автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Модифицированные сухие строительные смеси

Введение.

1. Состояние проблемы и задачи исследований.

1.1. Сухие смеси в современном строительстве.

1.2. Структурообразование цементных композиций.

1.3. Основные проблемы производства сухих строительных смесей.

1.4. Компоненты и свойства сухих строительных смесей.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. Материалы и методика исследований.

2.1. Материалы, применявшиеся в работе.

2.2. Исследование технологических свойств.

2.3. Определение прочности и деформативных свойств.

2.4. Методы определения эксплуатационных свойств.

2.5. Методы физико-химических исследований.

2.6. Методика математического планирования эксперимента.

2.7. Методы статистической обработки результатов эксперимента .;.

3. Исследование технологии ССС с заданными свойствами.

3.1. Основные технологические принципы получения ССС с заданными свойствами.

3.2. Применение комплексных добавок минеральных вяжущих.

3.3. Модификация ССС полимерными добавками.

4. Прочные и деформативные свойства ССС.

4.1. Прочность, деформативность, трещиностойкость.

4.2. Монолитность адгезионных соединений на основе ССС.

4.3. Напряженное состояние слоя ССС в период формирования.

4.4. Несущая способность кирпичной кладки на разработанных растворах

5. Эксплуатационные свойства.

5.1. Основные принципы сопротивления ССС эксплуатационным воздействиям.

5.2. Гидрофизические свойства.

5.3. Биостойкость.

Актуальность. В мировой практике строительства при производстве, монтажных, кладочных, отделочных и ремонтных работах все большее применение находят сухие строительные смеси.

Для потребителей привлекательность сухих смесей заключается в том, что они являются практически готовыми к употреблению, продаются удобно расфасованными и при правильном хранении длительное время сохраняют комплекс заданных свойств.

Отечественное производство и применение строительных сухих смесей только начинает развиваться. Это объясняется тем, что в их производстве не учитывается ряд экономических факторов, в том числе использование местных сырьевых ресурсов. В первую очередь это касается использования отечественных модифицирующих добавок: полимерных и ПАВ.

В связи с изложенным разработка сухих строительных смесей, модифицированных добавками ПАВ и полимеров отечественного производства, является актуальной и имеет важное народно-хозяйственное значение.

Цель и задачи исследований. Основная цель диссертационной работы заключается в разработке принципов создания сухих строительных смесей с комплексом заданных свойств путем модификации их полимерными добавками ПАВ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать методы повышения технологических и физико-механических свойств сухих строительных смесей путем введения комплексных пластифицирующих и полимерных добавок.

2. Разработать и оптимизировать составы сухих строительных смесей, обеспечивающие в качестве кладочных растворов и плиточных клеев, заданные технологические, физико-механические свойства и стойкость в эксплуатационных условиях.

3. Исследовать технологические, физико-механические свойства, сопротивление воздействию различных эксплуатационных факторов разработанных модифицированных сухих строительных смесей.

4. Разработать технологию разработанных модифицированных сухих строительных смесей и провести опытное внедрение.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработаны и экспериментально подтверждены теоретические положения регулируемого повышения технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств сухих строительных смесей, модифицированных путем введения пластифицирующих добавок комплексного действия или полимерных добавок, адсорбированных на заполнителе.

2. Разработаны принципы технологии модификации сухих строительных смесей комплексными пластифицирующими добавками и полимерными добавками, адсорбированными на заполнителе.

3. Установлены многофакторные зависимости технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств модифицированных сухих строительных смесей от их свойств и условий эксплуатации.

Практическое значение. Получены оптимальные производственные составы модифицированных сухих строительных смесей для кладочных и отделочных работ с заданными показателями качества, обеспечивающими необходимую несущую способность в эксплуатационных условиях.

Внедрение результатов. Разработанные составы модифицированных сухих строительных смесей внедрены на производственной базе ОАО «Стройком-плект», АООТ «Дарханинвестстрой».

Апробация работы. Результаты работы доложены на 2 международных конференциях, 2 Всероссийских, 1 Межрегиональной и 3 научных сессиях Бурятского научного центра СО РАН, Восточно-Сибирского государственного технологического университета, в том числе: VI, VII, VIII - Российско-польская научная конференция «Теоретические основы строительства» (г. Варшава, 1997 г., г. Москва, 1999 г.), 5

Автор защищает

- установленные и подтвержденные экспериментально теоретические положения регулируемого повышения физико-механических и эксплуатационных свойств модифицированных сухих строительных смесей для кладочных и отделочных работ;

- новые составы модифицированных сухих строительных смесей с комплексом заданных свойств;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований основных технологий, физико-механических и эксплуатационных свойств разработанных модифицированных сухих строительных смесей;

- результаты практического применения разработанных модифицированных сухих строительных смесей в качестве кладочных растворов и плиточных клеев.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность модификации сухих строительных смесей на основе цементных вяжущих пластифицирующими и полимерными добавками на базе отечественных сырьевых материалов.

2. Изучена возможность модификации сухих строительных смесей на цементном вяжущем добавкой комплексного действия, состоящей из суперпластификатора С-3 и перлита. Выявлены особенности изменения водовяжущего отношения, сроков схватывания, кинетики набора прочности, водоудерживаю-щей способности.

3. Изучена возможность получения модифицирующих полимерных добавок для сухих строительных смесей в порошкообразном состоянии на базе по-ливинилацетатных полимеров путем адсорбционного нанесения последних на заполнитель с последующим высушиванием и помолом.

4. Установлено, что введение полимерных добавок в сухие строительные смеси предложенным способом позволяет повысить адгезионную прочность и водоужерживающую способность плиточных клеев и шпатлевок. При введении полимерных добавок в шпатлевочные составы на гипсовых вяжущих появляется возможность регулировать сроки схватывания в требуемых пределах.

5. Аналитически исследован механизм образования монолитных соединений «адгезив на основе ССС - керамическая подложка», вследствие чего установлен существенный вклад в монолитность соединения фактора физико-химического воздействия цемента с керамикой, которое доказано данными рентгеноконструкторного анализа и электронной микроскопии.

6. Анализ напряженного состояния отделочного слоя из составов сухих строительных смесей при нанесении его на вертикальные поверхности показал, что для обеспечения устойчивости этого слоя адгезионная прочность адгезива

105 должна быть выше предела прочности при сдвиге. Получена аналитическая зависимость предела прочности при сдвиге слоя от средней плотности и толщины слоя.

7. Исследование несущей способности элементов кирпичной кладки на кладочных растворах из разработанных составов сухих строительных смесей показало, что эти растворы способствуют повышению трещиностойкости и прочности кирпичной кладки. Фактическая несущая способность превышает расчетную на 14. 16%

8. Исследование эксплуатационных свойств разработанных модифицированных сухих строительных смесей показало, что введение предложенных модифицирующих добавок влияет на изменение структуры материала, в том числе при этом существенно сокращается открытая пористость. Исследование морозостойкости плиточного слоя при одностороннем замораживании показало, что она отвечает по этому показателю требованием, предъявляемым к стеновым материалам.

1. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. - М.: Химия, 1975. -240 с.

2. Ахвердов И.Н. основы физики бетона. -М.: Стройиздат, 1981. 464 с.

3. Арбузова Т.Б. и др. Как сделать и оформить научную работу или диссертацию. М., 1995 г.

4. Андреева А.Б. Пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки в бетонах и растворах. М.: Высшая школа, 1988.

5. Бабушкин В.И., Мчедлов-Петросян О.П., Матвеев Г.М. Термодинамика силикатов. М.: Стройиздат, 1986. - 372 с.

6. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Высшая школа, 1986. - 455 с.

7. Буевич Ю.А. Равновесное агрегирование в умеренно концентрированной мелкодисперсной среде // Инж.-физ. журн. Т. 43, № 2. 1982. С. 280-287.

8. Бутт Ю.М., Веркович Т.М. Вяжущие вещества с поверхностно-активными добавками. М., 1953. - 247 с.

9. Безбородов В.А., Белан В.И., Мешков П.И., Герадовский Е.Г., Пежуков С.А. Сухие смеси в современном строительстве. Новосибирск, 1998. - 40 с.

10. Белан В.И., Нерадовскнй Е.Г., Безборолов В.А. Применение сухих смесей в строительстве на территории Новосибирской области. В сб. Ресурсо- и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов, ч 1. Ноносибирск, 1997.

11. Баженов Ю.М. Бетонополимеры. М.: Стройиздат, 1983.

12. Бакли Л. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. М.: Машиностроение, 1986.

13. Барбакадзе Е.Ш., Козлов В .В., Микульский В.Г., Николов И. Долговечность строительных конструкций и сооружений из конструкционных материалов. М., Стройиздат, 1993.

14. Берлин A.A., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М., Химия,1978.

15. Бадьин Г.М., Стебаков В.В. Справочник строителя. М., АСВ, 1997.

16. Большаков Э.Л. и др. Сухие смеси для бетонов с повышенной водонепроницаемостью // Строительные материалы, № 11, 1998. С. 24.

17. Берген Р.И., Грейфер А.Г., Щеканенко P.A. В сб. Труды коорд. совещ. по гидротехнике. JL, Энергия, вып. 68, 1971.

18. Батраков О.Г. Модифицированные бетоны. М., Стройиздат, 1989.

19. Бизнес-план строительства установки по выпуску сухих строительных смесей производительностью 10 и 20 тыс. т. в год // Фирма «Консит», 1997.

20. Байболов С.М., Ю.К. Красиков, Кулибаев A.A., Магдалин A.A., Хру-лев В.М. Композиционные строительные материалы. Алма-Ата, 1996.

21. Бабаев Ш.Т. и др. Строительные материалы // Строительные материалы. № 1, 1991.-С. 19-21.

22. Виннапас диспергируемые порошки // Проспект фирмы Wacer (ФРГ),1998.

23. Гаммет JI. Основы физической органической химии. М.: Химия, 1973.-534 с.

24. Горчаков Г.И. Состав, структура и свойства цементных бетонов. М.: Стройиздат, 1976. - 231 с.

25. Германн Лутц, Мешков П.И. Полимерные вяжущие в продуктах строительной химии. Буд1вництво Украшы, 1996, № 5. - с. 32-35.

26. Германн Лутц. Порошковые полимеры для модификации сухих строительных красок // Лакокрасочные материалы, 1997, № 2. с. 26-27.

27. ГОСТ 2813-89. Растворы строительные. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов. - 1989.

28. Горшков В.М. Физико-химические методы исследования строительных материалов. М., Стройиздат, 1981.

29. Грушко И.М., Ильин А.Г., Чихладзе Э.Д. Повышение прочности и выносливости бетона. Харьков, «Вища школа», 1986.

30. Горчаков Г.И., Бахенов Ю.М. Строительные материалы. М., Высшая школа, 1986.

31. Грушко И.М. и др. Прочность бетоны на растяжение. Харьков, Вища школа, 1965.

32. Горчаков Г.И., Муразов Э.Г. Основы стандартиации и управления качеством продукции промышленности строительных материалов. М., Высшая школа, 1987.

33. Демьянова B.C., Вернигорова В.Н., Дубошина Н.М. Малоклинкерное низкомарочное композиционное вяжущее для строительных растворов // Изв. вузов Строительство. 1997. - № 3. - С. 42-45.

34. Демьянова B.C., Калашников В.И., Борисов A.A. Попов Н.И. Сухие растворные смеси для кладочных и штукатурных работ // Материалы XXVIII научно-технической конференции. Пенза, 1995. - С. 66.

35. Демьянова B.C., Калашников В.И., Дубощина Н.М. Сухие эффективные смеси, модифицированные порошкообразным кремнеземом // Строительные материалы. № 2. - 1997.

36. Демьянова B.C., Дубошина Н.М. Сухие строительные смеси, модифицированные химическими добавками // Изв. вузов. Строительство. № 4-5, 1998.

37. Дерффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир, 1995.

38. Десять лет московскому ОЗСС. М., 1996.

39. Домокеев А.Г. Строительные материалы. М.: Высшая школа,1989.

40. Дубошина Н.М. Автореферат кандидатской диссертации. Пенза,1999.

41. Дерягин Б.В. Свойства тонких жидких слоев и их роль в дисперсных системах. М., 1937. - 22 с.

42. Дибров Г.Д. Мономолекулярно-поверхностные явления в дисперсных структурах / Труды НПИ. Новочеркасск, 1973, т. 271. - С. 23-32.

43. Дибров Т.Д., Фоменко В.И. Природа возникновения действия внутренних напряжений в дисперсных структурах / Гидратация и твердение вяжущих. Уфа, 1978. - С. 251-267.

44. Еремин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. М.: Высшая школа, 1986.

45. Журавлев В.Ф., Штайерт Н.П. Цемент, 1952, № 1. С. 17.

46. Иванов Ф.М., Усачев И.Н. В сб. «Биологические повреждения строительных материалов. Киев: Наукова думка, 1978.

47. Казарновский З.И. Савинова Г.И. Сухие смеси новые возможности в строительстве // Строительные материалы. - № 2, 1999.

48. Круглицкий H.H., Вагнер Г.Р., Прийма E.H., Кулик JI.A. Способы модифицирования микронаполнителей // Строительные материалы и конструкции. -№4,1981.-С. 27.

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

50. Кунцевич О.В., Попова О.С. Использование водорастворимых смол в качестве добавок к бетону // Бетон и железобетон, 1977. № 7. - С. 12-13.

51. Козлов В.В., Ремейко O.A. Отделка железобетонных и бетонных изделий. М.: Высшая школа, 1987. - 184 с.

52. Коган Г.С., Северинова Г.В. Индустриальная отделка зданий. М.: Стройиздат, 1975. - 191 с.

53. Кульминал высокоэффективная добавка в строительные композиции // Строительные материалы. - № 2, 1996.

54. Ласкорин Б.Н., Громов Б.В., Цыганков А.П., Сенин В.Н. Проблемы развития безотходных производств. М.: Стройиздат, 1981. - 206 с.

55. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. М.: Стройиздат, 1980. - 360 с.

56. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М., 1961. - 646 с.

57. Любимова Т.Ю., Пинус Э.Р. Процессы кристаллизационного структу-рообразования в зоне контакта между заполнителем и вяжущим в цементном бетоне // Коллоидный журн., 1962. № 5. С. 578-587.

58. Лифшиц Е.М. теория молекулярных сил притяжения между твердыми телами. Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1955, т. 29, вып. 17.-С. 94-110.

59. Мешков П.И. Полимеры Виннапас для модификации продуктов строительной химии. Новосибирск, 1997.

60. Микульский В.Г., Горчаков Г.Н., Козлов В.В., Куприянов В.Н., Орент-лихер Л.П., Рахимов Р.З., Сахаров Г.П., Хрулев В.М. Строительные материалы. -М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1996. 488 с.

61. Микульский В.Г., Фиговский О.Л. Козлов В.В. Справочник по клеям и клеящим мастикам в строительстве. М.: Стройиздат, 1984.

62. Микульский В.Г., Козлов В.В. Модификация строительных материалов полимерами. М., МИСИ, 1985.

63. Морозова А.И. Добавки из отходов для бетонной смеси / Строительная газета № 47, 1998.

64. Макридин Н.И. Природа конструкционной прочности цементных бетонов /Докт. дисс. Пенза, 1998.

65. Молчанов Е.И. и др. Перепрофилирование БСУ в автоматизированный завод сухих смесей / Пром. и гранд, строительство. № 11-12, 1998. - с. 52-53.

66. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. -М.: Стройиздат, 1971.

67. Отделочные работы в строительстве / Под ред. А.Д. Кокина и В.Е. Байера. М.: Стройиздат, 1987. - 656 с.

68. О мировом уровне развития строительной науки и техники. Обзорная информация / Серия Технология строительно-монтажных работ, вып. 1. М., 1988.-С. 38.

69. Полак А.Ф., Карлова Л.Г., Кубановская О.Г. О возникновении зародышей новой гидратной фазы при твердении мономинеральных вяжущих // Ко-олоидный журнал, 1964, т. 24. № 2. С. 230-235.

70. Проспект фирмы Ваккер-Хеми «Виннапас диспергируемые порошки», 1998.

71. Попов К.Н. полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики. -М.: Высшая школа, 1987.

72. Песцов В.И. и др. современное состояние и перспективы развития производства сухих строительных смесей в России // Строительные материалы, № 3,1999 .

73. Применение полимерных дисперсий в строительстве // Строительные материалы, № 3,1998.

74. Рамачандран В., Фельдман Ф., Бодуэн Дж. Наука о бетоне. М.: Стройиздат, 1986. - 280 с.

75. Ратинов В.Б., Розенберг Т.и. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1989. -186 с.

76. Рыбьев И.А. Общий курс строительных материалов. М.: Высшая школа, 1986.

77. Ребиндар П.А., Сагалова Е.Е., Амалика Е.А. Физико-химические основы гидратационного твердения вяжущих веществ / VI Международный конгресс по химии цемента. м., 1976, т. 2. - С. 58-64.

78. Розенберг М.Э. Полимеры на основе поливинилацетата. М., Химия,1987.

79. Санжаровский А.Т. Физико-механические свойства полимерных покрытий. М.: Химия, 1977.

80. Саталкин А.В., Солицева В.А., Попова О.С. Цементно-полимерные бетоны.-Л., 1971.-223 с.

81. Соломатов В.И. Элементы общей теории композиционных строительных материалов // Изв. вузов. Сер. Строительство и архитектура, 1980, № 12. -С. 61-70.

82. Соломатов В.И. Развитие полиструктурной теории композиционных строительных материалов // Изд. вузов. Сер. Строительство и архитектура, 1985, №8.-С. 58-64.

83. Соломатов В.И., Выровой В.Н. Кластерообразование композиционных строительных материалов // Технологическая механика бетонов. РПИ. - Рига, 1985.-С. 5-21.

84. Соломатов В.И., Выровой В.Н. Микроструктура бетона как композиционного материала // Повышение долговечности бетонов транспортных сооружений / МИИТ. М., 1986. - С. 47-54.

85. Северинова Г.В., Громов Ю.Е. Сухие смеси в строительстве. Обзорная информация «Строительство и архитектура», 1992.

86. Соломатов В.И., Тахиров М.К. Мд. Тахер Шах. Интенсивная технология бетонов. -М.: Стройиздат, 1989.

87. Соломатов В.И., Селяев В.П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов. М.: Стройиздат, 1987.

88. Строительные работы. Справочник. М., АСВ, 1998.

89. Серебрякова З.Г. Поверхностно-активные вещества в производстве искусственных волокон. М.: Химия, 1986.

90. Тризно B.JI. Поливинилацетатэпоксидные дисперсии. Л., ЛДНТП,1977.

91. Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы. М.: Химия, 1980.-320 с.

92. Урьев Н.Б., Дубинин И.С. Коллоидные цементные растворы. Л., Стройиздат, 1069.

93. Федулов A.A. Технико-экономическое обоснование применения сухих смесей // Строительные материалы, № 3,1999.

94. Фрейдин A.C., Турусов P.M. Расчет и свойства адгезионных соединений. М.: Химия, 1989.

95. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов. М.: Стройиздат, 1979. - 126 с.

96. Чурилин Б.Б., Зайцева И.В. Производство сухих строительных смесей на базе асфальтобетонных заводов // Строительные материалы, № 6, 1998.

97. Черкинский Ю.С. Полимерцементный бетон М.: Стройиздат, 1987.

98. Чуйко A.B. Органогенная коррозия. Саратов, СГУ, 1978.

99. Чурилин Б.Б. и др. Производство сухих строительных смесей на базе вибрационной техники // Строительные материалы, № 9, 1997.100.

100. Шах Тахир, Касимов И.К., Махиров М.К. Золобетон с добавкой САФА / Архитектура и строительство Узбекистана, 1984, № 5.

101. Шлынова Л.В. Микроструктура и прочность цементного камня. -Львов, 1968.- 100 с.

102. Шевченко В.И. Докторская диссертация. М., 1987.

103. Цюрбриген Р., Дельгер П. Дисперсионные полимерные порошки -особенности поведения в сухих строительных смесях // Строительные материалы, № 3, 1999.

104. Экономия цемента в строительстве/Под ред. З.Б. Энтина. М.: Стройиздат, 1985. - 220 с.

105. Юнг В.Н., Пантелев A.C., Бутт Ю.М., Бубенин И.Г. Цементы с микронаполнителями // Цемент, 1947, № 10. С. 3.

106. Юнг В.Н. Теория микробетона и ее развитие // Тр. сессия ВНТО силикатной промышленности о достижениях советской науки в области силикатов за 30 лет. М., 1949. - с. 50-53.

107. Яковис Л.М. Многокомпонентные смеси для строительства. Л., Стройиздат, 1988.

108. Bonsei J. Siebel Е. Zusammensetzung und eigenschaften von leicht ver-ateitbaren beton mit fliessmittel. Beton. -1983.-N6.-S-215-223.

109. Knauf Systempreisliste. Gebr. Knauf Westdeutsche Gipswerke Iphofen.1991.

110. Collepardi M., Corradi M., Valente M. Influence of polymerizattion of sulfonated naphthalene condensate on the interaction with cement. Developments in the use of superplasticizers, SP-68, American Concrete Institute. 1981. - P - 485498.

111. Costa U., Massazza F., Barrila A. Adsorption of superplasticizen on C3S; changes in zeta potential and reology of pastes. Cemento. — 1982. — V. 79. N 4. -P - 323-336.115

112. Godfrey K. Concrete strength record jumps 36 % "Civ.— Eng.", (USA). — 1987. V. 57. - N 10. - P - 84-86.

113. Henning O., Gebauer G. Loretzki L. On the mode of action and the use of new plasticizers for concrete. "TIZ-Fachber". - 1985. - V. 109, N 4. -P - 249-250.

114. Massazza F., Costa U., Barrila A. Adsorption of superplasticizers on et-tringite XXIII Conference on silicate industry and silicate science. (Budapest. I—F Guingo. 1981. 1-5.1981).-V. III.-P- 177-187.

115. Nodier J. Becker T. Effect of some liquefying agents and hydration of Portland cement and tricalcium silicate pastes. — Cem. and Conor. Res. — 1980. -V.IO.-N3.-P- 321 -331.

116. Sakai Etsuro, Asaga Kiyoshi, Daimon Masaki "CapaMHKKycy. Ceram Jag." 1984, 19-N10.-P.-846-851.

117. Yogendran et al. Sillicafume in high-strength concrete. ACI Mate rials Journal 1987. - V. 84. - N 2. - P - 124 - 129.

118. Barbakadze E.S. Kozlow W., Mikwesku W. Durabilyity of Bildung structures and Constructions fron composite Katerials Bombay, 1995.