автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Оптимизация пресс-формования изделий из мелкозернистого бетона по критерию энергозатрат в зависимости от дисперсности частиц твердой фазы

а

На правах рукописи

Титова Марина Владимировна

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРЕСС-ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА ПО КРИТЕРИЮ ЭНЕРГОЗАТРАТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИСПЕРСНОСТИ ЧАСТИЦ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ

05 23 05 «Строительные материалы и изделия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0031Т6420

Воронеж - 2007

003176420

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский архитектурно-строительный университет

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Шмитько Евгений Иванович Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Рахимбаев Шарк Матрасулович Белгородский государственный технологический университет им В Г Шухова

Ведущая организация ОАО «Центральная научно-исследовательская лаборатория по строительству и стройматериалам» (ЦНИЛ) г Липецк

Защита состоится "7" декабря 2007 г в 1300в 3220 ауд на заседании диссертационного совета Д 212 033 01 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, по адресу 394006, Воронеж, ул 20-летия Октября, 84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан "Т'ноября 2007 г

кандидат технических наук, доцент Адоньева Людмила Николаевна Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Ученый секретарь диссертационного совета

Власов В В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В современном бетоноведении особого внимания заслуживают многофункциональные модифицированные мелкозернистые бетоны Незначительно изменяя их состав и технологию, можно получать высококачественные бетоны и растворы различного назначения, отличительной особенностью которых является тонкозернистость их структуры Специальные воздействия, обеспечивающие диспергацию частиц и пор, способствуют получению более качественной тонкозернистой структуры Чем меньше частицы новообразований и размеры пор между ними, тем выше прочность материала даже при одном и том же В/Ц-отношении При этом, в первую очередь, регулируется топология твердой фазы с учетом ее микро- и макроразмерности и роли поверхностных явлений, протекающих на границе раздела фаз

Поэтому важнейшим фактором становится дисперсность твердой фазы в сочетании с определенным ее влажностным состоянием Причем, влияние дисперсности сказывается на всех этапах структурообразования, начиная от приготовления формовочной массы и заканчивая образующейся при твердении структурой цементного камня и строительного композита в целом

Современные достижения в области механики дисперсных систем создали дополнительные возможности управления начальной структурой бетонов Ключевым моментом этой стороны управления является избыточная поверхностная энергия, участвующая в процессах структурообразования, которая проявляется в виде внутренних сил дисперсной или дисперсно-зернистой системы

В современном материаловедении действию внутренних сил отводится очень важная роль Их влияние многогранно они регулируют взаимное расположение фаз в объеме, определяют условия влагопереноса, величины межфазных поверхностей, распределение пленочного и капиллярного давлений Область межфазных границ, обладающая избытком поверхностной энергии, рассматривается как отдельная форма существования материала с особыми физико-химическими характеристиками

Это дало основание рассматривать фактор внутренних сил одним из основополагающих в управлении процессами технологии бетонов вообще, и формованием в частности, так как именно здесь осуществляется создание ранней структуры бетона, определяющей в дальнейшем его основные свойства

Недостаточно разработанным на сегодня в научном и практическом плане является вопрос о зависимости межфазных взаимодействий от дисперсности частиц, входящих в структуру бетона, особенно от так называемой микрогетерогенной составляющей, с крупностью зерен в диапазоне 0,1-10 мкм, также практически не исследован вопрос о влиянии степени дисперсности твердой фазы на энергетику процессов формования В связи с этим представляется необходимым более глубокое рассмотрение процессов раннего структурообразования с учетом именно фактора дисперсности

Цель и задачи исследований. Целью работы является получить количественные оценки величины внутренних межфазных сил в дисперсной системе, вклада их энергетического потенциала в общую энергетику пресс-формования из-

делий, обосновать и реализовать предложения по повышению качества прессованных изделий

В соответствии с целью работы определены следующие задачи

- обосновать основные факторы управления структурой мелкозернистого бетона на ранней стадии ее формирования,

- систематизировать применительно к поставленной цели представления о механизмах самоорганизации структуры влажных дисперсных материалов, в том числе — в условиях внешних силовых воздействий,

- разработать методические приемы, позволяющие оценить величину внутренних межфазных (пленочных и капиллярных) сил в зависимости от степени дисперсности твердой фазы, величины В/Т-отношения,

- выполнить экспериментальные исследования, раскрывающие влияние фактора дисперсности, при заданной пористости формуемого сырца, на величину прессового давления, на его прочность, на водопотребность формовочной смеси, на качественные показатели готовой продукции,

- разработать расчетные модели, позволяющие оценить общие и удельные энергетические затраты на пресс-формование изделий и участие внутренних межфазных сил в общей энергетике процесса в зависимости от степени дисперсности твердой фазы,

- дать экономическую оценку эффективности использования тонкодисперсной добавки в составе мелкозернистого бетона,

- предложить с целью практического использования расчетные модели для априорной оценки прессуемости и свойств намеченных к производству изделий из мелкозернистого бетона.

Научная новизна.

Уточнены и дополнены представления о механизме самоорганизации структуры влажных дисперсно-зернистых материалов с учетом фактора дисперсности на раннем этапе формирования структуры строительного композита

Систематизированы и дополнены теоретические представления о процессах пресс-формования, отражающие количественную сторону этого процесса и учитывающие двоякую роль воды, заключающуюся в проявлении при определенном влажностном состоянии эффектов самоуплотнения или саморазуплотнения системы

Обоснованы методологические и методические подходы к количественной оценке внутренних сил при формовании, позволяющие компенсировать значительную часть энергии в виде прессового давления

Определены с учетом потенциала внутренних сил оптимальные параметры пресс-формования мелкозернистого бетона (при использовании заполнителя с различной степенью дисперсности), при которых реализуются условия создания наиболее совершенной его структуры

Получены математические модели для расчета ожидаемых показателей основных свойств мелкозернистого бетона и энергетических затрат на прессование изделий в зависимости от общей дисперсности смеси и В/Т-отношения

Достоверность полученных результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований влияния фактора дисперсности на раннем эта-

пе структурообразования с применением вероятностно-статистических методов обработки результатов и метрологически поверенного контрольно-измерительного оборудования

Практическое значение работы определяется тем, что полученные в результате исследований количественные оценки технологических параметров позволили оптимизировать пресс-формование и выявить возможности снижения рабочего давления при изготовлении прессованных изделий за счет применения рациональных значений влажности формовочной смеси и подбора оптимального зернового состава заполнителя и, тем самым, повысить качество получаемых изделий

Внедрение результатов. Результаты диссертационных исследований по оптимизации составов сухих смесей со стабильными показателями качества для ремонтно-восстановительных работ внедрены на ЗАО «Хохольский песчаный карьер» Методические разработки и результаты исследований использованы в учебном процессе по специальности 270106 - «Производство строительных изделий, материалов и конструкций» при постановке курсового проекта по дисциплине «Основы научных исследований и технического творчества»

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на 4-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2003), Международной конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и строй-индустрии» (БГТУ, 2005), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского ГАСУ (1997-2006)

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 7 опубликованных работах, в том числе одна статья опубликована в журнале из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определенных ВАК РФ

Личный вклад автора в основных работах, опубликованных в соавторстве, состоит в следующем в работе (Шмитько Е И , Титова М В Управление структурой дисперсно-зернистых материалов с учетом дисперсности и внутренних сил // Строительные материалы - 2007 — № 8 - С 72-73 ) автору принадлежит методика расчета удельных энергетических затрат на прессование образцов, в работе (Разживина (Титова) М В , Головинский П А Роль дисперсности в управлении процессами раннего структурообразования композиционных материалов // Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI Сб докл Междунар научно-практическая конф -шк -сем молодых ученых и асп 4 2-Белгород изд БелГТАСМ, 1998 - С 347-350 ) автором получены экспериментальные данные, показывающие положительный эффект от стягивающего воздействия капиллярных сил, в работе (Шмитько Е И , Перцев В Т , Крылова А В , Разживина (Титова) М В, Карпов Ю С , Эктова Н М Эффективные растворные смеси с химическими добавками // III Всероссийская научно-техн конф «Новые химические технологии производство и применение» Сб материалов Пенза, 2000 -С 68-71 ) автору принадлежат разработки по оптимизации составов сухих смесей с улучшенной гранулометрией заполнителя для гидроизоляционных работ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,

основных выводов и содержит 147 страниц, в том числе 114 страниц машинописного текста, включая 22 таблицы, 50 рисунков, список литературы из 116 наименований, 2 приложения

Автор защищает:

- теоретические представления о структурообразовании при пресс-формовании влажных дисперсных материалов, в котором значительное место занимают внутренние силы в виде пленочного расклинивающего и капиллярного стягивающего давлений жидкой фазы,

- научные и экспериментальные результаты, раскрывающие структурообразующую роль капиллярных сил, способствующих получению более плотной и качественной структуры композита,

- методики экспериментально-расчетного определения вклада внутренних сил в общую энергетику пресс-формования изделий из мелкозернистого бетона,

- математические модели, позволяющие априори оценить основные свойства мелкозернистого бетона и необходимые энергетические затраты на формование изделий,

- практические результаты, отражающие влияние фактора дисперсности и роль внутренних сил на основные свойства мелкозернистого бетона.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведены цель и задачи исследований и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе диссертации представлены теоретические предпосылки, раскрывающие роль фактора дисперсности в процессах раннего структурообразо-вания, обоснованы научные подходы к исследованию

Значительное место уделено обзору информационных источников, посвященных проблеме обеспечения плотных упаковок дисперсно-зернистых систем при получении материалов с высокими физико-механическими свойствами Выявлены два подхода, обеспечивающие формирование плотных структур дисперсно-зернистых материалов Первый подход, чисто формальный, ориентирован на наилучшую геометрическую упаковку моно- или полизернистых частиц материалов, составляющих твердую фазу дисперсной системы Основные положения этого подхода исходят из геометрических представлений о рациональных упаковках твердых частиц дисперсной системы, обеспечивающих наименьшую межзерновую пористость В расчетах пористости большинство исследователей используют модельные представления о возможных упаковках сферических частиц одномо-дального или полимодального распределения Для реальных дисперсных систем также предложены модельные представления, которые, однако, практически не реализуются по многим причинам, одной из которых является нерациональный полидисперсный состав твердых частиц Исследования последних лет показали, что получение плотных упаковок достигается не только соотношением размеров фракций частиц, что характерно для рационального зернового состава, но имеют место факторы и другой природы, а именно, выявлен следующий (второй) подход, который ориентирован на управление балансом внутренних сил, связанных с

поверхностными энергиями на границах фаз Следует отметить, что второй подход не исключает первый, при котором формирование структуры рассматривалось без участия воды, роль которой в дисперсных системах является определяющей Она заполняет межзерновые поры, покрывает в виде структурированных пленок зерна порошка, проявляя при этом особые свойства (повышенную плотность, электростатичность) С энергетических позиций это проявляется в виде пленочно-расклинивающих и капиллярно-стягивающих сил, которые регулируют взаимное расположение фаз в объеме и вносят существенные изменения в структурные построения композиционного материала, самоуплотняя или саморазуплотняя систему Саморазуплотнение системы связано с образованием и постепенным утолщением на зернах цемента оболочек из пленочной воды (по А В Лыкову - менее 0,24 общего объема межзерновых пор) Начиная с некоторого влажност-ного состояния (количество воды в системе превышает 0,24 объема пор) в дисперсии наряду с пленочной существует объемная жидкость сначала в виде разобщенных. манжет, а затем, по мере повышения влажности, в виде сообщающейся капиллярности Соответственно образуются мениски жидкости, которые вызывают сначала локальное, а затем и глобальное стяжение системы В конкурирующем взаимодействии пленочного и капиллярного давлений капиллярное давление становится доминирующим

Если бы в системе проявлялся только указанный эффект, то следовало бы ожидать закономерного повышения плотности системы, но фактически этого в свободноуложенной системе не происходит

Под действием капиллярных сил отдельные частицы объединяются в агрегаты (кластеры), и наблюдается значительное сближение частиц порошка внутри кластеров и, соответственно, расширение межкластерных границ, из-за чего плотность системы в целом оказывается не столь уже высокой Причем, чем тоньше дисперсная фаза, тем сильнее уплотняющий эффект внутри ассоциата, тем вероятнее образование «арочных» структур И здесь фактор дисперсности в сочетании с определенным влажностным состоянием становится важнейшим

На практике, для того, чтобы ликвидировать межкластерные разрывы, к формуемому изделию прикладывают всевозможные внешние механические воздействия В данной работе рассматриваются изделия, полученные способом пресс-формования, т к они имеют широкое распространение в заводской практике (силикатный кирпич, цементно-песчаная черепица, тротуарные плиты и др ) С методической точки зрения исследования на прессованных изделиях позволят более четко увидеть роль внутренних сил в процессах формования

Теория прессования, представленная в трудах многих ученых (Попильского Р Я , Пивинского Ю Е , Большина МЮ и др ), обращает внимание на следующие явления, происходящие в этом процессе перемещение и деформация зерен твердого компонента, перемещение жидкой фазы, удаление, сжатие и растворение воздуха, различные механические зацепления, явления, происходящие после снятия прессующего давления - деформации упругого расширения и др Все это рассматривается учеными с позиции механики твердых систем Вместе с тем совершенно недостаточно прослеживается роль внутренних сил, обязанных наличию трехфазной системы «твердое - жидкое - газ» Положительная роль воды видится

в виде «смазки», уменьшающей межчастичное трение А в некоторых работах ей отводится однобоко отрицательная роль, состоящая в том, что, по мнению авторов, вода не позволяет сближать твердые частицы между собой, что может являться причиной упругого расширения, также значительная энергия расходуется на «выжимание» воды из твердого материала Не затронуто в широком аспекте влияние гранулометрического состава заполнителей, тонкости помола вяжущего на проявление сил, обеспечивающих плотность изделию сил механического зацепления, сцепления в местах контактов между зернами при действии молекулярных сил, натяжения жидкости в капиллярах, образованных при сближении тонкодисперсных частиц смеси В данных работах отсутствует концепция стягивающего капиллярного давления

А между тем, в исследованиях, выполненных в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете (работы Шмитько Е И, Перцева ВТ), показан положительный эффект от действия капиллярных сил, которые можно организовать таким образом (при определенном влажностном состоянии), что они становятся преобладающими над пленочными, стягивают систему, увеличивая ее плотность Соотношение пленочных и капиллярных сил зависит не только от влажностного состояния системы, но и от тонкости измельчения вяжущего и различных микронаполнителей в смеси Это, в конечном итоге, влияет на плотность и прочность изделия, на энергозатраты при формовании Высказанные соображения и явились основополагающими при определении цели и задач, поставленных в данной работе

Во второй главе представлены методологические и методические подходы к исследованиям

Главным в методологическом подходе является то, что в технологическом процессе пресс-формования изделий конкурирующее взаимодействие пленочного расклинивающего и капиллярного стягивающего давлений обязательно приведет к их равновесию Это дает основание оценивать величину капиллярных сил по эффектам, вызываемым действием пленочного расклинивающего давления Основываясь именно на этом положении в диссертации, предложено несколько методик, позволяющих оценить вклад внутренних сил в общую энергетику пресс-формования

Одна из методик связана с деформациями, проявляемыми прессованными модельными образцами из мелкозернистого бетона после снятия прессовой нагрузки, к которым мы относим 1 - упругое расширение твердой фазы в образце, как возвратная деформация от упругого сжатия при прессовании, 2 - затухающие деформации, связанные с перетеканием воды из межзерновых капилляров в пленки на поверхности зерен дисперсной фазы. Предметом наших измерений является вторая составляющая общей деформации расширения образца, так как ее проявление связано именно с действием капиллярно-пленочных сил Перевести же величину деформаций в величину напряжений, в первом приближении, можно, используя закон Гука

о

£ = —

Е'

(1) (2)

или а = Е е,

где а - напряжение, МПа; Е - условный начальный модуль деформации отформованного образца, МПа; в - обратные деформации.

Для определения условного начального модуля деформации спрессованных образцов, учитывая их невысокие механические свойства, использован прибор для определения модуля деформации грунтов. Обратные деформации (е) после снятия прессовой нагрузки определялись с помощью индикатора деформаций часового типа, который закреплялся на форме-матрице.

По второй методике величина капиллярных сил определялась путем измерения внутреннего избыточного давления газовой фазы в центральной зоне полученного прессованием модельного образца при всестороннем его капиллярном насыщении (рисунок 1). Так как при всестороннем насыщении капилляров водой их газопроницаемость снижается до нуля, то воздух в порах образца, не имея выхода наружу, начинает сжиматься под действием капиллярных сил, создавая избыточное давление, регистрируемое манометром. Величина капиллярного давления нормирована радиусом пор и степенью их заполнения водой. Поэтому наступает момент, когда давление в газовой фазе сравнивается с капиллярным. Верхний предел регистрируемого давления соответствует равновесию между газовым и капиллярным давлениями.

Таким образом, измеряя величину газового давления, мы, тем самым, оцениваем величину капиллярного давления. Газовая фаза сосредоточена в некотором объеме сухого ядра, объем которого измеряли после распиливания образца за несколько секунд до наступления равновесия между гидростатическим и капиллярным давлениями. Часть истинного капиллярного давления здесь теряется из-за деформирования некоторого объема газовой фазы, находящейся в резиновых и стеклянных трубках. В диссертации предложено учитывать поправку, определяемую по формуле:

РГ=РГА (3)

где Л""" - истинное давление, МПа; Р2"ы - давление, измеренное с помощью жидкостного манометра, МПа; Ув -объем воздуха в образце, м3; Уя - объем воздуха в ядре образца, м3.

Следующий подход связан с тем, что полученные экспериментально значения прессового давления были трансформированы в капиллярно-пленочные давления, создаваемые в межчастичных контактах от прессующей нагрузки.

4

1 -образец-цилиндр; 2 - стеклянная трубка; 3 - резиновая трубка; 4 - жидкостной манометр; 5 - индикатор часового типа Рисунок 1 - Схема опытной установки для измерения величины капиллярного давления

Для определения напряжений, создаваемых в межчастичных контактах, автор исходил из представлений о том, что вся нагрузка на образец при формовании равномерно передается по всем межчастичным контактам, приняв модель упаковки дисперсных частиц с 8-точечными контактами, как наиболее приближенной к реальной Напряжения в межчастичных контактах (или удельное давление, равномерно распределенное по парным контактам) можно рассчитать по формуле

Р /уП

Руд- т^-■ (4)

■"юбЧМ

где Р - прессовое давление, при котором достигается максимальный капиллярный эффект, МПа, 8кобщся - общая площадь контактов в слое, м2

Кроме приведенных выше оригинальных методик количественной оценки внутренних межфазных сил использовались также стандартные, такие как методики определения зернового состава песка, морозостойкости, истираемости, прочности при сжатии свежеотформованных и затвердевших образцов, начального модуля деформации

В третьей главе представлены результаты исследований процессов раннего структурообразования с учетом потенциала внутренних сил, выполненных на модельных системах в свободноуложенном состоянии и под действием внешних сил

В качестве главных варьируемых факторов выступали дисперсность и В/Т-отношение С методической точки зрения исследования на прессованных системах удобны тем, что позволяют варьировать ограниченным числом факторов при строго фиксированных значениях остальных характеристик, прежде всего межзерновой пористости

Полученная кривая плотности модельной системы (рисунок 2) показывает, что вода в этой системе играет двоякую роль она одновременно формирует силы, способствующие как самоуплотнению системы, так и ее саморазуплотнению Но во всех случаях определяющим является уровень избыточной поверхностной энергии твердой фазы Повысить уровень избыточной энергии возможно за счет дополнительного измельчения материала В «сухих» дисперсных системах уровень избыточной энергии проявляется в основном в виде электростатических сил отталкивания, в результате чего насыпная плотность песка с увеличением тонкости помола понижается (рисунок 2)

При постепенном добавлении воды к твердой фазе ее избыточная энергия компенсируется поверхностной избыточной энергией воды, что предопределяет особую форму ее размещения в дисперсной системе при относительно небольшом

1700

■§1500

¿1300

§1100

§ 900 С

700 500

О 0,04 0,08 0,12 0,16 0 2 0,24 ВАГ-отнэивние

1 - 5Уд=100 м2/кг, 2 - 3Уд=300 м2/кг, 3 - 8УД=400 м2/кг Рисунок 2 - Зависимость плотности свободно уложенной песчано-водной дисперсии от В/Т - фактора и различной дисперсности песка

А

( \

1

и

содержании в виде покрывающих твердые частицы пленок, создающих расклинивающий (по П А Ребиндеру) эффект Значительную роль играет тонкость измельчения материала (его удельная поверхность), с повышением которой возрастает количество активных центров с одной стороны, а с другой — увеличивается общее количество зернистых частиц и, соответственно, удельное (относительно единицы объема системы) количество прослоек воды, разуплотняющих зерна песка, что как раз и снижает плотность системы в целом (участок АВ) С момента образования пленок формируются и капилляры При дальнейшем увлажнении системы происходит рост толщины пленок и, соответственно, увеличение межчастичного и межагрегатного расстояния, но одновременно возрастает величина стягивающих капиллярных сил Характерным участком водотвердых отношений, отражающих конкурирующее взаимодействие капиллярно-пленочных сил, является участок ВС (рисунок 2)

Самоуплотнение дисперсной системы на участке СД мы связываем с доминирующим влиянием капиллярных стягивающих сил Система уплотняется в основном из-за уменьшения толщины межагрегатных границ С точки зрения формирования плотных структур, именно этот участок привлекает наше внимание

Если же систему подвергнуть действию внешних сил, то общие закономерности проявления внутренних сил в свободно-уложенной системе сохраняются, но при этом появляются свои характерные особенности В частности, межагрегатные расстояния практически исчезают, система в целом приобретает высокую плотность в зависимости от ее дисперсности, при этом изменяется баланс внутренних сил Но во что энергетически обойдется получение плотного и прочного материала, какие факторы при этом являются важнейшими и как их оптимизировать? В качестве ответов на эти вопросы далее представлены результаты исследований, позволяющие оценить капиллярно-пленочные переходы в дисперсно-зернистой системе при наличии внешних сил (рисунок 3,4) На основании полученного распределения плотностей в модельной системе (рисунок 3) можно заключить, что в интервале В/Т-отношений 0,02-0,07 прикладываемая энергия прессования расходуется на переукладку частиц и на сжатие пленок воды при сближении твердых частиц (здесь мы не принимаем во внимание силы «сухого» трения, когезионные силы), т к в данном влажностном интервале преобладают пленочные расклинивающие силы

Перелом кривой плотности, связанный с включением в работу капиллярных сил, произошел после того, как объем капиллярной жидкости в межзерновом

002 0 04 006 0 08 0 1 0,12 014 016 018 ЮТ-отноцЕние

1 - 5Уд=100 м /кг, 2 - 8уд=300 м7кг, 3 - 5уд=400 м7кг Рисунок 3 - Зависимость плотности прессованных образцов-сырцов от В/Т-отношения и дисперсности при постоянном прессовом давлении Р=50 МПа

пространстве достиг 24 % (на рисунке 3 для кривой 1 этот момент наступает при В/Т=0,05, для кривой 2 - при В/Т=0,06, для кривой 3 — при В/Т=0,07) При указанных В/Т-отношениях (для соответствующей дисперсности) энергия прессования будет расходоваться как на сжатие пленок воды, так и на переформирование воды в капиллярах вплоть до такого состояния, при котором капилляры берут на себя роль фиксаторов плотности системы

С увеличением дисперсности частиц твердой фазы все изменения происходят на более высоком уровне плотности Это связано с уменьшением межчастичных и межагрегатных расстояний и сечений капилляров, в результате чего возрастают капиллярные силы, способствующие самоуплотнению системы

В то же время, на получение материалов высокой плотности требуется дополнительная энергия в виде прессовых нагрузок, которые возрастают с увеличением дисперсности порошка Это наглядно иллюстрируется кривыми зависимости величины прессово- Рису]ЮК 4. 3ависимосгь „расового давления от ВАГ-го давления от В/Г-отношения отношения и различной дисперсности песка на модель-и дисперсности для модельной ной системе при заданной межзерновой пористости системы «песок-вода» (рису- П=40 % нок 4) Так, при В/Т=0,08 на

достижение песчаным образцом высокой плотности при 8УД=100 м2/кг давление прессования составило 22 МПа, при 8уд=300 м2/кг - 58 МПа, при 8уд= 400 м2/кг -78 МПа, т е при увеличении дисперсности с 5уд=100 м2/кг до 8уд=400 м2/кг давление прессования увеличивается пропорционально ее значениям При этом максимум внешней энергии как раз соответствует тем влажностным состояниям, для которых преобладает капиллярный потенциал Относительно свободноуложенной системы (рисунок 2) при прессовании максимум капиллярного эффекта «сдвинулся» влево в силу меньшей и более тонкой пористости спрессованной системы (рисунок 4), в то же время при применении более тонкодисперсного песка максимум капиллярного эффекта «сдвигается» вправо (относительно кривой 1 на рисунке 4), что отражает изменения в соотношении количества пленочной и капиллярной воды

Таким образом, представленные выше данные достаточно полно раскрывают механизмы участия внутренних сил в процессах формирования ранней структуры дисперсно-зернистых материалов и определяющую роль пленочных и капиллярных сил, а также влияния тонкодисперсной фазы

Дальнейшие исследования ориентированы на количественную оценку величины внутренних сил и их вклад в процесс формирования структуры мелкозерни-

80 60

аС 40

С ч о ^

К

Я

(=С

20 0

1—1 к к4

-— 1—

0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2

В/Т-отношение 1 - 8УД=100 м2/кг, 2 - 8УД=300 м2/кг, 3 - 5уд=400 м2/кг

стого бетона, на оценку дополнительных энергетических затрат при формовании изделий, которые неизбежны при введении в состав формовочной композиции тонкодисперсного материала, обладающего высокой избыточной поверхностной энергией Недоучет этих показателей может привести к технологическим и экономическим потерям В первом приближении затраты энергии на прессование могут быть представлены формулой

(5)

где ^ - сила (в данном эксперименте — усилие прессования), действующая на пуансон, Н, 5- перемещение пуансона, м, V- объем образца, м3

Так как усилие (сила) прессования возрастает постепенно, то его изменение в зависимости от перемещения пуансона носит экспоненциальный характер, и, таким образом, работа, затрачиваемая на прессование, будет определяться интегрированием функции Р(Б)

А — /Р(8)с15, (6)

»0

Для количественной оценки внутренних сил реализовано несколько подходов

Первый подход связан с измерением величины гидростатического давления газовой фазы в ядре отпрессованного образца при его всестороннем влагонасыщении (рисунок 1), расчет ведется по формуле 3

Второй подход связан с проявлением обратных деформаций прессованными модельными образцами после снятия прессового давления

Правомерность этого подхода обосновывается представлениями о том, что при приложении прессовой нагрузки вода из пленок частично перетекает в капилляры, при снятии прессового давления имеет место обратный процесс, с чем и связано проявление обратных деформаций. Заканчивается он равновесием между пленочными и капиллярными силами, которое по сравнению с исходным состоянием испытуемого образца устанавливается на более высоком уровне, соответствующем более тонким капиллярам в отпрессованном сырце Следовательно, напряжения, вызвавшие обратные деформации образца, обязаны пленочному расклинивающему эффекту, который в свою очередь эквивалентен стягивающему капиллярному давлению

Удельная площадь поверхности песка, мг/кг

Рисунок 6 - Зависимость величины относительной деформации образцов после снятия прессовой нагрузки от различной дисперсности песка

На рисунке 6 представлена зависимость обратных деформаций от удельной поверхности песка

Таким образом, зная значения относительных деформаций и измерив (одним из известных методов) начальный модуль деформации отпрессованного сырца, представляется возможным рассчитать (по закону Гука) величину напряжений в сырце А так как в образце пленочное и капиллярное давление находятся в равновесии, то полученные результаты можно отнести к капиллярному давлению

Для сравнения экспериментально полученных значений капиллярного давления были выполнены расчеты величины капиллярного давления по формуле Лапласа

D _ 2сг cos в

. - А

(7)

где а - поверхностное натяжение на границе «жидкость-газ», для воды О1=2о°=72,4 10° Н/м, г, - эквивалентный радиус межзерновых пор, мкм, Л - толщина пленки воды на частице песка, нм

Формула записана при допущении о полной смачиваемости частиц песка водой, когда соз9=1 (9 — угол смачивания)

Ориентировочная толщина пленок воды на частицах песка определялась на основании изотерм расклинивающего давления (рисунок 7), представленных в работе Дерягина В В

Таким образом, оценить капиллярные силы, которые служат количественным критерием напряженного состояния материала на раннем этапе структурообразова-ния, можно по вышеописанным методикам Для того, чтобы понять, насколько объективно может оценить искомый результат каждая из описанных методик, экспериментальные данные сопоставили (таблица 1) с результатами расчетов величины капиллярного давления по известной формуле Лапласа, здесь же приведены энергетические затраты на процесс прессования Данные представлены для песчаных образцов с удельной поверхностью молотого песка 8уя=300 м2/кг

h

\ 2

/А \Г 3

х /М

' 1

Ж • 1 1 / ! а \ \ 1 ■ 1 1 L

+П

о

-п

1 - кривая изотермы пленки воды на гидрофильной смачивающей поверхности, 2 - кривая изотермы пленки воды, характеризующая либо полное, либо неполное смачивание, 3 - кривая изотермы пленки воды, характеризующая неполное смачивание

Рисунок 7 - Изотермы расклинивающего давления смачивающих пленок

Таблица 1 - Экспериментальные и расчетные значения капиллярного давления и удельные энергетические затраты на прессование__

вя- отношение Расчетное капиллярное давление (по Лапласу), МПа 2сг соэ 0 ' г,-И Экспериментально измеренное капиллярное давление, МПа Удельная энергия, затрачиваемая на процесс прессования, МДж/м'

По формуле Гука сг=Е£ По избыт давлению газовой фазы V ™ = У.

0,02 0,07 (70 кПа) 0,06 (60 кПа) 0,095 (95 кПа) 16

0,04 0,10(100 кПа) 0,09 (90 кПа) 0,11 (110 кПа) 18,9

0,06 0,14 (140 кПа) 0,15 (150 кПа) 0,19(190 кПа) 23

0,08 0,20 (200 кПа) 0,19 (190 кПа) 0,18(180 кПа) 27,5

0,10 0,23 (230 кПа) 0,22 (220 кПа) 0,31 (310 кПа) 29,6

0,12 - 0,16(160 кПа) 0,19(190 кПа) 22,5

0,14 - 0,07 (70 кПа) 0 04 (40 кПа) 20

Сравнительная оценка полученных экспериментально-расчетных результатов установила их достаточную близость, что подтвердило практическую приемлемость теоретических предпосылок, на основе которых построена каждая из апробированных методик

На основании приведенных расчетных данных, а также фактических энергетических затрат на прессование, удалось подтвердить вывод о том, что при пресс-формовании значительная часть энергии прессования идет на сжатие пленок воды на зернах твердой фазы и на переформирование капиллярных пор, при этом, чем выше удельная поверхность порошка, тем на более высоком уровне напряжений устанавливается равновесие внутренних сил, тем в большей степени может быть использован положительный эффект от стягивающего воздействия капиллярных сил, тем большую энергию приходится затрачивать на формование

С научной точки зрения, показано, насколько значительными в процессах раннего сгруктурообразования могут быть внутренние силы дисперсно-водной системы, обусловленные избыточными межфазными энергиями

С методической точки зрения, важным является вывод о том, что вклад внутренних сил в процессе раннего структурообразования возможно в равной степени оценивать как по величине капиллярного давления, так и по величине обратных деформаций (для пресспорошков)

С практической точки зрения, полученные расчетные характеристики напряжений могут быть использованы при обосновании величины прессового давления при формовании

В четвертой главе представлены экспериментальные результаты, раскрывающие влияние дисперсности на основные свойства мелкозернистого бетона Общие закономерности проявления внутренних сил при различной дисперсности, выявленные при прессовании для модельной системы «песок-вода», полностью проявили себя и в реальных системах Исследованы возможности прогнозирования свойств мелкозернистого бетона и энергетических затрат на его производство

1

0,00 0,08 0,1 В/Г-отношение - с добавкой молотого песка с Эуд = ISO м2/кг, 2-е

добавкой молотого песка с Буд = 250 м /кг, 3-е добавкой молотого песка с Буд = 400 м2/кг, 4 - без добавки молотого песка (эталон)

Рисунок 8 - Зависимость давления прессования образцов из мелкозернистого бетона от добавки молотого песка

в зависимости от общей дисперсности смеси, и предложены математические модели для их расчета

Обращает на себя внимание тот факт, что кривая зависимости (рисунок 8) в мелкозернистых смесях находится в полном соответствии с рассмотренной раннее зависимостью прессового давления от тех же факторов на модельной системе «песок-вода» и позволила подтвердить для области низких значений влажности (в данном случае для В/Т до 0,06) определяющую роль расклинивающего давления, создаваемого пленками воды на поверхности твердых частиц (о чем говорит рост прессового давления в указанном влажностном интервале), а для области значений влажности (В/Т = 0,08 для состава с добавкой молотого песка 8УД =150 м2/кг, В/Т=0,09 и В/Т=0,095 - состав с добавкой молотого песка Буд =250 и 400 м2/кг соответственно), при которых происходит перетекание воды из пленок в капилляры, подтвердить стягивающий капиллярный эффект

Полученные данные по давлению прессования и по прочности на сжатие (рисунок 9) затвердевших образцов после 28 суток твердения раскрывают регулирующую роль дисперсности в широком диапазоне влажностных состояний системы Как видно из рисунка 9 при введении в смесь тонкодисперсного микронаполнителя (молотого песка), например, с Буд =400 м2/кг по сравнению с

60

50

Н 40

30

8 20

О. 10

2 ~V 3

4 1 N

-V

0,02 0,04 0,06

0,08

0,1

О 0,02 0,04 0 06 0 08 (С добавкой С-3) В/Т 1-е добавкой молотого песка Буд =150 м2/кг, 2 -с добавкой молотого песка с Syn = 250 м2/кг, 3-е добавкой молотого песка с Sya = 400 м2/кг, 4 - без добавки молотого песка (эталон) Рисунок 9 - Зависимость прочности при сжатии затвердевшего образца из мелкозернистого бетона от В/Т-фактора и добавки молотого песка

эталоном (без добавки молотого песка), прочность при сжатии увеличивается на 62 % (с 35 МПа (для эталона) до 56 МПа с тонкодисперсной добавкой)

Таким образом, достигнутые показатели прочности (рисунок 9) получены не только за счет механической работы, но и за счет включения в работу капил-

лярных сил, эффект от которых оказался сильнее эффекта, создаваемого чисто механическими усилиями

Влияние фактора дисперсности при определенных влажностных состояниях дисперсно-зернистой системы исследовано и относительно других свойств мелкозернистого бетона, определяющих его долговечность Речь идет о показателях морозостойкости и водонепроницаемости У тех составов, которые содержали добавку микронаполнителя показатель водопроницаемости составил от 5 до 7 %, что в 1,5-2 раза ниже показателя у базового состава (без наполнителя)

Оптимальное соотношение между мелким заполнителем (модуль крупности Мк=2,6) и молотым песком повышает не только прочность, но и морозостойкость мелкозернистого бетона Так, у состава с добавкой молотого песка с Sy„ = 150 м2/кг морозостойкость составила 300 циклов (F300), у состава с добавкой молотого песка с Syn = 400 м2/кг -

30

: 25

С 20

а 15

2 л-

4 \ 1

-'

0,02 I_

0,04

I

0,06 0,08 0,1

О

0,02

0,04

0,06

0,08

(С добавкой С-3) ВЯ 1-е добавкой молотого песка с Б уд = 150 м2/кг, 2-е добавкой молотого песка с 8уд = 250 м2/кг, 3-е добавкой молотого песка с Буд = 400 м2/кг, 4 - без добавки молотого песка (эталон)

Рисуиок 10 - Изменение удельной работы, затрачиваемой на прессование мелкозернистого бетона, в зависимости от В/Т-фактора и добавки молотого песка

400 циклов (Б400)

Таким образом, введение добавки микронаполнителя способствует получению высококачественного мелкозернистого бетона, характеризующегося повышенной плотностью и прочностью, но при этом требуются дополнительные энергетические затраты при прессовании изделий

Для комплексной оценки эффективности использования тонкодисперсной добавки в изделиях из мелкозернистого бетона (в частности, в прессованных изделиях) были произведены расчеты энергетических затрат на их производство Полученные значения удельной работы (по формуле 5) и их зависимость от В/Т-отношения и дисперсности песка представлены на рисунке 10

На основании полученных результатов были определены параметры (дисперсность и В/Т-отношение), от которых в наибольшей степени зависят свойства строительного композита Для каждой комбинации параметров получены соответствующие математические зависимости

Ауа,=-2 1&(В/Т/+387033 (В/Т)3-18784 (В/Т)2+391,б В/Т+4,4 (8)

Ауд2=-2 10б (В/Т)4+365255 (В/Т/-16703 (В/Т)2+348,75 В/Т+8,6 (9)

Ауъг-3 Ю6 (В/Т)4+451716 (В/Т)1-22542 (В/Т)2+434,3 В/Т+13,3 (10)

У= Р4 (В/Т-п) Д (13)

Ауд<=-858727 (В/Т/+91861 (В/Т)3-515,87 (В/Т)2+17,3 В/Т+2,9 (11)

Для случая, когда используются иные показатели дисперсности, расчеты также могут быть выполнены путем дополнения базовых показателей коэффициентом пропорциональности (О) На основе имеющихся данных увеличение дисперсности смеси на каждые 20 - 30 м2/кг требует увеличения энергетических затрат на 25 - 30 %, те коэффициент пропорциональности 0=1,3 Общий вид расчетного уравнения для любой иной дисперсности смеси, чем представленной на рисунке 10, можно представить в виде

У=Р4(В/Т) О, (12)

Где У - удельная работа, затрачиваемая на прессование, Р4(В/Т) — математическая зависимость (формула 8), описывающая энергозатраты на прессование смеси с добавкой молотого песка при 8УД =150 м2/кг (принята за базовую)

С учетом того, что с увеличением дисперсности максимум капиллярного эффекта сдвигается вправо относительно базовой кривой на определенный шаг, равный 0,01 (для кривой 2), смещение по оси абсцисс (В/Т) для каждой следующей зависимости, будет составлять £) Тогда общий вид уравнения будет следующим

Окончательно, зная общую дисперсность смеси, можно прогнозировать энергозатраты, затрачиваемые на прессование с помощью следующей математической модели

Аудп~-(-2 /О6 (В/Т-п)4+387033 (В/Т-п)3-18784 (В/Т-п)2+391,6 (В/Т-п)+4,4) Д (14)

Аналогичным образом можно представить кривые зависимости средней плотности и прочности при сжатии затвердевших образцов от степени дисперсности наполнителя

Ясж,г(-5 106 (В/Т-п)4+890651 (В/Т-п)3-46829 (В/Т-п)2+1155 (В/Т-п)+8,89) Д (15)

Рср „= (-2 1СР (В/Т-п)"+3 107 (В/Т-п)3-10б (В/Т-п)2+32528 (В/Т-п)+1205) Д (16)

- К")°

Для случая, если в составе смеси присутствует добавка суперпластификатора (например, С-3) с целью снижения расхода воды, на рисунках 9-10 представлена дополнительная шкала по оси абсцисс (В/Т-отношение)

В результате математического моделирования были получены оптимальные соотношения между молотым и неизмельченым песком в совокупности с оптимальными значениями прессового давления и В/Т-отношения, при которых в наибольшей степени проявился потенциал внутренних сил, что и нашло отражение в высокой плотности и прочности готового изделия (таблица 2)

Таблица 2 - Рекомендуемые параметры пресс-формования и прогнозируемые свойства мелкозернистых бетонов______

Уд пло- Соотноше- В/Т- Давление Расход Средняя Проч- Общая

щадь по- ние П« П„ отноше- прессо- цемента плот- ность дис-

верхности ние вания Р„р, на 1 м3 ность при сжа- перс-

молотого МПа бетона, изделия, тии по- ность

песка Буд, кг кг/м3 сле 28 смеси,

м2/кг суток, Svn Общ,

МПа м /кг

- Эталон 0,075 28 590 2000 34 110

0,07 38 1800 40

150 1 3,3 0,08* 47 550 2170 46 130

0,1 37 1950 42

0,05 38 1900 35

250 1 4,8 0,07 48 520 2150 45 150

0,085* 55 2250 52

0,05 46 2000 42

400 1 2,6 0,07 52 530 2150 50 170

0,09* 60 2300 57

Примечание - * обозначены оптимальные В/Т-отношения

Таким образом, предложенная математическая модель и результаты расчетов, представленных в таблице 2, позволяют априори, на стадии проектирования технологического процесса, предсказать и заложить в технологический регламент все необходимые параметры

Показано, что имеется возможность за счет оптимизации фактора дисперсности достичь заданных показателей плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона в изделиях

Учитывая дополнительные энергозатраты на производство (помол кремнеземистого компонента и его пресс-формование в составе бетона), можно рассчитать дополнительные удельные энергозатраты на единицу создаваемой прочности (по сравнению с эталоном), что позволит при переходе на другой объем производства оценить дополнительные затраты и чистую прибыль от производства

Выполненные исследования явились основой для разработки эффективных смесей для производства прессованных тротуарных плит и сухих строительных смесей для ремонтно-восстановительных работ

В пятой главе диссертации представлены практические результаты по учету фактора дисперсности при проектировании составов мелкозернистого бетона с заданными свойствами Некоторые из них послужили базой для широкого спектра практических разработок, внедренных на ЗАО «Хохольский песчаный карьер»

Речь идет о составах мелкозернистой бетонной смеси для производства прессованных тротуарных плит повышенной плотности и прочности за счет рационально подобранного зернового состава с оптимальными энергозатратами на прессование

При разработке составов мелкозернистого бетона для гидроизоляционных работ высокие показатели качества по таким свойствам как показатель водоудер-живающей способности (< 5 %), показатель расслаиваемое™ (< 12 %), водоне-

проницаемости, прочности и скорости твердения получены с добавкой нитрата кальция в количестве 1 % от массы цемента в сочетании с суперпластификатором С-3 в количестве 0,25 %

За счет модифицирования химическими добавками (суперпластификатором С-3 и уплотняющими добавками Са(М03)2) получены составы строительных смесей для «самовыравнивающих» полов, обладающих пониженным водоотделением (2,4 %) и низкой способностью к расслаиванию (7 %)

Разработаны составы эффективных сухих строительных смесей для отделки фасадов, внутренних интерьеров зданий и ремонтно-восстановительных работ со стабильными показателями качества на основе местных материалов Составы прошли опытную проверку на строительных объектах г Воронежа и Воронежской области

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Представленные в диссертации теоретические положения и практические результаты, касающиеся влияния фактора дисперсности на баланс внутренних сил при пресс-формовании изделий из мелкозернистого бетона, создают дополнительные возможности для целенаправленного управления этим процессом

2 Показано, что с увеличением дисперсности кремнеземистой составляющей с одной стороны возрастает расклинивающий эффект от пленочной воды, располагаемой на зернах твердой фазы, с другой стороны, в виду создаваемой тонкой капиллярности, возрастает стягивающий капиллярный эффект, оптимальное соотношение между ними достигается соответствующим В/Т-отношением

3 Доказано, что с повышением дисперсности кремнеземистого компонента возрастают возможности для получения наиболее плотных структур, это создает необходимые условия для формирования бетона высокой прочности, но при этом пропорционально дисперсности твердой фазы возрастают энергозатраты при пресс-формовании Согласно полученным результатам, величина энергозатрат увеличивается пропорционально дисперсности твердой фазы

4 Разработаны и апробированы две методики, позволяющие количественно оценить величину внутренних межфазных сил дисперсной системы по величине капиллярного давления и по величине обратных деформаций (для пресс-порошков)

5 Полученные зависимости удельных энергозатрат на пресс-формование мелкозернистого бетона от степени дисперсности твердой фазы позволили оценить вклад внутренних межфазных сил в общую энергетику процесса в виде снижения прессового давления на 20-25 % в интервале оптимальных В/Т-отношений

6 В качестве практической рекомендации показано, что при внедрении в производство прессованных мелкозернистых бетонов повышенной, за счет введения в их состав тонкодисперсной добавки, прочности необходимо учитывать дополнительные энергозатраты на помол песка и пресс-формование изделий, которые составили около 5 МДж на 1 МПа создаваемой прочности

7 В качестве конечного результата исследований представлены математические модели, позволяющие априори, на стадии проектирования технологиче-

ского процесса, рассчитать ожидаемые показатели свойств бетона и энергетических затрат на пресс-формование, что, в свою очередь, позволяет прогнозировать необходимые мощность и прессовое усилие формовочного оборудования На этой основе для практического использования предложены варианты оптимальных соотношений тонко- и грубодисперсной фракцией кварцевого песка в составе мелкозернистого бетона

8 При разработке составов мелкозернистого бетона учет фактора дисперсности и модифицирование их химическими добавками, позволило получить изделия для тротуарных плит с высокими показателями основных свойств прочности при сжатии (В50), плотности (2300 кг/м3), истираемости (0,5 г/см2), морозостойкости (F400), мелкозернистый бетон для гидроизоляционных работ с высокими показателями водоудерживающей способности (< 5 %), низкой расслаиваемостью (7 %), строительные растворы для «самовыравнивающих» полов с предельно низким водоотделением (2,4 %)

9 Разработанные составы сухих строительных смесей широкого назначения внедрены на ЗАО «Хохольский песчаный карьер»

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Шмитько Е И, Титова М В Управление структурой дисперсно-зернистых материалов с учетом дисперсности и внутренних сил // Строительные материалы - 2007 - № 8 - С 72-73 Лично автором выполнено 1 с

2 Разживина (Титова) М В , Головинский П А Роль дисперсности в управлении процессами раннего структурообразования композиционных материалов // Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI Сб докл Междунар научно-практическая конф -шк -сем молодых ученых и асп Ч 2 -Белгород изд БелГТАСМ, 1998 - С 347-350 Лично автором выполнено2 с

3 Разживина (Титова) М В , Спасибухов Ю Н Исследование капиллярной составляющей в общем балансе внутренних сил дисперсно-зернистой системы // Материалы 53-54 научно-технических конференций Тез докл - Воронеж ВГА-СУ, 2001 -С 45-50 Лично автором выполнено 4 с

4 Мурашкина А А , Разживина (Титова) М В , Гаврилова Н Л Исследование технологии и свойств поризованного бетона на основе пенообразующей добавки фирмы «Неопор» (Германия) // Материалы 51 научно-технической конференции. Тез докл - Воронеж ВГ АС А, 1998 - С 23-26 лично автором выполнено 1 с

5 Шмитько Е И , Перцев В Т, Крылова А В , Разживина (Титова) М В, Карпов Ю С , Эктова Н М Эффективные растворные смеси с химическими добавками // III Всероссийская научно-техн конф «Новые химические технологии производство и применение» Сб материалов Пенза, 2000 - С 68-71 Лично автором выполнено 2 с

6 Титова М В О роли капиллярных и пленочных сил в процессах раннего структурообразования прессованных дисперсно-зернистых материалов

//Актуальные проблемы современной науки Труды 4-й Международной конференции молодых ученых и студентов Самара, 2003 - С 66-68

7 Титова М В Энергетические оценки процесса прессформования строительных изделий // Материалы Междунар научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и строй-индустрии Вестник БГТУ -2005 -К»9 - С 213-216

Подписано в печать 1 11 2007 Формат 60 х 84 1/16 Уч-изд л 2,0 Уел-печ л 2,1 Бумага писчая Тираж 100 экз Заказ №№ 570 »

Отпечатано отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 г Воронеж, ул 20-летия Октября, 84

ВВЕДЕНИЕ.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ, РАСКРЫВАЮЩИЕ РОЛЬ

ФАКТОРА ДИСПЕРСНОСТИ В ПРОЦЕССАХ РАННЕГО

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БЕТОНОВ.

1.1 Обоснование общих научных подходов к исследованию.

1.2 Современные представления о механизмах самоорганизации структуры в дисперсных и дисперсно-зернистых материалах.

1.3 Роль фактора дисперсности.

1.4 Особенности процессов раннего структурообразования в условиях действия внешних сил (на примере прессованных изделий).

2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Методологические подходы к исследованию.

2.2 Методика определения величины обратных деформаций после снятия прессовой нагрузки.

2.3 Методика определения начального модуля деформации.

2.4 Методика определения величины капиллярных сил путем измерения внутреннего избыточного давления газовой фазы и вызванных им деформаций расширения.

2.5 Методика изготовления модельных образцов.

2.6 Методика определения степени дисперсности частиц песка методом седиментационного анализа.

2.7 Методика определения плотности, прочности, водопоглощения, водонепроницаемости и морозостойкости.

3 РОЛЬ МЕЖФАЗНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРЕССОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

3.1 Экспериментальные исследования процессов формирования ранней структуры дисперсно-зернистых материалов на прессованных модельных системах с учетом влияния факторов дисперсности и влажности.

3.2 Определение величины энергетических затрат на прессование в зависимости от дисперсности формуемой смеси.

3.3 Количественная оценка энергетических затрат на пресс-формование.

3.4 Количественная оценка величины внутренних межфазных сил в дисперсной системе по косвенным характеристикам.

3.5 Выводы.

4 ВЛИЯНИЕ ФАКТОРА ДИСПЕРСНОСТИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА.

4.1 Оптимизация составов мелкозернистой бетонной смеси с учетом потенциала внутренних сил.

4.2 Исследование возможностей прогнозирования свойств мелкозернистого бетона и энергетических затрат на его производство.

4.2.1 Влияние дисперсности микронаполнителя на эксплуатационные свойства мелкозернистого бетона.

4.2.2 Математические модели, предлагаемые для расчета энергетических затрат на прессование, свойств получаемого продукта.

4.2.3 Априорное прогнозирование свойств мелкозернистого бетона.

4.3 Выводы.

5 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

5.1 Разработка составов мелкозернистой бетонной смеси для производства прессованных тротуарных плит.

5.2 Разработка составов мелкозернистой смеси для производства цементно-песчаной черепицы.

5.3 Разработка составов эффективных сухих строительных смесей для отделки фасадов, внутренних интерьеров зданий и ремонтно-восстановительных работ.

5.4 Выводы.

Современные потребности строительства выявили необходимость создания бетонов, обладающих разнообразными, а часто уникальными свойствами. Сравнительная простота технологии, низкая энергоемкость производства, возможность использования местного сырья, вторичных ресурсов промышленности и энергетики - все это является гарантом того, что и в XXI веке бетон получит развитие как один из основных материалов для строительства.

Стратегическое направление современного бетоноведения - получение высококачественного бетона с надлежащим комплексом свойств. В этом направлении имеются значительные достижения. Например, высококачественные бетоны (НРС), изготовляемые по высокой управляемой технологии с применением композиционных вяжущих веществ, химических модификаторов структуры и свойств, ультрадисперсных минеральных наполнителей, расширяющих и других специальных добавок, могут иметь прочность 100-200 МПа, морозостойкость более 500 циклов и ряд других высоких показателей [1].

Особого внимания заслуживают мелкозернистые многофункциональные модифицированные бетоны. Незначительно изменяя их состав и технологию можно получать прочные конструкционные бетоны, растворы различного назначения. Тонкозернистость материала - это не только отказ от сравнительно крупного заполнителя. Это, в первую очередь, тонкозернистость структуры бетона [1]. Чем меньше зерна новообразований и размеры пор между ними, тем выше прочность бетона даже при одном и том же В/Ц-отношении. Повышение тонкости помола цемента и специальные мероприятия, обеспечивающие диспергацию частиц и пор, способствуют получению высококачественной тонкозернистой структуры.

Реальным становится управление структурообразованием бетона на различных масштабных уровнях. При этом регулируется топология твердой фазы не только с учетом ее микро- и макроразмерности, но также с учетом роли поверхностных явлений на основе обобщающих критериев. Для получения эффективных видов бетона из разнообразного сырья стали использоваться специальные способы гомогенизации смеси, механохимической активации, приемы интенсивной технологии, различные способы формования изделий и конструкций.

И здесь, на наш взгляд, важнейшим становится фактор дисперсности твердой фазы в сочетании с определенным ее влажностным состоянием. Причем влияние дисперсности сказывается на всех этапах структурообразования, начиная от приготовления формовочной массы и заканчивая структурой цементного камня и композита в целом. При этом, именно процессы раннего структурообразования во многом определяют характеристики конечной структуры.

В свое время и в научных исследованиях, и на производстве получение исходной плотной структуры материала считалось достаточным через управление его гранулометрическим составом. В основе управления был чисто формальный подход, ориентированный на наилучшую геометрическую упаковку зерен исходных компонентов.

Между тем, современные достижения в области механики дисперсных систем создали дополнительные возможности управления начальной структурой бетонов. Ключевым моментом этой стороны управления является избыточная поверхностная энергия, участвующая в структурообразовании фаз, которая проявляется в виде внутренних сил дисперсной или дисперсно-зернистой системы.

Внутренние силы регулируют взаимное расположение фаз в объеме и определяют условия влагопереноса, величины межфазных поверхностей, распределение пленочного и капиллярного давлений [2,3].

С поверхностными силами связывают, прежде всего, существование на поверхности твердой фазы так называемой поверхностной или пленочной воды. Отличительными признаками пленочной воды в сравнении с объемной являются ориентированная в поле поверхностных сил ее структурность и особые свойства.

Капиллярные силы ученые рассматривают как результат скомпенсированности межфазных поверхностных натяжений на линии примыкания жидкостного мениска к стенке капилляра.

Внутренние силы проявляют себя на межфазных границах, в межчастичном и в межагрегатном взаимодействии. Область межфазных границ, обладающая избытком поверхностной энергии, рассматривается как отдельная форма существования материала с особыми физико-химическими характеристиками.

Приведенные особенности могут рассматриваться в качестве предпосылок как для явления самоорганизации структуры, так и для целенаправленного формирования свойств материала под влиянием относительно слабых внешних воздействий. Это дало основание рассматривать фактор внутренних сил одним из основополагающих в управлении процессами технологии бетонов, в том числе и процессом формования.

В настоящее время благодаря развитию соответствующих разделов фундаментальных наук, таких, как механика гетерогенных сред, статистическая физика, физическая и коллоидная химия, а также достижениям в области технологии бетонов созданы предпосылки для качественно нового рассмотрения процессов формования, основанных на целенаправленном использовании тех явлений, о которых говорилось выше, т.е. явлений межчастичных и межфазных взаимодействий в дисперсно-зернистых системах. Основой современного учения о процессах формирования ранней структуры бетонов служат практические и теоретические результаты, накопленные к настоящему времени по этой проблеме в работах Ю.М. Баженова, И.И. Бернея, И.Н. Ахвердова, Н.В. Чураева, С.Д. Щукина, С.А. Чизмаджаева, Н.Б. Урьева, В.Г. Фролова, П.Г. Комохова, И.А. Рыбьева, В.И. Соломатова и других ученых физико-химиков и бетоноведов. Обстоятельные исследования и разработки в этом направлении проводятся на кафедре технологии строительных изделий и конструкций и в Проблемной лаборатории силикатных материалов и изделий ВГАСУ. Обнаруженные закономерности структурообразования и пороговые структурные переходы в основном соответствуют современным представлениям физико-химической механики дисперсных систем. В то же время для отдельных моментов не удалось дать достаточно полного обоснования, что создает некоторую неоднозначность в управлении процессом. В частности, недостаточно разработанным в научном и практическом плане выглядит вопрос о связи межфазных взаимодействий и внутренних сил с распределением по крупности частиц, входящих в структуру бетона, особенно так называемой микрогетерогенной составляющей с крупностью частиц в диапазоне 10-0,1 мкм. В связи с этим предприняты попытки, в том числе и в данной работе, более глубокого рассмотрения процессов структурообразования с учетом именно этого фактора. С развитием этого направления связаны цель, задачи и содержание диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является получить количественные оценки величины внутренних межфазных сил в дисперсной системе, вклада их энергетического потенциала в общую энергетику процесса пресс-формования изделий; обосновать и реализовать предложения по повышению качества прессованных изделий.

В соответствии с целью работы определены следующие задачи:

- обосновать основные факторы управления структурой мелкозернистого бетона на ранней стадии ее формирования;

- систематизировать применительно к поставленной цели представления о механизмах самоорганизации структуры влажных дисперсных материалов, в том числе - в условиях внешних силовых воздействий;

- разработать методические приемы, позволяющие оценить величину внутренних межфазных (пленочных и капиллярных) сил в зависимости от степени дисперсности твердой фазы, величины В/Т-отношения;

- выполнить экспериментальные исследования, раскрывающие влияние фактора дисперсности, при заданной пористости формуемого сырца, на величину прессового давления, на его прочность, на водопотребность формовочной смеси, на качественные показатели готовой продукции;

- разработать расчетные модели, позволяющие оценить общие и удельные энергетические затраты на процесс пресс-формования изделий и участие внутренних межфазных сил в общей энергетике процесса в зависимости от степени дисперсности твердой фазы;

- дать экономическую оценку эффективности использования тонкодисперсной добавки в составе мелкозернистого бетона;

- предложить с целью практического использования расчетные модели для априорной оценки прессуемости и свойств намеченных к производству изделий из мелкозернистого бетона.

Научная новизна работы.

Уточнены и получили дальнейшее развитие представления о механизме самоорганизации структуры влажных дисперсно-зернистых материалов с учетом роли дисперсности на раннем этапе формирования структуры строительного композита.

Систематизированы и дополнены теоретические разработки, касающиеся процессов прессформования, отражающие количественную сторону этого процесса и учитывающие двоякую роль воды, заключающуюся в проявлении при определенном влажностном состоянии эффектов самоуплотнения или саморазуплотнения.

Обоснованы подходы к целенаправленному использованию внутренних сил в процессах формования с учетом фактора дисперсности, позволяющие компенсировать значительную часть энергии прессформования в виде прессового давления. Оценен возможный вклад капиллярной составляющей в энергетику процесса.

Определены с учетом потенциала внутренних сил оптимальные параметры процесса прессформования мелкозернистого бетона, при которых реализуется его наиболее качественная структура.

Предложены методологические и методические подходы к количественной оценке внутренних сил, влияющих на напряженно-деформативное состояние строительного композита на раннем этапе его структурообразования.

Предложены математические зависимости, позволяющие спрогнозировать основные свойства мелкозернистого бетона и энергетические затраты на прессование изделий.

Достоверность полученных результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований влияния фактора дисперсности на раннем этапе структурообразования дисперсно-зернистых материалов с применением вероятностно-статистических методов обработки результатов и метрологически поверенного контрольно-измерительного оборудования.

Практическое значение работы определяется тем, что полученные в результате исследований количественные оценки технологических параметров позволили оптимизировать процесс прессформования и выявить возможность снижения рабочего давления при изготовлении прессованных изделий за счет применения рациональных значений влажности формовочной смеси и подбора оптимального зернового состава, улучшить качество показателей готовых изделий.

Внедрение результатов. Результаты диссертационных исследований при оптимизации составов сухих смесей для отделочно-восстановительных работ со стабильными показателями качества внедрены на ЗАО «Хохольский песчаный карьер». Методические разработки и результаты исследований использованы в учебном процессе по специальности 270106 - «Производство строительных изделий, материалов и конструкций» при выполнении курсового проекта по дисциплине «Основы научных исследований и технического творчества».

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на 4-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2003); Международной конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (БГТУ, 2005), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского ГАСУ (1997-2006).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 7 опубликованных работах, в том числе одна статья опубликована в журнале из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определенных ВАК РФ.

Личный вклад автора в основных работах, опубликованных в соавторстве, состоит в следующем: в работе (Шмитько Е.И., Титова М.В. Управление структурой дисперсно-зернистых материалов с учетом дисперсности и внутренних сил // Строительные материалы. - 2007. - № 8. - С. 72-73.) автору принадлежит методика расчета удельных энергетических затрат на прессование образцов; в работе (Разживина (Титова) М.В., Головинский П.А. Роль дисперсности в управлении процессами раннего структурообразования композиционных материалов // Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI: Сб. докл. Междунар. научно-практическая конф.-шк.-сем. молодых ученых и асп.: Ч. 2. - Белгород: изд. БелГТАСМ, 1998. - С. 347-350.) автором получены экспериментальные данные, показывающие положительный эффект от стягивающего воздействия капиллярных сил; в работе (Шмитько Е.И., Перцев В.Т., Крылова A.B., Разживина (Титова) М.В, Карпов Ю.С., Эктова Н.М. Эффективные растворные смеси с химическими добавками // III Всероссийская научно-техн. конф. «Новые химические технологии: производство и применение». Сб. материалов. Пенза, 2000. - С. 68-71.) автору принадлежат разработки по оптимизации составов сухих смесей с улучшенной гранулометрией заполнителя для гидроизоляционных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и содержит 147 страниц, в том числе 114 страниц машинописного текста, включая 22 таблицы, 50 рисунков, список литературы из 116 наименований, 2 приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Представленные в диссертации теоретические положения и практические результаты, касающиеся влияния фактора дисперсности на баланс внутренних сил при пресс-формовании изделий из мелкозернистого бетона, создают дополнительные возможности для целенаправленного управления этим процессом.

2. Показано, что с увеличением дисперсности кремнеземистой составляющей с одной стороны возрастает расклинивающий эффект от пленочной воды, располагаемой на зернах твердой фазы, с другой же стороны, в виду создаваемой тонкой капиллярности, возрастает стягивающий капиллярный эффект; оптимальное соотношение между ними достигается соответствующим В/Т-отношением.

3. Доказано* что с повышением дисперсности кремнеземистого компонента возрастают возможности для получения наиболее плотных структур; это создает необходимые условия для формирования бетона высокой прочности, но при этом пропорционально дисперсности твердой фазы возрастают энергозатраты при пресс-формовании.

4. Разработаны и апробированы две методики, позволяющие количественно оценить величину внутренних межфазных сил дисперсной системы по величине капиллярного давления и по величине обратных деформаций (для пресс-порошков).

5. Полученные зависимости удельных энергозатрат на процесс пресс-формования мелкозернистого бетона от степени дисперсности твердой фазы позволили оценить вклад внутренних межфазных сил в общую энергетику процесса в виде снижения прессового давления на 20-25 % в интервале оптимальных В/Т-отношений.

6. В качестве практической рекомендации показано, что при внедрении в производство прессованных мелкозернистых бетонов повышенной, за счет введения в их состав тонкодисперсной добавки, прочности необходимо учи

136 тывать дополнительные энергозатраты на помол песка и пресс-формование изделий, которые составили около 5 МДж на 1 МПа создаваемой прочности.

7. В качестве конечного результата исследований представлены математические модели, позволяющие априори, на стадии проектирования технологического процесса, рассчитать ожидаемые показатели свойств бетона и энергетических затрат на процесс пресс-формования, что, в свою очередь, позволяет прогнозировать необходимые мощность и прессовое усилие формовочного оборудования. На этой основе для практического использования предложены варианты оптимальных соотношений тонко- и грубодисперсной фракцией кварцевого песка в составе мелкозернистого бетона.

8. При разработке составов мелкозернистого бетона учет фактора дисперсности и модифицирование их химическими добавками, позволило получить изделия для тротуарных плит с высокими показателями основных У свойств: прочности при сжатии (В50), плотности (2300 кг/м), истираемости (0,5 г/см2), морозостойкости (Б400); мелкозернистый бетон для гидроизоляционных работ с высокими показателями водоудерживающей способности (< 5 %), низкой расслаиваемостью (7 %); строительные растворы для «самовыравнивающихся» полов с предельно низким водоотделением (2,4 %).

9. Разработанные составы сухих строительных смесей широкого назначения внедрены на ЗАО «Хохольский песчаный карьер».

1. Баженов Ю.М. Новые эффективные бетоны и технологии // Промышленное и гражданское строительство. 2001. - № 9. - С. 15-18.

2. Шмитько Е.И. Управление процессами твердения и структурообразо-вания бетонов: Дис. . д-ра техн. наук. Воронеж, 1994. - 525 с.

3. Перцев В.Т. Управление процессами раннего структурообразования бетонов: Дис. . д-ра техн. наук. Воронеж, 2001. -433 с.

4. Дересевич Г. Механика зернистой среды: Пер. с нем.- М.: Иностранная литература, 1961. С. 15-18.

5. Bemal J. Growth of Packings in Disorder and Granular Media // Soc. London.- 1964. N 280. - P. 299-344.

6. Ayer J.E. Scale Micular Sistems // Chem. Soc. 1965. - N 48. - P. 180213.

7. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1987. - 415 с.

8. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. С-Пб.: Химия, 1995.400 с.

9. Дерягин В.В. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. - 396 с.

10. Namara S. Theoretical and Applied Mechanics Phys. // Stev. 1994. - N 50.-P. 28-47.

11. Metha A. Granular Media: An Inter disciplinary Approch. New York: Springer, 1991.-127 p.

12. Bideau P. Physics of Granular Media. New York: Nova Science, 1991.234 p.

13. Бобрышев A.H., Козомазов B.H., Соломатов В.И. Синергетика композиционных материалов. Липецк.: НПО «ОРИУС», 1994. - 153 с.

14. Коноров П.А., Яфясов A.M., Божевельнов В.Б. Межфазная граница как самоорганизующая система // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении: Второй Всероссийский семинар. -Воронеж, гос. ун-т. Воронеж, 1999. - С. 14-16.

15. Mandelbrot В. Les Objects Fractal. France.: Flammanon, 1995. - 200 p.

16. Федер E. Фракталы. M.: Мир, 1991. - 260 с.

17. Смирнов Б.Н. Физика фрактальных кластеров. М.: Наука, 1991.136 с.

18. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тегоюмассопереноса. М.: Гос-энергоиздат, 1963. - 535 с.

19. Лыков A.B. Теоретические основы строительной теплофизики. -Минск: Изд-во АН БССР, 1961.-519с.

20. Щукин Е.Д., Перцов A.B., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: Изд-во Московск. ун-та, 1982. - 348 с.

21. Казанский В.М. Закономерности связи и переноса воды в бетонах и строительных растворах как основа регулирования и улучшения их свойств: Автореферат дис. . д-ра техн. наук. -М., 1986. 30 с.

22. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы: Пер. с англ. М.: Мир, 1964. - 350 с.

23. Адамсон А. Физическая химия поверхностей: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-568 с.

24. Казанский В.М., Петренко И.Ю. Физические методы исследования структуры строительных материалов: Учеб. пособие. Киев: КИСИ, 1984. - 75 с.

25. Хейфец Л.И., Неймарк A.B. Многофазные процессы в пористых средах. -М.: Химия, 1982. 320 с.

26. Дерягин В.В. Вода в дисперсных системах. М.: Химия, 1989. - 288с.

27. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. М.: Стройиздат, 1982.-384 с.

28. Думанский A.B. Лиофильность дисперсных систем. Киев: Изд-во АН УССР, 1960.-212 с.

29. Чураев A.B. Физикохимия процессов массопереноса в пористых телах. М.: Химия, 1990. - 272 с.

30. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978. - 480 с.

31. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Химия, 1976. - 512 с.

32. Ван Флек Л. Теоретическое и прикладное материаловедение: Пер. с англ. -М.: Атомиздат, 1975. 472 с.

33. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985.-396 с.

34. Зорин З.М., Соболев В.Д., Чураев A.B. Поверхностные силы в тонких плёнках и дисперсных системах // Сб. докл. IV конф. по поверх, силам. М., 1972.-С. 214-221.

35. Нерпин C.B., Дерягин Б.В. Поверхностные явления в механике грунтов // Исследования в области поверхностных сил / М.: Изд-во АН СССР, 1961.-С. 156-165.

36. Дерягин В.В., Чураев Н.В. Новые свойства жидкостей. М.: Изд-во «Наука», 1971. - 176 с.

37. Казанский М.Ф. Анализ форм связи и состояния влаги, поглощенной дисперсным телом с помощью кинетических кривых сушки // ДАН СССР. -1966. Т. 130. - № 5. - С. 1059-1062.

38. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. -М.: Стройиздат, 1981.-464 с.

39. Блещик Н.П. Структурно-механические свойства и реология бетонной смеси и прессвакуумбетона. Л.: Наука и техника, 1977. - 232 с.

40. Неймарк A.B. Многомасштабная перколяционная система новая модель полидисперсных сред с фрактальными свойствами // ДАН СССР. -1989. - Т.309. - № 4. - С. 882-883.

41. Челидзе Т. Л. Методы теории протекания в механике геоматериалов.1. М.: Наука, 1987.-136 с.

42. Урьев Н.Б., Ахтеров В.М. Физико-химическая механика и лиофиль-ность дисперсных систем // Киев.: Изд-во «Наукова думка». 1986. - Вып. 18. -С. 12-15.

43. Дубинин М.М. Основные проблемы теории физической адсорбции. -М.: Наука, 1970.-284 с.

44. Фролов Ю.Т. Курс коллоидной химии: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989. - 464 с.

45. Журавлёва В.П. Массоперенос при термообработке и сушке капиллярно-пористых строительных материалов. Минск.: Изд-во АН БССР, 1972. -190 с.

46. Циммерманис А.Б. Термодинамические и переносные свойства капиллярно-пористых тел. Челябинск, 1971. - 202 с.

47. Перцев В.Т., Шмитько Е.И., Головинский П.А. Роль дисперсности и влажности в процессах структурообразования дисперсно-зернистых систем // Изв. Вузов. Строительство. 1998. - № 6. - С. 45-50.

48. Измайлова В.В., Ребиндер П.А. Структурообразование в дисперсных системах. -М.: Наука, 1974.-268 с.

49. Помазков В.В. Исследования технологии бетона: Дис. . д-ра техн. наук. М., 1969.-420 с.

50. Адам Н.К. Физика и химия поверхностей. М - Л.: Гостехиздат, 1947.-552 с.

51. Урьев Н.Б. Динамика контактных взаимодействий в дисперсных системах // Коллоидный журнал. 1999. - Т.61. - № 4. - С. 56-59.

52. Верней И.И., Белов В.В. Влияние сил капиллярного сцепления на физико-механические свойства дисперсных систем // Изв. вузов. Стр-во и арх-ра. -1980.-№ 4.-С. 73-77.

53. Шмитько Е.И., Черкасов C.B. Управление плотностью прессованных материалов путём рационального использования потенциала поверхностных и капиллярных сил // Стр. материалы. -1983. № 8. - С. 26-29.

54. Чернышов Е.М., Беликова М.И. Измельчение и физико-химическая активность сырьевых компонентов в технологии строительных материалов // Известия ВУЗов. Строительство. -1993. № 3. - С. 37-41.

55. Сватовская Л.Б. Термодинамический и электронный аспекты свойств композиционных материалов для строительства и экозащигы. C-IL: ОАО «Изд-во Стройиздат СПБ», 2004. - 176 с.

56. Зоннтаг Г., Штренге В. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем. Л.: Химия, 1971. -192 с.

57. Овчаренко Ф.Д., Круглицкий Н.Н., Тарасевич Ю.И., Ничипоренко С.П. Лиофильность и физико-химическая механика дисперсий глинистых минералов // Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем / -Киев.: Изд-во «Наукова думка», 1968. С. 3-13.

58. Августинник А.И. Керамика. 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, 1975. - 592 с.

59. Тарасевич Б.П. Научные основы оптимального направления в технологии стеновой керамики // Стр. материалы. 1993. - № 7. - С. 22-25.

60. Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. -М.: Металлургия, 1985. 480 с.

61. Тимашов В.В., Сулименко Л.М., Альбац B.C. Агломерация порошкообразных силикатных материалов. -М.: Стройиздат, 1978. 136 с.

62. Чизмаджев Ю.А. Макрокинетика процессов в пористых средах. М.:1. Наука, 1971.-362 с.

63. Попильский Р.Я., Пивинский Ю.Е. Прессование порошковых керамических масс. -М.: Металлургия, 1987. 176 с.

64. Кингери У.Д. Введение в керамику: Перевод с англ. / Под ред. П.П. Будникова, Д.Н. Полубояринова М.: Стройиздат, 1964. - 534 с.

65. Мороз И.И. Технология строительной керамики. К. : Вища школа, 1972.-416 с.

66. Катаев В.К. Новая технология строительной керамики. М.: СИ, 1990.-264 с.

67. Нагибин Г.В. Технология строительной керамики. М.: Высшая школа, 1973.-280 с.

68. Протодьяконов И.О., Марцулевич H.A., Марков A.B. Явления переноса в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1981. - 264 с.

69. Ильин Б.В. Природа адсорбционных сил. М. - Л.: Техтеоретиздат, 1952.-124 с.

70. Коротич В.И. Теоретические основы окомкования железнорудных материалов. М.: Металлургия, 1968. - 272 с.

71. Попильский Р.Я., Кондратов Ф.В. Прессование керамических порошков. -М.: Металлургия, 1968. 272 с.

72. Будников П.П., Пивинский Ю.Е. Новая керамика М.: Стройиздат, 1969.-510 с.

73. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. К.: Изд-во АН УССР, 1961. - 128 с.

74. Фадеева B.C. Формуемость пластичных дисперсных масс. М.: Стройиздат, 1961. - 128 с.

75. Щербань Н.И. Теория и практика прессования порошков. Киев: Наукова Думка, 1975. - 326 с.

76. Жданович Г.М. Теория прессования металлических порошков. М.: Металлургия, 1969. - 264 с.

77. Соломатов В.И. Развитие полиструктурной теории композиционныхстроительных материалов // Изв. вузов. Стр-во и архитект. 1985. - № 8. - С. 58-64.

78. Большин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. М.: Металлургия, 1972. - 336 с.

79. Нерпин C.B., Дерягин Б.В. Поверхностные явления в механике грунтов // Исследования в области поверхностных сил / М.: Изд-во АН СССР, 1961.-С. 156. 165.

80. Абрамзон A.A. и др. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: Справочник. JL: Химия, 1984. - 392 с.

81. Казанский В.М. Закономерности связи и переноса воды в бетонах и строительных растворах как основа регулирования и улучшения их свойств: Автореф. дис. докт. техн. наук. -М., 1986. -30 с.

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

83. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. -М.; Изд-во «Наука», 1976. -607 с.

84. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. М.: Издательство стандартов, 1989. - 23 с.

85. Коуден Д. Статистические методы контроля качества. М.: Физмат-гиз, 1961.-624 с.

86. ГОСТ 10060.4-95. Бетоны. Структурно-механический метод ускоренного определения морозостойкости. М.: Издательство стандартов, 1998. - 46 с,

87. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. -М.: Издательство стандартов, 1990. -15 с.

88. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. -М.: Издательство стандартов, 1991. 17 с.

89. ГОСТ 28013-89. Растворы строительные. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1990. - 13 с.

90. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. - 238 с.

91. Шмитько Е.И. Крылова A.B., Шаталова В.В. Химия цемента и вяжущих веществ: Учебное пособие. Воронеж: Изд-во Воронежского гос. архитектурно-строительного ун-та, 2005. - 164 с.

92. Зимон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. - 413 с.

93. Сидорова М.П. Двойной электрический слой и проблема связанной воды // Связанная вода в дисперсных системах / М.: Изд-во Московского гос. ун-та. -1970. -Вып. 1. С. 138-145.

94. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 9-е изд., исправл. М.: Химия, 1973.752 с.

95. А.М. Литвин. Теоретические основы теплотехники. М.: Изд-во «Энергия», 1964. - 368 с.

96. Лабораторный практикум по общей технологии силикатов: Учебное пособие для техникумов. М.: Стройиздат, 1975. - 271 с.

97. Роговой М.Я. Новое в кирпичном производстве // Строит, материалы. -1970.-№ 12.-С. 5. 7.

98. Баженов Ю.М., Коровяков В.Ф., Денисов Г.А. Технология сухих строительных смесей: Учебное пособие. М.: Изд-во АСВ, 2003. - 96 с.

99. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие. -М.: Изд-во АСВ, 1999. -240 с.

100. Ибрагимов Ж.А. Производство межоштучных стеновых блоков для индивидуального строительства. -М.: Стройиздат, 1994. 142 с.

101. Киреенко И.А. Расчет состава высокопрочных и обычных бетонов и растворов. Киев: Госстройиздат УССР, 1961. - 80 с.

102. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоце-ментных конструкций. -М.: Госстройиздат, 1963. 128 с.

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

104. Берлина H.A. Роль влажностного фактора в процессах структурооб-разования цементосодержащих систем: Дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 2006. - 197 с.

105. Белов В.В. Капиллярное структурообразование в дисперсных системах, применяемых для производства строительных материалов // Известия ВУЗов. Архитектура и строительство. 2002. - № 9. - т. 2. - С. 46 - 51.

106. Важинский А.Ф. Управление процессом прессформования и повышения качества керамического кирпича: Дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1999. - 192 с.

107. ГОСТ 17608-91. Плиты бетонные тротуарные. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1992. - 22 с.

108. ГОСТ 26633-91. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. М: Изд-во стандартов, 1992. - 24 с.

109. Чернявский Е.В. Производство цементно-песчаной черепицы. Воронеж: Воронежское книжное изд-во, 1959. - 87 с.

110. Северинова Г.В., Гроянов Ю.Е. Сухие смеси в строительстве: Обзорная информация. Серия: Строительные материалы, вып.З. М.: ВНИИНТПИ, 1992. 46 с.

111. Гонтарь Ю.В., Чалова А.И. Сухие гипсовые смеси для отделочных работ. // Строительные материалы. -1997. № 10. - С. 10 -12.

112. 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,- 66 с.