автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Особенности приготовления и формования бетонных смесей на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц

Ч . •

^ На правах рукописи

ШЛЯХОВА ЕЛЕНА АЛЬБЕРТОВНА

ОСОБЕННОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ НА ЗАПОЛНИТЕЛЯХ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПЫЛЕВИДНЫХ И ГЛИНИСТЫХ ЧАСТИЦ

Специальность 05. 23. 05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ .диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов - на - Дону 1997

Диссертационная работа выполнена в Ростовском государственном строительном университете

Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Владимир

Александрович Невский

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор, член -

корреспондент Академии Естествознания, 'Засл. деят. науки и техники № Алексей Павлович Зубехин

кандидат технических наук, профессор Александр Николаевич Юндин

Ведущая организация АО Институт Ростовский Промстрошшнпроект

Защита состоится " ^ " декабря 1997 г. в часов на засе> нии специализированного совета Д. 063.64.01 в Ростовском государстве! ном строительном университете по адресу: г. Ростов - на - Д01 ул. Социалистическая , 162. ауд. 232.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_"_1997 г.

Просим Вас принять участие в защите и направить отзыв по адресу: 344022. г. Ростов - на - Дону, ул. Социалистическая. 162, РГСУ,Ученый сов

Ученый секретарь специализированного //

совета, доктор технических наук —■ " Б.В.Соболь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В условиях современной рыночной экономики одной из основных задач является получение конкурентоспособной продукции с минимальными затратами на ее производство. Эта задача решается с использованием ресурсосберегающих технололш. позволяющих комплексно решать вопросы использования в качестве сырья дешевых техногенных продуктов, снижения расходов на тошпгоно - энергетические ресурсы, а также улучшения экологического состояния окружающей среды. В этом направлении проводится большое количество научно - исследовательских работ. '

Резкое удорожание добычи, переработки и транспортировки нерудных материалов обусловливает необходимость изыскания новых источников и расширения объемов применения местных заполнителей для бетона . Однако такие материалы, как правило, характеризуются повышенным содержанием пылевидных и глинистых чаепт. что приводит к перерасход цемента и повышению себестоимости продукции.

Поэтому большой научный и практический интерес представляет исследование особенностей приготовления и формования бетонных смесей на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых части, а также научное обоснование и разработка новых технологических способов. режимов и процессов, обеспечивающих возможность применения местного сырья с использованием существующего технологического оборудования. в связи с чем решение указанных вопросов является исключительно важным и актуальным.

Целью диссертационной работы является разработка способов получения бетонов на заполнителях с повышенным ( 4... [ > i содержанием пылевидных и глинистых частиц, не уступающих по прочностным и эксплуатационным свойствам бетонам tía кондиционных заполнителях. И а у чпая новизна работы состош" в том. что:

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена прини пнальная возможность выполнения пылевидными и глинистыми частица; заполнителя функций микронаполнителя в твердеющей системе и выявлек технологические условия, при которых эти функции наиболее эффектнв! проявляются;

- разработан комплекс физико - химических воздействии на структур образование бетона, заключающийся в обработке заполнителя водой затв рения с добавкой отхода производства пентаэритрита НФС на стадии приг товления смеси и удаления части воды затворения на стадии формования п[ осуществлении контакта бетонной смеси с порошкообразными промышле! ными отходами типа золы - уноса ТЭС;

- комплексом методов физико - химического анализа ( ДТА, РФу пластометрия ). электрохимических коррозионных исследовании и физико механических испытаний установлено положительное влияние разработа! ных новых способов приготовления и формования бетонных смесей на про1 носгные и эксплуатационные свойства бетонов на заполнителях с повыше! ным содержанием пылевидных и глинистых частиц;

- разработана методика оценки водопоглошаюшей способности пс рошкообразных промышленных отходов при контакте с бетонной смесью использованием предложенного критерия Кв, учитывающего соотношенн между показателями максимальной капиллярной и максимальной молек) лярной влагоемкостеи порошкообразных сред:

- выявлена корреляция между предложенным критерием водопоглс щающей способности порошкообразных промышленных отходов и проч ностнымн показателями получаемых бетонов:

научно - техническая новизна работы подтверждена получением автор ского свидетельства СССР № 137718? ( 1988г.) "Способ формования бе тонных изделий" и патентом Российской Федерации № 202827! "Способ приготовления бетонной смеси".

Практическое значение работы заключается в разработ ке технологических рекомендаций по применению новых способов прнго товления бетонных смесей и формования изделий на заполнителях с новы шенным содержанием пылевидных и глинистых частиц, обеспечивают»: возможность расширения сырьевой базы производства н снижения себестои мости продукции за счет использования местных некондиционных заполни телей, результаты исследований апробированы на Новочеркасском завод! силикатных строительных материалов ( приложение 1 ). Ожидаемый чконо мическнй эффект от внедрения разработанной .технологии приготовления I формования бетонных смесей на заполнителях с повышенным содержание* пылевидных и глинистых частиц составш- 144,4 млн. руб. ( в ценах 1997г. ) е расчете на производительную мощность 5000 м3 бетона в год.

Материалы диссертационном работы внедрены в учебный процесс ( приложение 2 ).

А п р о б а ц и я работы : основные положения и результаты диссертации доложены на научно - технических конференциях РГСУ (1992. 1993. 1994.1995 гг.), зональной конференции "Проблемы мелиорации и экономики Юга России" ( Новочеркасск. 1993 г.), международной конференции "Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкции" { Ростов - на - Дону, 1994 г. ). областной конференшш "Проблемы ирригации в Ростовской области" (Новочеркасск, 1995г.), республиканской научно - практической конференции " Актуальные проблемы отрасли " ( Новочеркасск . 1996г. ), международной научно - прзктн-ческой конференции РГСУ ( Ростов - на - Дону. 1997 г.)

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 11

>абот.

Структура и объем работы: диссертация состоит из вве-¡ення, пяти глав, включения, обшнх выполов, списка использованной лтгте-' а туры и двух приложений, включающих акты проичволетвенных испытании

и внедрения результатов исследований в учебный процесс. Работа изложи на 164 с. машинописного текста и содержит 34 табл., 30 рис., библиографии скин список из 145 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

_R чррпг»! r.w на основе анализа состояния сырьевой базы заполш

телен для бетона и существующих технолотчесхих способов повышения к; чества бетона на некондиционных заполнителях сформулирована рабочг гипотеза и определены основные задачи исследований.

Действующими нормативными документами ограничивается содержг ние пылевидных и глинистых частиц в мелком и крупном заполнителях дл цементных бетонов. Влияние пылевидных и глинистых частиц заполнителе на физико - механические свойства и долговечность бетона рассматривалос в рабогах Ю.М. Баженова, А.Г. Бунакова. A.B. Волженского, С.С. Гор дона, И.М. Грушко, В.В. Гусева. И.М. Красного, РЛ. Манляна, О.П Мчедлова - Петросяна. А.Г. Ольгинского. В.И. Соломатова. Л.Г. Фнлато ва. А. Е. Шейкнна. В.Н. Юнга и многих других ученых.

Анализ литературных источников показал , что решение вопроса рацио нального использования некондиционных заполнителей с повышенным содержанием ПГЧ связано с необходимостью уточнения роли глинистых и пылеватых включении в процессах структурообразования бетона. Именно это не вполне ясное место в оценке качества заполнителей содержит определенные противоречия. С одной стороны , большинство авторов рекомендуют применять промывку загрязненных заполнителей , с другой - имеются данные о том. что в некоторых случаях некондиционные по степени загрязнения пылевато - глинистыми примесями заполжгтели не только не ухудшают. но и повышают удобоукладываемость смесей и прочность получаемых растворов и бетонов. Следовательно , объективно существуют такие условия.

когда примеси ПГЧ могут преимущественно проявлять положительные структурообразующие функции в бетоне.

Одним из направлений повышения качества бетона на некондиционных заполнителях может слуяяггь снижение начального водосодержання смеси за счет использования эффективных пластифицирующих добавок или удаления части избыточной воды затворения из формуемой бетонной смеси, например при ее контактировании с каким - либо водопопхощающим материалом. Чтобы не удорожать себестоимость продукции , желательно изыскать плас-шфпиируюшие добавки и волопоглошаюшие материалы из числа крупнотоннажных промышленных отходов.

В результате изучения состояния вопроса была разработана рабочая гипотеза о том, что получение бетонов на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых части, не уступающим по прочностным и '.'ксплуатационным свойствам бетонам на кондиционных заполнителях, может быть достшнуго ¡и счет комплекса физико - химических воздействий на процессы струкгурообразования, включающих обработку заполнителей водой затворения с добавкой отхода производства пента")р1ггр1гга ПФС на стадии приготовления смеси и удаления части воды затворения на стадии формования при осуществлении контакта с порошкообразными промышленными отходами типа золы - уносз ТЭС.

Для достижения поставленной цели диссертационной работы необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить влияние пылевидных и глинистых частиц на процессы струкгурообразования бетона.

2. Провести выбор поверхностно - активных добавок для интенсификации обработки заполнителей водой затворения.

3. Разработать методику и критерии опенки водопоглошаюшей способности порошкообразных промышленных отходов при их контакте с бетонной смесью.

4. Выявить основные рецептурные н технологические фахторь влияющие на прочностные и эксплуатационные свойства бетонов на запое кителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц.

5. Исследовать влияние новых способов приготовления и формовани бетонных смесей на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных 1 глинистых частиц на параметры пористости, деформативные характеристики кинетику твердения в длительные сроки, стойкость бетона при циклически: агрессивных воздействиях и его защитные свойства по отношению к сталь ной арматуре.

6. Провести производственную проверку и определить технико - эко комическую эффективность разработанных способов получения бетонов н: заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц.

Во второй главе приведены характеристики исходных материалов и методика исследований.

В работе использовали портландцемент марок 400, 500 Новороссийских заводов "Пролетарий" и "Октябрь". Заполнителями служили квар-цнтовый щебень фракции 5-40 мм Потаповского месторождения с содержанием ПГЧ 3.3 - 3. 8. отходы камнедробления плотного известняка Жнрновского месторождения фракции 0-5 мм, включающие до 15% отмучиваемых ПГИ, а также местные кварцевые пески Ливенцовского и Мишкинского месторождений с модулем крупности 1,41 - 1,59 и содержанием ПГИ 4,4 - 5, I % .

В качестве добавок ПАВ для предварительной обработки заполнителей использовали препарат ЛСТ , а также отход производства пенгаэри-тр1гт ПФС, представляющий собой водный раствор 45 % - нон концентрации формиата натрия , сиропообразующих веществ типа пента-эритрозы . а также полиспнртов.

Приготовление смесей, изготовление и испытания образцов исходных составов осуществляли по общепринятым методикам. При разработке но -

вых технологических способов приготовления и формования смесей на не кондиционных заполнителях в методику изготовления образцов вносили из менения , соответствующие решаемым задачам.

Зависимость реологических свойств исследуемых смесей от способа ш приготовления изучали с использованием показателен предельного напряже ния сдвига. Кинетику структурообразования исследовали методами пласто мегрии. Состав новообразовании в твердеющих системах определяли 1 применением рентгеновского и дифференциально - термического анализов 'Защитные свойства бетона на некондиционных заполнителях по отношеник к стальной арматуре исследовали потмщнометриен анодной поляризации.

Для решения рецептурио - технологических задач применяли методы теории планирования эксперимента с построением геометрических образцов изучаемых функции отклика способами линейной алгебры.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований. направленных на совершенствование технологии приготовления бетонных смесей на некондиционных заполнителях с повышенным содержанием ПГЧ.

Для выявления механизма влияния частиц ПГЧ на процессы структурообразования ' ' работе последовательно вылвига

лись и оценивали .... гипотезы о превалирующих прояв-

лениях указанных явлений, в соответствии с представленной ниже блок -схемой.

На стадии изучения механизма влияния частиц ПГЧ на структуро-образование бетона с целью уменьшения числа побочных факторов, эксперименты проводили на цементно - песчаных смесях. При этом сопоставляли прочностные показатеш! образцов, изготовленных с различными видами подготовки заполнителя, в том числе с его промывкой до полного удаления ПГЧ. с предварительной обработкой частью воды затпорения в смеаггеле и т.д. Результаты'Л'спер:(ментально - теоретических нсследовашш роли

БЛОК - СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ РОЛИ ПГЧ В БЕТОНЕ

Возможные проявления ПГЧ

Оболочки на зернах заполнителя

Структурообразующий компонент

Тестообразующее вещество

Микронаполнитель

Экспфиментальная оценка фактора загрязнения

На рядовом запшгнтеле

I

На промытом заполнителе

На предварительно обработанном в смесителе заполнителе

Сопоставительный анализ результатов

/

Изучение степени влияния факторов

Улучшение формуемости

смеси

Заполнение

межзерновых

пустот

Разбавление цемента

Определение воз -можмых вкладов

1

Анализ возможных проявлений эффектов

Пуццоланнзи■ рующее дей -ствие

Центры крис таллизации

Дефлоку-ляция

Выделение превалирующих эффектов

Оценка загрязняющего действия ПГЧ

Оценка тестообразуюшей роли ПГЧ_

Оценка роли ПГЧ как микронаполнителя

Рабочая гипотеза о механизме действия примесей ПГЧ в бетоне

ПГЧ. с предвар}ггелънон обработкой частью воды затвормшя в (эдеаггея и т. д. Результаты экспериментально - теоретических исследований рол ПГЧ в структурообразовании бетона послужили основой для разработал нового способа приготовления бетонных смесей на заполнителях с повышен пым содержанием ПГЧ.

Проведеннные испытания показали, что промывка песка повышае прочность образцов в среднем на 20 % как в 7-ми. так и в 28- суточном воз расге. Это может бьпъ объяснено улучшением сцепления цементного камня I очищенной от загрязняющих оболочек поверхностью зерен заполнителя, чте вполне согласуется с широко распространенными представлениями о поло жителыюм влиянии флотационного обогащения загрязненных заполнителей Одновременно с этим выявлено значительно более высокое увеличение прочности. порядка 40 - 50 %. получаемое за счет предварительной обработки заполнителя с частью воды затворення в смесителе при двухсгадийнои схем« приготовления смесей. Такой прирост прочности объясняется тем, что при предварительной обработке загрязненного заполнителя в смесителе . помимо эффекта очистки зерен заполнителя от загрязняющих оболочех. мельчайшие частицы смываемых ПГЧ играют роль микроиаполннтеля в смеси, способного выполнять функции дополнительньк центров кристаллизации н проявлять де< шокулирующее действие в гндратнруюшейся системе "цемент - вода

С учетом изложенного были проведены исследования, направленные на выявление оптимальных условий удаления частиц ПГЧ с поверхности зерен заполнителя и перевода их в качестве микрона пол кителя в цементное тесто. Для шггенсифнкацнн предварительной обработки некондиционного заполнителя в смесителе в воду затворення вводили такие ПАВ как ЛСТ н ПФС в количествах от 0, 5 до 2. 0 % от массы воды, что соответствовало рекомендуемым дозировкам указанных добавок в бетонную смесь в пересчете на усредненные расходы немента.

Пипеточным методом было установлено, что использование добавю отхода производства пентаэритрн га ПФС в среднем в 1,5 рала увеличивает содержание ПГЧ в промывочной воде по сравнению с препаратом ЛСТ и I 2 - 2,5 раза по сравнению с водой без добавок. Поэтому дальнейшие исследования проводились с использованием указанной добавки ПФС.

Эффективность предварительной обработки некондиционных заполнителей с добавкой ПФС изучали! на мелкозернистом бетоне на основе ком бннированного заполнителя, составляемого из известнякового отхода камне-дроблення с содержанием 14, 9 % ПГЧ и мелкого кварцевого песка, со держащего 5,1 % ПГЧ, в соотношении между ними 2: 1. Эксперименте проводили с использованием сим плексно - суммируемого плана второго порядка на правильном шестиугольнике. В качестве независимых переменных варьировали количество добавки ПФС от 0 до 4 % от массы цемента ( фактор Х| ), водоцементное отношение в пределах от 0. 45 до 0. 55 ( Хг ) и расход цемента от 250 до 450 кг/ м3 ( Хэ ). Целевыми функциями при определении составов мелкозерни стого бетона на указанном комбинированном заполнителе были приняты показатели подвижности смеси ( У1 ), прочности при сжатии образцов после гепловлажностной обработки ( Уг ) и после 28 суток нормального твердения ( Уз ). В результате обработки экспериментальных данных получены адекватные на 5 % - ном уровне значимое^! математические модели вида:

У1 = 101 + 14.2x1 - 22,4X2 - 7,6х|2 - 9, 2х^ + 6. 1х:х2: Уг= 21,8 + 4,2х| + Ю.Зхз - 2.7х12 - 6,4хз* +5,2х|ха; Уз = 31,2 + 5.6x1 + 11,2хз - 3,6х|2 - 7,2хгг +6.4х|хз;

Анализ полученных математических моделей и их геометрических образов показал, что на нсследуемыг некондиционных по степени загрязнения заполнителях с использованием добавки ПФС в количествах 2-4 % от

массы цемента могут быть получены мелкозернистые бетоны классов В 15 В 25 при расходах цемента в пределах 250 - 450 кг/ ы3. После тепловла»; ностнои обработки указанные мелкозернистые бетоны набирают не мене 70 % марочной прочности.

Для выявления оптимальных технологических параметров предвари тельной обработки песка , помимо расходов цемента и добавки ПФС , ва рьнровали долю воды за творения, используемую для обработки песка в сме сителе на первой стадии приготовления смеси, в пределах oj 50 до 100 от общего расхода воды на замес. Предварительная обработка некондшш онного песка в смесителе позволила повысить прочность песчаного бетон; на 40 - 57 "» после 28 суток нормального твердения. Наиболее ">ффек тивной оказалась обработка песка 60 воды за творения. Введение до бавки ПФС из расчета 6-Юл на 1м- смеси в воду используемую длз предварительной обработки песка, обеспечило повышение прочности песча ного бетона в 2, 2 - 2, 8 раза по сравнению с образцами, изготовленным! обычным способом.

Зависимость марочной прочности песчаного бетона < Y* ), нзго топленного с предка pi гтельной обработкой песка , от расходов добавк» ПФС и цемента адекватно описывается математической моделью вида: Y4 = 135 + 27.5х| - 19xj + 1,5x1* + 35,8хз^ - Il4xix3 Анализ полученной модели показал, что исследуемая функция отклика относится к минимаксному типу и не имеет однозначных оптимумов в исследуемой области факторного пространства . Прочность получаемого песчаного бетона зависит не только от значении дозировок добавки ПФС и расхода цемента , но и от эффекта парного взаимодействия указанных факторов. Дозировка добавки ПФС должна быть увеличена в составах с пониженными расходами цемента. При этом относительный прирост прочности увеличивается по мере уменьшения расхода цемента. Результаты проведенных испытаний показали, что предложенная предварительная обработка пес-

ка в смесителе, осуществляемая частью воды затворения с добавкой ПФС

позволяет получать песчаные бетоны с марочной прочностью до 20 МП

Даже без обогащения исходного мелкого загрязненного песка отходами ка* недробления или другими укрупняющими материалами.

Предварительная обработка песка или щебня для обычного бетон проектных марок 200 и 300 показала, что и в этх условиях превдожсннъ.1 способ приготовления смеси обеспечивает прирост прочности в 1,5- 2 раз. после пропаривания. Испытания образцов естественного твердения, хранив шихся в лабораторных условиях более грех лет, показали , что в возраст, 1245 суток наблюдается прирост прочности на 20 - 25% . Таким образом эффект повышения прочности бетона за счет предложенной предварительно? обработки некондиционных заполнителей носит не случайный характер , сохраняется в весьма отдаленные сроки.

Пластометрические исследования свидетельствуют о том. что предварительная обработка заполнителя существенно влияет на кинетику струпу, рообразования , сокращая длительность индукц ионного периода на 1,52,5 часа. Одновременно с этим отмечено уменьшение значении показателей реологических свойств смеси - предельного напряжения сдвига т на 25 -35 % и пластической вязкости т] на 45 - 50 %. |

Анализ рентгенограмм и кривых ДТА исследуемых составов показал, что качественный состав новообразований в образцах с предварительной обработкой заполнителя не имеет существенных отличий от контрольных. Разница же между ними выражается птавным образом в более интенагвном проявлении эффектов основных продуктов гидратации цемента в образцах с предвар.ггельной обработкой заполшггеля.

Установлено , -гто предварительная обработка заполшггеля предложенным способом способствует существенному улучшен.по характеристик нормой структуры получаемого материала. Показатель однородности а

увеличивается на 40 - 45 % , а характеристика среднего разкера открыты; капиллярных пор >. уменьшается почти в 3,5 раза.

В связи с отсутствием в литературе данных о влиянии добавки ПФС при ее дозировках свыше 1,0% от массы цемента на коррозионную устой чивость стальной арматуры в бетоне были проведены электрохимически исследования . При этой установлено, что при расходах добавки ПФС о' 10 до 50 я м-1, соответствующих дозировкам 0.5-2,5*» от массы цемен та в расчете на безводное вещество добавки, плотность тока анодной поляри зации при крититеском потенциале + 300 мВ не превышает величины К мкА см г . "Это свидетельствует об устойчивом пассивном состоянии поверх ностн металла при введении добавки ПФС в бетонную смесь во всем дна пазоне дозировок. Эти данные согласуются с результатами прямых коррози онных испытаний арм!грованных образцов в растворе хлористого натрия. Е течение 18 месяцев нейтрализация защитного слоя произошла на глубин) всего до I мм, что обеспечило сохранность арматуры от коррозш«.

В качестве обобщенного показателя стойкости бетона в агрессивные условиях была принята силовая характеристика его трещиностойкостн • вязкость разрушения, оцениваемая величиной критического коэффициента напряжений К:" , определяемый по результатам неравновесных испытаний Выявлено, что предварительная обработка леска предложенным способом на 15% повышает значение коэффициента Кс* по сравнению с промыв-сой и на 40 % по отношению к контрольным образцам на рядовом песке.

Обладая повышенной трещиностойкостью. получаемый материал спо-:сбен лучше сопротивляться циклическим агрессивным воздействиям типа юпеременного увлажне!шя и высушивания . замораживания и оттаивания. Это подтвердили результаты ускоренных испытаний образцов в насыщенном >астворе сульфата натрия. Коэффициент стойкости образцов на предвари-ельно обработанном некондиционном заполнителе повысился в 1. 2 раза.

Таким образом, проведенные исследования показали , что разра таннын способ с предварительной обработкой заполнителей позволяет су! сгвенно расширить сырьевую базу производства бетона и железобетона счет эффективного использования местных некондиционных нерудньи ма риалов.

В четвертой главе представлены результаты разработки нового сп соба формования смесей на заполнителях с повышенным содержанием ПГ основанного на выдвинутой рабочей гипотезе о том, что технический э фекг , подобный эффекту вакуумировання бетонных смесей , может быть д стигнут за счет использования некоторых тонкодисперсных промышленнь отходов , способных интенсивно впитывать избыточную влагу при контак с укладываемой бетонной смесью. В определенных условиях такие водой глощаюшие мaтq>иaлы могут слузиггь еще и своего рода регуляторами вла> постного режима твердения бетона : в начальной стадии впитывать избь точную воду затворения и тем самым способствовать повышению плотное! и прочности бетона, а при последующем твердении обеспечивать требуемь влажностные условия за счет отдачи обезвоживаемому бетону части водь аккумулированной водопоглощающим материалом на стадии формовани бетонной смеси. I

Для оценки способности пылевидных промышленных отходов и др) гих порошкообразных материалов впитывать избыточную воду затворсни при их контактировании с бетонной смесью, предложен критерии К»:

К, = ( ММВ + МКВ ) : < МКВ - ММВ ), где ММВ - максимальная молекулярная влагоемкость. % ;

МКВ - максимальная капиллярная влагоемкость, %.

Величина ММВ характеризует количество связанной воды , адсорби рованной на поверхности дисперсных частиц, когда еще не возникают жид костные мениски и капиллярные силы аутогезии. Значения ММВ определят по методу влагоемких сред, используемому в грунтоведении. Величина

МКВ показьпзет количество влага, находящейся в жидкофазном состоять заполняющей поровое пространство дисперсной системы. Ее значения опре деляли по методу Е.И. Андрианова.

Исследование таких дисперсных материалов как зола - уноса Ново черкасской ГРЭС, керамз1гговая пыль, известняковая мука, электродна пыль, мелтий перлитовый песок, показало, что величины ММВ и МКВ, ; также критерия К, изменяются в весьма широких пределах и для различны: дисперсных сред априорно непредсказуемы. При этом между значениям! критертя Кв и прироста прочности бетонных образцов, изготовленных i условиях контакта на стадии формования с исследуемыми порошками, вы явлена чрезвычайно тесная, почти функциональная корреляционная связь Казффнцие!гт корреляции между анализируемыми параметрами состав!и 0.94.

Из числа экспериментально изученных промышленных отходов наибо лее эффективными оказались зола - уноса НГРЭС ( Кв = 13,7, прирост проч носш 48%) и керамзитовая пыль ( К»= 12,6, прирост прочности 46%) Для выявления оптимальных услов!ш удаления из бетонной смеси избьпоч ной воды затворення при контакте с золой - уноса НГРЭС. поставлен эхепе рнме!гт по ортогональному плану типа ОЦКП - 2.

В качестве функции отклика была принята величина водонасыщения слоя золы - уноса W,, %. Фактораьш служили длительность контактирования золы с формуемой смесью (X») и толщннз слоя золы { Х5 ). В результате реализации плана эксперимента получена адекватная математическая модель вида:

W, = 3.1 +■ 0.66x4 - 43хз 4- | ,5хз2 - 0,42x^x, .

Анализ полученной модели и ее геометрической интерпретации показал, что эффективное впитывание влаги из бетонной смеси происходит в слое толщиной до 4 см в течение 25 - 30 мин.

Контакт формуемой бетонной смеси с водоноглощающнм пылевидн промышленным отходом типа золы - уноса НГРЭС принципиально мо; осуществляться тремя способами : на подстилающем слое порошка, при сыпке формуемой поверхности сверху и при заполнении пылевидным от дом технологических пустот в толще изделия или конструкции .

Возможной областью применения формования на подстилающем с: может быть изготовление тонкослойных плит и панелей методом " лиц вверх ", а также бетонирование так называемых распластанных конструкц типа дорожных покрытий. В работе изучена возможность использования кого способа и для омоноличнвания швов сборных облицовок канал* Испытания показали, что использование подстилающего слоя золы - унг НГРЭС при заполнении растворной смесыо швов между облицовочны плитами обеспечило повышение прочности цементно - песчаного раствора 19-27°.0 и на 60 снизило его усадочные деформации.

Эффективность формования с засыпкой смеси слоем золы - уноса св< ху изучали на образцах мелкозернистого бетона, подвергавшихся теги влажностной обработке. В этих условиях достигнуто повышение прочно ных показателей на 35 - 40 %. Это объясняется тем. что в условиях теги влажностной обработки данный способ обеспечивает снижение деструкц бетона. Положительное действие слоя засыпки обусловлено повышением I чальной структурной прочности пропариваемых образцов, а также снижет ем температурно - влажностиых градиентов между центром и наружной л верхностью образцов. Такой способ может быть осуществлен при формот нии тонкослойных плит и панелей "лицом вниз", а также при устройстве ы нолитных подготовок под полы и т.п.

При изготовлении массивных изделий типа блоков стен подвалов , также при бетонировании конструкций типа буронабивных свай, монол» ных ленточных фундаментов, допускающих образование в их теле технол гнческих пустот, может быть применен третий способ, предусматривают:

заполнение пустот пылевидными отходами. Испытания, проведенные на бе тонных образцах - кубах с ребром 200 мм и вершкальньпш пустотными каналами, заполняемыми золой - уноса, показали, что несущая способности пустотелых образцов с уменьшенным на 25 % объемом бетона не снижаете; по сравнению со сплошными образцами, изготовленными обычным способом. Для предотвращения формирования структуры бетона с повышенно? капиллярной пористостью в зоне контакта с водопогпощаюшей засыпкой предложенный способ предусматривает после извлечения трубчатого пусто-тообразогя геля повторное вибрирование в течение 5 - 10 с н заглажнванж формуемой поверхности. За счет этого приема обеспечивается снижение по казателен интегральной открытой пористости бетона на Ю - 15

В »тэтой главе изложены результаты производственной проверки i расчет технико - экономической эффективности результатов исследований.

При орппшзацин производственных испытаний были учтены следую щие особенности разработанных технологических приеагов. Приготовленж Зетонной смеси по предложенной двухстадийнон схеке тге требует измененш сонтроля качества смеси и бетона . Формование изделии с пустотами, запол тяемымн пылевидными отходами, обусловливает необходимость учета мае ятабного фактора п{|и изготовлении образцов. В этой связи в произвол гтвенных условиях изготавливали и испытывали фрагменты фундаменты) стоков натуральной толщины 400 мм.

На полигоне Новочеркасскош завода силикатных строительных мате >иалов были изготовлены кубические фрагменты блоков типа ФБС - 40Í фосктного класса по прочности В 7,5 по обычному и предложенному вари 1нтам. Предложенный способ предусматривал двухстаднйнос приготовлен!!« >етонной смеси: сначала загружали в смеситель щебень и песок и перемеши (али их с 60 % воды затворения, в которую добавляли 45 % - ный рас вор отхода производства пентаэритрита ПФС из расчета 20 л/ мПоел< |редвартел1>иой обработки заполнителей в течение 2.5 мин в смеситель ;а

грували цемент и остальную воду и перемешивали смесь 1.5 мин. В фо вертикально устанавливали трубчатый пустотообразователь диаыетрои мм h заполняли его золой H ГРЭС. В форму укладывали бетонную ctsz^ внброупоотненнем в течение 30 с. Пустотообразователь извлекали, при эп образующийся канал заполнялся высыпающейся золой. Затем прс водили повторное вибрирование в течение 10 с. Отформованные нз лил после предварительной выдержки твердели в пропарочной камере режныу(3 + 8 + 5 ч ) с изотермическим прогревом при 80 "С.

Испытания фрагментов блоков на 250 - тонном прессе показали, < прочность бетона при предложенной технологии повысилась на 45 *•- За с« этого несущая способносгь пустотелого блока при сниженном на 20 % р ходе бетона превысила на Iп *'• показатели базового варианта. Расчгт •» номичесхон эффективности показал, что предложенная технология позвал

на 19, 2 *■'» снизить себестоимость продукции, обеспечивая при этом osa»

i

мню материальных ресурсов ( цемеща. щебня, песка ) и утилизацию rrj

мышленлых отходов. Экономический эффект составляет 144. 4 млн. руб

j

расчете на пронзвогигтельную мощность технологической линии 5000 у

ГОД. ;

ОБЩИЕ ^ЫВОДЫ

1. Предложено новое решение актуальной проблемы исполъзоваиш бетоне некондиционных заполшгтелей с повышенным содержанием пьшшз пых и глинистых частиц, путем предварительной их обработки в смесите водой затворен ия с добавкой отхода производства пмггаэрнтр1гта ПФС также формования смеси в условиях контактирования с тонкодисперсиъи техногенными материалами типа юлы - уноса ТЭС.

2. Установлены закономерности структурообразования бегова П) двухсгадийиоы способе приготовления бетонной смеси на заполнктсдах, с держащих от 4 до 15 ' пылевидных и глинистых частиц, последние в резуд тате предложенной предварительной обработки выполняю! функции ыикр

наполнителя благодаря чему из 15..20 % уменьшается предельное напряжение сдвига, на 35...40 % снижается пластическая вязкость смеси и на 1,5 ... 2,5 часа сокращается длительность индукционного периода формирования цементного камня.

3. Методами теории планирования эксперимента получены полиномиальные модели второго порядка, адекватно на 5 % - ном уровне значимости описывающие зависимость прочности бетона на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц от расходов добавки ПФС и цемента при двухстадннном способе приготовления смеси: при расходах цемента от 250 до 550 кт/м3 дозировка добавки ПФС. по мере снижения содержания цемента в смеси, должна увеличиваться в пределах 2 ... 4 %. от массы цемента в расчете на безводное вещество добавки .

4.Выявлено положительное влияние фнзико - химического воздействия воды затворения с добавкой ПФС при разработанном новом двухстадинном способе приготовления бетонной смеси на заполшггелях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц на прочностные и эксплуатационные свойства получаемых бетонов: марочная прочность повышается на 40..30%, коэффициент трешнностойкости возрастает на 25%, коэффициент стойкости при циклических агрессивных воздействиях увеличивается на 20%, прирост прочности в возрасте 1245 суток достигает 20...25%.

5.Установлено. что часть избыточной воды затворения смесей на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц, характеризующихся высокой водопотребностый, может быть удалена при контакте формуемой бетонной смеси с тонкодисперсными техногенными материалами. Наибольший прирост прочности бетона за счет удаления избыточной воды затворения. порядка 45%, отмечается при контакте формуемой бетонном смеси с золой - уноса Новочеркасской ГРЭС.

6. Выявлено, что вопопоглощаюшая способность тонкодисперсных материалов при их контакте с бетонной смесью определяется величиной пред-

ложснного критерия К*, отражающего соотношение между значениями на) симальной молекулярной и максимальной капиллярной влагоемкостей п< рошков: для эффективного удаления избыточно!! воды затворения из фо| муемой бетонной смеси, используемый материал должен удовлетворят условию К« = 10.

7. Выявлена корреляционная зависимость между предложенным крите рием водопопгощающей способности тонкодисперсных техногенных мате риалов , в условиях их контактирования с формуемой бетонной смесью. I приростом прочности получаемых бетонов: величина коэффициента корре ляцни достигает 0. 94.

8. На основе эксперимешально - статистической модели завпсимосл интенсивности удаления избыточной воды затворения от условий контакт рования бетонной смеси с тонкодиспгрснымн техногенными материалам! установлено , что наибольший эффект достигается в слое золы - уноса Ново черкасской ГРЭС толщиной до 4 см в течение 25...30 мин, за счет чего обеспе чивается увеличение прочности бетона в 1, 5 раза, снижение открытой порис тости на 25% и уменьшение усадки на 60%.

9. Опытно - промышленная апробация разработанной техноло гни приготовления и формования бетонных смесей на заполнителях с повы шейным содержанием пылевидных и глинистых частиц в условиях произвол ства фундаментных блоков типа ФБС подтвердила возможность полученш изделий, полностью отвечающих нормативным требованиям, со снижениен их материалоемкости на 25% .

10. Разработанная новая ресурсосберегающая технология, вкгао чающая двухстадийное приготовление бетонной смеси с предварительно? обработкой заполнителей с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц водой затворения и добавкой ПФС и формование в условиях контакта бетонной смеси с золой - уноса Новочеркасской ГРЭС . позволяет снизить себестоимость продукции на 15 ''о и получить годовой экономнче-

ский эффект в размере 144. 4 млн. руб. в расчете на производственную мощ ность технологической линии по выпуску фундаментных блоков 5000 м3 i год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. A.c. N1377187 СССР. МКИ В 28 В 11/00. Способ формования бетон ных изделий / А. М. Питерский, А. И. Белов, ЕЛ. Шляхова // Открытия изобретения. - 1988. -N 8.

2. Невский В.А., Шляхова ЕА. Особенности технологии бетона на некондиционных заполнителях . - Деп. в ВИНИТИ 14. 07.93. N 1970 - 1393.

3. Питерский A.M.. Шляхова ЕА. Новый ресурсосберегающий способ при готовления бетонной смеси /7 Проблемы ирригации в Ростовской области Тез.докл. научно - теорет. конференции.- Новочеркасск, 1993.-С. 171.

4. Пузей Е.В., Питерский A.M., Шляхова ЕА. Ингибиторная защита арматуры в бетоне /'/' Проблемы мелиорации и экономики Юга России: Тез. докл конф. - Новочеркасск, 1993.-С. 169.

5. Питерский A.M.. Шляхова ЕА. Повышение эффективности бетонов на некондиционных заполнителях ¡1 Повышение долговечности конструкций сельскохозяйственных зданий и сооружений: Международный сборник научных трудов - Новосибирск: НГАУ, 1994. - С. 24 - 27.

6. Питерский А.М., Шляхова ЕА. Совершенствование технологии приготовления строительных растворов на некондиционных песках // Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкций: Материалы международной научно - технической конф. - Ростов - на - Дону 1994. -С. 200-201.

7. Шляхова ЕА. Использование запыленных заполнителей в бетонах и растворах </ Проблемы ирригации в Ростовской области: Тез. докл. научно -теорет. конф. - Новочеркасск, 1995.- С. 147.

8. Патент N 20282"9 РФ МКИ С 04 В 28/04 Способ приготовления бетонной смеси / Питерский A.M., Федоров В.М.. Пилипенко В.М.. Шляхова

Е А., Л исконов А А. // Открытия . Изобретения. - 1995. - N4.

9. Питерский А.М.. Шляхова ЕА., Васильев С.М. Эффективность использс вания пылевидных отходов в технологии бетона II Эффективные материал и конструкции для сельскохозяйственного строительства: Международны! сб. научных трудов - Новосибирск: НГАУ, 1995. - С. 94-97.

10. Васильева Р.В.. Невский ВА., Шляхова Е А. Ресурсосберегающая техно логия использования некондиционных заполнителей для бетона II Тез. докл республиканской научно - практической конф. - Принято к печати , 1996.

11. Невский В А., Шляхова ЕА. Особенности технологии на некондицион ных заполнителях // Тез. докл. международной научно - практич. конф. - Рос тов - на - Дону: РГСУ, 1997. - С. 19 - 20.

ЛР №020818 от 20.09.93. Подписано в печать 14.10.97. Формат 60 х 84 1 / 16 Бумага писчая. Ксерокс. Уч. - изд. л. 1,0. Тираж 80 экз. С

гвэ

Редакционно - издательский центр Ростовского государственного строительного университета 344022, Ростов - на - Дону, ул. Социалистическая, 162

/ - д

/ ^ :' / о

ростовский государственный строительный

университет

шляхова елена альбертовна

ОСОБЕННОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ НА ЗАПОЛНИТЕЛЯХ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ПЫЛЕВИДНЫХ И ГЛИНИСТЫХ

ЧАСТИЦ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук профессор В.А.Невский

Ростов - на - Дону 1997 год

г

СОДЕРЖАНИЕ

с

»

ВВЕЩЕКИЕ ........................................... 5

>

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ ............. 11;

1 .1. Пути расширения сырьевой базы заполнителей ... 11 Т.2. Особенности структурообразования

мелкозернистых бетонов ....................... 15

1.3, Анализ способов получения бетонов на

низкокачественных заполнителях ............... 18

1.3о1. Обогащение некондиционных мелких

заполнителей..........................18

1.3.2. Предварительная обработка заполнителей в бетоносмесителях ....... 21

1.3.3. Снижение водосодержания в бетонных смесях................................ 24

1:. 4. Рабочая гипотеза и блок-схема исследований ... 2? 1.5. Выводы....................................... 29

2.. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ ... 31

2.1. Характеристика исходных материалов ........... 31

2.2» Методика изготовления и физико-механических

испытаний образцов ........................... 35

2.3о Физико-химические и электрохимические

методы исследований ........................ 40

2.4о Математическое моделирование и построение

геометрических образов функций отклика ....... 43

2о5о Метрологическое обеспечение экспериментальных

исследований ................................. 48

3. ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

НА ОГРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА БЕТОНОВ............ 52:

3.1 • Механизм воздействия пылевидных и глинистых

частиц на твердение бетона .....................52

Зв 1.1 . Влияние загрязняющих оболочек на зернах

заполнителя............................. 54

ЗЛ.2. Оценка пылевидных и глинистых частиц

как тестообразующего компонента......... 58

ЗЛ.З. Роль пылевидных и глинистых частиц

как микронаполнителя................... 59

3.2. Интенсификация предварительной обработки

заполнителей................................... 65

3.3» Влияние рецептурно-технологических факторов на эффективность предварительной обработки

заполнителей................................... 75

3»4о Физико-химические процессы формирования

структуры и свойств бетона ..................... 87

Зо4о1. Кинетика структурообразования и

реологические свойства смеси......о..... 87

3.4.2:, Степень гидратации вяжущего и состав

новообразований ................. 90

Зо4.3. Зависимость поровой структуры бетона

от способов приготовления смеси ......... 94

I

3,5. Стойкость бетона в агрессивный условиях 96

I

3*6. Электрохимические исследования коррозионной

стойкости арматуры ............................. 99

3„7. Выводы................................с....... 103

4. СВОЙСТВА БЕТОНОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ

УДАЛЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОЙ ВОДЫ ЗАТВОРЕНИЯ ...................105

4.1. Теоретические предпосылки использования техногенных тонкодисперсных материалов для удаления

избыточной воды затворения................................105

4*2* Исследование водопоглощающей способности

порошкообразных материалов ..с.................. 111

4оЗ. Особенности условий удаления избыточной

воды затворения................................ 119

4.4. Влияние условий контактирования бетонной смеси с тонкодисперсными техногенными материалами на

свойства бетонов ...............................127

4.50 Выводы .о.......................................137

5 о ТЕЖ1К0-ЭК0Н0МИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................с. 139

^ 5.1 о Производственные испытания о.................с с. 139

502о Расчет экономического эффекта .................. 142:

5.3« Выводы.....о.»....................с..........о. 146

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.................................................147

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников ... о........... о...... 150

ПРИЛОЖЕНИЯ: !

Т. Акт производственных испытаний.......... 162

2о Акт внедрения| в учебный процесс ......... 164

}

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы ресурсосбережения в строи« тельстве обусловлена тем» что ©но является самой материалоемкой отраслью народного хозяйства. При этом особое место занимает производство бетонных и железобетонных изделий и конструкций, которые не только в настоящее время« но и в обозримой перспективе остаются основными строительными материалами. В общей стоимости материальных ресурсов, потребляемых в капитальном строительстве, стоимость бетона и железобетона достигает 25 %, В этой связи совершенствование технологии бетона в направлении обеспечения ресурсосбе«* реженмя относится к важнейшим материаловедческим задачам.

Вопросы развития ресурсосберегающей технологии бетона, помим< экономических аспектов, имеют и большое экологическое значение. В настоящее время загрязнение окружающей среды промышленными отходами угрожает разрушением баланса биосферы - основы существования

I

всего живого на Земле. Функционирование промышленного производства с его катастрофическими выбросами привело к значительному преобразованию состава и характера круговорота веществ в большинстве водных бассейнов и частично в атмосфере, что реально угрожает здоровью населения.

При всей перспективности и научно-технической обоснованности разработки безотвальных и безотходных производств с замкнутыми технологическими циклами, реальное их осуществление в значительных объемах возможно лишь в весьма отдаленном будущем, так как дл этого требуются огромные затраты времени и материально-технических ресурсов, связанные с необходимостью модернизации и коренной реконструкции практически всех производств. Поэтому еще долгие го ды будет доминировать проблема утилизации отходов и побочных про-

дуктов промышленного производства.

Строительство и, в частности, производство бетона и железобетона, как никакая другая отрасль народного хозяйства, наиболее

г

подготовлено для широкомасштабной утилизации самых разнообразны» промышленных отходов. Для ее осуществления, естественно, требуется дальнейшее развитие новых эффективных технологических решений.

Плодотворными трудами же скольких поколений отечественных и зарубежных ученых создана научная база общей технологии различных видов бетона. Вместе с тем, переход к рыночным отношениям выдвигает на передний план новые задачи, в том числе и в области производства бетона и железобетона. Специфика переходного периода находит свое отражение в таких формах как резкое удорожание добычи, переработки и транспортировки сырьевых материалов, разрыв сложившихся производственных связей и необходимость изыскания новых источников сырья, дефицит инвестиционных средств на ре

1

конструкцию и техническое перевооружение, потребность в снижении себестоимости для обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции. В этих условиях особое значение приобретают вопросы научного обоснования и технического совершенствования технологических приемов, режимов и процессов, обеспечивающих возможность полной или частичной замены традиционных материалов для приготов ления бетона местным некондиционным сырьем и промышленными отходами без снижения качества конечного продукта, фи этом желательно получать бетонные и железобетонные изделия и конструкции на б; зе местных заполнителей с максимально возможным использованием существующего технологического оборудования.

Щелью диссертационной работы является разработка споа бов получения бетонов на заполнителях с повышенным / А ... 15 % ,

содержанием пылевидных и глинистых частиц, не уступающих по прочностным и эксплуатационным свойствам бетонам на кондиционных заполнителях»

*

Научная- новизна работы состоит в том, что:

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена принципиальная возможность выполнения пылевидными и глинистыми частицами заполнителя функций микронаполнителя в твердеющей системе и выявлены технологические условия, при которых эти функции эффективно выполняются;

- разработана методика оценки водопоглощающей способности порошкообразных промышленных отходов при контакте с бетонной смесью

с использованием предложенного критерия К^ , учитывающего соотношение между показателями максимальной капиллярной и максимальной молекулярной влагоемкостей порошкообразных сред;

- выявлена корреляция между предложенным критерием водопогло-щающей способности порошкообразных промышленных отходов и прочностными показателями получаемых бетонов; ^

- разработан комплекс физико-химических воздействий на струк-турообразование бетона, заключающийся в обработке заполнителя водой затворения с добавкой отхода цроизводетва пентаэритрита ПФС на стадии приготовления смеси и удалении части воды затворения на стадии формования при осуществлении контакта бетонной смеси с порошкообразными промышленными отходами типа золы уноса ТЭС;

- комплексом методов физико-химического анализа / ДТА, РФА, пластометрия /, электрохимических коррозионных исследований и физико-механических испытаний установлено положительное влияние разработанных новых способов приготовления и формования бетонных смесей на прочностные и эксплуатационные свойства бетонов на заполнителях с повышенным содержанием пылевидных и глинистых частиц»

Приоритетная новизна предложенных технологических решений защищена авторским свидетельством СССР № 137718? "Способ формования бетонных изделий" и патентом Российской Федерации Ж 2028279 "Способ приготовления бетонной смеси".

Достоверность полученных результатов обеспечена статистическими методами оценки ошибок эксперимента и вероятностной проверкой адекватности математических моделей; использованием комплекса независимых методов физико-химического анализа, объясняющих природу изучаемых явлений, а также сопоставимостью экспериментальных данных с результатами производственной цроверки.

Практическое значение работы заключается в разработке технологических рекомендаций по применению новых способов приготовления бетонных смесей и формования изделий, обеспечивающих возможность расширения сырьевой базы производства и снижения себестоимости продукции за счет использования местных некондиционных заполнителей.

Апробация работы: основные положения диссертации доложены на научно-технических конференциях РГСУ /1992, 1993, 1995 гг/, зональной конференции "Проблемы мелиорации и экономики Юга России" /Новочеркасск, 1993 г/, международной конференции "Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкций" /Ростов-на-Дону, 1.994 г/, областной конференции "Проблемы ирригации в Ростовской области" /Новочеркасск, 1995 г/, республиканской научно-практической конференции "Актуальные проблемы отрасли"/Новочеркасск, 1996 г./, международной научно-практической конференции РГСУ /Ростов-на-Дону, 199? г/. ,

Публикации: по материалам диссертации опубликованы работы:

t. Авторское свидетельство № 1377187 СССР, МКИ В 28 В 11/00. Способ формования бетонных изделий / А.М.Питерский, А.И.Белов, Е.А.Шля-хова // Открытия, изобретения.- 1988.- Jfi 8.

2. Невский В.А., Шляхова Е.А. Технология бетона на некондиционных заполнителях / деп. Л 1970 - 1393 от 14.07.93 ВИНИТИ.

3. Питерский А.М., Шляхова Е.А. Новый ресурсосберегающий способ приготовления бетонной смеси / Тез. докл. научно-теорет. конференции // Проблемы ирригации в Ростовской области.- Новочеркасск.- 1993. - С. 171.

4. Иузей Е.В., Питерский A.M., Шляхова Е.А. Ингибиторная защита арматуры в бетон« / Тез. докл. конф.// Проблемы мелиорации и экономики Юга России. - Новочеркасск. - 1993. - С. 169.

5. Питерский А.М., Шляхова Е.А. Повышение эффективности бетонов на некондиционных заполнителях / Международный сборник научных трудов // Повышение долговечности конструкций сельскохозяйственных зданий и сооружений. - Новосибирск: НГАУ. - 1994. - С. 24-27.

6* Питерский А.М.» Шляхова Е.А. Совершенствование технологии приготовления строительных растворов на некондиционных песках / материалы международной научно-техн. конф. // Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкций. - Ростов-на-Дону. - 1994. - С. 200-201.

7. Шляхова Е.А. Использование запыленных заполнителей в бетонах и растворах / *ез. докл. научно-теорет. конф. // А1роблемы ирригации в Ростовской области. - Новочеркасск. - 1995. - С. 147.

8. Патент В 2028279 РФ. МЕСИ С 04 В 28/04. Способ приготовления бетонной смеси / Питерский A.M.. Федоров В.М., Пилипенко В.М., Шляхова Е.А., Лисконов A.A. // Открытия. Изобретения. -1995.-JS 4.

9. Питерский A.M., Шляхова Е.А., Васильев С.М. Эффективность использования пылевидных отходов в технологии бетона / Международный

сб. научн. трудов // Эффективные материалы и конструкции для сельскохозяйственного строительства. - Новосибирск: НГАУ. - Т995.-94-97.

10. Васильева Р.В., Невский В.А.» Шляхова Е„А. Ресурсосберегающая технология использования некондиционных заполнителей для: бетона / Тез. докл. республ. научно-практич. конф. // Актуальные проблемы отрасли. - Новочеркасск, 1996. - О. 102.

ТТ. Невский В.Ао, Шляхова Е.А. Особенности технологии на некондиционных заполнителях / Тез. докл. международной научно-практич. конф. РГСУ. - Ростов-на-Дону, 1997. - СГ. 19-20»

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 164 с. машинописного текста и содержит 34 табл., 30 рис., библиографический список из 145 наименований и 2 приложения, включающие акты производственных испытаний и внедрения результатов исследований в учебный процесс.

Т. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА й ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1,1. Цуги расширения сырьевой базы заполнителей

В общих затратах на материалы для приготовления обычного бетона доля заполнителей достигает 70 $ / 1/. Как известно, расход заполнителей в обычном бетоне превышает 80 % его массы, в связи с чем самой дорогостоящей частью бетонной смеси является не цемент, а такие заполнители как природный песок, гравий или щебень / 2 / .

^акое положение обусловлено рядом обстоятельств. Во-первых, общая тенденция в технологии бетона такова, что несмотря на повышение требований к прочности бетона, удельный расход цемента в среднем

снижается, а расход заполнителей соответственно возрастает. Это свя-

г

зано с совершенствованием технологического оборудования, формованием изделий и конструкций из жестких бетонных смесей, использованием эффективных; химических добавок, в том числе суперпластификаторов, повышением активности цемента и рядом других факторов. Во-вторых, себестоимость заполнителей довольно велика из-за низкого технического производства нерудных материалов по сравнению с цементной цро-мышленностью. В-третьих, на стоимость заполнителей очень большое влияние оказывают транспортные расходы. В ряде регионов заполнители, особенно крупные, доставляются потребителям за сотни и даже тысячи километров от места их добычи.

Основные резервы снижения стоимости заполнителей связаны с улучшением механизации работ в карьерах, в том числе с гидромеханизированной их разработкой с обеспечением комплексного безотходного использования месторождений, фракционирования, промывки и обогащения заполнителей при соответствующем технико-экономическом обосновании. Вместе с тем, слабая материально-техническая база промышленности нерудных материалов, необходимость применения специального дробиль-

но-сортировочного и промывочного оборудования, а также большая энергоемкость переработки каменных материалов не дают оснований в ближайшем будущем расчитывать на получение повсеместно высококачественных заполнителей для бетона. В этой ситуации наиболее реальными путями удешевления заполнителей, особенно крупных, является всемерное

расширение использования местного каменного сырья и крупнотоннажных

..............■ Г

промышленных отходов. Однако местные каменные материалы без специальной переработки чаще всего не удовлетворяют нормативным требованиям, предъявляемым к заполнителям для бетона, особенно в части их гранулометрического состава и по содержанию загрязняющих примесей.

По данным / 2 Л из зарегистрированных на территории бывшего СССР 2500 месторождений каменных пород с общими балансовыми запасами около Т4 млрд. м3 около 45 % приходится на долю изверженных пород,

i

1ií % - песчаников и 43,5 % - карбонатных пород. При этом получаемый щебень, особенно из песчаников, зачастую сверх нормы загрязнен пыле-ватыми и глинистыми примесями. Следует обратить внимание, что не всегда пылевидные примеси сказывают вредное влияние на прочность бетона. Так, по данным Р.Л.Маиляна / 2 /, содержание в карбонатных песках фракций менее 0,14 мм, достигающее в некоторых известняках-ракушечниках более 25 %, не только не оказывает отрицательного влияния, но даже играет положительную роль: улучшает связность и удобоукладывае-мость бетонной смеси по сравнению с песком без пылевидных фракций.

Тем не менее, большинство авторов отмечает вредное влияние, оказываемое пылеватыми и глинистыми частицами заполнителя на прочность бетона / 4 ... 8 /. Указывается, что п�