автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка эффективных комплексных органоминеральных добавок для регулирования реологических свойств бетонных смесей



Леденев Андрей Александрович

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.23.05 - строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 пек ?0Ю

Воронеж-2010

004618794

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Перцев Виктор Тихонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гаркави Михаил Саулович

кандидат технических наук, профессор Косухин Михаил Михайлович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (г. Липецк)

Защита диссертации состоится 24 декабря 2010 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, корпус 3, аудитория 3220.

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

Автореферат разослан 24 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета <//

/

Власов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Изучению роли комплексных органоминсральных добавок (ОМД), содержании высокодисперсные минеральные компоненты и поверхностно-активные вещества (ПАВ) - сулергтастификаторы (СП) или гипергшастификаторы (ГП), в формировании структуры и обеспечении свойств бетонных смесей и бетонов посвящены работы многих исследователей. Вместе с тем, задача повышения эффективности применения комплексных ОМД требуют дальнейшего детального изучения, предметом которого должно являться, в первую очередь, расширение сырьевой базы минеральных компонентов за счет использования местных доступных материалов. Дня минеральных компонентов еще недостаточно исследовано влияние их дисперсности, природы, свойств поверхности частиц на свойства бетонных смесей и бетонов. Необходимо получить новые знания о механизме совместного действия минеральных компонентов с различными видами ПАВ, а также о влиянии способов приготовления ОМД на свойства бетонных смесей и бетонов. В связи с расширением в практике строительства объемов выпуска высококачественных бетонных смесей, отличающихся повышенной подвижностью, вплоть до самоуплотняющихся, возникает необходимость в регулировании их реологических свойств. Принятые в стандартах технические показатели реологических свойств бетонных смесей не всегда дают адекватную характеристику проявления этих свойств. На практике часто требуется получение бетонных смесей равной удобоукпадываемосга, оцениваемой стандартными техническими показателями, но с различными величинам!! реологических свойств, которые обеспечивают сохранение структуры бетонных смесей яри транспортировании и в то же время высокую текучесть при формовшши. В связи с этим, при оценке свойств бетонных смесей необходимо использовать реологические показатели в физических единицах: напряжение сдвига, предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость.

На основании вышеизложенного в работе были сформулированы цель и задачи исследований.

Целью диссертационной работы является разработка составов и способов приготовления эффективных комплексных ОМД с использованием минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, для регулирования реологических свойств бетонных смесей и повышения физико-механических характеристик бетонов.

Основным» задачами работы являются:

V) разработка методов и методик исследования структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем - минеральных паст, цементного теста, растворных и бетонных смесей, процессов формирования структуры бетонов как многоуровневых систем;

2) изучение шшяния природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, на структурно-реологические свойства минеральных паст,

3) разработка составов и способов приготовления эффективных комплексных ОМД для бетонных смесей и бетонов;

4) определение путей повышения эффективности использования гипсрпластифика-торов поликарбоксилатного типа в составе ОМД;

5) исследование влияния комплексных ОМД на реологические и виброреологаческие свойства бетонных смесей и основные физико-механические характеристики бетонов.

Научная новизна работы:

1) разработаны новые методологические подходы к исследованию струюурно реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем - минеральных паст, цементного теста, растворных и бетонных смесей, процессов формирования структуры бетонов как многоуровневых систем;

2) уточнены представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсных систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдаига;

3) получены новые данные о влиянии природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонешгов на струетурно-реологические характеристики минеральных паст, являющихся основой для комплексных ОМД;

4) показано, что в качестве количественной характеристики структуры обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне и микроструктуры цементного камня может выступать показатель их фрактальной размерности - И;

5) уточнена возможность регулирования реологических свойств бетонных смесей в широких пределах при применении разработанных эффективных комплексных ОМД содержащих полученные на основе местного сырья минеральные компоненты и ПАВ различного вида;

6) определены пуга повышения эффективности использования поликарбоксилатного гиперпластификатора в ОМД за счет его частичного замещения в составе комплексной химической добавки на полиэтиленгликоль, являющийся более дешевым и доступным химическим сырьем.

Достоверность результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств и методов измерений; применением современных микроскопических и физико-химических методов; использованием статистической обработки результатов экспериментов; полученными данными не противоречащими известным положениям и результатам других авторов.

Практическая значимость работы. Разработаны составы и способы приготовления новых видов эффективных комплексных ОМД с использованием минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, для регулирования реологических свойств бетонных смесей и повышения физико-механических характеристик бетонов. Определены пути повышения эффективности использования поликарбокси-латных гилерпластификаторов: 8 составе ОМД Разработаны технологические рекомендации по применению комплексных ОМД для бетонных смесей и бетонов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались н обсуждались на 62-й, 63-й межотраслевых научно-практических конференциях «Инновации для строительной отрасли» (Воронеж 2007,2008); 64-й, 65-й всероссийских научно-практических конференциях «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (Воронеж 2009,2010); Ш и IV международных научно-технических конференциях «Наука, техника и технология XXI» (Нальчик 2007,2009); международной научно-практической конференции «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» (Липецк 2007); межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век»

(Курск 2008); международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве» (Воронеж 2008).

Внедрение результатов. Научно-практические результаты диссертационных исследований решшзованы в производственном процессе ООО «Воронежстройдеталь» (г. Воронеж) при проведении монолитного бетонирования на объекте строительства Нововоронежской АЭС-2 (Воронежская обл., г. Нововоронеж). Методические разработки и результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальностям: 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», 072000 «Стандартизация и сертификация», магистрантов направления «Строительство» по программе «Технология строительных материалов, изделий и конструкций».

На защиту выносятся:

1) методы и методики исследования структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем - минеральных паст, цементного •геста, растворных и бетонных смесей, представления о процессе формирования структуры бетонов как многоуровневых систем;

2) теоретические представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсно-зернистых систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдвига;

3) результаты экспериментальных исследований влияния природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья, а также ПАВ различного вида на структурно-реологические свойства минеральных пасг,

4) разработанные составы и способы приготовления комплексных ОМД;

5) результаты исследований влияния комплексных ОМД на реологические, виброреологические свойства бетонных смесей и основные физико-механические характеристики бетонов.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 9 опубликованных научных статьях, в том числе в 2 изданиях, определенных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, изложена на 187 страницах, в том числе машинописного текста 107 страниц, 35 таблиц, 79 рисунков, библиографического списка из 143 наименований, 2 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, приведены цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость результатов работы, сформулированы основные положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ исследований влияния добавок: ПАВ, тонкодисперсных минеральных наполнителей и комплексных ОМД на свойства бетонных смесей и бетонов, проведенных В. В. Бабковым, Ю. М. Баженовым, В. Г. Батраковым, В. С. Демьяновой, В. И. Калашниковым, С. С. Каприеловым, П. Г. Комоховым, Г. В. Несветаевым, В. Б. Рагиновым, А. А. Слкхлрем, В. И. Соломагоеым, Н. А. Шаповаловым и другими учеными. Показано, что использование комплексных ОМД является эффективным средством для повышения физико-технических свойств бетонных смесей и бетонов. Вместе с тем, задачи улучшения результативности действия комплексных ОМД в бетонных смесях и бе-топах требуют дальнейшего детального изучения. Научно-практическими предпосылками исследования реологических свойств дисперсно-зернистых систем послужили результаты.

изложенные в фундаментальных работах по классической макро- и микрореолоши: Н. Н. Кругшщкого, П. А. Ребиндера, М. Рейнера, Н. Б. Урьева, П. Миллса и других ученых; по реологии цементного теста, растворных и бетонных смесей: А. Н. Бобрышева, Г. Я. Кунноса, LLL М. Рахимбаева и других исследователей. По результатам литературного анализа сформулированы требования, предъявляемые к реологическим свойствам бетонных смесей, исходя из условий их практического применения. Показано, что реализация таких требований может быть осуществлена при применении комплексных ОМД на базе совместного рассмотрения макро- и микрореологии с получением реологических показателей в физических единицах.

Выдвинута рабочая гипотеза, заключающаяся в том, что на основе исследований влияния свойств минеральных компонентов полученных из местного сырья и ПАВ различного вида на структурно-реологические характеристики минеральных паст, предполагается разработать составы и способы приготовления новых эффективных комплексных ОМД для регулирования реологических свойств бетонных смесей и получения бетонов с улучшенными физико-механическими показателями.

Сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе представлены методические подходы к исследованию структурно-реологических свойств минеральных паст, цементного теста и бетонных смесей, а также к исследованию формирования структуры бетонов, модифицированных ОМД. Приведены характеристики используемых сырьевых материалов и описаны методики испытаний.

Исследования провод ились по схеме, приведенной на рис. 1. Задачи, сформулированные в работе, решались с помощью реализации системного подхода с учетом основных явлений и процессов, происходящих на различных масштабных уровнях (табл. 1).

Рис. 1. Схема проведения исследований

Использовались сырьевые материалы, удовлетворяющие требованиям стандартов: портландцемент ОАО «Осколцемент» марки ПЦ 500 ДО (ЦЕМ142,5Н); кварцевый песок Хохольского карьера Воронежской области с различными модулями крупности (от 2,2 до ЗД); гранитный щебень ОАО «Павловск-Гранит» фракций 5 ... 10 мм, 10 ... 20 мм; вода затворен™. В качестве ПАВ, входящих в состав разрабатываемых комплексных ОМД, целенаправленно выбраны характерные представители пластифицирующе-водоредуцирующих добавок различной химической основы, отличающиеся по основным принципам действия в цементных системах: СП С-3, Полипласг СП-3, комплексная химическая добавка ГПМ-Ж, а также ГП МеЫих 2651 Р. Химическим реагентом, замещающим часть Ме1Яих2651Р в составе комплексной химической добавки, являлся полиэтиленгли-

коль - ПЭГ 2000. Минеральными компонентами являлись местные достушаю материалы для условий Воронежской области природного и техногенного происхождения: молотый кварцевый песок, молотый гранулированный шлак Липецкого металлургического комбината, молотый известняк Елецкого карьера, золошлаковые отходы ТЭЦ г. Воронежа с удельной площадью поверхности от 300 до 700 м2/кг. Дня сравнительных оценок применялись биокремнезем с ^д = 20000 м2/'кг и микрокремнезем с ^д = 12000 м^кг, а также известные комплексные органоминеральные модификаторы бетона «МБ-01» и «Полипласт-ЗМБ».

Таблица 1

Масштабные уровни исследований свойств компонентов ОМД, структуры и характеристик бетонных смесей и бетонов, модифицированных ОМД

Масштабные уровни структуры Входные параметры Явления и нроцсссчха-ракгерные для данного масштабного уровня Выходные параметры

м 1? О í fe S - природа, характеристики поверхности, дисперсность частиц твердой фазы минерального компонента ОМД - химическая природа и механизм действия ПАВ - процессы адсорбции, хемосорбииц - химическое и фгоико-химическое взаимодействие; - процессы агрегирования -струюурно-реологические свойства дисперсных систем; - показатели структуры на микрореологическом уровне; - структура и свойства цементного камня

É ? Р ь> 1 ~ ¿Zi - природа и свойства поверхности частиц твердой фазы, - дисперсность твердой фазы, -гранулометрия заполнителей - процхсы агрегирования и межагрегнпюго взаимодействия; - относительное движение частиц и агрегатов в условиях механических воздействий при сдвиге - структура и свойства бетонных смесей га мезо-уровне; - структура и свойства бетона

МАКРОУРОВЕНЬ (более 10°м) - параметры механических воздей-ствшТ; - состав и способ пр| пттжления ОМД - вид и количество ОМД - процессы разжижения и уплотнения -энергетические затраты; - материальные запрелы; - свойства готовой протекции: плотность, грочностъ, \юрозосгойкос1ь> водоне-проницаемостьидр

Исследование процессов адсорбции ПАВ на поверхности минеральных компонентов осуществлялось спектральным методом на фотоэлектрическом фотометре КФК - 3. Реологические свойства минеральных паст, цементного теста и мелкозернистых бетонных смесей определялись с помощью ротационной вискозиметрии на приборах РВ-4 и УВ-2(ХХ). Виброреологические свойства бетонных смесей определялись на установке, разработанной в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете. Для сравнения определялись реологические свойства минеральных паст и бетонных смесей в технических показателях с помощью вискозиметра Суттарда и стандартного конуса

Для получения количественной оценки структурно-реологических характеристик обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне использовалась математическая модель

Пл(У.т) Чо

1-V.I

<Рл~<Р

1 +

(т)

Чг

3-D

где Чл(<р,т) - эффективная вязкость системы; rfrr- вязкость несущей жидкой фазы; <рл - эффективная концентрация кластеров; г - предельное напряжение сдвига; г - напряжение сдвига; tp - критическая концентрация кластеров, соответствующая предельному напряжению сдвига; г - предельное напряжение сдвига, при котором происходит разрушение кластеров; т- напряжение сдвига; D - показатель фрактальной размерности.

Показатели D и <р определялись путем решения обратной задачи, реализуемой с помощью данной модели и экспериментальной зависимости, полученной методом ротационной вискозиметрии, связывающей параметры вязкости системы и напряжение сдвига. Показатель фрактальной размерности D позволяет дать количественную оценку степени агрегированносги формирующихся структур и их плотности.

Оптические испытания проводились на установке, включающей микроскоп BIOLAM и цифровой фотоаппарат Olympus SP-500 UZ с компьютерным управлением (максимальное увеличение е 400 раз). Исследования на микроуровне проводились на сканирующем электронном микроскопе JSM - 6380 LV с разрешением - 1 мкм, а также с помощью атомно-сшювой микроскопии на сканирующем зондовом микроскопе NanoEducator с пространственным разрешением по оси X - Y - 50 нм, по оси Z - 2 км. Оценка характеристик поверхности частиц минеральных компонентов и микроструктуры цементного камня проводилась по показателю фрактальной размерности - Д определяемому методом «островов среза».

Исследование физико-химических свойств сырьевых материалов и определение основных свойств цементного теста, бетонных смесей и бетонов осуществлялось на основе стандартных методик, регламентируемых ГОСТами. Оценка достоверности полученных результатов проводилась по величинам средних, значений, среднеквадратичного отклонения и коэффициента вариации.

В третьей главе представлены результаты исследований, позволившие при совместном рассмотрении макро- и микрореологических показателей изучить влияние свойств поверхности, природы, дисперсности частиц твердой фазы минеральных компонентов, а также ПАВ, используемых при разработке комплексных ОМД, на структурно-реологические свойства минеральных паст.

Проведенные исследования позволили уточнить механизм течения концентрированных дисперсно-зернистых систем в условиях сдвиговых напряжений, рассмотренных в работах Н. Б. Урьева, П. Миллса и других ученых. Модель реологического течения дисперсно-зернистой системы приведена на рис. 2. Согласно этой модели, первоначально сложившаяся структура системы в виде бесконечного кластера при напряжениях больших предельного напряжения сдвига разрушается на отдельные крупные агрегаты, что сопровождается снижением эффективной вязкости (рис. 2, т. I — т. 2). Максимальное разжижение достигается за счет разрыва связей между агрегатами (рис. 2, т. 2 - т. 3). С ростом напряжения

Напряжение сдвига, Па

Рис. 2. Модель реологического течения

дяотерсно-Зфнистой системы ityl, - эффективная вязкость системы;

tir- предельное напряжение сдвига; I, П, Ш - виды образующихся структур

сдвига и при полном разрыве связей агрегаты разбиваются на более мелкие кластеры или даже индивидуальные частицы, что приводит к увеличению внутреннего трения и соответственно повышению эффективной вязкости (рис. 2, т. 3 - т. 4). При дальнейшем нарастанни напряжений сдвига вновь происходит снижение вязкости в результате разрыва сплошности системы (рис. 2, т. 4 - т. 5).

а)

25

£ о й-.

10

1

} 1 Г т. 4 I г. 5

1п V.} ,2 т. -.4

17 5

}//л ' /V

б)

Напряжение сдвига, Па

400 600 800 Напряжение сдвига, Па

1000

Рис. 3. Реологические кривые обводненных дисперсных систем: 1 - «молотый известняк-вода»;

2—«молотый песок-вода»; 3—«молотый шлак-вода»; 4 - «молотый цемент-вода»;

5 - «зола-вода» при ИТ=0,32; ¡ча= 500 (Лкг

Подобный механизм течения наблюдается и в исследуемых обводненных дисперсиях (рис. 3). Отмечается наличие участков с минимальной величиной эффективной вязкости (рис. 3, т. 2 - т. 3) и рост эффективной вязкости при дальнейшем увеличении напряжений сдвига (рис. 3, т. 3 - т. 4) с последующим ее снижением при разрыве сплошности систем (рис. 3, т. 4 - т. 5). Установлено, что при прочих равных условиях, применение различных видов частиц твердой фазы позволяет изменять основные реологические характеристики обводненных дисперсных систем в широких диапазонах: предельное напряжение сдвига (г0) - от 26,1 Па для системы «молотый известняк-вода» до 466,1 Па - для системы «зола-вода» и эффективную вязкость (Чэффш,) - от 73 Па с до 38,1 Па с для этих же систем. Причем наибольшими значениями т0 и ц^ффпт обладают системы, характеризующиеся более разветвленной и менее плотной структурой, с наименьшими показателями фрактальности -О (табл. 2).

Таблица 2

Структурные показатели обводненных дисперсных систем (В/Г = 0,32; 5уД = 500 м2/кг) и отдельных частиц твердой фазы

Показатель Вид системы

«молотый цемент-вода» «молотый песок-вода» «молотый из-вестаяк-вода» «молотый шлак-вода» «зола-вода»

Ч> 0,51 0,54 0,53 0,53 0,51

ч> 0,71 0,73 0,70 0,71 0,84

О 2,57 2,61 2,64 2,6 2,31

О* 1,35 1,58 1,52 1,43 1,22

о** 1,40 1,64 1,59 1,41 1,28

р, кг/м3 1970 1961 1948 1958 1478

!.У: - фрактальность частиц твердой фазы на мезоуроене; /У** - фрактальность частиц твердей фазы на микроуровне.

а)

б)

в)

• » »

1 /

Д) >

Рис. 4. Вид проекции молотых частиц (на мезоуровне): а) цемента; б) песка; в) известняка; г) шлака; д) золы; увеличение в 400 раз; Буд = 500 м2/кг

Формирующиеся фрактально-кластерные структуры в исследуемых обводненных системах являются самоподобными на различных масштабных уровнях, в том числе на мезо- и макроуровнях, определяющимися характеристиками поверхности частиц твердой фазы. Так, частицы золы, имея более развитую и шероховатую поверхность, характеризующуюся меньшим показателем фрактальности О по сравнению с частицами песка как на мезоуровне (рис. 4), так и на микроуровне (рис. 5), формируют обводненную золоводную систему с более разветвленной и менее плотной структурой по сравнению с более плотной структурой системы «молотый песок-вода» (табл. 2).

Зола

Молотый песок

Рис. 5. Изображение поверхности частиц твердой фазы (на микроуровне), полученное методом атомно-силовой микроскопии; единицы измерений; по оси X и У - мкм, гю оси '¿-ни

При росте дисперсности частиц твердой фазы в обводненных системах фрактально-кластерные структуры сохраняются, но меняется характер их геометрического построения: они становятся более разветвленными, с большим количеством межагрегатных контактов. При этом во всех исследуемых системах наблюдается, что было и ожидаемо, увеличение тя и т/эффян (рис. 6). Например, при увеличении дисперсности частиц молотого песка с 300 до 700 м^кг т0 повышается с 225.8 Па до 388,8 Па, а - с 21,9 Пас до 32,7 Па-с. В масштабах отдельных частиц и агрегатов образуются структуры, отличающиеся более высокой пустотностью, что приводит к снижению средней плотности системы «молотый песок-вода» ср = 2004 кг/м3 до р = 1910 кг/м3 при уменьшении величины количественного показателя структуры систем О — с 2,7 до 2,45. Следует отметить, что с точки зрения влияния дисперсности минеральных компонентов на реологические параметры обводненных систем, увеличение удельной площади поверхности свыше 700 м2/кг не целесообразно из-за существенного роста т0 и //,/»/„„„ (рис. 6).

Сравнительные испытания водных дисперсий, проведенные при равной подвижности по Суттарду, с использованием биокремнезема при В/Т = 0,98 и молотого кварцевого песка с Буд = 700 м^/кг, ВЛ~ = 0,38, показали, что, несмотря на равенство податжносгей. они имеют разные структуры. В системе с биокремнеземом формируется более разветвленная, обладающая существенно меньшей плотностью структура р = 1332 кг/м" с показателем

D= 2,28, по сравнению с системой «молотый песок - вода» р = 1830 кг/м, с D= 2,54. Такое проявление свойств отражается и на их структурно-реологических характеристиках: для системы «биокремнезем-вода» - т0 = 22,8 Па, г;^,™, = 22,0 Па-с, «молотый песок-вода» -т0 = 27.1 Па, 7j/,/„,„, = 6,1 Па-с. Сопоставление свойств системы «биокремнезем-вода» и исследуемых дисперсий с удельной площадью поверхности частиц твердой фазы 700 м"/кг дает основание полагать о возможности их эффективного применения в качестве минеральных компонентов в ОМД. Эта эффективность усиливается и экономическими факторами, т.к. существенно снижаются затраты на получение требуемой дисперсности частиц используемых компонентов. В последующих исследованиях использовались минеральные частицы твердой фазы с 5уЛ- 700 м2/кг.

50

„ 40

я

С 30 320

IÍ10

о

900

100 300

500 700 „, м!/кт

900

Рис. 6. Влияние дисперсности твердой фазы на реологические характеристики

обводненных систем, В/Т = 0,28: 1 - «молотый цемент - вода»; 2 - «молотый шлак-вода»; 3 - «молотый песок - вода»; 4 - «молотый известняк - вода»;

5 - «зола-вода» при В/Т = 0,36

Варьирование видами исследуемых частиц твердой фазы, отличающихся природой, характеристиками поверхности, дисперсностью, дает возможность изменять реологические параметры водных дисперсных систем в широких пределах: т0 - от 16,3 Па до 547,5 Па и Чзффтп - от 5,4 Па с до 39,5 Па-с и плотность формирующихся структур от 1332 кг/м3 до 2004 кг/м3.

Для оценки влияния совместной работы и эффективности действия рассматриваемых ПАВ с исследуемыми частицами твердой фазы минеральных компонентов в составе ОМД были проведены испытания реологических свойств водных дисперсий. Установлено, что наилучшие результаты по влиянию на реологические параметры: х0 и г^фпт достигнуты при использовашш добавки ГП МеШих 265 Ш во всех исследуемых дисперсных системах. Так, для системы «цемент-вода» г0 снижается со 156,4 Па, до 1,6 Па, Ц-ф^,,,,, - с 22,1 Па-с, до 53 Па с (рис. 7). Влияние на реологические свойства исследуемых обводненных дисперсий других используемых ПАВ СП сравнительно меньше. Эффективность их действия уменьшается в следующей последовательности: ГТТМ-Ж, С-3, Полипласт СП-3 (рис. 7).

Одним из основных факторов, влияющих на изменение реологических свойств обводненных дисперсных систем, является процесс адсорбции ПАВ на границах жидкой и твердой фаз, который определяется как свойствами самих добавок ПАВ, так и характеристиками поверхности частиц твердой фазы, ее природой. Приведенные данные адсорбции СП С-3 (рис. 8) коррелируют с проявлением реологических свойств исследуемых обводненных дисперсий: чем выше адсорбционная способность минеральных частиц, тем меньше тйи Так, для системы «молотый известняк-вода», в которой наблюдаются

меньшие величины реологических параметров г«= 1,6 Па и Цт^фм„ ~ 3,6 Па с, по сравнению с системой «зола-вода» - т„= 107,5 Па и >/,/„/, „,„ = 22,7 Па-с, характерны наибольшие значения адсорбции (Г), что обеспечивается за счет более высокой энергии ионного взаимодействия анионакгивных групп ПАВ с заряженными центрами поверхности частиц твердой фазы. Аналогичная картина наблюдается и для других видов исследованных ПАВ.

250

0 150 300 450

Напряжение сдвига, Па

0 150 300 450

Напряжение сдвига, Па

Рис. 7. Влияние вида ПАВ на реологические свойства цементного теста: 1 - без добавки; 2 - с ГП МеШих 2651Р; 3 - с СП С-3; 4 - с СП Полипласт СП-3; 5 -с ГПМ-Ж; (В/Т = 0,32; дозировка добавок 0,4 %)

Важным в практическом отношении является сопоставление результатов испытаний реологических характеристик в физических и технических показателях (рис. 9). Установлено, что технические показатели часто неадекватно оценивают реологические свойства обводненных дисперсных систем. Так, при равном расплыве по Сутгарду исследуемые обводненные дисперсии обладают наименьшим значением х0 и максимальной величиной »/^„и, при использовании ГП МеШих 265 Ш, для которого преобладающим является «стерический» механизм действия, по сравнению с системами, содержащими СП с электростатическим механизмом действия, для них значение т0 максимально, а г]эфф„а, имеет минимальные показатели.

Полученные экспериментальные данные по влиянию на структурно-реологические характеристики обводненных дисперсных систем свойств минеральных компонентов и вида ПАВ являются определяющими факторами для получения бетонных смесей с требуемыми реологическими показателями исходя, из условий их применения.

В четвертой главе на основании выполненных исследований свойств минеральных компонентов и эффективности их взаимодействия с ПАВ были рассмотрены составы и способы приготовления комплексных ОМД.

Комплексные ОМД приготовлялись тремя способами: предадсорбционным сухим нанесением ПАВ на поверхность минерального компонента, заключающимся в совместном сухом помоле; дискретным распределением порошкообразного ПАВ на поверхности

0 0.005 0.01 0.015 0.02 Равновесная концентрация раствора, Ср, г/см3

Рис8. Изотермы адсорбции СП С-3 на поверхности: 1 - молотого известняка; 2 - молотого шлака; 3 - золы

минерального компонента, состоящем в совместном сухом перемешивании; в виде суспензии, при смешивании минерального компонента с ПАВ в смесителе с последующей сушкой (на первые два способа приготовления

-а Молотый

цемент

а)

60

г? >

80

„60

гз

^ 40

1« с

0

У

□ Молотый песок

□ Молотый швестняк

□ Мшютым шлак

йЗала

Вид ПАВ

ь--

! П;|Г; \ 1 ц

о Молотый цемент

ОМД получено положительное решение по заявке на патент № 2009144453/20 (063326)).

На основе изученных минеральных компонентов и ПАВ были разработаны три вида добавок: ОМД-1, ОМД-2, ОМД-3. В ОМД-1 в качестве ПАВ применяли С-3, в ОМД-2 - Полипласт СП-3, в ОМД 3 - МеШих 2651 Р. Определены рациональные дозировки каждого компонента в отдельности и дозировка ОМД в целом.

Установлено, что способ приготовления ОМД являясь одним из основных факторов, определяющих структуру поверхностного слоя ПАВ на минеральном компоненте, оказывает заметное влияние на свойства цементного камня (рис. 10). Так, при равной реологической характеристике наибольшие значения водоредуда-рующего действия и как следствие большие величины прочности цементного камня были достигнуты при использовании ОМД, приготовленных в виде суспензии с последующей сушкой. Как показали изотермы адсорбции (рис. 11), при получении ОМД в виде суспензии ПАВ адсорбционно закрепляется на поверхности минерального компонента, при этом образуется упорядочен-

□ Молотый шлак

□ Зола

Вид ПАВ

Рис. 9.Сравнениефизическихитехнических показателей реологических свойств обводненных дисперсных систем с различными видами ПАВ при равном расппыве по Суггарду (расплыв 13... 14 см); а) для предельного напряжения сдвига; б) для эффективной вязкости

140

I 120

<5 100

1 ¿80

£ ^60 с

р 40

I 20 = 0

К§

1 ИИ

, а Дискретное рзспредете

йГ

—« и ~и

N¡¡1

—' □ Предздсорб — инонное

нанесение

Суспензия с сушкой

омд1 омд г омд з Вид омд

Рис. 10. Влияние способов приготоалеш тя ОМД на

прочность цементного камня при равной реологической характеристике цементного теста (расплыв по Сутгарду 13... 14 см)

0 0.005 0.01 и.015 0.02 Равновесная концентрация раствора, Ср, г/см3

Рис. 11. Изотерма адсорбции СП С-3 на молотом шлаке: 1 - область формирования мономолекулярного адсорбционного слоя; 2 - область формирования полимолекулярного адсорбционного слоя

ная структура слоев их молекул: первоначально формируется мономолекулярный адсорбционный слой (рис. 11, область 1), а в последующем - полимолекулярный адсорбционный слой ПАВ (рис. ! 1. область 2). Следовательно, на поверхности минералы юго компонента ОМД. полученной данным способом, находится большее количество молекул ПАВ, обеспечивающих диспергирование частиц цемента и минерачьного компонента, что отражается на свойствах цементного тесга и цементного камня.

Установлено, что максимальные значения водоредуцирующего действия в цементном тесте'. 50 % для ОМД-З; 28 % для ОМД-2 и 36 % для ОМД-1 отмечаются при использовании модификаторов, содержащих в качестве минерального компонента молотый известняк, что соотносится с результатами реологических и адсорбционных испытаний.

Применение ОМД-З, содержащей молотый песок, позволяет получить наибольшие

показатели прочности цементного камня по сравнению с использованием ОМД-1 и ОМД-2 с другими исследованными минеральными компонентами (рис. 12). Это является следствием значительно большего водоредуцирующего действия и формирования более плотных структур цементного камня. Добавка ОМД-З положительно влияет и на кинетику набора прочности цементного камня. В возрасте 3 суток прочность на сжатие цементного камня составила 102,1 МПа. в возрасте 28 суток 135,0 МПа, что в 2,8 и в 2,4 раза соответственно больше по сравнению с контрольным составом без добавок.

Данные электронно-

микроскопических исследований (рис. 13) показали связь полученных результатов физико-механических испытаний цементного камня с его структурой. Так, использование ОМД-З, содержащей в качестве минерального компонента молотый песок, способствует формированию более плотных структур цементного камня на микроуровне по сравнению с применением других минеральных компонентов. Эти данные хорошо корреспондируются с результатами, полученными с помощью атомно-силовой микроскопии (рис. 14). При использовании ОМД-З, содержащей молотый песок, структура «среза» поверхности цементного камня в целом является более плотной и однородной: перепад высот составляет от 0,11 мкм до 0,16 мкм на площади сканирования 9x9 мкм, шероховатость поверхности составляет 0,16 мкм. В свою очередь микроструктура «среза» поверхности цементного камня, модифицированного ОМД-З. содержащей золу, является менее плотной, что коррелирует с плотностью и прочностью цементного камня (табл. 3).

<3

Вид и количество минерального компонента ОМД

Рис 12. Прочность цементного камня, модифицированного различными видами ОМД, в возрасте 28 суток при равной реологической характеристике цементного теста по Суттарду (расплыв 13 ... 14 см)

а) d-1,85

i U

Л

б)

d=l,62 t«-

Л. ~ f> »

VJu f '

Рис. 13. Микроструктура цементного камня, модифицированного ОМД-3: а) минеральный компонент - молотый песок; б) минеральный компонент - зола; увеличение в 2000 раз

Рис. 14. Микроструктура «среза» поверхности цементного камня, модифицированного ОМД-3: а) минеральный компонент - молотый песок; б) минеральный компонент - зола; единицы измерений по оси X и У — мкм, по оси Z - нм

Таблица 3

Характеристики структуры цементного камня, модифицированного ОМД-3

Вид минерального компонента Количественные характеристики

шероховатость, мкм фрактальное ть D средняя плотность, кг/м3 прочность на сжатие, МПа

без добавок 2,6 1,43 2070 57,4

молотый песок 0,16 1,85 2280 135,0

зола 1,4 1,62 2200 93,7

молотый шлак 1,4 1,73 2240 120,0

Для повышения эффективности применения ГП Melflux 2651F в составе ОМД-3 установлена возможность использования его как комплексной химической добавки при частичном замещении более доступным и дешевым сырьем с сохранением эффективности действия. В качестве компонента, замещающего часть Melflux 265 IF (рис. 15), применялся полиэтиленгликоль - ПЭГ 2СХЮ (рис. 16), который имеет химическое ороение. идентичное боковым цепям ГП. принимающим участие в создании «стерического» эффекта отеэлки-вания. Установлено рациональное соотношение химических компонентов в составе комплексной добавки Melflux 2651F+ПЭГ 2000. обеспечивающее водоредуцирующий эффект, который сравним с эффектом, достигаемым при использовании чистого Melflux 265IF. Так. при введении комплексной добавки в количестве 0.37 ... 0,5 % от массы цемента максимальный водоредуцирующий эффект наблюдается при замене 25 % Melflux 265IF на

ПЭГ 2000, а при введении комплексной добавки в количестве 0,75 ... 1 % при замене 50 % МеШих 2651Р. Показано, что использование комплексной добавки МеШих 2651Р+ПЭГ 2000, не приводит к ухудшению свойств цементного камня по сравнению с использованием чистой добавки МеШих 2651 Р. В дальнейших исследованиях в составе ОМД-3 применялась комплексная химическая добавка МеШих 2651Р+ПЭГ 2000 в количестве 0,5 %.

а) Поликарбоксилат

ГШ

I I

- -Г—СН:---С('—СНг- -

СО'Ка* С-

где = СНэ, Н; Яг = НО-^СНг-СНг-О-^-Н

Рис, 15. Структурная формула (а) и строение молекулы (б) поликарбоксилатното ГП МеШих2651Р

НО-рСНз-СНг-О-^-Н Рис. 16. Структурная формула молекулы полиэтиленгликоля (ПЭГ2000)

В пятой главе представлены результаты исследований влияния разработанных комплексных ОМД на реологические, виброреологические свойства бетонных смесей и на основные физико-механические характеристики бетонов.

Установлено, что использование разработанных. ОМД позволяет в широких пределах регулировать реологические свойства бетонных смесей. При этом полученные данные соотносятся с результатами, выполненными на модельных дисперсных системах и цементном тесте. При прочих равных условиях использование ОМД-3, содержащей частицы молотого известняка, позволяет получать мелкозернистые бетонные смеси с наименьшими величинами та= 32,1 Па и = 7,1 Па-с. При использовании других исследованных минеральных компонентов в составе ОМД-3, например молотого песка и золы, т0 составляет соответственно 39,0 Па и 48,0 Па, а ^^„¿,-8,5 Па-си 11,0 Г1а-с (рис. 17).

.. 100 200 „ 300

Напряжение сдвига, Па

70

я и

1й60

¡¿50

'£ У 40

■е- 1 % £30

(П и

го ю о

„ 100 200 „ 300

Напряжение сдвига, Па

Рис. 17. Влияние ОМД-3, содержащих различные виды минеральных компонентов, на реологические свойства мелкозернистых бетонных смесей (В/Ц=0,48): 1 - с ОМД-3 (минеральный компонент -молотый известняк) 10 %; 2 - с ОМД-3 (минеральный компонент - молотый песок) 10 %; 3-е ОМД-3 (минеральный компонент - зола) 5 %, 4 - без добавки

Показано, что технические характеристики реологических свойств бетонных смесей, оцениваемые по величинам осадки конуса, не всегда согласуются с реологическими показателями, полученными в физических единицах. Например, при равной подвижности использование ОМД-3 позволяет получать бетонные смеси с наименьшим значением т0 = 63,6 Па и максимальной величиной фф„„г 44,7 Па-с. В свою очередь для бетонных смесей, в которых применялись ОМД-1 и ОМД-2, т„ выше и равно 88, 0 и 91,3 Па, а величина >;„/,/,„,„, имеет минимальные показатели 15,8 и 183 Па-с соответственно (рис. 18).

300 600 900 Напряжение сдвига, Па

1200

.300 600 900, Напряжение сдвига, Па

; ' .......1 1

у ■ 1 | Окончание

\

врем^вибрац^

Рис. 18. Влияние вида ОМД (на основе молотого песка) на реологические свойства бетонных смесей, проявляемые при равной осадке конуса (ОК= 15см): 1-без добавки В/Ц=0,48; 2-с ОМД-1 10%, В/Ц=0,39; 3-е ОМД-2 Ю%,В/Ц=0,4;4-сОМД-3,10%,В/Ц=036

Виброреологические свойства бетонных смесей также существенно изменяются в зависимости от вида применяемых ОМД (рис. 19). Показана эффективность вибрационного уплотнения бетонных смесей, модифицированных ОМД для получения бетонов с улучшенными физико-механическими свойствами. Установлено, что для равноподвижных бетонных смесей вибрационные воздействия вызывают наибольшее разжижение первоначально сложившейся структуры с достижением минимальных значений эффективной вязкости Цзффпш, - 0,1 Па-с за более короткий период времени при использовании добавки ОМД-3 по сравнению с применением ОМД-1 и ОМД-2.

Таким образом, варьируя видами разработанных ОМД возможно получать бетонные смеси с различными величинами реологических и виброреологических показателей: т0 и ЧэФФтю при равных значениях удобоукладываемосги. Полученные данные важны в практическом отношении для производства бетонных смесей с требуемыми реологическими характеристиками т0 и 11У/ф„т исходя из условий реализации процессов транспортирования и формования бетонных смесей, а также для регулирования параметров этих технологических переделов.

онного^воздейс^вия, с'"

Рис. 19. Влияние вида ОМД (на основе молотого песка) на виброреологические свойства бетонных смесей при равной осадке конуса (ОК = 15 см, Асо2=20 Л): 1-е ОМД-1 10%,В/Ц=033; 2-е ОМД-2 Ю%,В/Ц=034;3-ОМДЗ 10%, В/Ц=0Д6

Подобранные составы бетонных смесей на обогащенных, заполнителях с добавкой ОМД-3 обеспечивают получение бетонов с повышенными физико-механическими свойствами: классом по прочности - В90, морозостойкостью - Р400, водонепроницаемостью - \¥20, водопоглощением - 32 %, истираемостью - 0,4 г/см2. В табл. 4 приведены некоторые из рекомендуемых составов бетонных смесей и свойства бетонов с добавкой ОМД-3.

На основании выполненных исследований предложены технологические рекомендации по применению разработанных ОМД для бетонных смесей и бетонов. Технико-экономический эффект достигается за счет снижения затрат на приготовление ОМД снижения дозировки шперпластификатора в составе ОМД, повышения качества беггонных смесей и бетонов и составляет (при сопоставлении с производством выпускаемых в настоящее время высококачественных бетонов мощностью 10000 м3) 650000 рублей в год (в ценах 2010 г.).

Таблица4

Составы и свойства бетонов, модифицированных добавкой ОМД-3*

№ поа Составы бегонавкг на1 м1 ОК,см [г28 К о» МПа

цемент, кг песок 4,= 2Л песок щгбень ОМДЗ.КГ В/Ц

МцгУ 4=32 фр. 5... 10 мм фр5...20 мм

I 500 740 - - - 990 50 029 »21 703

2" 500 - 580 140 1100 - 50 026 №15 105,5

*-ОМД-3 включает МеШих 2651Р+ПЗГ2000 + молотый песок, " - состав бетона на обогащенных заполнителях

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны методологические подходы к исследованию реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем, растворных и бетонных смесей, их структуры с учетом фраетально-кластерных проявлений на различных масштабных уровнях.

2. Уточнены и дополнены существующие представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсно-зернистых систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдвига. Показано проявление с увеличением напряжения сдвига «кластерного» характера течения дисперсно-зернистых систем, заключающегося в трех стадиях изменения эффективной вязкости: первоначальное ее снижение с увеличением напряжения сдвига, последующий рост и дальнейшее снижение в результате разрыва сплошности систем.

3. Показано, что в качестве количественной характеристики структуры обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне и микроструктуры цементного камня может выступать показатель их фрактальной размерности - Д позволяющий оценить свойства формирующихся структур.

4. Установлено влияние природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных из местного сыры} на структурно-реологические характеристики минеральных паст, являющихся основой комплексных ОМД Показано, что варьирование свойствами минеральных компонентов дает возможность регулировать реологические параметры обводненных дисперсий: предельное напряжение сдвига от 16,3 Па до 547,5 Па и эффективную вязкость от 5,4 Па с до 39,5 Па-с, а также плотность формирующихся структур от 1332 кг/к1 до 2004 кг/м3.

5. Разработаны составы и эффективные способы приготовления комплексных ОМД: предадсорбционным сухим нанесением ПАВ на поверхность минерального компонента; дискретным распределением ПАВ на поверхности минерального компонента; в виде суспензии с последующей сушкой. Показано, что разработанные ОМД обеспечивают снижение водопотребности бетонных смесей от 25 до 47 %, уменьшение водо- и расгвороотделенид бетонных смесей от 30 до 60 %, повышение марки бетонных смесей по удобоукладываемо-сги, увеличение прочности бетонов на сжатие в 1,8... 23 раза

6. Установлено, что способ приготовления ОМД в виде суспензии с последующей сушкой вследствие большего пластфгщирующе-водоредутгрукицего действия способствует большему, на 10... 15%, повышению прочности бетона по сравнению с использованием ОМД приготовленных другими разработанными способами.

7. Определены пути повышения эффективности использования поликарбоксилатного гаперпластификатора в ОМД за счет его частичного замещения, на 25 ... 50 %, в составе комплексной химической добавки на полиэтиленгликоль, являющийся более дешевым и доступным химическим сырьем.

8. Установлено, что применение разработанных ОМД позволяет регулировать реологические и виброресшогические свойства бетонных смесей в широких диапазонах. Так, варьируя видами ОМД возможно получать равноподвижные бетонные смеси характеризующиеся разлитыми величинами реологических свойств: предельное напряжение сдвига изменяется в 1,4, а эффективная вязкость в 2,8 раза

9. Использование разработанных ОМД в оптимизированных составах бетонных смесей позволяет получил, бетоны с улучшенными физико-механическими свойствами: классом по прочности - В90, морозостойкостью - Р400, водопоглощешем 3,2 %, истираемостью -0,4 г/см2, водонепроницаемостью - \Л'20.

10. Разработаны технологические рекомендации по применению комплексных ОМД на основе местного и доступного минерального сырья, которые позволяют регулировать реологические свойства бетонных смесей и улучшить физико-механические свойства бетонов.

11. Технико-экономический эффект достигается за счет снижения затрат на получение ОМД снижения дозировки гиперпластификагора в составе ОМД повышения качества бетонных смесей и бетонов и составляет (при сопоставлении с производством выпускаемых в настоящее время высококачественных бетонов мощностью 10000 м3) 650000 рублей в год (в ценах 2010 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Леденев, А. А. Структурно-реологические свойства строительных смесей / А. А. Леденев, С. М Усачев, В. Т Перцев // Строительные материалы. -2009. - № 7. - С. 68 - 70. Лично автором выполнена 1 с.

2Леденев, А. А. Особенности получения и применения органомшеральных добавок дта бетонов с высокими физико-техническими свойствами / А А. Леденев // Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строиг. ун-та. Строительство и архитектура. -2009. - № 4 (16). -С. 78 - 83. Лично автором выполнено 5 с.

3. Леденев, А. А. Количественные показатели формирования и разрушения ранней структуры дисперсно-зернистых систем / А. А. Леденев, С. М. Усачев, В. Т. Перцев // Наука,

техника и технология XXI века. Материалы IV междун. науч-технич. конф. / Каб.-Балк. гос. унив. -Нальчик, 2009. - С. 371 - 375Лично автором выполнено 2 с.

4. Леденев, А. А. Повышение эффективности применения органоминеральных добавок в технологии бетонов / А. А. Леденев, С. М. Усачев В. Т. Перцев // Материалы междун. конгресса Наука и инновации в строительстве 81В-2008. Современные проблемы строительного материаловедения и технологии / Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т. - Воронеж, 2008. - Том 1, Книга 1. - С. 283 -287. Лично автором выполнено 2 с.

5Леденев, А. А. Исследование структурно-реологических свойств дисперсно-зернистых систем / А. А. Леденев, В. Т. Перцев // Молодежь и XXI век. Тезисы докладов XXXVI межвузовской науч.-технич. конф. студентов и аспирантов в области науч. исследований: в 2 ч. Ч. 1 / Курск, гос. техн. ун-т. - Курск, 2008. - С. 206 - 207. Лично автором выполнено 0,5 с.

6 Леденев, А. А Особенности проявления реологических свойств дисперсно-зернистых систем при сдвиге / А. А. Леденев, С. М. Усачев, В. Т. Перцев // Научный вестник. Физико-химические проблемы строительного материаловедения: сб. науч. тр. / Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т. - Воронеж, 2009. -Вып. № 2. - С. 7 -11. Лично автором выполнено 2 с.

7. Леденев, А. А. Добавки нового поколения доя производства высококачественных бетонов / А. А. Леденев, С. М. Усачев, II. С. Гончарова // Наука, техника и технология XXI века Материалы Ш междаун, научно-технической конф. /Каб.-Балк. гос. унив. -Нальчик, 2007. -Т. П. - С. 174 -178. Лично автором выполнено 2 с.

8. Перцев, В.Т. Исследование реологических свойств - важный этап в управлении технологией и свойствами бетонов' В.Т. Перцев, АА Леденев // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. статей междун. научно-пракшч. конф. / Липецкий гос. техническ. ун-т.—Липецк, 2007. -С. 122-126Лично автором выполнено 2,5 с.

9. Леденев, А. А. Исследование реологических свойств цементного теста, проявляющихся в результате сдвига /А. А. Леденев, С. М. Усачев В. Т. Перцев // Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та Студент и наука / Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т. - Воронеж, 2006 г. - № 2. - С. 87 - 89. Лично автором выполнена 1 с.

Леденев Андрей Александрович

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Автореферат

Подписано в печать 19.11.2010 г. Формат 60 х 84 1/16.

Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,3. Усл.-изд. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 586.

Отпечатано: издательство учебной и учебно-методической литературы отдела оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

1 Состояние вопроса.

1.1 Управление реологическими свойствами бетонных смесей, структурой и физико-механическими характеристиками бетонов путем применения добавок.

1.1.1 Влияние поверхностно-активных веществ на реологические свойства цементного теста, растворных и бетонных смесей, процессы формирования структуры и физико-механические показатели бетонов.

1.1.2 Роль тонкодисперсных минеральных добавок в создании структуры и обеспечении свойств бетонных смесей и бетонов.

1.1.3 Роль комплексных органоминеральных добавок в создании структуры и обеспечении свойств бетонных смесей и бетонов.

1.2 Научно-практические предпосылки реализации методов исследования реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем - минеральных паст, цементного теста и бетонных смесей.

1.2.1 Основные представления классической макрореологии.

1.2.2 Положения микрореологии.

1.2.3 Реологические свойства цементного теста, растворных и бетонных смесей и основные технологические факторы, влияющие на их изменение.

1.2.4 Виброреологические свойства бетонных смесей.

1.3 Цель, задачи и содержание исследований.

2 Методика и методы исследований, сырьевые материалы.

2.1 Методологические основы исследований.

2.2. Характеристики свойств сырьевых материалов.

2.3 Методы исследования.

2.3.1 Стандартные методы исследований свойств сырьевых материалов.

2.3.2 Методика исследований процессов адсорбции ПАВ на поверхности минеральных компонентов.

2.3.3 Методы определения реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем - минеральных паст, цементного теста, и реологических, виброреологических свойств бетонных смесей

2.3.4 Методика исследований микрореологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем с учетом фрактально-кластерных проявлений.

2.3.5 Методика определения показателя фрактальности частиц 81 минеральных компонентов и микроструктуры цементного камня

2.3.6 Методы микроскопического анализа.

2.3.7 Методы определения основных свойств бетонных смесей и физико-механических характеристик бетонов.

3 Результаты исследований структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем.

3.1 Результаты исследований влияния свойств поверхности, природы, дисперсности частиц твердой фазы на структурно-реологические характеристики минеральных паст.

3.2 Результаты исследований влияния ПАВ на реологические свойства минеральных паст.

3.3 Выводы по главе 3.

4 Разработка комплексных органоминеральных добавок, обеспечивающих регулирование реологических бетонных смесей и повышение физико-механических характеристик бетонов.

4.1 Обоснование выбора компонентов и реализация способов приготовления комплексных органоминеральных добавок.

4.2 Результаты исследований по определению рациональных дозировок компонентов комплексных органоминеральных добавок

4.3 Результаты исследований влияния способов приготовления комплексных органоминеральных добавок на свойства цементного теста и цементного камня.

4.4 Результаты исследований влияния составов комплексных органоминеральных добавок на свойства цементного теста и цементного камня.

4.5 Пути повышения эффективности применения поликарбоки-латных гиперпластификаторов в составе органоминеральных добавок.

4.6 Выводы по главе

5 Результаты исследований влияния разработанных органоминеральных добавок на свойства бетонных смесей и бетонов.

5.1 Результаты исследований влияния органоминеральных добавок на реологические и виброреологические свойства бетонных смесей

5.2 Результаты исследований влияния органоминеральных добавок на основные свойства бетонов.

5.3 Технико-экономическая эффективность от использования органоминеральных добавок.

5.4 Выводы по главе 5.

Актуальность работы. Изучению роли комплексных органоминеральных добавок (ОМД), содержащих высокодисперсные минеральные компоненты и поверхностно-активные вещества (ПАВ) - суперпластификаторы (СП) или гиперпластификаторы (ГП), в формировании структуры и обеспечении свойств бетонных смесей и бетонов посвящены работы многих исследователей. Вместе с тем, задачи повышения эффективности применения комплексных ОМД требуют дальнейшего детального изучения, предметом которого должно являться, в первую очередь, расширение сырьевой базы минеральных компонентов за счет использования местных доступных материалов. Для минеральных компонентов еще недостаточно исследовано влияние их дисперсности, природы, свойств поверхности частиц на свойства бетонных смесей и бетонов. Необходимо получить новые знания о механизме совместного действия минеральных компонентов с различными видами ПАВ, а также о влиянии способов приготовления ОМД на свойства бетонных смесей и бетонов. В связи с расширением в практике строительства объемов выпуска высококачественных бетонных смесей, отличающихся повышенной подвижностью, вплоть до самоуплотняющихся, возникает необходимость в регулировании их реологических свойств. Принятые в стандартах технические показатели реологических свойств бетонных смесей не всегда дают адекватную характеристику проявления этих свойств. На практике часто требуется получение бетонных смесей равной удобоукладывае-мости, оцениваемой стандартными техническими показателями, но с различными величинами реологических свойств, которые обеспечивают сохранение структуры бетонных смесей при транспортировании и в то же время высокую текучесть при формовании. В связи с этим при оценке свойств бетонных смесей необходимо использовать реологические показатели в физических единицах: напряжение сдвига, предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость.

На основании вышеизложенного в работе были сформулированы цель и задачи исследований.

Целыо диссертационной работы является разработка составов и способов приготовления эффективных комплексных ОМД с использованием минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, для регулирования реологических свойств бетонных смесей и повышения физико-механических характеристик бетонов.

Основными задачами работы являются:

1) разработка методов и методик исследования структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем — минеральных паст, цементного теста, растворных и бетонных смесей, процессов формирования структуры бетонов как многоуровневых систем;

2) изучение влияния природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, на структурно-реологические свойства минеральных паст;

3) разработка составов и способов приготовления эффективных комплексных ОМД для бетонных смесей и бетонов;

4) определение путей повышения эффективности использования гиперпластификаторов поликарбоксилатного типа в составе ОМД;

5) исследование влияния комплексных ОМД на реологические и виброреологические свойства бетонных смесей и основные физико-механические характеристики бетонов.

Научная новизна работы:

1) разработаны новые методологические подходы к исследованию структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем — минеральных паст, цементного теста, растворных и бетонных смесей, процессов формирования структуры бетонов как многоуровневых систем;

2) уточнены представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсных систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдвига;

3) получены новые данные о влиянии природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов на структурно-реологические характеристики минеральных паст, являющихся основой для комплексных ОМД;

4) показано, что в качестве количественной характеристики структуры обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне и микроструктуры цементного камня может выступать показатель их фрактальной размерности — А

5) уточнена возможность регулирования реологических свойств бетонных смесей в широких пределах при применении разработанных эффективных комплексных ОМД, содержащих полученные на основе местного сырья минеральные компоненты и ПАВ различного вида;

6) определены пути повышения эффективности использования поликар-боксилатного гиперпластификатора в ОМД за счет его частичного замещения в составе комплексной химической добавки на полиэтиленгликоль, являющийся более дешевым и доступным химическим сырьем.

Достоверность результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств и методов измерений; применением современных микроскопических и физико-химических методов; использованием статистической обработки результатов экспериментов; полученными данными не противоречащими известным положениям и результатам других авторов.

Практическая значимость работы. Разработаны составы и способы приготовления новых видов эффективных комплексных ОМД с использованием минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, для регулирования реологических свойств бетонных смесей и повышения физико-механических характеристик бетонов. Определены пути повышения эффективности использования поликарбоксилатных гиперпластификаторов в составе ОМД. Разработаны технологические рекомендации по применению комплексных ОМД для бетонных смесей и бетонов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 62-й, 63-й межотраслевых научно-практических конференциях «Инновации для строительной отрасли» (Воронеж 2007, 2008); 64-й, 65-й всероссийских научно-практических конференциях «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (Воронеж 2009, 2010); III и IV международных научно-технических конференциях «Наука, техника и технология XXI» (Нальчик 2007, 2009); международной научно-практической конференции «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» (Липецк 2007); межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск 2008); международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве» (Воронеж 2008).

Внедрение результатов. Научно-практические результаты диссертационных исследований реализованы в производственном процессе ООО «Воронеж-стройдеталь» (г. Воронеж) при проведении монолитного бетонирования на объекте строительства Нововоронежской АЭС-2 (Воронежская обл., г. Нововоро-неж). Методические разработки и результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальностям: 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», 072000 «Стандартизация и сертификация», магистрантов направления «Строительство» по программе «Технология строительных материалов, изделий и конструкций».

На защиту выносятся:

1) методы и методики исследования структурно-реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем — минеральных паст, цементного теста, растворных и бетонных смесей, представления о процессе формирования структуры бетонов как многоуровневых систем;

2) теоретические представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсно-зернистых систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдвига;

3) результаты экспериментальных исследований влияния природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья, а также ПАВ различного вида на структурно-реологические свойства минеральных паст;

4) разработанные составы и способы приготовления комплексных ОМД;

5) результаты исследований влияния комплексных ОМД на реологические, виброреологические свойства бетонных смесей и основные физико-механические характеристики бетонов.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 9 опубликованных научных статьях, в том числе в 2 изданиях, определенных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, изложена на 187 страницах, в том числе машинописного текста 107 страниц, 35 таблиц, 79 рисунков, библиографического списка из 143 наименований, 2 приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны методологические подходы к исследованию реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем, растворных и бетонных смесей, их структуры с учетом фрактально-кластерных проявлений на различных масштабных уровнях.

2. Уточнены и дополнены существующие представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсно-зернистых систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдвига. Показано проявление с увеличением напряжения сдвига «кластерного» характера течения дисперсно-зернистых систем, заключающегося в трех стадиях изменения эффективной вязкости: первоначальное ее снижение с увеличением напряжения сдвига, последующий рост и дальнейшее снижение в результате разрыва сплошности систем.

3. Показано, что в качестве количественной характеристики структуры обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне и микроструктуры цементного камня может выступать показатель их фрактальной размерности — Д позволяющий оценить свойства формирующихся структур.

4. Установлено влияние природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных из местного сырья, на структурно-реологические характеристики минеральных паст, являющихся основой комплексных ОМД. Показано, что варьирование свойствами минеральных компонентов дает возможность регулировать реологические параметры обводненных дисперсий: предельное напряжение сдвига от 16,3 Па до 547,5 Па и эффективную вязкость от 5,4 Па-с до 39,5 Па-с, а также плотность формирующихся Л структур от 1332 кг/м до 2004 кг/м .

5. Разработаны составы и эффективные способы приготовления комплексных ОМД: предадсорбционным сухим нанесением ПАВ на поверхность минерального компонента; дискретным распределением ПАВ на поверхности минерального компонента; в виде суспензии с последующей сушкой. Показано, что разработанные ОМД обеспечивают снижение водопотребности бетонных смесей от 25 до 47 %, уменьшение водо- и раствороотделения бетонных смесей от 30 до 60 %, повышение марки бетонных смесей по удобоукладываемости, увеличение прочности бетонов на сжатие в 1,8 . 2,3 раза.

6. Установлено, что способ приготовления ОМД в виде суспензии с последующей сушкой вследствие большего пластифицирующе-водоредуцирующего действия способствует большему, на 10 . 15 %, повышению прочности бетона по сравнению с использованием ОМД, приготовленных другими разработанными способами.

7. Определены пути повышения эффективности использования поликар-боксилатного гиперпластификатора в ОМД за счет его частичного замещения, на 25 . 50 %, в составе комплексной химической добавки на полиэтиленгли-коль, являющийся более дешевым и доступным химическим сырьем.

8. Установлено, что применение разработанных ОМД позволяет регулировать реологические и виброреологические свойства бетонных смесей в широких диапазонах. Так, варьируя видами ОМД, возможно получать равноподвиж-ные бетонные смеси, характеризующиеся различными величинами реологических свойств: предельное напряжение сдвига изменяется в 1,4, а эффективная вязкость в 2,8 раза.

9. Использование разработанных ОМД в оптимизированных составах бетонных смесей позволяет получить бетоны с улучшенными физико-механическими свойствами: классом по прочности - В90, морозостойкостью -F400, водопоглощением 3,2 %, истираемостью - 0,4 г/см , водонепроницаемостью - W20.

10. Разработаны технологические рекомендации по применению комплексных ОМД на основе местного и доступного минерального сырья, которые позволяют регулировать реологические свойства бетонных смесей и улучшать физико-механические свойства бетонов.

11. Технико-экономический эффект достигается за счет снижения затрат на получение ОМД, снижения дозировки гиперпластификатора в составе ОМД, повышения качества бетонных смесей и бетонов и составляет (при сопоставлении с производством выпускаемых в настоящее время высококачественных бетонов мощностью 10000 м ) 650000 рублей в год (в ценах 2010 г.).

1. Кругляков, П. М. Физическая и коллоидная химия Текст. : y^^ç по собие / П. М. Кругляков, Т. Н. Хаскова. М.: Высшая школа, 2005. — 3 19 с

2. Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ свойства, применение Текст. : учеб. пособие / А. А. Абрамзон, JL 3ag ченко, С. И. Файнгольд. Л.: Химия, 1988. — 200 с.

3. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия Текст. : учеб. / Е. Д. £Цукин А. В. Перцов, Е. А. Амелина. М.: Высшая школа, 2007. - 444 с.

4. Сумм, Б. Д. Основы коллоидной химии Текст. : учеб. пособие / Б. Д. Сумм. Москва: «Академия», 2006. - 240 с.

5. Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах Коллоидная химия. Избранные труды Текст. : учеб. / П. А. Ребиндер. jyj . Наука, 1978.-368 с.

6. Розенберг, Е. М. Модификация чугуна присадками силицида Кальция и ферросилиция Текст. / Е. М. Розенберг // Модифицирование чугуна. M -Л. 1942.-С. 137- 138.

7. Семенченко, В. К. Модификация как физико-химический процесс Текст. / В. К. Семенченко // Модифицирование чугуна. М. Л. — I942 -С. 22-38.

8. Батраков, В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика Текст.: 2-е изд., / В. Г. Батраков. Москва: Технопроект, 1998. - 768 с.

9. Ратинов, В. Б. Добавки в бетон Текст. : учеб. / В. Б. Ратинов Т. И. Розенберг. — Москва: Стройиздат, 1989. 188 с.

10. Добролюбов, Г. Прогнозирование долговечности бетона с Добавками Текст. : учеб. / Г. Добролюбов, В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. — Москва-Стройиздат, 1983.-212 с.

11. Юнг, В. Н. Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах Текст. : учеб. / В. Н. Юнг, Б. Д. Тринкер. Москва: Гос-стройиздат, 1960. — 166 с.

12. Хигерович, M. И. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов Текст. : учеб. / М. И. Хигерович,

13. B. Е. Байер. Москва: Стройиздат, 1979. - 126 с.

14. Глекель, Ф. Л. Гидратационное структурообразование. Основы его регулирования с помощью добавок Текст. / Ф. Л. Глекель // Успехи коллоидной химии. — Ташкент: Фан, 1975. — С. 191 — 198.

15. Иванов, Ф. М. Добавки в бетоны и перспективы применения супер-, пластификаторов Текст. / Ф. М. Иванов // Бетоны с эффективными суперпластификаторами / НИИЖБ. М., 1979. - С. 6 - 20.

16. Иванов, Ф. М. Современное состояние применения химических добавок в технологии бетона Текст. / Ф. М. Иванов // Применение химических добавок в технологии бетона / МДНТП. М.: Знание, 1980. —1. C. И 12.

17. Батраков, В. Г. Пластифицирующий эффект суперпластификатора С-3 в зависимости от состава цемента Текст. / В. Г. Батраков, Т. Е. Тюрина, В. Р. Фаликман // Бетоны с эффективными модифицирующими добавками /. НИИЖБ. М., 1985. - С. 8 - 14.

18. Иванов, Ф. М. Основные направления применения химических добавок к бетону Текст. / Ф. М. Иванов, В. Г. Батраков, А. В. Лагойда // Бетон и железобетон. — 1981. № 9. - С. 3 - 4.

19. Рамачандран, В. С. Добавки в бетон Текст. : справ, пособие / В. С. Рамачандран [и др.]. — М.: Стройиздат, 1988. — 575 с.

20. Тарнаруцкий, Г. М. Новые пластифицирующие добавки к цементу и бетону Текст. / Г. М. Тарнаруцкий, Ю. С Малинин // Цемент. 1980. - № 9. -С. 13-15.

21. Ушеров-Маршак, А. В. Воздействие суперпластификатора на гидратацию трёхкальциевого силиката Текст. / А. В. Ушеров-Маршак, Н. И. Осенкова, В. Р. Фаликман // Цемент. 1986. - № 5. - С. 12-18.

22. Шестоперов, С. В., Любимова Т. Ю., Иванов Ф. М. // ДАН СССР. -1950.-Т. 70, №6.-с. 1045.

23. Баженов, Ю. М. Технология бетона Текст.: учеб. / Ю. М. Баженов. -Москва : АСВ, 2007. 528 с.

24. Колбасов, В. М. Структурообразующая роль суперпластификаторв в цементном камне бетонов и растворов Текст. / В. М. Колбасов // Бетоны с эффективными модифицирующими добавками / НИИЖБ. — М., 1985. — С. 126- 134.

25. Каприелов, С. С. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива Текст. / С. С. Каприелов, В. Г. Батраков, А. В. Шейнфельд // Бетон и железобетон. 1999. - № 6. - С. 6 - 10.

26. Шаповалов, Н. А. Теоретические аспекты механизма действия суперпластификаторов Текст. / Н. А. Шаповалов, M. М. Косухин, Р. В. Лесовик, О. Н. Белолапоткова // Седьмые академические чтения РААСН. -2001.-С. 608-611.

27. Байрамов, Ф. А. Влияние суперпластификатора с высоким содержанием гидрофильной группы на гидратацию и твердение цементов / Ф. А. Байрамов, Ф. М. Оруджев, Т. В. Кузнецова и др. // Цемент. 1986. - № 5. -С. 14-15.

28. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии Текст.: учеб. / Д. А. Фридрихсберг. — Л.: Химия, 1984. 368 с.

29. Касторных, Л. И. Добавки в бетоны и строительные растворы Текст. учеб. / Л. И. Касторных. Ростов н/Д.: Феникс, 2007. - 221 с.

30. Ахвердов, И. Н. Основы физики бетона Текст.: учеб. / И. IEHJ Ахвер-дов. М.: Стройиздат, 1981. - 464 с.

31. Вовк, А. И. Анализ взаимосвязи строения ПАВ с их адсор СЗционны-ми характеристиками в системе цементный минерал — вода Текст. / А. И. Вовк // Коллоидный журнал. 1997. - Т. 59. - № 6. - С. 743 — 745

32. Вовк, А. И. Поверхностно-активные свойства полимети-леннафта линсульфонатов Текст. / А. И. Вовк // Коллоидный журнал. — 199S. — Т 60 № 2. - С. 182- 187.

33. Вовк, А. И. Механизм адсорбции суперпластификаторов на. силикатных и алюминатных компонентах портландцемента Текст. / А. Вовк // Коллоидный журнал. 2000. - Т. 62. - № 3. - С. 303 - 308.

34. Несветаев, Г. В. Гиперпластификаторы «МеШих» для сухих строительных смесей и бетонов Текст. / Г. В. Несветаев // СтроительцЬ1е материалы. 2010. - С. 38 - 39.

35. Захаров, С. А. Оптимизация составов бетонов высокоэффе1сТИВНЫМИ поликарбоксилатными пластификаторами Текст. / С. А. Захаров // Строительные материалы. — 2008. № 3. — С. 42 — 43.

36. Несветаев, Г. В. Технология самоуплотняющихся бетонов Текст. / Г. В. Несветаев // Строительные материалы. — 2008. № 3. — С. 24 — 28.

37. Collepardy М. The New Concrete. Published by Graflshe Tintoretto Текст. / M. Collepard. Italy : 2006. - 421 p.

38. Химические и минеральные добавки в бетон Текст. : учеб. для вузов / под ред. А. В. Ушерова-Маршака. — Харьков: Колорит, 2005. — 285 с.

39. Ушеров-Маршак А. В. Товарный бетон тема бетоноведения и про-' блема технологии бетона Текст. / А. В. Ушеров-Маршак // Строительные материалы. - 2008. - № 3. - С. 5 - 8.

40. Ушеров-Маршак, А. В. Добавки в бетон: прогресс и проблемы; Текст. / А. В. Ушеров-Маршак // Строительные материалы. 2006. — № Ю.-С. 8- 12.

41. Несветаев, Г. В. Эффективность применения суперпластификаторо^ в бетонах Текст. / Г. В. Несветаев // Строительные материалы. 2006.1. Ю.-С. 23-25.

42. Рояк, Г. С. Пути развития пластификации бетонных смесей Текст. / Г. С. Рояк, И. В. Грановская, А. Ю. Тарасова // Транспортное строительств о 2007. - № 9. - С. 29-30.

43. Высоцкий, С. А. Минеральные добавки для бетонов Текст. / С. А. Высоцкий // Бетон и железобетон. 1994. - № 2. - С. 7 - 10.

44. Каприелов, С. С. Общие закономерности формирования структур^ цементного камня и бетона с добавкой ультрадисперсных материалов Текст. / С. С. Каприелов // Бетон и железобетон. 1995. - № 4. С. 16-20.

45. Дворкин, JI. И. Цементные бетоны с минеральными наполнителязуг^ Текст. : учеб. / JI. И. Дворкин, В. И. Соломатов, В. Н. Выровой, С. М. Чуд- новский. К.: Будивельник, 1991. - 136 с.

46. Юнг, В. Н. Цементы с микро наполнителями Текст. / В. Н. Юнг // Цемент. 1947. - № 8. - С. 6 - 8.

47. Баженов, Ю. М. Модифицированные высококачественные бетоны Текст. учеб. / Ю. М. Баженов, В. С. Демьянова, В. И. Калашников. — IVj -АСВ, 2006.-368 с.

48. Зоткин, А. Г. Микронаполняющий эффект минеральных добавок в бетоне Текст. / А. Г. Зоткин // Бетон и железобетон. — 1994. № 3. С. 7-9.

49. Красный, И. М. О механизме повышения прочности бетона при введении микронаполнителя Текст. / И. М. Красный // Бетон и железобетон. 1987.-№5.-С. 10-11.

50. Бабков, В. В. О некоторых закономерностях связи структуры и прочности бетона Текст. / В. В. Бабков, Р. И. Барангулов, А. А. Ананенко и др. // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1983. № 2. — С. 12-20.

51. Комохов, П. Г. Модифицированный цементный бетон, его структура и свойства Текст. / П. Г. Комохов, Н. Н. Шангина // Цемент. — 2002. -№ 1 2. - С. 43 - 46.

52. Власов, В. К. Механизм повышения прочности бетона при введении микронаполнителя Текст. / В. К. Власов // Бетон и железобетон. — 1988. -№ 10.-С. 9- 11.

53. Перцев, В. Т. Управление процессами раннего структурообразова-ния бетонов Текст. : монография / В. Т. Перцев; Воронеж, гос. арх. — строит. ун-т. Воронеж: ВГАСУ, 2006. - 234 с.

54. Бобрышев, А. Н. Синергетика композиционных материалов Текст. : учеб. / А. Н. Бобрышев, В. Н. Козомазов, Л. О. Бабин, В. И. Соломатов. — Липецк: НПО «ОРИУС», 1997. 153 с.

55. Соломатов, В. И. Композиционные строительные материалы и конструкции пониженной материалоёмкости Текст. : учеб. / Соломатов В. П., Выровой В. Н., Дорофеев В. С., Сиренко А. В. Киев: «Будивель-ник», 1991. - 144 с.

56. Соломатов, В. И. Элементы общей теории композиционных строительных материалов Текст. / В. И. Соломатов // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1980. № 8. - С. 61 - 70.

57. Батраков, В. Г. Теория и перспективные направления развития работ в области модифицирования цементных систем Текст. / В. Г. Батраков // Цемент и его применение. 1999. - № 5 / 6. - С. 14-19.

58. Перцев, В. Т. Управление процессами раннего структурообразова-ния бетонов Текст.: автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.23.05 / Перцев В. Т. Воронеж, 2002. - 41 с.

59. Каприелов, С. С. Комплексный модификатор бетона марки lyffi 01 Текст. / С. С. Каприелов, А. В. Шейнфельд, В. Г. Батраков // Бетоьа: и железобетон. 1997. - № 5. - С. 38 - 41.

60. Комар, А. А. Комплексные добавки для высокопрочного бетона Текст. / А. А. Комар, Ш. Т. Бабаев // Бетон и железобетон. -1981, -JV09 С. 16-17.

61. Сизов, В. П. Об оценке марки ВНВ и цемента при введении; пластифицирующих добавок Текст. / В. П. Сизов // Бетон и железобетон. — 1993 № 12. С. 28-29.

62. Чистов, Ю. Д. Вяжущее экстра-класса и бетоны на его основе Текст. / Ю. В. Чистов, Т. А. Карпова // Строительные материалы. Оборудование. Технологии XXI века. 1999. - № 7 - 8. - С. 16.

63. Смирнов, Н. В. Перспективы применения бетонов с высокими эксплуатационными свойствами в отечественном транспортном строительстве Текст. / Н. В. Смирнов, Е. А. Антонов // Транспортное строительство — 1998. -№ 12.-С. 16-18.

64. Mather, В Concrete-Vear 2000, Revisited in 1995 / В. Mather // Adam Neville Symposium on Concrete Technology. Las Vegas USA. — 1995 P. 1 9.

65. Калашников, В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов Текст.: дисс .докт. техн. наук: 05.23.05 : защищена 03.07.96 / Калашников Владимир Иванович. — Воронеж, 1996. 89 с.

66. Калашников, В. И. Через рациональную реологию в будущее бето нов. Часть 2. Тонкодисперсные реологические матрицы и порощковые geтоны нового поколения Текст. / В. И. Калашников // Технологии бетонов. -2007. №6. -С. 8-11.

67. Демьянова, В. С. Высокопрочные бетоны с органоминеральными добавками Текст. / В. С. Демьянова // Промышленное и гражданское строительство. 2003. - № 1. - С. 46 - 47.

68. Демьянова, В. С. Высокодисперсные органоминеральные модцфика-торы цементного камня и бетона Текст. / В. С. Демьянова // Известия ВУЗов. Строительство. 2003. - № 3. - С. 73.

69. Демьянова, В. С. Об использовании дисперсных наполнителей в цементных системах / В. С. Демьянова, В. И. Калашников, А. А. Борисов // Жилищное строительство. — 1999. № 1. - С. 17 - 18.

70. Ананенко, А. А. Мелкозернистые бетоны с комплексными модификаторами Текст. / А. А. Ананенко, В. В. Нижевясов, А. С. Успенский // Известия вузов. Строительство. 2005. - № 5. - С. 42 - 45.

71. Крылова, А. В. Исследование цементных систем с комплексной добавкой СаСОз+С-З+ЫаОН Текст. / А. В. Крылова, А. А. Резанов // Актуальные проблемы современной науки: труды 5-й междунар. конф. молодых ученых и студентов / Самара: СГТУ, 2004.

72. Борисов, А. А. Высокопрочные бетоны на рядовых цементах с суперпластификатором на дисперсных носителях Текст.: автореф. дис. .канд. техн. наук: 05.23.05 / Борисов А. А. Пенза, 1997. - 23 с.

73. Зайцев, П. А. Цементные бетоны с добавкой гранулированного пластификатора пролонгированного действия Текст.: автореф. дис. .канд. техн. наук: 05.23.05 / Зайцев П. А. Белгород, 2008. - 23 с.

74. Горюхин, Д. А. Технология получения комплексного модификатора для цементных бетонов Текст.: автореф. дис. .канд. техн. наук: 05.23.05 / Горюхин Д. А. Самара, 2004. - 21 с.

75. Ким, К. Н. Оптимизация реологических свойств литых бетонных смесей Текст. / К. Н. Ким, И. М. Баранов, Е. А. Царева // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: сб. науч. тр. / РПИ. Рига, 1982. — С. 185 - 187.

76. Рейнер, М. Реология Текст.: учеб. / М. Рейнер. М.: Наука, 1965. — 224 с.

77. Лыков, А. В. Предисловие Текст. / А. В. Лыков, 3. П. Шульман // Реофизика и реодинамика текучих систем. 1970. — С. 3 — 4.

78. Урьев, Н. Б. Физико-химические основы интенсификации техноло- • гических процессов в дисперсных системах Текст. : брошюра / Н. Б. Урьев.1. М. : Знание, 1980. 64 с.

79. Круглицкий, Н. Н. Основы физико-химической механики Текст.: учеб. / Н. Н. Круглицкий. Киев: «Вища школа», 1977. - 136 с.

80. Куннос, Г. Я. Элементы макро-микро и объемной реологии Текст.: учеб. пособие / Г. Я. Куннос. Рига: РПИ, 1979. - 98 с.

81. Тагер, А. А. Физико-химия полимеров Текст.: учеб. / А. А. Тагер. — М.: Госхимиздат, 1963. 528 с.

82. Gatcimartin, A. Convective motion of a vibrated granular layer Текст. / A. Gatcimartin, D. Maza, J. L. Ilquimiche, I. Zuriquel // Phis. Rev. E. V. 65, p. 031303 (1 -5), (2000).

83. Структурно-реологические характеристики дисперсно-зернистых-систем Текст.: учеб. / Е. В. Алексеева [и др.]. Воронеж: ВГАСУ, 2009. — 260 с.

84. Фортье, А. Механика суспензий Текст.: учеб. / А. Фортье. — М.: Мир, 1971.-264 с.

85. Garzov, V. Tracer diffusion in granular shear // Phis. Rev. E., V. 66, p. 021308 (1 -7), (2002).

86. Erust, M. H. Driven inelastic Maxwell models with high energy trails Текст. / Phis. Rev. E., V. 65, p. 040301 (1 4), (2002).

87. Урьев, H. Б. Физико-химические основы технологии дисперсных-систем и материалов Текст. учеб. / Н. Б. Урьев. М.: Химия, 1988. — 256 с.

88. Mills, Р The fractal concept in the rheology of concentrated suspension Текст.: / P. Mills, P. Snabre. // Rheol. Acta 26. 1988. - P. 105-108.

89. Леденев, А. А. Структурно-реологические свойства строительных смесей Текст. / А. А. Леденев, С. М. Усачев, В. Т Перцев // Строительные материалы. 2009. - № 7. - С. 68 - 70.

90. Баженов, Ю. М. Технология бетонных и железобетонных изделий Текст.: учеб. для вузов / Ю. М. Баженов, А. Г. Комар. М.: Стройиздат, 1984.-672 с.

91. Куннос, Г. Я. Вибрационная технология бетона Текст.: учеб. / Г. Я. Куннос. Л.: Стройиздат, 1967. - 168 с.

92. Михайлов, В. В. Понижение вязкости дисперсных систем вибрацией Текст. / В. В. Михайлов, Н. В. Михайлов // ДАН СССР, 1964. Т. 155. -№ 4. - С. 920 - 924.

93. Блещик, Н. П. Структурно-механические свойства и реология бетонной смеси и прессвакуум бетона Текст.: учеб. / Н. П. Блещик. — Минск: Наука и техника, 1997. 232 с.

94. Шмитько, Е.И. Управление процессами твердения и структурооб-разования бетонов Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена, утв. / Шмитько Евгений Иванович.- Воронеж, 1994. 525 с.

95. Сычев, M. М. Некоторые физико-химические аспекты реологии цементных паст Текст. / M. М. Сычёв // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: сб. науч. тр. / РПИ. Рига, 1976. - С. 112-114.

96. Урьев, Н. Б. Реология коллоидных цементных растворов Текст. / Н. Б. Урьев, И. С. Дубинин // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: сб. науч. тр. / РПИ. Рига, 1982. - С. 123 - 125.

97. Урьев, Н. Б. Коллоидные цементные растворы Текст. : учеб. / Н. Б. Урьев, И. С. Дубинин ; Стройиздат. Л., 1980. - 192 с.

98. Калашников, В. И. Методика оценки степени селективности пластифицирующих добавок Текст. / В. И. Калашников // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: сб. науч. тр. / РПИ. Рига. — 1986. — С. 52-53.

99. Баженов, Ю. М. Реология цементных систем с суперпластификатором Текст. / Ю. М. Баженов, В. И. Стамбулко, Г. В. Аносова // Реология бетонных смесей и её технологические задачи: сб. науч. тр. / РПИ. — Рига. — 1986.-С. 90-91.

100. Балмасов, Г. Ф. Реологические свойства строительных растворов Текст. / Г. Ф. Балмасов, Л. С. Стреленя, М. С. Илларионова, П. И. Мешков // Строительные материалы. — 2008. № 1. - С. 50 - 52.

101. Батраков, В. Г. Модификаторы бетона: новые возможности и перспективы Текст. / В. Г. Батраков // Строительные материалы. 2006. -№10.-С. 4-7.

102. Десов, А. Е. Вибрированный бетон Текст.: учеб. / А. Е. Десов. -М.: Госстройиздат, 1956. 229 с.

103. Урьев, Н. Б. Коллоидный цементный клей и его применение в строительстве Текст.: учеб. / Н. Б. Урьев, Н. В. Михайлов. — М.: Стройиз-дат, 1967.- 175 с.

104. Савинов, О. А. Теория и методы вибрационного формования железобетонных изделий Текст.: учеб. / О. А. Савинов, Е. В. Лавринович. — Л.: Стройиздат, 1972. — 276 с.

105. Шмигальский, В. Н. Формование изделий на виброплощадках-Текст.: учеб. / В. Н. Шмигальский. — М.: Стройиздат, 1968. 104 с.

106. Фрейсинэ, Е. Переворот в технике бетона Текст.: учеб. / Е. Фрейсинэ: Л.-М.: СИТИ, 1938.-9? с.

107. Гусев, Б. В. Ударно-вибрационная технология уплотнения бетонных смесей Текст.: учеб. / Б. В. Гусев, А. Д. Деминов, Б. И. Крюков и,др. , М.: Стройиздат, 1982. - 127 с:

108. Помазков, В. В. Исследование технологии бетона Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена: утв. / Помазков Василий Васильевич.-М., 1969. 420 с.

109. Блехман, И. И. Вибрационное перемещение Текст.: учеб./ И. И. Блехман, Г. Ю. Джанелидзе. М.: Наука, 1964. - 412 с.

110. Вибрация в технике Текст.: справочник. Т 4. Вибрационные процессы и машины/под. ред. Э. Э. Лавендела. М.: Машиностроение, 1981. — ; 509 с.

111. Гершберг, O.A. Технология бетонных и железобетонных изделий Текст.: учеб. / Ю.А. Гершберг.- М, 1971. 360 с.

112. Ким, К. Н. Основные принципы подбора литых бетонных смесей с позиции реологии бетонных смесей Текст. / К. Н. Ким, И. Н. Слюсаренко3;оло

113. Л. В. Волкова // Реология бетонных смесей и её технологические задач:.сб.науч. тр. / РПИ. Рига. - 1986. - С. 108.

114. Ким, К. Н. К вопросу оценки эффективности пластифициругс^---^^ добавок Текст. / К. Н. Ким // Реология бетонных смесей и её техноло ские задачи: сб. науч. тр. / РПИ. Рига. - 1986. - С. 84 - 85.

115. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической те гии. Процессы измельчения и смешивания сыпучих материалов Т учеб. / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, С. Ю. Арутюнов. М.: Наука, ^^ 440 с.

116. Перцев, В. Т. Управление процессами раннего формования туры бетона Текст.: дис. . докт. техн. наук: 05.23.05: защищена: : Перцев Виктор Тихонович.- Воронеж, 2002. 433 с.

117. Чернышов, Е. М. Управление процессами структурообразов качеством силикатных автоклавных материалов Текст.: дис. . докт?^ наук: 05.23.05: защищена: утв. / Чернышов Евгений Михайлович 1988.- 523 с.

118. Первушин, И. И. Исследование условий приготовления меозернистых бетонов в смесителях принудительного действия Текст.: канд. техн. наук: 05.23.05: защищена: утв. / Первушин Игорь Иван,--^1. Ич. 1. Воронеж, 1974.- 185 с.

119. Усачев, С. М. Совершенствование технологии вибропрессо^.^^ бетонов путем оптимизации баланса внутренних и внешних сил 1^«===^ дис. . канд. техн. наук: 05.23.05: защищена, утв./ Усачев Сергей-^айлович.- Воронеж, 2007. 210 с.

120. Головинский, П. А. Теория фрактального роста трещин и-с^Утствующая акустическая эмиссия Текст. / П. А. Головинский, И. И. Уцт-г--^•^Ков //

121. Сборник тезисов ФиПС. М.: Интерконтакт-наука, 1999.- С. 20-24.

122. Ушаков, С. И. Накопление рассеянных микротрещин в эпохс:^полимербетоне при осевом сжатии и фрактальный рост магистральц^-г^1. Дном трещин Текст.: магист. дис. работа / Ушаков Сергей Игоревич.- Воронеж, 2006.-84 с.

123. Васильев, В. П. Аналитическая химия Текст. : лабораторный практикум / В. П. Васильев, Р. П. Морозова, JL А. Кочергина ; М. : Дрофа, 2004. -416с.

124. Рахимбаев, Ш. М. Регулирование технических свойств тампонаж-ных растворов Текст. : учеб. / Ш. М. Рахимбаев. Ташкент : «Фан», 1976. -160 с.

125. Леденев, А. А. Особенности получения и применения органомине-ральных добавок для бетонов с высокими физико-техническими свойствами

126. Текст. / А. А. Леденев // Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строцх уНта Строительство и архитектура. 2009. - № 4 (16). - С. 78-83.

127. Первый проректор по науке, инновациям и подготовке кадров высшей квалификации ГОУ ВПО ВГАСУ д-р техн. наук, профессор