автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Оптимизация бетонов на известняковом заполнителе для Республики Конго

■ министерство путей сооэдения российское федерации московский государственны!! университет . гота сообщения (!шт)

На правах рукописи

Р Г Б ОД

НГАКОССО Нан-Клод

2 5 иол ксз

УДК 691.32:691.58(043.3)

0пжй13щ1я бетоноз на известняковом запоштеяе для республики конго

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических нарт

иоскза

- 1^6

Работа выполнена в Московской государственном уышорсятето путей сообщения (КгШТе)

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор И.С.Костяев

доктор технических наук, профессор А.Д.Курулшн

доктор технических наук, профессор В.В.Борошш

кандидат технических наук, C.B. Агашш

Ведущее предприятие

- LÏCCTOTPECT

пш

Защита диссертации состоится " 'I о " СКчи'Г.д/^ 19Э6г. в в ауд. У2 '¡У но заседании диссертационного совета Д114.05.08 по специальности Сб.23.05 "Строительные материалы и изделия" Московского государственного университета путей сообщения (Ш5Та) по адресу: 101475 г.Москва, ул.Образцова, 15. .

С диссертацией мокко ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " 0 " НУЯ ЬЫ 1996г.

Ученый секретарь диссертационного' совета, кандидат технических наук ■ /

доцент _,/1(1., . В.И.Клдгдн

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА PASGllI

Актуальность ппоблеми. Республика Конго практически но и;.;еет песторо.-эдеиий извер.г.ешш:с горних парод, которые :.;о:~но было бц использовать для производства крупных заполнителей бетона. Вместо с тем на ее территории имеются неограниченное запасы карбонатных, а основном известняковых, горних пород, прпгздних для этих целей. Применение пзвзстшкових: заполнителей не сводится к механической замене ид: заполнителей из пзвераешнлс гор::« пород. Химическое сродство пзвестнякоз к цементному ка:.'лэ позволяет применять известняк! кок ¡'.сходную горнуэ породу для наполнителя, что качественно изменяет состаз и свойства бетона и позволяет изменять его свойства, а при необходимости экономить цемент.

Цель исследования. Разработать на основе материллоц, близки-.: по аваану составу п свойства« к материалам, применяем.!!.'.'. в республике Конго, -йетоа на и&асстнякэвоп заполнителе с полотнищ зла лышм йспользовзш'.ем известняков, позволяяцпи: снизить расход цемента на 12... 15,"! но отношения к расходу цемента з бетонах, применяемых: в Конго в настоящее время.

Задача исследования:

1. Аналитически взвить и оценить оснознке íoirropu, влияние на ззазаодейстзад ьтсгзду цох&тшм какиси и карбонатным заполнителем.

2. В:к5рзть из числа наиболее распространен:'.;;* '.сн:.н1ческих добавок - модификаторов, активно влияет,ис на усиление взаимодействия мемду цемептппм камнем п известняпови:.'. и составляющий наполнителя.

3. Устонзгпть вянянае вобранной дсбазш из реологию бетонной емо-си н на время сохранения ею удебоукледпзеемое'гп.

4. Исследовать влияние на ¿ормирзва.чг.е прочности бетона отдельны-': компонент бетонной смеси, а токг.е их коьйязавдй и соотношении

_ А -

между собою.

5. Оптимизировать состав бетона, приготавливаемого на.скоси известнякового крупного заполнителя, комбинации кварцевого и-известнякового мелкого заполнителя, известнякового наполнителя н химических добавок - модификаторов.

6. Разработать технологию приготовления предложенной бетонной смеси,наиболее приемлемую для условий республики Конго.

Научная новизна работа. Разработана гипотеза прароди усиления взаимодействия цементного камня с известняковым заполнителем путег. введения в состав бетонной смеси известнякового наполнителя, способствующего увеличений.образования гвдрокарбоашомината кальция, как у поверхности известняковых заполнителей, так и внутри цементного камня за счет гомогенизации зерен цемента с зернами известняке вого наполнителя Такое взаимодействие увеличивается введением углекислого калия вызывает образование годрокорболата кальция как на поверхности крупного заполнителя, так и- внутри цементного камня. На основе оптимизации состава бетона, проведенной по методу Дрейса-Горисса, установлено, что вводимой наполнитель .приближает гранулометрический состав запогчителей к идеальному составу, рекомендуемому методом Дрейса-Горисса. Установлено, что замедление потери удс-боукладываемости бетонной смеси с добавкою поташа возможно достигать вторичным ее перемешиванием.

Практическое значение работа» Результатн исследований могут бить использованы как в строительной отрасли республики*Конго, так и Российской Федерации. Применение карбонатного бетона, состоящего иа портландцемента, известнякового крупного заполнителя, комбинированного извэстняково-кзарцевого мелкого заполнагел, известнякового наполнителя, затворенных на слаб сконцентрированном растворе углекислого кадия, позволяет отказаться от заполнителя из изверженных пород, а также снизить расход цемента как минимум на 20

процентов.

Предложении;! механический способ увеличения времени сохранения удобоукладиЕаемостн ц упелнчит расстояние ее транспортирован'.".)!.

Апробация работа и публикации. Материал« диссертации догладывались на международной конференции и семинаре.

Основные положена и результата диссертационной работа опубликованы в 3-х печатных работах.

Структура и объем работе. Диссертация сост:лг из введения, 4 глав, общих: внводов, списка использованной литератур», содержащего 157 наименований, приложений. Диссертация вклгяает 220 стра-1шц машинописного текста, 60-расуикоз и 41 таблицу.

Содержание работа

Во введении дается общая характеристика состояния жилищного строительства в республике Конго, и на ее основе обосновываемся актуальность выбранной теш, формулируются цель и задачи исследования, научная новизна работа и ее практическое значение.

В первой главе проанализирована схемы конструкции и материал1-), применяемые при возведении зданий и сооружения в республике Конго. Подробно проведен анализ составов бетонов и растворов.

В качестве стенового материала наиболее часто применяется глиняный кирпич. В последние года начали широко применять в строительстве как тяяелые так и легкие бетоны. В основном применяет монолитный бетон и яелезобетои.

Наибольшее примененпе в производстве бетона получил портландцемент и ого разновидности. С целью повышения удобоукладьшаемости 'бетонной смеси применяют пластификатор сика-пластрокрех и сика-сррио-пласт, одновременно увеличивайте время сохранения удоо'оукладквае-мзети бетонной смеси.

В качестве заполнителей применяют карбонатный щебень, чаще всего известняковый, так как изверженные породи на территории Конго

печи: отсутствуют. Б роспубликс Конго шоется три разрзбапгяасмь'с «сстороядекия известняков.

Наиболее значительное из этих иесторкэденпК - Лутстс. Пр&шш-леннпп интерес кесторогдешш представ/лют плоткке известняки и вро-слоГиа: сланцеватого известняка декеабринской элохв. Проводится их химический к минералогический состав, содержание СаО достигает 5СЙ.

Вторим по Егшюсгц является месторошение известняков С-ура-стье, сильно могнезктовий (15-20% А^О),

Систематизация (гкзпкс-:,:еханпчес:с1х сзоПстз известдякоык пород месторождения Лутете показывает, что она относятся п црочпзс-тнкм разностям. При пзготоглеиип щебня из эгех пород я его обогащении мокко получать бетоны кзрзк до 1-400.

Б о второй г та во сфорглулировпни теоретические предп осилил к разработке бот ока, максимально наполненного карбонатам заполнителем и наполнителем. Таю« бетон назван условно г.:»:ю::ар6окз?иал.

Наиболее признанные математячс&ас зависимости г.:е;эду составов бетона и его прочностью косвенно укаоньаэт на прочность сиди сцеи-денпя шзду 1фушим аап- гантелей и цеиеитн о-песчаа ой растворной составляющей бетона» Количественно это влияние связывается с ыор&о-логней к чистотою крупного заполнителя.

■ Прочность и Х'енезис исходной горной. порздц, из которой наготовлен заполнитель, при этом не учитываются. Вместе с тем применительно к карбонатного крупному залолкатела уке давно проявляется интерес в плане увеличенной сила его сцепления с цеглсатно-посчапоК растворной составляющей бетона.

Иссдедоваикя но этому направлена проводояась в КйЕБо, Шй железобетона, вам неруд, ШСИ им.Куййишвв, 11X211 пм.Мендолеева, ЕЮ гидропроект им.С,Я.Еука а других институтах СССР и Россия. Исоясдовшшай Оши охвачешз пород}: рззлачпнх несторовдекай.

Большинство исследователей группирует карбонатные заполнители по прочности, объемной ¿meca и пористости, лиаь немногие даэт петрографическую характеристику псследуешлс пород,и се злияиие на свойства пзлучаег.щх из них заполнителей бетона.

Исследования показали, что размер кристаллитов, а ташо различно з строении самих кристаллитов известняков, начиная1от скрыто-крпсталличесгах п да. крупнокристаллических, й:ор:д!ру.от поверхность зерен заполнителя различной пероховатоста, что в езоа очередь влияет на силу сцопдеш'л зорен заполнителя с цемектно-песчанс.'; составляют ой бетона.

Большая группа j"-reHi;r :¡,.b первую очередь, В.П.Юнг, Л.С.Пантелеев, В.1!.Кол<}асзз, П.П.Будкпкоз, А. В. Философов, л.Фаррои, В.Л.Сз-. доматэз проводили псследозашя, свазснние'с xn:.ui4ec:coi; близостью кальцита кзвесишков к новообразования:.! цежнтап! о кэ!.\ня, получаемого при твердения аортлавдкеиеитз и близостью параметров их -рис-, талдпчеекпх репстск, что способствует повышению прочности сцелле-Ш1я заполнителя из карбонатных пород с цсь-.снтннм кашей за счет разватЕя'эвятакспзлишх контактов срастания кристаллов с близг.н:.;п параметрам ресеткл.

При формировании .структура бетона у поверхности заполнителей из известняка образуется гидроклрбоолзгмннат кальция ECaO-AÍ^' CeCOg* .ЧИ^О, поБьшеодий сцепление между цвиситвиа каплем и извест-нпсозим заполнителем. Это соединенно наблюдали все исследозатсли, запиксадиеся изучением бетонов на карбонатное заполнителе, ¿ведение карбонатного наполнителя,го:,¡огенезпроззня ого в цементном ка;,:-но,будет увеличивать силу этого сцепления.

Поекснтъ эффективность наполнителя позволяет введение химических добавок, усиливащих химическое сродстзо мезду цементтпл .каимм и карбонзтом кальция заполнителя и наполнителя. 3 качестве дгйазка бал забран угяекпслкП каллй (поташ).

Бвсдсшнй углекислый калий изменяет растворимость минералов цементного клинкера, а та;о::е участвует во взаимодействии с минералами цемептното клинкера п водой. В результате этого взаимодействия образуются гндрокарбокатц (СаСОд-б^О) к гпдроашшнатн кальция оСа0-Л1.)03"-СаС0з- п. Н20, распределенные по всей массе цементного камня. О влиянии гздрокарбоалвминатэ кальция говорилось вше.

Образующийся гпдрокарбйкаг кальция имс^т параметры кристаллической решетки, близкие к карбонату кальция, содержащемся в известняке заполнителя. Это повышает возмохность срастания кристаллов карбоната кальция, вчодячого в состав заполнителя к наполнителя, с гидрокарбонатом кальция, входящим в состав цементного камня.

Тогам образом основная идея мзпокзрЗзнзтцого бетона заключается в повышении прочности бетона за счет увеличения силы сцепления цементного пмня с заполнителем из известняка.

Ъ технологическом плакс наиболее неблагоприятное побочное воздействие вводимого поташа заключается в резком ускорении потери подвкпнооти бетонной смеси.

Реализация высказанной(.т,еи получения монокарбонатного бетона возможна только после щ оведения следующих исследований:

- поиск рационального способа увэляченш сроков схватывания це:;снта, о таксе увеличение сохранения удзбоупладиваемостя растворной И бетонной смеси с добавкою поташа;

- выявление влияния на формирование прочности бетона различных его составляющих в разнообразных комбинациях мекду собо,?;

- приближение к оптимальному составу монокорбонатного бетона;

- разработка технологии приготовления смеси монокорбонатного бет ока.

В третьей глава приводится характеристики пркмекяемих материалов и оборудования; принятие методы исследований и способы оптимизации составов бетона с карбонатными заполнителями.

Цемент использовался портландский Михайловского завода, близкий по характеристикам к цементу, выпускаемому а Конго.

Заполнители - строительный песок с 2,54 и известняковой

песок, полученный после измельчения известнякового цсбня в лабораторной мелышце, рядовой гранитный и известняковый с;ебекь, отвечающий требованиям ГОСТ 10 268-80.

В качестве наполнителя использовали карбонатную муку с диаметром зерен менее 0,14 мм с удельной поверхностью 100 м2/кг по ГОСТу 310,3-76, измельченную в специальной ыеяьннце.

В качестве добавок использовали углекислый калий (потаи) -ЮзСОд п пластификатор ЛСТ, ленящийся аналогом пластификатора , применяемого в республике Кспго.

Сроки схватывания цементного теста, подвижности бетонной сме-са и прочности бетона определялись по ГОСТу»

Оптимизация состава бетонной смеси выполнена методами математического планирования эксперимента и Дрейса-Горисее,

Исследования, направленные на регулирование Бремен.; сохранения удобоукладываеисста смеси с добавкой потага, проводились п несколько этапов.

Ка первом этапе исследований,выявилось влияние количества введенного лотоса (0,1,.0,2, 0,3, 0,4 и 0,5)$ от массы цемента, на сроки схватывания цемента. Ланализ подученных результатов показал, что срока схватывания укладываемы в норма стандарта, обеспечивается при введении поташа но паао 0,35?» от масса цемента.

Затеи бил праведен поиск возможности увеличения времена сроков схвзгывания цемента, содержащего более 0,15/5 ^СО^, путем повторного перемешивания цементного теста.

для выявления влияния временя ввдержизааия цементного теста ,. с 0,3р ^СОд до повторного перемешивания, его выдерзазали после при^зтоаченпя. в ,"поноб"..з течение 5, 10 и 15 минут, а затем пере-

мо^пводп 5 минут. Пзлучсндкс результат показали, что с увеличенном ьрокса.1 1«5.ор»кв81йЩ в "пзкоо" после посд едущего перемешиваний теста, процесс потерн им пластичности замедляется. Показано, что продолжительность перемешивании такс оказывает значительное .илияние на восстановление консистенции цементного теста и время со сохранения.

1) таблице I показано врем.: восстановления нормальной густота цементного тести с потаи ом носа с ого вздергивания в "покое" и дополнительного перемешивания в течение 5 минут.

Таблица I

Время восстановления нормальной густоты цементного теста после ввдорглшаши .в "покое" и дополнлтельаогэ перемешивания

Количество введенного

Зъ^СОд в? о

Бремя выдергглаания : Время восстановления

. нормальной густоты, цеыон-" тного теста. минТ|

в покое"

цемента : МИН. I : 2 ■з

5 14 13 ц

ОД ' 10 18 . 16 15

15 17 18 18

5 12 10 10

0,2 10 ' 17 20 19

15 27 30 28

5 II 12 II

0,3 10 20 19. 23

15 33 31 ' 34

'5 II II 10

0,4 10 ~2В 30 28

15 38 39 38

На втором этапе рассматривались влм.лм'мо кодглостю йзоджлаг» потгит на время са*:ра!1«.ихд пздккпостк раствор::о;: смеси. Эксперимент» с цп:та;;тяа-лес:-'1!г,';.',[ раствором составом I;И,5 яги й/д * О/., онадпгдчнкА опксошгоп :-.:гго, ароводцакакся па цеяготикл тео;&, подтвердили , доямдатсдьиоо лсрожкплзаиао цсмелтно-несчаного раствора увеличивает время сохранения им подвиглостп.

На а я i'Jmo" х о.х ь: i г.: л пепла определи озь влияние, дополнительного перешаюах'л бето::яв1: смеси нв увеличено времени сохранения е::> удоЗоукладувасмсстл, Установлено, что этим способом маяно увеличит:, время сохранения гдзЗоуклодагасазста бся'опно;: скоси, :'.отя пто время по збсодзсяоГ. величия о мо.чьмое» чем /ял растаоснзл смеси, адпино сна достигает иоскслкавс чосоп,. кто достаточно для технологического порадела <$отшшо;1 смеси.

По разработке олтпг'.элъконо состава ¿етояа с карбонатными соста-вляяцпмл ксслодозакяя проводились raice поэтапно методом последовательного приблпмсния к цели» критерием которой являлось формирование прочности бетона.

На начальном этапе исследования проводились ул дементно-песча-лн>: рзствора:-:. Исследования формирования прочности, растворов проводились на портландцементе шутовского завода. Состав растворов -1:2,5 при В/Ц - 0,40 - 0,-15.

Растворы приготавливали на известняковом, кварцевом и смешанном -песке с различным соотношением зерен кварца а известняка.

Провсденннс эксперименты показал!, однозначно, более висок у» прочность растворов на кварцевом песке по сравнению с прочностью растворов па карбонатном песке.

Прочность растворов на смешанном песке оказалась более высокой при увеличении в нем дола карбонатной составляющей»

Для усиления позитивного вляянш на формирование прочности раствора со сменянным песком, растворную смесь при ее ярлготовлоши

- u

вводили О,ЕЙ K2C0g от массн цемента. Для сравнения потеа вводили а л раствори на кварцевом и известняковом песке.

Эксперименты показала, что введение потдаа.в раствор на дворцовом песке но повшаот прочность, о несколько ее сникает.

Потаи увеличивает прочность, особенно на начальном этапе твердения, как на карбонатном, так и на смешанном песке.

Исследования втнпли рациональность введения погааа в раствори на песка?:, содорлэдих карбонатную состаатягаую.

Для усиления эффективности воздействия карбонатной составляющей на 1?:зр:лнроваппо прочности растворсв било решено вводить в состав растиорпи:с смсссП тонко измельченный известняк (карбонатную куку) Фракции мельче 0,14 мм. •

Карбонатный наполнитель вводился в раствори, затворяемые чистой водой на карбонатной, кварцевом к смешанно;.: песке.

Полученные результаты показали, что.введение "карбонатной муки" а растворной смеси на кварцевой а карбонатной песке не ведет к увеличив!» прочности .растворов. Эффект- с этом случае наблюдается только при введении карбонатной муки в растворы на .составленном песке.

На следующем отеле вселедовшпШ и роствор:ше скеся на различных песках вводили поташ.

В расторзх с карбонатном наполнителем в присутствии потока е количестве 0,3% от массн цемента коэффициент роста прочности вике, чем в растворах без потека.

В таблице 2 приведена обобцеияие результаты исследований по формированию прочности растворов различного состава.

Таблица 2

Прочности растворов различных составов

: Характеристика и

сос- : содерг-аиие нопол-

раст-: 1Ц!,ГСЛЯ 11 ■ заполни-ворэл: телей

:Водоце-

Расхол - мепт.чое гасхид •соотпэ_

цемента,:пение, . В/Ц

Прочность растворов на сяатие, Г/Ла

нормальное твердение

В28 без

к2со3

28

к,со3

I КвяпцевыЗ песок

100

0,40

42,70

26,90

2 90/5 квпщев.песка + Юр кпрб.мукл

100

0,45 30,00

36,60

с

3 7СГэ 1;воргг.псска+ + 20/. карб.псска*-+ ШЛ нарб.мует • 100 0,45 38,50 43,00

4 (¡>7% рарц. песка + ЗЗ/ь яарб.песка 100 0,40 20,80 со 9 6 0

5 33/5 .кварц.песк'^ + 57% карб.песка + ЮЛ кпрб.мука 100 0,45 31,30 36,90

6 33^ 1;сарц,песка • + 67% карб.песка 100 0,40 42,10 36,30

7 90^ корб.песка +10$ карб.мухш 100 0,45 25,00 27,20

8 карбонатный песок 100 0,40 26,90 26,90

этап ксгдскаввигл прзвздядя л а бетопп;;, otû-д№'Ш.: <}0cva:i которзго был подобран но марлу M 200. На I ботоп-U3Ü сплск рзс-ссдой-адссь: Ц5ме::та - 550 г;г, neoica - 570 кг, ueömi -IÏ20 кг, ьодк - 248 кг. Цемент, пески, наполнитель праивкял/. те л:е, что с при г.ослецо' inwix с расти opa »/л, крупаий заполнитель прн-м'.ншдн грыштиий .и кеййсгияковий,

Сосбг.сшюо рооу.п.татп исследований прочности бетона приводень

à 'ÏLiÔAUÏVj 'à,

Таблица 3

Реаультати влияния Jí^GOg и карбонатных ко:л1Снентаь пел рост прочности бетона

Вид ЦСбНЯ Г* состава . л5£Ш1тернси5КЕ заполнителей ! к наполнителе!! Прочность бетона на cüai'üe, :.!Па

Естественное теердение

% : %8

Гранитный 1 2 3 4 . кварцевого песка кварцев, песка+0,i^COg 7 Of кварцев. иёска+ 2Щ каро.песка* • 10/i карб.ыуки - - 70% кварц, песк^ 20% карб.поска+-1.0% норб. мутной KgCOg - 18,1 31,8 23,5 40,7 26,2 ' 38,6 32,5 42.5

¿1з);еот-нпкэвнй

ПрЗДОЛГ.СНИО ТСбЛИЦН о

5 Кварцевого песка 17,5 29,3

6 Кварцев.песко+0,3 Кд^Од • 20,3 .38,0

? 70,"! кварцев.песка +• 20,3- 36,7 ?,Ь,1> карб.пескач-Ю^-карбон. ¡О'К!

8 70,1 кварц.цсска + 20% карб. 38,9 46,9 песка + 10/о карб.муки + и,8;> КоС0о -

Анализ результатов исследовании, приведении* в таблице 3, показывает, что формирование прочности бетонов с добавкой потшзг в количестве 0,8$ от касои цемента (принято за эталонные) повитает прочность бетона на 28 день твердения в 1,45 раза при гранитном «;ебне. и в 1,35 роза прч известняковом п;ебне.

Введение карбонатных компонентов в песок без добавки потплп увеличивает прочность бетона по сравнению с эталонном, но не достигает прочности,получаемой при введении поташа в этадошшй .состав бетона.

Введение в песок карбонатных компонентов совместно с потопом во всех случаях увеличивает прочность бетона.

Таким образом, введение потаиа в состав бетонных смесей с составным песком и карбонагнкм наполнителем оказалось наиболее элективным фактором в формировании прочности как бетон на гранитном, так я на известняковом гпсбгГе.

При этом возможно заметить следующие:

- превышение прочности раствороз (или цементао-песчаных растворов) и бетонов на карбонатных заполнителях и наполнителя над прочность» растворов и бетонов на заполнителях других пород, имеющих сходные физико-механические свойство и размеры структурообразующих зерен; обусловлено лучшим сцеплением и более тесним химическим сродством цементного камня с карбонатными заполнителями. Карбонатные заполнители и наполнитель вместе с добавкой поташа, будучи активны-

ш по отношению к портландцементу, способстуют образована» плотной и прочной структуры бетона;

- повышение прочности рзстворов и бетонов на карбонатных заполнителях с увеличенном размеров структурообразующих зерен пород и цементирующего кальцита обусловлено проникновением цемента в неровности зерен карбонатного песка и щебня, в результате чего'повышается сила механического сцепления заполнителя с цементные каше:.:.

В'четвертой гляво представлен« основные предпосылки для разработки технологии производства работы с карбонатным бет оно;.; б республике Конго.

Задача разработки технологии производства работ с карбонатные бетоном в республике Конго полностью макет бить решено только в результате многолетиях чрезвычайно трудоемких исследований. Основны- • ми ключ евши моментами разработки технологии карбонатного бетона наш выбраны;

~ обеспечение достаточного времена сохранения удобоукладызов-мости бетонной смеси;

• ~ оптимальное соотношение иекду ыелкш и крупный карбонатный заполнителем и карбонатным наполнителе;,];

- учет климатических условий при бетонировании в республике Конго.

Обеспечение достаточного времени сохранения удобоукладываскости бетонной смеси решено било определить путем отыскшещ уравнения регрессии ( X, ), связывающего вреда "восстановления" нормальной густота цементным тестом после его вццерхизанпя б "покое" и дополнительного перемешивания с основными технологическими парамет-рг.ми. . . .-

Для этого была реализована полурешшка от полного .факторного, эксперимента тхпа 2*\ ,В качестве независимых- перзмзшцве били- зы- ; <5раны сяедуйщае текизлргачесга:е:пэр«мэтраt,Xj. ¿ количество; вводимо--.

го в качество добавки поташа в процентах эт массы цемента; ^ " иремя выдергивания цементного теста в "покое". Условия планирования эксперимента приведены в таблице 4.

Таблица 4 р

Матрица полного факторного эксперимента типа

Наименование : Х1

Центр эксперимента Хй- 0,3 10

Интервал варьирозания АХ,- 0,1 5

Верхний уровень = + Г 0,4 ' 15

Ншхлпй уровень ъ = -1 0,2 5

Полученное уравнение регрессии после реализации эксперимента имеет вид:

Уп = 21,ЧЪа,ЧЪ^Ъ.ЯэХ-^, ; (I)

Произведен полный статистический анализ результатов исследования, вюшчакщии в себя расчет дисперсии для проверки гипотезы адекватности, расчет критерия Стыедента, Фишера и др. Сопоставление вычисленных по уравнении (I) значений времени восстановления нормальной густоты цементного теста с фактическими свидетельствует а том, что полученная зависимость вполне мозет быть использована в качестве достаточной формулы для расчета времени восстановления нормальной густоты позволяющей судить о времени сохранения удобо-укладнваемости растворной и бетонной смесью.

Лдя оптимизации гранулометрического состава заполнителей бетона использован метод ДреД-Гориссе. В основу этого метода пол слепо представлен!! о том, что наиболее оптимальным гранулометрическим составом заполнителей будет состав с минимальным объемом пустот в смеси щебня с песком." Особенность» применения нами этог..1 штздч является учет з состав грпнсрстапа бетона наполнителя. .11 иэдепрпня-

тсм варианте, метода Дрей-Гордесе учитывается только крушшИ п мелкий заполнитель.

Оптимизация зернового состава по методу Дрей-Гориссе проводили грмфо-анадг.тическиы способом. Все гранулометрические кривие заполнителей (песка, и щебня) nanocchií на график типа "Афнора" - Ассоциация французских норм (рис. I и рис. 2). Необходимо отметить, что шленд о этот стандарт применяется в республике Конго.

Подбор начинает с построения кривой идеального распределения зернового состава заполнителей так иаэивоомо2 "рофсревдаалыюЗ кривой". Затем,исходя из полученного соотношения меаду крупным и мелким заподнптелеы, рассчитывают теоретический гранулометрический состав, возводящий построить общую теоретическую гранулометрического состава зеаолнктелей бетона. И по цетоду последовательного приближения стремятся к возмолню большому совпадению теоретической кривой с идеальной (референцкальаой) кривой.

Сближение теоретической гранулсаотрпческой кривой составов заазлштачей бетона с реферсншальной поввааог строителъно-геюшос-roio свойства бетона г.,в первую очередь, его прочность.

Ероведеянго паю исследования показали, что иведешю карбонатного наполнителя в состав песка играет згромцуа роль регулирования грансосгаза заполнителя в беток а,как следствие, ияаяот на свойства бетонной смеси и бетона.

Заметно, ч^о с увеличением количества наполнителя з содержании доска, кривые теоретических; грансостазоз заполнителе! бетонов удаляются. от реферонциадьиой кривой. Что говорит о иеро потери удсбо-уклодиваемости бетонной смеси.

Влияние климатических условий Конго на технология производства бетонных работ доказывает, что нааболеэ влияние сказывается на удо-боукладавйекзега бетонной снеси и кз'_ набор бетонзи прочности. Иссле- . • довгипя проводились на конголезском цементе CPA - 55 (:í 4С0) с is-

ГтшнуявметмеекиЛ анализ ггсп.зшг составов заполнителе!:

р.

CD

F

S

шебеяь I ниупкн-Л щебень

;Ьдулл lio 21 2J J S3 t/l» 21 S7 i IS г; 30 31 зг f 33 Л 35 3D 37 í i 33 38 ? 40 4! r ■«г 4J 45 4S 47 4Í 43 »Э

С;ггэ а i Û.KC 1 c,so о," Û .i 0 i,oo t,ii 1,10 2,00 3,1 1 /,0 0 1 i.CClC,!« s 10 13 :o 23 43 SO Í3 ÎO

CÍ;TO О ! . i i 4(S0 J С 10 •,г,5 1S го £5 31rJ 40 CO CI to lot

1 - ипеальная кивая тоасппеделениягранудо-^отшческог'э состава заполнителей

(CAB) - "с-эаеиенцТ'.йлькся";

2 - хт&вая зеснсзего состава песка; 3 - коавая зесзового состава щебня;

4 - лши { $*$" ) разделения различных сзЬтзошбнай (з %) ¡лепсду мелкий л ?рупк^а заполнителей; Is')- точки ваздедснхя соотнесения иегду цебнеа и не скол

Рпс. I

Идеальная и теоретическая кривая гранулометрического состава заполнителей бетона

О

СО а> а, 0)

й а

60 »0 40 30

го ю

.У здули Сито □ Сито о

30

а

о,11«

гз

□/ее

Мелкие Средние лрупнке ..¡елк. Срздн ,круп; .мОЛХ .Средь ."РУЛ.

—- . г - .1 В -

\ - --- ч

• _ ч

-- - г/

/ Зт

и

- . Г: ... — ... — — м : -

.... — < у--.-.

-- — "У

/ /

V I ( --

... А

2 — ..... •

---

- ' — --- -

-- — -- — — — --- - - : ==

■ - ... - У"' ... --

— Р — — - -- ■ _

! -■

1«

1)7 Л, О О

за

*,оо

41 *г 41 Г 44 45 48

10 12,5 18 го £5 31,5

12,3 1« 50 *в 11,5 40

ЮЗ СО

м Го

С5 I

М

50 СО

100

1 - идеальная кривая распределения гранулометрического состава заполнителей

(ОАВ) - "референцпалъкзя";

2 - окончательная теоретическая кривая гранулометрического состава заполнителей.

Рис. 2

нералогическиии составом: Сд&= 57$, ~

п

С^ЛР ~ 9,5$ и удельной поверхностью Ь уд = 311 м /кг.

По результатам исследования вцявлено^ что с повышением температуры среды сокращается время схватывания цемента, что может затруднять такие технологические операции как транспортирование, укладка и уплотнение бот энной смеси. В то же время замечено, что оно позволяет быстрее снять опалубку, что повышает производительность работы.

Влияние относительной влажности воздуха на интенсивность потери пластичности бетонной смесью определялось при следущих показателях воздушной среди:

I - Т = 20° С прл ^ =

П - Т = 35°С при = 90Е? й

Ш - Т = 30° при' V = 757».

Результаты исследования показал;!, что величины осадки конуса при.более низкой температуре, но моньией влажности воздуха (30°С я 75/>) происходит быстрее, чем у бетонной смеси, находящейся в условиях с более высокой, температурой, но и при большей влажности (35®С и 90$). Выявлены, что интенсификация потери удобоукладывае-мости бетонной емзеи в условиях относительно высоких температур нп-_ ручного воздуха и особенно в- условиях с понпиенной относительной влажностью воздуха мог.ет вызвать затруднение з технологии бетонирования. Поэтому необходимо предусмотреть мероприятия по замедлению процесса потери пластичности бетонной смесью.

Показано, что для интенсификации нарастания прочности бетона на начальной стадии твердения, кроме применения дополнительной тепловой обработки в республике Конго, хотя а з небольших масштабах применяют гелетермическую обработку бетона.

Длительный рост прочности бетона наблюдался при твердении в условиях осреднениях сезонных климатических показателей республики

Конго. Рост набора прочности бетона во времен.! показал, что температура и относительная влампость играют вамную роль на механические свойства бетона.

На основе изложении:: вше условий бкда разработана гибкая технологическая схема приготовления смеси карбонатного бетона.

. Применение этой технологической схемы в полном объеме,обеспечивает опткмплънШ! состав и оптимальнее строительно-технические свойства полученного бетона.

В условиях развивающейся строительной индустрии республик! Конго возможен отход от полной технолошчоской схема из-за отсутствия отдельных компонентов бетонной смеси или технологического оборудования. Поэтому разработанная схема состоит из отдельных модулей, которое могут исключаться без нарушения основного принципа лриготоа-" лонул смеси карбонатного бетона, ^

Оскошшз результату а вввзди.

1. Анализ строительства в республике Конго показал целесообразность разработки бетонов с иакспмальнкл использованием известня-г.овол составлявшей.

2. На основе ранее проводим!»: исследований пкол В.П.Юнга,

: Кутт,!, В.й.Солвматовз сЗкла выдвинута рабочая гипотеза о формировании структуры бетона, затворенного я одним раствором углекислого одвди Вгельляе в бетон одновременно известнякового наполнителя и исполнителя успяат одиночное воздействие их раздельного введения за слет образования в структуре цементного камня гидрокарбоната кшадня, которой усиливает силу сцепления мезду цементным и заполнителе:.;, эсношш пэрэдообразудац минералом которого является карбонат кальция. ТаноК бетон назван карбонатном.

3. Для замедления времен« скхагизанля цемента в бетонах, содержащих потаи, ведуднй к уменьаеш» времени сохранения удобэукяа-ць'вазмостн бетонной скесп и пластичности -растворной см^оп, прудло-

йена экспериментальной отработанная технология приготовления бетонной смеси, заключающаяся в следупцсм. Приготовленная по обычной технологии бетонная пли растворной смесь оставляется на 5...15 минут в "покое" в барабане смесителя и затем перемешивается в течение 5...10 минут. Это увеличивает время сохранения удобоукладываемости и пластичности смесей до продолжительности, требуемой для их технологического передела.

. 4. Предложен наиболее эффективный состав бетона, содержащий известняковый щебень, смешанный известняково-кварцевый песок, известняковый наполнитель, затворенный на водном растворе поташа.

5. Проведена оптимизация количественного соотношения между известняковым щебнем, смешанным известняково-кварцевым песком и известняковым наполнителем по методу Дрейса-Горисса.

. Оптимизированный состав карбонатного бетона показал в 28-су-точном возрасте прочность примерно .на марку выше прочности бетона с тем до значением В/Ц и расходом цемента, но на гранитном щебне и кварцевом песке.

6. Исследована возможность снижения расхода цемента в карбонатном бетоне по сравнению с бетоном той де марки на гранитном щебне с кварцевым песком. Экономия составила не менее 20Д цемента. Дополнительное введение пластификатора ЛС'Г пззБОляет снизить расход цемента свыше 25%.

7. Разработана схема приготовления смеса карбонатного бетона. Схема, разработанная по принципу "гибких технологий", дает возможность се применения при наличии всех составляющих из оптимальному составу, а такте ара отсутствии части из этих сзсташъодах.

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

I. П.С.Кзстяев, Ж.К.Нгакоссо. Увеличение реологией бетонных смесей, оэдоргэдых углекислый шшШ. В кбал^Ииоа сОэраикв

научных трудов МИИТа//Совреыешше проблемы строительства ц эксплуатации зданий и сооружений на железнодорожном транспорте, вып. 839. - Москва, 1Э96. - С.19-22.

2. П.С.Костяев, Б.Л.Перламутров, ГЛТ.Королева, З.К.Нгакоссо. Увеличение сохранения удобоукладываемости трансаортируо:лах бетонках смесей. В сборнике тезисов докладов П Международной научно-технической конференции ККИТ//Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта. Том П - Москва, 19Э6. - С.17.

3. П.С.Костяев, К.К.Нгакосоо. Бетон с карбонатнкш заполните-лзш к наполнителем. - Сборник научных трудов, вып. 302. -Москва, 1996.

жак клод нгакоссо , ь'нс/.

оптимизация бетонов на известняковом заполнителе да. республики конго

05.23.05 - Строительное цатерпали и изделия

Сдано в набор 2SJ0.9G. Подписано к печати Я8./О,9о .

формат бумага бОхВ1/^ Объем ftS Заказ Si'5\ Тирах ICO экз.

Типография LZÍ-íTa, Москва А-55, ул.Образцова, 15