автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение прочности и морозостойкости бетонов обработкой заполнителя кремнеземистыми добавками

РГБ ОД

На правах рукописи

Кожемякина Ольга Львовна

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И МОРОЗОСТОКОСТИ БЕТОНОВ ОБРАБОТКОЙ ЗАПОЛНИТЕЛЯ КРЕМНЕЗЕМИСТЫМИ ДОБАВКАМИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

профессор, доктор технических наук Горчаков Г.И.

доктор технических наук Чистов Ю.Д.

кандидат технических наук Астахов НоН.

Ведущая организация

- АО НИШИ "Стройиндустрия"

Защита диссертации состоится и 7 п ¿ж^_199

_ часов в аудитории на заседании специали-

зированного совета по строительным материалам К.053.11.02 при Московском государственном строительном университете по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб., 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

г. №

Ученый секретарь диссертационного совета

Ефимов Б.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Повышение срока службы бетонных и железобетонных конструкций и сооружений имеет большое народно-хозяйственное значение. Эта проблема является особенно актуальной для специальных бетонов: морозостойких, трещиностойких, водонепроницаемых.

Решение данной проблемы связано с повышением однородности бетона по структуре и свойствам. Наиболее слабым звеном в структуре бетона является контактная зона мевду цементным камнем и заполнителем, в которой обычно наблюдается начало и развитие процессов разрушения бетонов в эксплуатационных условиях.

Повышение морозостойкости и прочности бетонов может быть достигнуто целенаправленным формированием контактной зоны, ее вещественного состава и пористости.

Работа выполнена в соответствии с государственной программой "С тройпрогресс-2000".

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является повышение прочности, морозостойкости и трещиностойкости бетонов путем обработки заполнителя кремнеземистыми добавками.

В связи с этим основными задачами работы являются:

- разработка теоретических положений повышения прочности, морозостойкости и трещиностойкости бетонов цутем улучшения структуры контактной зоны "цементный камень-заполнитель";

- разработка составов и способа обработки заполнителей кремнеземистыми добавками;

- исследование свойств бетонных смесей и бетонов на обработанных заполнителях;

- разработка рекомендаций по определению состава бетонов на заполнителях, обработанных кремнеземистыми добавками, и технологии изготовления изделий из них.

Научная новизна. Разработаны теоретические положения формирования структуры контактной зоны в тяжелых бетонах путем обработки заполнителя кремнеземистыми добавками в присутствии суперпластификатора, позволяющие создать условия целенаправленного формирования вещественного состава и пористости контактной зоны, способствующие улучшению эксплуатационных свойств бетона.

Установлено с помощью Р$А, ДТА и электронной микроскопии, что предварительная обработка заполнителей кремнеземистыми добавками (отход производства ферросимеция, двуокись кремния, зола- уноса, сланцевая зола, пемза) способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция и снижению капиллярных пор в контактной зоне.

Установлено влияние предварительной обработки заполнителей на реологические и технические свойства бетонной смеси и на начальное структурообразование бетона, которое заключается в изменении распределения воды в бетонной смеси и снижении седимента-ционных процессов в контактной зоне.

Установлено, что введение кремнеземистой добавки разработанным способом способствует значительному повышению прочности бетона и получены поправочные коэффициенты, позволяющие использовать зависимости характерные для обычных бетонов в технологических расчетах для бетонов с кремнеземистыми добавками«

Установлена взаимосвязь морозостойкости бетонов с кремнеземистыми добавками с параметрами процесса микротрещинообразова-ния, коэффициентом интенсивности напряжений (вязкости разрушения), величиной дилатометрического эффекта и величиной и характером пор и получены зависимости, необходимые для прогнозирования свойств и оптимизации состава бетона.

Практическое значение. Разработана "Рекомендации по использованию микрокремнезема при производстве монолитного и сборного железобетона", включающие способ введения кремнеземистой добавки в бетонную смесь, заключающийся в предварительной обработке заполнителя кремнеземистыми добавками в присутствии суперпластификатора, который позволяет повысить прочность бетона в 22,5 раза, а морозостойкость в 3-3,5 раза.

Оптимизированы составы бетонов с кремнеземистыми добавками, обеспечивающие требуемые свойства. Отработаны режимы их тепло-влажностной обработки.

Новизна разработок подтверждена авторским свидетельством на изобретение.

Внедрение результатов исследований. Опытно-промышленное оп-робывание осуществлялось на заводе ЖБИ МО РФ (г.Иваново) при из-

готовлении специальных железобетонных конструкций с предварительной обработкой мелкого и крупного заполнителей микрокремнеземом с целью повышения морозостойкости и плотности бетона. Была выпущена партия железобетонных изделий в объеме 100 мЗ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ МГСУ в 1992-1993 годах.

Основное содержание работы опубликовано в двух статьях, получено авторское свидетельство на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 162 страницы машинописного текста, 41 рис., 22 таблицы.

На защиту диссертации выносятся:

- теоретические положения о повышении прочности и морозостойкости тяжелых бетонов путем обработки заполнителя кремнеземистыми добавками;

- способ введения кремнеземистой добавки и суперпластификатора в бетонную смесь;

- закономерности в изменении свойств и начального структу-рообразования бетонов с заполнителем, обработанным кремнеземистыми добавками;

- зависимость морозостойкости бетона с кремнеземистыми добавками от параметров микротрещинообразования, вязкости разрушения, величины дилатометрического эффекта, а также от величины и характера пор бетона;

- метод оптимизации состава бетона на основе полученных зависимостей;

- результаты опытно-промышленного опробнвания.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

На основании проведенного анализа возможных путей повышения срока службы бетонных и железобетонных конструкций, повышение прочности, морозостойкости и трещиностойкости бетонов связано с улучшением структуры контактной зоны между цементным камнем и

заполнителем. Многочисленные исследования привели к выводу, что контактная зона как элемент структуры бетона формируется в результате физико-химических процессов, проходящих между цементным тестом и зернами заполнителя. Зерна заполнителя разделяют цементное тесто на микрообъемы.

В связи с этим формирование структуры цементного камня и контактной зоны происходит в тонких слоях под действием поверхности заполнителя. Кроме того, заполнитель оказывает существенное влияние на распределение воды в бетонной смеси и формы ее связи. Часть воды связывается химически в результате взаимодействия с цементом. Ее количество в бетонной смеси не превышает 2%. Другая часть воды связывается физико-химически в результате адсорбции в зоне действия молекулярных силовых полей. Количество этой воды составляет около Большая часть воды (93-95$) в бетонной смеси связана механически и находится в межзерновом пространстве.

Поверхность заполнителя оказывает воздействие на прилегающие слои цементного теста. За счет адсорбционных, молекулярных и капиллярных сил эти слои теряют подвижность. Такие явления нельзя объяснить только отвлечением части воды затворения на образование адсорбционного слоя на поверхности зерен заполнителя, имеющей физико-химическую связь с твердой фазой и составляющей обычно не более 1% от массы заполнителя. Количество воды, отвлекаемое под влиянием заполнителя и влияющее на изменение консистенции бетонной смеси, в 7-12 раз превосходит количество адсорбционной воды. Толщина зоны взаимодействия зависит от свойств заполнителя и цемента и в среднем составляет около 10-15 мкм. Это обусловлено явлениями седиментации и образования "слоя обмазки", в котором взаимодействие охватывает мельчайшие частицы цемента, прилегающие к поверхности заполнителя.

Обычно заполнители имеют шероховатую поверхность и электрический заряд, притягивающий цементные частицы. В этом случае плоскость скольжения при механическом воздействии на бетонную смесь несколько отстоит от поверхности заполнителя. В дальнейшем в этой зоне образуется ослабленная структура бетона.

Уменьшение и уплотнение зоны контакта возможны при введении суперпластифицирующих добавок в бетонную смесь. Суперпластификатор, адсорбируясь на поверхности частиц цемента и заполни-

те создает утолщенную оболочку со значительным отрицательным

потенциалом и тем самым повышает эффект диспергации и от-

талкивания частиц, что способствует повышению подвижности смеси.

По своему составу и свойствам контактная зона отличается от остального цементного камня. Сращивание зерна заполнителя с цементным камнем связано с миграцией гидрата окиси кальция, образующегося при гидролизе трех- и двухкальциевого силиката, к поверхности зерен. В результате на поверхности заполнителя образуются кристаллы Са(СН)2 и СаС03.

Контактный слой существенно ослабляется за счет пор, образованных вовлеченным воздухом и дефектов, возникающих в результате седиментационных процессов, что проявляется в анизотропии свойств бетонов. Прочность контактного слоя в бетоне плотной структуры, примерно в 5-7 раз ниже прочности цементного камня.

Одним из эффективных способов повышения прочности и стойкости бетонов является применение кремнеземосодержащих добавок как жидких, так и пылевидных, которые взаимодействуют с гидратом окиси кальция и заполняют межзерновуп пустотность цемента.

При этом кремнеземистый компонент, равномерно распределяясь по всему объему цементного теста в бетонной смеси, практически, мало влияет на формирование контактной зоны.

На основании изложенного была разработана рабочая гипотеза по улучшению свойств бетонов за счет обработки заполнителя как мелкого, так и крупного кремнеземосодержащими компонентами с целью образования низкоосновных гидросиликатов кальция и снижения количества капиллярных пор в контактной зоне. Это возможно при распределении и фиксации кремнеземосодержащего компонента непосредственно на поверхности зерен заполнителя.

Обработка заполнителя таким образом изменит его водопотреб-ность за счет образования более тонких прилежащих слоев и снижения седиментации. Кроме того, применение суперпластифицирующей добавки компенсирует увеличение воды затворения при введении тонкодисперсного кремнеземистого компонента.

Обработанный заполнитель будет активно участвовать в формировании реологических свойств бетонной смеси за счет перераспределения воды и создания плоскостей скольжения.

После укладки (уплотнения) бетонной смеси создадутся специфические условия, которые повлияют на кинетику начального струк-турообразования цементного камня в бетоне и контактной зоне.

Зона контакта будет обладать пониженной пористостью и будет представлена в основном ниэкоосновными гидросиликатами кальция.

Этот факт должен существенно повлиять на прочностные и де-формативные свойства и, прежде всего, повысить нижнюю параметрическую точку процесса микротрещинообразования, отражающую начало процесса разрушения именно в зоне контакта между цементным камнем и заполнителем.

Должна повыситься вязкость разрушения бетонов (коэффициент интенсивности напряжений), характеризующая способность материала сопротивляться распространению в нем трещин. Процесс растрескивания бетонов, при механическом нагружении и действии окружающей среды, связан именно с качеством контактной зоны, которая является наиболее слабым звеном в структуре бетона.

Повышенная трещиностойкость бетона обусловит существенное повышение его морозостойкости, так как именно в контактной зоне обычно наблюдается начало и развитие процессов разрушения и развитие температурно-влажностных деформаций.

Таким образом, основной целью теоретических предпосылок явилось обоснование эффективного способа обработки заполнителя кремнеземистыми добавками, позволяющего создать условия целенаправленного формирования контактной зоны, ее вещественного состава и пористости, способствующих повышению физико-механических свойств бетона.

Исследование свойств контактной зоны между цементным камнем и заполнителем, обработанным кремнеземистыми добавками проводили на моделях. В качестве модели использовали кварцевую пластину с полированной поверхностью. Изучали три группы образцов: в цементное тесто с суперпластификатором С-3 в количестве 0,5% от массы цемента вводилась пластина с обработанной поверхностью жидкой кремнеземистой добавкой; во вторую группу образцов вводили необработанную пластину; в третью группу образцов необработанная пластина вводилась в цементное тесто, в которое была введена кремнеземистая добавка в количестве 2,5$ от массы цемента. После твердения в нормальных условиях в течение 90 суток, образцы рас-

калывали по контактной зоне. Порошок, соскобленный с поверхности пластины и, с прилегающей к ней поверхности цементного камня, изучали методами ДТА и РФА.. Установлено, что степень гидратации в контактной зоне между цементным камнем и поверхностью, обработанной кремнеземистой добавкой, значительно выше, чем с необработанной поверхностью (на 15-16%). Установлено также повышенное содержание низкоосновных гидросиликатов кальция.

Таким образом, фиксация кремнеземистой добавки на поверхности заполнителя позволяет создавать условия для целенаправленного формирования структуры и вещественного состава контактной зоны.

Методом планирования эксперимента был оптимизирован способ приготовления бетонной смеси с кремнеземистыми добавками. В качестве факторов варьирования были приняты: время перемешивания заполнителя с частью воды затворения, с растворенным в ней еу-перпластификатором, время перемешивания заполнителя с кремнеземистой добавкой, время перемешивания смеси с портландцементом и остатком воды затворения. В результате вероятностно-статистической обработки получены трехфакторные квадратичные модели, позволившие установить, что наиболее эффективным способом введения кремнеземистой добавки является предварительное смешивание крупного и мелкого заполнителей в бетономешалке с 25—ЭС^ воды затворения с суперпластификатором в течение 30-35 с с последующим введением кремнеземистой добавки и перемешиванием смеси в течение 30 с и введением цемента с оставшимся количеством воды затворения и перемешиванием в течение 50-60 с.

Исследование свойств бетонных смесей и бетонов, приготовленных по разработанному способу, позволило установить зависимости удобоукладываемости бетонной смеси и прочности бетонов от расхода кремнеземистых добавок. При использовании жидких кремнеземистых добавок оптимальным является расход 3-3,5% от массы цемента, а порошкообразной - 7-10%.

Исследование процесса раннего структурообразования бетонов с кремнеземистыми добавками, приготовленных предложенным способом и обычным, производили по изменению предельного напряжения сдвига, скорости прохождения УЗК, контракции и тепловыделения. Установлены зависимости, показывающие, что интенсивный рост пластической прочности, увеличение скорости прохождения УЗК, конт-

ракции и тепловыделения наблюдается в бетоне, приготовленном предложенным способом, несколько позже, чем приготовленным обычным способом. Объяснить это явление возможно тем, что структура бетонной смеси существенно изменяется при предварительной обработке заполнителя. Кремнеземистая добавка создает условия для уменьшения процесса седиментации в контактной зоне, а это приводит к увеличению воды в цементном тесте, находящемся в микрообъемах между зернами заполнителя, способной вступить в химическое взаимодействие с цементом. Поэтому период формирования структуры бетона с заполнителем, обработанным кремнеземистой добавкой, оказался несколько большим.

Как было показано выше, предложенный способ введения кремнеземистой добавки в сочетании с С-3 значительно изменяет свойства бетонных смесей и бетонов, поэтому для практики представляет интерес установление зависимости технических свойств бетонных смесей от главных факторов: расхода воды, нормальной густоты цемента и водопотребности заполнителей. Установлено, что в бетонных смесях при расходе цемента от 220 до 500 кг на I мЗ бетона удобоукладываемость остается практически постоянна.

Таким образом, основные зависимости ОК = ■/" (В) и I = / (В) имеют одинаковый характер в обычном бетоне и в бетоне с кремнеземистыми добавками, изменяется только положение кривой и, соответственно, получаемые по ней результаты.

Для установления величины поправок на расход воды затворе-ния для бетонных смесей с комплексными добавками заданной подвижности было проведено математическое планирование эксперимента.

В качестве факторов варьирования были приняты расход кремнеземистой добавки и расход супершастификатора. В результате были получены математические модели поправочных коэффициентов (1^, Кп), учитывающие влияние количества кремнеземистой добавки и суперпластификатора на водопотребность бетонной смеси:

для жестких бетонных смесей

Н^ = 0,65 ^ 0,25Д + 1.95С + 0,04Д2 - Х,54С2 + 0,05ДС (I)

для подвижных бетонных смесей

К = 0,95 - 0,09Д + 1,420 + 5,0Л2 - 1,2С2 + 0,01ДС, (2)

где:

Д - расход кремнеземистой добавки, %;

С - расход суперпластификатора, %.

Таким образом, для определения водопотребности бетонных смесей с комплексными добавками, необходимо выбрать по графикам и таблицам расход воды для обычных бетонных смесей без добавок, а затем с помощью поправочного коэффициента определить расход воды с комплексной добавкой.

Характер зависимости прочности бетона от Ц/В при применении

кремнеземистых добавок не изменяется. Прямая ^ = -f (-Ц-) рас-

В

полагается выше прямой для контрольного бетона, что свидетельствует об улучшении контактной зоны, однако введение кремнеземистой добавки расширяет область, в которой наблюдается прямолинейная зависимость прочности от Ц/В, что дает возможность проведения расчета состава обычного и высокопрочного бетонов по единой формуле.

Для выяснения роли кремнеземистых добавок (микрокремнезема, двуокиси кремния, сланцевой золы, золы-уноса, пемзы) в процессе разрушения бетонов при морозном воздействии и механическом наг-ружении, была исследована серия бетонов, характеризующихся постоянным значением В/Ц равным 0,43 при постоянном гранулометрическом составе заполнителей и расходе суперпластификатора С-3 равном 0,0/5 от массы цемента. В исследованиях применялся портландцемент Белгородского завода марки 500, щебень гранитный питкя-рантского карьера наибольшей крупностью 20 мм, водопотребностью 3$, песок Академического карьера с модулем крупности 2,63 и водопотребностью 7%.

Были изучены следующие свойства бетонов: пористость, прочность при сжатии, параметры процесса микротрещинообразования: верхняя и нижняя параметрические точки ( , Rt ) и призмен-

ная прочность ( Rop ), морозостойкость и коэффициент интенсивности напряжений (Кс)> характеризующий склонность бетонов к растрескиванию.

Пористость бетонов определялась путем трехстадийного насыщения. Первая группа пор определялась по насыщению образцов в среде 100% влажности, вторая группа пор - по насыщению этих об-

Таблица I

Свойства бетонов с кремнеземистыми добавками

й Вид кремне- Расход Пористость, Проч- ^.о ^ !.:оро- К ,

п/п зешстой добав-_%

ность

К-г гчт

30-

ын/

добавки ки¿о и гру- при г— — стой-

пт, Счга_ Кпр КОСТЬ,

цая ппы

\П& Г\ пр

ТИП. цикл

ЫПа

I. Контрольный без до6эеок

13,8 8,3 -11,6 0,34 0,62 300 2,4

2. Сланцевая зола

/¿¿0Р ^Що/ 30

14,5 4,3 96,6 0,73 0,89 900 2,77

3. Пемза

^¿О^бф/ 16

12,6 3,8 87,8 0,7 0,87 900 2,87

4. Отход производства с&ерро сплавов

/Б^Щ/. 7

10,1 3,0 101,5 0,77 0,92 1100 2,8

5. Двуокись кремния

/5\0о=100%/ 3 10,0 3,2 103',6 0,79 0,93 1100 2,92

о. Зола-уноса

/Я¡,02=18,3$/ 32 15,0 4,5 85,0 0,61 0,73 800 2,6

7. Контрольный с добавкой С-3

11,2 6,6 73,5 0,47 0,65 700 2,5

разцов, погруженных в воду, и третья группа пор насыщением под вакуумом.

Морозостойкость бетонов определялась ускоренным методом замораживания при температуре минус 50+2°С.

Коэффициент интенсивности напряжений определялся по результатам испытания призм с заранее сформированным надрезом.

Свойства исследованных бетонов представлены в табл.1.

В результате математической обработки экспериментальных данных установлена связь прочности и морозостойкости бетонов с величиной и характером пор:

прочность при сжатии ( Я ), МПа Я = 104,1 -и 2,12.П2 - 1,14.П| (3)

морозостойкость (М), цикл М = 1401 - Ю2,1.п2 - 3,1.п| , (4)

где:

П^ - вторая группа пор, характеризующая объем капиллярных пор.

В результате предварительной обработки заполнителя кремнеземистым компонентом в присутствии пластификатора существенно улучшается сцепление цементного камня с заполнителем и резко изменяются состав новообразований и характер пор. Об этом свидетельствуют данные по определению групповой пористости по трем степеням насыщения. Вторая группа пор, характеризующая, главным образом, объем капиллярных пор была почти в 2 раза выше у контрольных бетонов по сравнению с бетонами, содержащих кремнеземистые добавки.

Введение кремнеземистой добавки предложенным способом, способствует повышению прочности бетонов нормального твердения и после ТВО в 2-2,5 раза, а морозостойкости в 3-3,5 раза, тем в большей степени, чем выше содержание кремнезема в добавке и ее дисперсность.

Зависимость морозостойкости бетонов от их капиллярно-пористого строения также подтверждают дилатометрические исследования. Кривые температурных деформаций водонасьпценных бетонов с кремне-

земистыми добавками имеют значительно меньший дилатометрический эффект ("приведенное удлинение") по сравнению с контрольными.

Зависимость морозостойкости бетонов (М) от величины "приведенного удлинения" ( £ ) описывается уравнением:

М = Ш0-8,б£ - 28,б£2. (5)

Коэффициент интенсивности напряжений (Кс) связан, прежде всего, с основным дефектом бетона - порами, наличие которых вызывает наибольшую концентрацию напряжений. Следовательно, по величине Кс можно судить о морозостойкости бетонов:

М = 14255,8 К - 2440 К2 - 19791. (6)

V» О

Установлена связь параметров микротрещинообразования с Кс. Цри обработке заполнителя кремнеземистым компонентом снижается капиллярная пористость контактной зоны, что повышает уровни

£тгр и Йт / Клр и в то же время тормозит развитие трещин. Эта зависимость описывается уравнением:

= Р-.чя _ п а ( К'0

К = 2,38 - 0,4 ( £т/ ЯЛР + 1,39 ( Кг/Йрр )2 (7)

С увеличением первой параметрической точки увеличивается морозостойкость исследуемых бетонов, что подтверждается зависимостью :

М = 2770,3( £т/£пР ) - 1048,2 ( Ят/ КПр)2-475,2 (8)

С помощью метода планирования эксперимента, получена че-тырехфакторная математическая модель второго порядка, описывающая изменение кубиковой прочности пропаренных образцов в зависимости от следующих факторов: времени предварительной выдержки, скорости подъема температуры, времени и температуры изотермического прогрева, которая позволяет оптимизировать режимы ТВО для бетонов с кремнеземистыми добавками.

Проведенные исследования свойств бетонных смесей и бетонов с кремнеземистыми добавками позволили установить основные закономерности, которые легли в основу определения их состава.

В связи с тем, что применение кремнеземистых добавок разработанным способом, позволяет получить высокопрочные и морозостойкие бетоны, определение их состава следует производить с

учетом требований по удобоукладываемости, прочности и морозостойкости, Однако, как показали исследования, разработанный способ введения кремнеземистой добавки позволяет, независимо от состава, повысить морозостойкость бетона в 3-3,5 раза, что дает возможность производить оптимизацию состава бетона только из условий удобоукладываемости и прочности.

На основании проведенных исследований были разработаны "Рекомендации по использованию микрокремнезема при производстве монолитного и сборного железобетона", включающие способ введения кремнеземистой добавки в бетонную смесь, заключающийся в предварительной обработке заполнителя кремнеземистой добавкой с ПАВ, который позволяет повысить прочность бетона в 2-2,5 раза, а морозостойкость в 3-3,5 раза.

Разработанные Рекомендации прошли опытно-промышленное опробование на заводе ЖБИ МО РФ (г.Иваново) при изготовлении специальных железобетонных конструкций с предварительной обработкой мелкого и крупного заполнителей микрокремнеземом с целью повышения морозостойкости и прочности бетона. Была выпущена партия железобетонных изделий в объеме 100 мЗ со значительным ожидаемым экономическим эффектом.

ОСНОВНЫЕ ШВОДЫ

1. Разработаны теоретические положения о формировании структуры контактной зоны в тяжелых бетонах путем обработки заполнителя кремнеземистыми добавками, позволяющие создать условия целенаправленного формирования вещественного состава и пористости контактной зоны, способствующей повышению эксплуатационных свойств бетона.

2. С помощью гаА, ДТА и электронной микроскопии установлено, что предварительная обработка заполнителей кремнеземистыми добавками (отход производства ферросилиция, двуокись кремния (жидкая), зола-унос, сланцевая зола, пемза) в присутствии суперпластификатора способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция и снижению капиллярных пор в контактной зоне. -

3. Показано, что эффективным способом введения кремнеземистой добавки является предварительное смешение крупного и мелко-

го заполнителей в бетоносмесителе с 20-30% воды затворения с растворенным в ней суперпластификатором в течение 30-35 с с последующим введением кремнеземистой добавки и перемешиванием смеси в течение 30 с и цементом с оставшимся количеством воды затворения в течение 50-60 с.

4. Установлено влияние предварительной обработки заполнителей кремнеземистыми добавками на свойства бетонной смеси и процесс начального структурообразования, характеризуемый изменением скорости прохождения ультразвука, контракции, тепловыделения и пластической прочности, которые обусловлены изменением распределения воды в бетонной смеси, снижением седиментации в контактной зоне и увеличением периода формирования структуры бетона.

5. С помощью метода планирования эксперимента установлены коэффициенты, позволяющие использовать зависимость

^ = £ (-У-, {^ц А) для обычных тяжелых бетонов для прогно-В ^

зирования прочности бетонов с кремнеземистыми добавками.

6. Установлена связь морозостойкости бетонов скремнеземис-тыми добавками с параметрами микротрещинообразования, коэффициентом интенсивности напряжений (вязкости разрушения), величиной дилатометрического эффекта ("приведенного удлинения") и увеличенной и характером пор и получены зависимости, необходимые для прогнозирования свойств и оптимизации состава бетона.

7. Установлено, что бетоны с заполнителями, обработанными кремнеземистыми добавками, имеют пониженное "приведенное удлинение" при замораживании водонасыщенных образцов.

8. Установлено, что применение заполнителей, обработанных кремнеземистыми добавками, способствует повышению прочности бетонов в 2-2,5 раза и морозостойкости в 3-3,5 раза.

9. Получены с помощью метода планирования эксперимента зависимости режимов ТВО для бетонов с заполнителем, обработанным кремнеземистыми добавками, от главных факторов: времени предварительной ввдержки, скорости подъема температуры, а также времени и температуры изотермической выдержки.

10. Проведено опытно-промышленное внедрение результатов исследований на заводе ЖБИ МО РФ (г.Иваново) при изготовлении

специальных железобетонных конструкций на заполнителях, предварительно обработанных комплексной добавкой микрокремнезема и С-3. Была выпущена партия железобетонных изделий в объеме 100 мЗ.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Горчаков Г.И., Кожемякина О.Л. Повышение прочности бетонов путем комплексного применения кремнесодержащих добавок с суперпластификатором. Сб.трудов.Пенза ИСИ, 1991.

2. A.c. СССР № I736I23 "Способ приготовления бетонной смеси". Бабаев Ш.Т., Башлыков Н.Ф., Храпов B.C., Кожемякина О.Л., Б„И. № 19, 1992.

3. Зубовская Е.И., Кожемякина О.Л. Об активной роли кремнесодержащих добавок в процессах гидратации цемента в упрочнении контактных зон в бетоне. Сб.трудов. Пенза ИСИ, 1989.