). - С.35-37.

50. Костин, В.В. Опыт использования отходов ТЭС в производстве строительных материалов Текст. / В.В. Костин. Новосибирск, 2001. С 3-7.

51. Применение золошлаковых отходов в строительстве. Сер. Строительные материалы Текст. // Строительство и архитектура. Вып. 2 -М., 1990-67 с.

52. Волженский, А.В. Технология и свойства бетонов Текст. / А В. Волженский, Л.Б. Гольдберг; Обзорная информация ВНИИЭСМ. М., 1979.

53. Иванов, И.А. Легкие бетоны на основе зол электростанций Текст. / И.А. Иванов. М.: Стройиздат, 1972. -127 с.

54. Книгина, Г.И. Микрокалориметрическая классификация зол ТЭС / Книгина Г.И., Балахнин М.В. Текст. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1976. (№4). - С. 90-94.

55. Ларина, Э.А. Классификация формы частиц золошлаковых материалов Текст. / Э.А.Ларина, В.Г.Пантелеев, В.Н. Трофимов // Труды координационных совещаний по гидротехнике ВНИИГ имени Б.Е. Веденеева. Л., Вып. 113.

56. Ярмолинская, Н.И. Использование отходов теплоэнергетической промышленности Дальнего Востока в технологии строительных материалов Текст. / Н.И.Ярмолинская, Т.Л. Лазарева; Учебное пособие. Хабаровск: Издательство Хабар. Гос. Техн. Ун-та, 2000. 96 с.

57. Дворник, Л.И. Использование золы-уноса ТЭС для приготовления бетонов и растворов при строительстве АЭС Текст. / Л.И. Дворник, И.Г. Пресман; Информэнерго. М., 1987. -52 с.

58. Дворник, Л.И. Оптимальное проектирование составов бетон Текст. / Дворник Л.И. Львов: Вища шк. Издательство при Львов, ун-те, 1989. -160 с.

59. Дворник, Л.И. Цементные бетоны с минеральными наполнителями Текст. / Л.И.Дворник, В.И. Соломатов, В.И. Выровой, С.М. Чудновский; под редакцией Л.И. Дворника. Киев: Будивэльник, 1991. -134 с.

60. Ракина, Н.Н. Особенности формирования структуры цементного камня и свойства бетона с минеральными наполнителями Текст. / Н.Н. Ракина; Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Днепропетровск, 1988. 23 с.

61. Палиенко, Н.И. Повышение эффективности использования золы-уноса в технологии кострукционно-теплоизоляционного бетона Текст. / Н.И. Палиенко; автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киев, 1987. 23 с.

62. Павленко, С.И. Мелкозернистые бетоны из отходов промышленности Текст. / С.И.Павленко; Издательство Ассоциации строительных вузов. Москва, 1997-138 с.

63. Патент 2130904 Российской Федерации, 6 С04В7/28, С04В12/04, Вяжущее Текст. / Шарова В.В., Подвольская Е.Н.; заявитель и патентообладатель Братский индустриальный институт 97119389/03; заяв. 11. 12. 1997; опубл. 27. 05. 1999, бюл. 5 (II ч.)

64. Патент 2130904 Российской Федерации, 6 С04В7/28, С04В12/04, Вяжущее Текст. / Шарова В.В., Подвольская Е.Н.; заявитель и патентообладатель Братский индустриальный институт 97119389/03; заяв. 12. 11. 1997; опубл. 27. 05. 1999, бюл. 5 (II ч.)

65. Заявка на изобретение 2130904 Российской Федерации, 6 С04В7/28, С04В12/04, Вяжущее Текст. / Шарова В.В., Подвольская Е.Н.; заявитель Братский индустриальный институт 97119389/03; заяв. 12. 11. 1997; бюл. 5 (I ч.)

66. Патент 2031875 Российской Федерации, 6 С04В7/14, Способ получения строительных материалов Текст. / Бородянская М.В.; заявитель и патентообладатель Бородянская Маргарита Владимировна- 501463/33; заяв. 06. 12. 1991; опубл. 27.03.1995, бюл. 25

67. Патент US5520730, С04В7/26, С04В28/04, С04В7/00, С04В28/00, Lightweing well cement compositions and methods Текст. I Barbour Ronaldl; заявитель Barbour Ronaldl US 19880229454 19880808, опубл. 28.05.1996, europen patent office

68. Карпенко, В.И., Бетоны на основе золошлаковых смесей Текст. / В.И.Карпенко А.А. Черняк // Бетон и железобетон. -1975. (№10). С. 2030.

69. Осадчук, Я.Э.Использование зол ишлаков ТЭС Украины для производства строительных материалов Текст. / Я.Э. Осадчук, И.В. Шеляхин, И.В. Стремовская // В кн.: Строительные материалы, детали и изделия. Киев: Будевельник, 1972. С. 110-117.

70. Шпыновой, Л.Г. Физико-химические основы формирования структуры цементного камня Текст. / под редакцией Л.Г. Шпыновой. Львов' Вища школа. Изд.-во при ЛЬВОВ, ун-те, 1981. -160 с.

71. Шпынова, Л.Г. Механизм и долговечность действия некоторых добавок на свойства портландцемента Текст. / Л.Г.Шпынова, И.И.Никонец, М.В.Мельник, С.К.Мельник Изв. Высш. учебн. завед. Химия и хим. технол. - 1979, вып. 3, С. 344-349.

72. Шпынова, Л.Г. Электронная стереомикроскопия цементного камня автоклавного твердения Текст. / Л.Г.Шпынова, В. И.Синельская, В. И.; Чих Львов: Вища школа. Изд.-во при Львов, ун-те, 1978. -123 стр.

73. Шпынова, Л.Г. Формирование и генезис микроструктуры цементного камня Текст. / Л.Г.Шпынова, В. И.Синельская, И.И. Никонец и др.; Львов: Вища школа. Изд.-во при Львов, ун-те, 1975. -157 с.

74. Белов, Н.В. Химия и кристаллохимия цементных минералов Текст. / Н.В.Белов, Е.Н. Белова // В кн.: VI Международной конференции по химии цемента, т.1 М.: Стройиздат, 1976. С. 19-24.

75. Агаджанова, В.И. Экономика производства и применения железобетона. Текст. / под. ред. В.И. Агаджанова. М., Стройиздат, 1976. - 208 с.

76. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976.-279 с.

77. Горский, В. Г. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики) Текст. / В. Г. Горский, Ю.П. Адлер, A.M. Талалай. М.: Металлургия, 1978. -112 с.

78. Налимов, В. В. Логические основания планирования эксперимента. 2-е изд., перераб. и доп. Текст. / В.В. Налимов, Т.Н. Голикова. М.: Металлургия, 1981.-152 с.

79. Белый, Н.В. Основы научных исследований и технического творчества Текст. / Н.В. Белый, К.П. Власов, В.Б. Клепиков. Харьков: Высшая шк. Изд-во при Харьк. Ун-те, 1989. - 200 с.

80. Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений Текст. / А.К. Митропольский. М.: Наука, 1979. - 576 с.

81. Соломатов, В.И. Интенсивная технология бетонов Текст. / В.И. Соломатов, М.И Тахиров, мд.Тахер Шах.; Совместное издание СССР -Бангладеш. М.: Стройиздат, 1989. 254 с.

82. Шангина, Н.Н. Прогнозирование физико-механических характеристик бетонов с учетом донорно-акцепторных свойств поверхности наполнителей и заполнителей Текст. / Н.Н. Шангина; автореф. дис. д-ра техн. наук. (05.23.05): ПГУПС СПб., 1998. - 45 с.

83. Бутт, Ю.М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов Текст. / Ю.М.Бутт, В.В.Тимашев; учебное пособие для химико-технологических специальностей вузов. М., "Высш. школа", 1973. 365 с.

84. Соломатов, В.И. Интенсивная технология бетонов Текст. / В.И. Соломатов, М.К.Тахиров, Тахер Шах Мд.; Совм. изд. СССР-Бангладеш. -М.: Стройиздат, 1989. 264 с.

85. Дворкин, Л.И. Цементные бетоны с минеральными наполнителями Текст. / Л.И. Дворкин, В.И. Соломатов, В.Н. Выровой; под ред. Дворкина Л.И .- Киев: Будивэлник, 1991.- 136 с.

86. Власов, В.К. Механизм повышения прочности бетона при введении микронаполнителя Текст. / В.К. Власов // Бетон и железобетон. -1988. -(№10) .-С. 9-11.

87. Francois de Larrard. Ultrafine particles for the making of very high strength concretes Текст. / Francois de Larrard // Cement and Concrete Research, Vol. 19, 1989, pp. 161-172.

88. Чистяков, Б.З. Использование минеральных отходов в производстве строительных материалов (на примере предприятий Ленинградской области) Текст. / Б.З.Чистяков, А.Н.Лялинов Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1984. -152 с.

89. Соломатов, В.И. Высокопрочный бетон с активированным минеральным наполнителем Текст. / В.И. Соломатов, Л.М. Глаголева, В.Н. Кабанов и др. // Бетон и железобетон. -1986. (№ 12). -С. 10-11.

90. Paya, J. Mechanical treatments of fly ash Текст. / J. Paya, J. Monzo, M.V. Borrachero, E. Peris and E. Gonzalez-Lopez //Cement and Concrete Research, Vol. 27, 1997. -(No. 9). pp. 1365-1377.

91. Bouroubaa, N. The effect of grinding on the physical properties of fly ashes and a portland cement clinker Текст. / N. Bouroubaa, M.H. Zhang, A. Bilodeau, and V.M. Malhotra // Cement and Concrete Research, Vol. 27, 1997. (No. 12). - pp. 1861-1874.

92. Ощепков, И.А. Активизация вяжущих свойств высококальциевых зол-уноса тепловых электростанций и перспектива экономии цемента встроительстве Текст. / И.А.Ощепков, З.А.Худоносова // Известия вузов. Строительство, 1995. (№12). -С. 64-69.

93. Жолнерович, В.Г. Повышение эффективности использования портландцемента в золонаполненных вяжущих Текст. / В.Г.Жолнерович, В.А. Кудинов // Строительные материалы. 1998. - (№2). - С. 26-27.

94. Хван, Ю.Д. Керамзитобетон с золошлаковым наполнителем, активированном хроматами калия Текст. / Ю.Д.Хван; автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. (05.23.05): ЛИИЖТ Ленинград, 1990. - 24 с.

95. Caijun Shi. Early microstructure development of activated lime-fly ash pasts Текст. / Caijun Shi // Cement and Concrete Research, Vol. 26, 1996. -(No. 9).-pp. 1351-1359.

96. Caijun Shi. Acceleration of the reactivity of fly ash by chemical activation Текст. / Caijun Shi, Robert L. Day // Cement and Concrete Research, Vol. 25, 1995.-(No. 1).-pp. 15-21.

97. Sarbak, Z. Structural, thermal and adsorption properties of chemically modified fly ash Текст. / Sarbak, Z.; Kramer-Wachowiak, M // Hungarian Journal of Industrial Chemistry. Vol. 26, n. 2, 1998. -p. 101-104.

98. Сулейменов, C.T. Физико-химические процессы структурообразова-ния в строительных материалах из минеральных отходов промышленности Текст. / С.Т.Сулейменов. М.: «Манускрипт», 1996. - 298 с.

99. Монтгомери, Д. К. Планирование эксперимента и анализ данных Текст. /Д.К. Монтгомери. Л.: Судостроение, 1980. - 384 с.

100. Зедгинидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем Текст. / И.Г. Зедгинидзе. М.: Наука, 1976. - 390 с.