автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение активности цементов длительного хранения для производства строительных материалов

ГП О л

На правах рукописи

7

7 '

А Ильина Лилия Владимировна ,

ПОВЫШЕНИЕ АКТИВНОСТИ ЦЕМЕНТОВ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени камдидата-технических наук

Новосибирск дает

Работа выполнена а Новосибирской государственной академии строительства на кафедре строительных материалов и специальных технологий.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Белан В Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А.И. Кудякоа;

кандидат технических наук, генеральный директор КПД-6 С.В. Волков

Ведущая организация-

СП АО"Сибакадемстрой", г. Новосибирск

Защита диссертации состоится" 2-$ " актяёр* 1096 г. и 10 часов на заседании диссертационного, совета К 064.04.01 прц Новосибирской государственной академии строительства по адресу: 630008, Новосибирск, 0, Ленинградская, 113, НГАС, (ауд. 306).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАС.

Автореферат разослан" -2 Г "сеитя5ря 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. . Отсутствие в ряде северных районов страны достаточно развитой строительной базы и суровые кли-матмчески^ условия, позволяющие доставлять строшельные материалы к месту строительства в короткий навигационный период привели к спаду4 объема строительства. В Таких условиях особо актуальной становится разработка ресурсосберегающих технологий не требующих кардинальной реконструкции существующих предприятий строительной отрасли и больших капитальных' затрат.

Средний расход цемента на 1 м3 бетона составляет, кг/м3: В США - 295, Япония -320, Россия - 330-340. • При больших масштабах производства и потребления цемента в России вопрос его экономии и рационального использования приобретает первостепенное значение.

Цемент удовлетворяет всем требованиям существующих стандартов при соблюдении -правил хранения и транспортирования при поставке в таре в течении 45 суток для быстротверде-ющих и 60 суток для остальных видов цемента. Даже при хранении цемента в н0(р-мяяь'н-ых условиях он теряет активность уже через 3 месяца на 20 %, а через 1 год свыше 40%.

В этой связи изыскание путей максимального использования потенциальных возможностей такого вяжущего вещества как цемент является весьма актуальным вопросом.

Цель работы -разработать способы повышения активности цемента, подвергшегося длительному хранению. Исследовать кинетику кристаллизации новообразований, формирование структуры и прочностные свойства цементных материалов (цементный камень, раствор, бетон). Научно обосновать возможность рационального использования лежалого цемента и практические рекомендации по активизации цементов, изучить в условиях завода сборного железобетона эффективность производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций на цементах пониженной ашпзности.

Задачи исследования : 1.Выбрать способы активации цементов, подвергшихся длительному хранению.

2.Изучить епиямие тонкости помола цемента « комплексной додает на прочность цементных материалов (камня, раствора, бетона).

3.Изучить влияние добавок «а прочностные показатели мемемг-мых материалов (цементного-камня, раствора, бетона).

♦ .Изучить адекватность влияния добавок, содержащих сульфат-MOtft!, на прочность цементных материалов (камня, раствора и тяжелого бетона), изготовленных на цементах различной ах «тенист.

5.<Разработать оптимальные составы комплексных добавок в мент, подвергшийся длительному хрзнению.

6."Исследовать, влияние супьфат-осдержащик добавок на струкк рообразовame, фазовый и минерэлогический составы затверди адесо-вяжущего.

7.Изучить влияние различных дозировок «о м-п лек оных добавок кедтачество и состав отделившейся жидкой фазы м-з цеменше.1 теста w Фетой-жэй смеси.

©.Разработать рекомендации ло технологии 'Повышения акта® «ост« цементов. подвергшихся длительному хранению ад оп,ре,с пить экономическую эффективность предложенных решений.

Научная новизна. Активации лежалого цемента, содержа! го частично прогидратировяннне минералы, можно добиться bi дением сульфатсодержащихся добавок ъ комплексе с минералы компонентом, которые способствуют образован:™ среднеоснов] И низкоосновных гидроялшчнато-в я гидросульфоалюминатов кальция.

■При взаимодействии сульфатовдержащего -и минерального компонентов образуются комплексные соединения, изменяющие фазовый состав цемента. Что позволяет получить -новое вяжущ вещество с образованием гидроалюминатов и гидросульфоалюми натов-неболылой степени "оводненноети".

. Остановлена зависимость прочности бетона от количеств отделившейся жидко« фазы при равных значениях В/Ц отношени

Разработан новый экспрессный способ определения опп мального количества комплексной добавки (по количеству рщ лившейся жидкой фазы из цементного теста).

На защиту выносятся:

- способ повышения активности цементов, подвергшихся длительному хранению;

- 'экспериментальные данные по влиянию добавок,- содержащих сульфат-ионы на прочность цементных материалов;

- результаты экспериментальных исследований по влиянию технологических и рецептурных параметров на прочность цементных материалов (цементный камень, раствор .бетон) и результаты их математической обработки;

- экспериментальные данные по влиянию количества комплексной добавки, в цементе на количество отделившейся жидкой фазы цементного теста и бетонной смеси;

- способ определения количества добавки экспрессном методом по количеству отделившейся жидкой фазы.

Практическое значение выполненных исследований:

• показана возможность реянимации цемента пониженной активности добавками, содержащими сульфат-ионы, с целью повышения активности цемента и прочности цементных материалов ля>; сокращения расхода цемента

• установлена необходимость подбора оптимальной дозировки до-эавок, содержащих сулофзт-ионы в цементы, утратившие свою активность

■ разработаны состав и способ получения вяжущего для произ-зодства цементных материалов. На состав и способ производства вяжущего получено положительное решение на две заявки на 1атент в Роспатент (№ 95118888 и № 95121279) расчетный годовой экономический эффект, достигаемый при 1роизводстве ЮОтыс.м 3 в год бетонных изделий из активиро-занного вяжущего по предложенной технологии а сравнении с ;уществующей технологией производства таких же изделий и в гаком же количестве из цементов, подвергшихся длительному (ранению, составил в ценах на 1996г. - 20092351т.руб. ' Апробация работы. Результаты работы докладывались на международной конференции по проблемам использования вторичного сырья и производства строительных материалов, на 51-ой леждународной научно-технической конференции "Прогрессивные материалы и технологии для строительства", Новосибирск 1994г., на 52-ой научно-технической конференции, Новоси-

бирск, 1995г., на 13-ой международной научно-технической науковедческой конференции "Наука в условиях рынка", Новосибирск, 1995г., на научных чтениях "Ресурео- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций", Белгород, 1955г., на 53-ей научно-технической конференции, Новосибирск, 1996г., на 6-ой Сибирской (международной) научно-технической конференции по железобетону, Ново-г;.бирск, 1996г., на международной научно-технической конференции ' Современные проблемы строительного материаловедения" .Казань, 1996г.

Публикации. Основные результаты диссертационной рабоц опубликованы а восьми печатных работах и двух авторских свидетельствах,

• Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора состояния вопроса, 7 глав, освящающих результаты исследований, основных выводов, списка использованных литературных источников.

Рабита изложена на 226 страницах машинописного текста, включая 39 рисунков, 53 таблицы, 144 наименований источников, в том числе на иностранных языках, приложения.

Основное содержание роботы.

_Во введении . обосновывается актуальность темы, сформулированы цепь, научная новизна работы, основные положения, выносимые на защиту, практическая значимость работы, а также сведения о ее апробации.

__В первой главе . представлен аналитический обзор научных

публикаций по рассматриваемой проблеме. Отражены основные положения рабочей гипотезы.

Гидратационное твердение вяжущих веществ рассматривалось в теориях Ле Шательё (1882г.), Михаэлиса (1892г.), Ьэйкова (1923г.). Представления о физико-химических процессах, происходящих при таком твердении развиты в многочисленных работах, выполненных советскими и зарубежными исследователями: А.В.Волженским, Б.В.Рати новым, П А.Ребиндером, П.П Ьудниковым, М М.Сычевым, Ю.М.Буттом, И.И Ахвердовым,

О.П Мчеловым-Петросяндм, Р.Койдо, Г.А.Колоусеком, В С.Рама-чандраном, У.Людвигом и многими другими. Однако до сих пор отсутствуют общепринятые представления о механизме гидрата-ционного твердения вяжущих веществ. Необходимо отметить, что большие потенциальные возможности такого вяжущего вещества как цемент используются еще далеко не в полной мере.

На протекание процесса гидрагационного твердения большое влияние оказывают состав и структура цемента, условия его взаимодействия с водой. Сложность рассматриваемых вопросов во многом определяется уже самим объектом исследования -цементом, который является многофазным полиморч>.№1.ч материалом. При этом колеблется не только минералогический и химический состав , но изменяются и другие свойства, такие как удельная поверхность Кроме того необходимо учитывать возможность загрязнения цемента при транспортировании, снижение _ его активности при хранении (лежалый цемент).

Обзор литературных источникоз позволяет выделить три основных метода ускорения твердения: механическое" взаимодействие, химическое и физическоа воздействие. Данные методы наиболее эффективны при использовании цементов пониженной активности. С этой целью наиболее приемлемым способом является активизация вяжущего. При взаимодействии с водой зктив-несть цемента будет, во многом определяться состоянием поверхности его частиц, дефектами структуры кристаллов и т.д. С точки зрения современных представлений о кинетике протекания химических реакций с участием твердых фаз большое значение имеет наличие в структуре клинкерных минерапов примесных атомов, образование твердых растворов, По мнению Бутта Ю.М., особенности структуры клинкерных минералов, наличие в них изоморфных примесзй рассматривается в числе главных факторов, определяющих химическую активность, Ускорение взаимодействия цемента с водой может быть достигнуто на определенных стадиях твердения за счет регулирования состава жидкой фазы, интенсивности взаимодействия твердых частиц с водой, скорости роста кристаллов новообразований.

Энергия химической связи в комплексном соединении, исходя из поляризационных представлений, тем больше, чем больше поляризующее действие катиона и поляризуемость аниона.

Поляризующее действие катиона растет с увеличением заряда катиона и уменьшением его радиуса, а поляризуемость аниона падает в ряду

8Ю+4> Р04~3> 804 2> С02 2> ЫОз 1> Ск'1 Дпя различных катионов величина прочности увеличиваемся < сторону более сильного катиона. Чем прочнее связь в комплексе, тем выше прочность камня на его основе при прочих равных условиях. .Этим проблемам посвящены работы Ю.М Бутта, М.М.Сычева, В.В.Тимашева.

Изложенные выше соображения явились теоретической основой для выбора способа повышения активности цементов, подвергшихся длительному хранению.

Многие исследователи повышение прочности цементных материалов при оптимальной дозировке добавок, содержащих сульфат-ионы, в цементе, объясняют ''армирующим" влиянием кристаллов высокосульфатного гидросульфоалюмината кальция. Это приводит к увеличению объема новообразований, уплотнению цементного камня и снижению пористости, вследствие чего увеличивается механическая прочность. В последнее время появилось значительное количество работ, свидетельствующих о возможности вхождения сумьфат-ионов, наряду с ионами алюминия и железа, в гидроалюминатные фазы с образованием гидратирован-ных продуктов изоморфного типа.

Вышеизложенное позволило сформулировать научаю гипотезу, сущность которой заключается в следующем. Скорость реакции гидратации и процесс формирования структуры и прочности цементных материалов зависят 01 растворимости исходных составных частей цемента. При этом гидроксид кальция, сульфат-ионы и щелочные сульфаты являются одними из наиболее растворимых компонентов цемента и оказывают сложное химическое и физико-химическое влияние на процессы твердения цемента. Это проявляется, с одной сторочы, со способностью сульфата железа вступать в химические реакции с алюминатными и алюмоферритными фазами клинкера с образованием гидросульфоалюминатов и гидросульфоферритсв кальция влияющих на формирование микроструктуры и свойства цементного камня и бетона И с другой стороны, сульфат-ионы оказывают воздействие на растворимость таких соединений, как Са(ОН)г,

рогулируя тем самым скорость гидролиза алита. Поэтому введением добавок, содержащих сульфат-ионы, можно актиенс ■воздействовать на состав жидкой фазы зат зоренного водой •цемента, кинетику кристаллизации новообразований и 'вследствие этого на формирование структуры и прочностные свойства цементных матеоиалои.

Во второй главе приведены результаты -исследований да повышению прочности бетонов на основе .цементов .пониженной активности.

Для увеличения прочности бетонов при использовании цементов, •подвергшихся длительному хранению мами были рассмотрены следующие факторы: введение добавки гипса, использование для затворения горячей -воды; увеличение расхода цемента на 20%; использование домола цемента; введение ускорите ля твердения - хлорида -кальция; домол цемента в количестве 100, 75 и 50%; домол цемента с сокращением сроков тепловой обработки в 2 раза; введение добавки гипса с одновременным домол ом цемента в количестве 75 и 50% (рис.1).

Гнс-.t. З.нясимогт!. чрочноити ¿emlfl ог reiHiwiuin-

чеекш а рсиеитуи,и11 '^(«миров

1 - ÖE.TUH мпрк» МО, IB0.

2 - йетон mpfu 3J0, нормалым» условия (ii.y.)

гвердег.ил,

3 - введение галсе в ксищчестг-е 10 % ог насси

цементе, ТВ0. 4-го *('. n.J. гвепдеим, S - увеличение pacio.aj ц>;letna нэ СО i, ТОО, 6-ю не, н.у. тпердени, 7 - дсмол цемента, Tüi), в - домол цемента, н.у. гв&рдчния. 9 _ дшол цемента о иолвчествз ?£ Я к сскгашениа

cpc"iL ТВО » -1 г;JS, иролвркеание, lt>- го же. H.v. riteixsehiw.

.П^Г" *1вП'Л*К0С1* -твердим

:В работе»»спояь^онзяись цементы Чернореченского цементного завода, .подвергшиеся хранению на протяжении 1 года.

Анализ экспериментальных данных указывает на то, что использование цементов пониженной активности, а также снижение энергозатрат при тепловой обработке тяжелого бетона в 2 раза ведет к увеличению предела прочности при сжатии с 15,8...18,3 до 20,3...25,4 МПа (замена 50-75% цемента мопо-

-а- ■

тым). При замене же 100% количества цемента молотым и сокращенном режиме тепловой обработки прочность при сжатии составляет 35,6 МПа. Домол цемента в количестве 50% позволил увеличить прочность при схГатии до 24,8 МПа. Достаточный эффект достигался лри введении в состав бетона добавки ускорителя твердения СаС12 в количестве -до,-4%. При этом прочное гь при сжатии бетона составляет 24,03 МПа, а'после двухмесячного твердения повышается до 2У,6 МПа, т.е. прирост проч-ностм составляет 23%,

Другие факторы, используемые при решении данной задачи, ■использование горячей воды при затворении, увеличение расхода цемента и другие существенных результатов не дали.

Следовательно необходим поиск новой эффективной комплексной добавки для увеличения активности лежалых цементов п.ри использовании их в тяжелых бетонах.

В третьей главе приведены характеристики исходных материалов, описаны методы физико-химического анализа.

В, качестве вяжущего применялся портландцемент марки 400 "Чернореченского цементного завода, подвергшийся длительному хранению. м.. вследствие этого, не удовлетворяющий требованиям существующего .стандарта. Удельная поверхность цемента „составляет 2050 см 2/г, остаток на сите - 12,7 %. Вещественный состав портландцемента, - определенный методом рациональ ного химического анализа, следующий: алит (С35)-42,42 %, белит (С23)-13,7 %, трехкальциевый алюминат (С3АИ2,67 %, че-тырехкалъциевый алюмоферрит (С4.АР) - 28,15 %, гипс - 3,06 %. Прочность цементно-песчаного раствора на основе лежалого цемента значительно ниже. Активность раствора составила 19,6 МПа. В качестве мелкого заполнителя использовался обской песок с модулем крупности.1,75.В качестве крупного заполнителя использовался щебень месторождения г.Искитим. Как добар-. >ки-активизаторы применялись соли алюминия и железа.

Основное внимание уделено выбору добавок электролитов. ¡Приведены также характеристики минеральных-добавок-извести, цемента повышенной активности и гипса.

Физико-хИмические исследования исходных материалов ¡и полученных композитов выполнены с привлечением дериватогра-фического, рётгенофазового, микроскопического и химического

амзлмзов.

В четвертой главе исследовано влияние добавок, повышающих прочность цементного камня.

Изучено также влияние совместного яомола низкомарочного цемента и добавки на прочность цементного камня. Совместный помол цемента и добавки производился в фарфоровой мельнице. Тонкость помола определялась fío остатку на сите N008 в соответствии с требованиями ГОСТ 310.1-310.4-92.

• Для того, чтобы иметь возможность сравнить эффективность действия добавок и продолжительности помола, проведены эксперименты с использованием метода рационального планирования эксперимента с обработкой экспериментальных данных на ЭВМ.

По результатам экспериментов установлено, что самым отьнодействуюшим фактором является фактор, регулирующий введение комплексной добавки. Определена оптимальная дозировка компонентов комплексной добавки., состоящей из минеральной составляющей и сульфатоодержаидобавки. Установлена оптимальная продолжительность яомола вяжущего для использования его а цементных материалах твердевших как в нормальных условиях, так и подвергшихся тепловой обработке.

Эксперименты показали возможность повышения активности вяжущего на 81,5 % при тепловой обработке и на 44,1% - при нормальном твердении.

Повышение прочности цементных материалов при оптимальной дозировке добавок, содерж ащих сульфгт-ионы, в цементе можно объяснить "армирующим" действием кристаллов высокосульфатного гидросульфоалюмината кальция. Кроме того, присутствие сульфа~годержащих добавок в тбердеющем цементе интенсифицирует процесс гидратации силикатов кальция. Это приводит к увеличению объема новообразований, уплотнению цементного камня и снижению пористости, вследствие чего увеличивается механическая прочность.

Эти предложения подтверждены данными рационального химического анализа продуктов гидратации, дериватографического исследования, рентГенофазового анализа и микроскопического ¡исследования, из которых видно, что на активированном цемен: те не только увеличивается процентное соотношение мелких пор,

снижается эффективный радиус -пор (рис.2), -но ■и снижается общая пористость камня. «В цементном камне на -основе лежалого цемента преобладают поры диаметром 150-4,86 мкм, в -цементном камне на основе активированного ------------...р«л».«-». ю «им с. -цемента - лоры диаметром 0,0965 - 0,0051 мкм.

Пятая глава посвЛщекз изучению влияния комплексной до-•бавки, содержащей минеральную составляющую и сульфатсодер-жащую добавку, на прочностные свойства цетлентно-песчаных растворов. Исследования проводились с помощью-метода , рационального планирования эксперимента с обработкой результатов ' на ЭВГ

■На первом этапе исследований изучалось влияние вида минеральной добавки (В) и ее количества (С) на прочность раст- ' вора, изготовленного при разном водоцементном отношении (А) из вяжущего различной продолжительности домалывания (Д). Предварительные исследования показали возможность стабилизации на данном этапе параметров тепловой обработки (4+6+4 при температуре 80°С), а также определить уровни варьирования исследуемых факторов: "А" изменяли в интервале от 0,4 до 0,44, "В" - известь, цемент марки 400, гипс, "С"- от 1 до 3% и "Д"- от 20 до 60 мин.

На втором этапе исследований изучалось изменение показателей прочности в зависимости от вида добавки, содержащей сульфат-ионы (В), ее количества (С) и количества воды затво-рения (А), которые -изменяли а интервалах соответственно: сульфат железа (II!), сульфат алюминия, алюмэкалиевые квасцы; 0,5 - 1,5 % и 0,4 - 0,4*4. В-.качестве четвертого была принята продолжительность-помола,-принимаемая !о-интервале от 20 до 60 минут.

В результате реализации двух трехуровневых чятырехфзк-торных экспериментов получены оптимальные параметры раство-

- и -

ра , на основе малоактивных цементов (таблица 1)

Таблица 1

Оптимальные параметры

Вид Параметры Минимальная

добавки Кол-во воды затворения Продолжит помоги Кол-во добавки прочность Мпа

ТВО н ТВ ТВО н тв ТВО И те ТВО н.те.

сульфат железа ' 0,40 0,40 60 40 '1,5 1,Ь 18,20 31,50

сульфат алюминия 0,40 0,40 ; 60 40 г,5 1,5 17,07 29,48

эл<-юмока тевые квасцы 0,40 0/10 60 40 1,5 1,5 16,25 31,74

известь 0,40 0,44 40 40 3,0 3,0 18,92 19.53

цемент М400 0,40 0,44 40 40 3,0 3,0 • 14,88 15,24

гипс 0,40 0,44 40 40 3,0 3,0 10,42 ' 15,14

При проведении экспериментов добавка вводилась как в сухом состоянии при помоле вяжущего, так и в жидком состоянии совместно с.водой затнорения.

Прочность при сжатии у образцов, подвергшихся тепловой обработке, увеличилась на 11,8 %, а у образцов, твердевших в нормальных условиях,- на 45 %.прочность при изгибе у образцов, твердевших в нормальных условиях увеличилась на 38%.

В шестой главе выполнено экспериментально-статистическое моделирование свойств бетонов на основе лежалых цементов с применением методов математического планирования эксперимента и обработки результатов на ЭВМ.

Па первом этапе исследований изучалось влияние продолжительности изотермии (А) и соответствующей ей температуры тепловой обработки (В) на прочность бетона изготовленного при разном водоцементногл отношении (С) и разном количестве сульфатсодержащей добавки (Д). Предварительные исследования показали возможность стабилизировать на данном этапе расход минерального компонента комплексной добавки в количестве 2 % от массы цемента, а также, определить уровень варьирования

исследуемых факторов : "А" изменяли в интервале от 4 до 8 часов, "В" ; от 70 до 90°С', "С" - от 0,45 до 0,65 и "Д" - от 0,5 до 1,5%.

На втором этапе исследований изучалось изменение показателей прочности в зависимости от продолжительности помола вяжущего (А), температурь» изотермии (В), количества сульфат-содержащей добавки (Д), которые изменяли в интервалах соответственно 60-120 минут, 70 - 90°С и 0,5 - 1,5 %. В качестве четвертого, фактора было принято водоцементное отношение, принимаемое в интервале от 0,45 до 0,65.

В результате реализации двух трехуровневых четырехфак-торных экспериментов получен бетон, характеризующийся широким диапазоном физико-механических свойств (см.табл.2).

Таблица 2

Зависимость прочности бетона от количества добавки,

продолжительности помола и количества воды затворения

Кон-ао 1.0 1,5 0,5 -0,5 1,0 1,5 1,5 0,5 1,0 0,0

добавки,%

Продолжит 60 60 60 60 60 60 120 120 120. 0

помола

В/Ц 0,45 0,55 0,65 0,45 0,56 0,65 0,55 0,65 0,65 0,55

оп .-¡шенив

7 с/т 9,61 11,7 6,03 20,0 9,6-2 5,23 12,Е 6,69 10,5 8,82

Кс* 14 13,6 17,4 10 6 28,6 16,2 0,49 21,1 9,78 15,2 13,9

МПа 23 18,5 22,0 15,4 32,3 18.Э 12,9 20,9 15,7 16,0 16,1

Полученные экспериментально-статистические модели проч-

ности бетона обладают большой информативностью и высокой разрешающей способностью и позволяют с учетом взаимосвязи исследованных рецептурных и тэхнологических факторов определять их значения для обеспечения максимальных или заданных свойств бетона.

Разрзботан метод ускоренного определения оптимального количества комплексной добавки в цементные материалы (цемен. камень, растиор, бетон) по количеству отделившейся жидкой фазы при фпльтроваими под вакуум-отсосом с целью получения бетонов с максимальной или заданной прочностью. Установлена

зависимость между иодоудержизающей способностью цемента (лежалого и активированного) и прочностью бетона изттовпенисго на этом цементе (В/Ц теста =В/Ц бетонной смеси) (см.рис.3).

— И/Ц - 0.«

—д

й. Н/'в /1

<4 /

и

<0

&

а

-2

■I

количество дозаьк*. % ог ¡лес с и пене и га

5

л А.

: 1й. ■•

Зянисль-ост». гр^ччогти Огтоы» розьйся *оэ,'',ла.1Сцтив «милиция ».«ЛИОН фпи 1 * ЪО »мя*

ПГ},ПД П01'У>М. р.ъи»»!»»»

Рис.Э Энспр»сс11«а метсв отделения каяячестьа дс?в»«ч

Седьмая глава посвящена технико-зкономическому обоснованию производства бетонов на основе цементов, подвергшихся длительному хранению.

Приведены варианты изготовления вяжущего на основе цементов, подвергшихся длительному хранению и комплексной добавки.

На предлагаемую коглплексную добавку для активизации цемента и на само вяжущее получено положительное решение Комитета по изобретениям России (Ы 95118888 от 08.11.95. и N 95121279 от 20.12.95.)

Результаты расчета технико-экономической эффективности предложенной технологии позволяют утверждать, что при мощности завода 100 тыс.мл бетона в год условно-годовая экономия при производстве бетонных изделий из активизированною вяжущегр по предложенной технологии в сравнении с существующей технр-погией производства таких же изделий и в таком же количестве из цементов, подвергшихся длительному хранению, составил в цена* на 1096г.-20092351 т.руб.

Опытно-промышленная проверка экспериментальных данных свидетельствует об увеличении прочности бетона на 36 % - при твердении в условиях тепловлажностной обработки и на 32 % при твердении в нормальных условиях.

ОхнаАные вывода.

1.В результате анализа литературных источников и проведенных исследований выявлены основные методы активации цементов, подвергшихся длительному хранению. Из рассмотренных методов преимущество следует отдать применению комплексных добавок,

2.На основании того, что энергия химической связи в комплексном соединении увеличивается с увеличением заряда катиона и уменьшением его радиуса и с увеличением поляризуемости аниона, а чем прочнее связь в комплексном соединении, тем выше прочность камня на его основе при прочих равных условиях, предложена комплексная добавка, состоящая из супь- . фатсодержащего компонента и извести. При взаимодействии последних образуется гипс двугидрат.участвующий в дальнейшем в структурообразовании цементного камня. Предложенная добавка позволяет увеличить активность цемента на 45 %

3.Введение комплексной добавки ведет к изменению фазового состава цемента, о чем свидетельствуют данные рентгено-фазового, дериватографического и рационального химического анализа, т.е. образуется новое вяжущее (положительное решение на заявку на авторское свидетельство).

4.Сопоставление рентгенограмм проб цементного камня на лежалом и эктивироаанном цементе подтверждает наличие в гид-ратированном цементе гидроалюминатов и гидросульфоалюмина-тов с различным содержанием гидратной воды.

5.На основании экспериментальных данных в результате проведения пяти трехуровневых четырехфакторных экспериментов рекомендованы оптимальные составы и технологические параметры производства цементных материалов на основе цементов, подвергшихся длительному хранению (цементный камень, раствор. бетон) При этом предложенные оптимальные составы:

- регулируют структуру цементного камня;

- снижают общую пористость;

- уменьшают эффективный радиус пор;

- улучшают характер лор;

- повышают активность цементно-песчаного раствора на 45\о.

6.Разработан способ определения оптимального количества комплексной добавки для активизации цемента экспрессным методом (по количеству отделившейся жидкой фазы из цементного теста при фильтровании под вакуум-отсосом) с целью получения материалов с заданной прочность.

7.Разработзжа технология введения иомплексной добавки в цемент {в сухом и в жидком состоянии). Разработаны рекомендации по проектированию линий для активизации лежалых цементов комплексными лобавками. Разработаны технологические схемы введения добавок в условиях завода по -производству бетона

и на строительной площадке.

8.Р-езультаты опытмо-п.ромыщгге+мык ■моггыташвй подтвердили возможность повышения прочности бетона мэ 32 % - лри твердении а нормальных условиях м на 36 % - дри твердении а условиях теплозлажностной обработки. Предложенной способ повышения активности цементов, подвергшихся длительному хранению, рекомендован-к внедрению на СПАО "Сибакэдемстрой".

. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: •

1.Белан В.П., Безбородое В.А., Ильина Л.В. Сокращение сроков тепловой обработки при производстве сборного железобетона. //Прогрессивные материалы и технологии для строительства. Тезисы докладов международной конференции .по проблемам использования вторичного сырья и производства строительных материалов. НГАС.-Новосибирск, 1994.-c.11.

2.Белан В.И., Еердов Г.И., Каткова Т.Ф., Ильина Л.В. Повышение активности цементов .после длительного хранения ■ //Материалы, технология, организация строительства. Сборник тезисов докладов научно-технической конференции. НГАС.-Новосибирск, 1995.-с. 15.

3.Белай В.И., Ильийа Л.В. Оценка эффективности активизаций цемента комплексным способом //Наука в условиях рынка. Материалы очно-з'аоЧйой 13-й международной научно-практической науковедческой конференции.НГАС.-Новосибирск,1995.-с.68.

4.Белаи В.И., Каткова Г.Ф., Ильина Л.В. Повышение активности цемента низких марок//Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций.

Материалы международной конференции. Часть 3.-Бел(-о-род, 1995.-c.82.

б.БеланВ.И., Ильина Л.В. Повышение активности цемен-тоэ, подвергшихся длительному хранению //Ред.жур."Изв.вузов.Строительство".-Новосибирск. НГАС, 1996,- N 5.-C.4Q-42.

6.Беяан В.И., Каткова Т.Ф. Ильина Я В. Влияние вещественного состава цемента wa его свойства //Материалы, технс-лотик, организация строительства. Сборник тезисов докладов научно-технической тюнференции.НГАС.-Новосибирск,!S9G.-c. 10.

7.Белан В.И. Илъииа Л.В. Комплексная добавка для увеличения активности цемента //'Научные труды общества ученых Сибири и Урала.вып.Б.-Новосибггрск.'НАЖТ и НГАС, 1996.-с.68-71.

8.Бела» В.'И., Каткова Т.Ф., Ильина Л.В. Способ увеличения активности цементов, подвергшихся длительному хранению //Материалът международной научно-технической конференции -академические чтения "Современные проблемы строительного материаловедения",-Казань. КГАСА, 199*6.-с.

9 Белан В.И , Каткова Т Ф,, Ильина Л.В.'Комплексная добавка к цементным материалам и способ ее применения. - Положительное решение о выдаче авторского свидетельства от 08.11.1995 г по заявке N95118888.

10.Белан В.И., Ильина Л.В Вяжущее,-Положительное решение о выдаче авторского свидетельства от 20.12.1995г. по заявке N 9512Г279.

• \