автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка и применение новых зольсодержащих добавок для повышения качества бетонов разной плотности

На правах рукописи

СТЕПАНОВА Ирина Витальевна

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ЗОЛЬСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА БЕТОНОВ РАЗНОЙ ПЛОТНОСТИ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004 г.

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего Профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» на кафедре «Инженерная химия и естествознание».

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор СОЛОВЬЁВА ВАЛЕНТИНА ЯКОВЛЕВНА

Официальные оппоненты: Доктор технических наук ДРОНЬ АНАТОЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ Кандидат технических наук НИКИФОРОВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

Ведущее предприятие - Военно-транспортный университет железнодорожных войск

Защита состоится 30 ноября 2004 г. в 15» ** на заседании диссертационного совета Д 218.008.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр. 9 ПГУПС, аудитория 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке университета

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета д.т.н., профессор

£0<Ь0<э

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: Бетон и железобетон по своим техническим и экономическим показателям является одним из наиболее приоритетных материалов строительства, поэтому по-прежнему важной задачей современности является повышение его качества. Наиболее экологически чистым компонентом бетона является цемент, энергетические возможности и резервы которого далеко не исчерпаны, и которые могут быть проявлены при использовании современных знаний о природе поверхности и добавок разной природы. Одним из представителей добавок такого рода является золь - это коллоидная добавка, содержащая дисперсии наноразмера (от 1 до 100 нм) и обладающая поэтому особыми свойствами поверхности - высокой поверхностной энергией и определенным значением рН. Поверхностная энергия способна нивелировать возникающие отрицательные напряжения в системе, а возникающая ДрН усиливает гидратационные процессы. Следует также отметить, что учет особенной поверхности твердого тела является современной основой развития многих нанотехнологий и можно ожидать, что и в технологии получения бетона это направление окажется не менее полезным. Исходя из общих теоретических основ и задач практики, особенная польза может быть в получении бетонов повышенного качества.

Цель работы состояла в разработке новых зольсодержащих модифицированных добавок и их использовании для получения бетонов повышенного качества.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:

- определение природы составляющих добавки на основе золя орток-ремневой кислоты для получения бетонов повышенного качества;

- исследование влияния модифицированных золь-добавок на гидратацию цемента и основные физико-механические свойства бетона в присутствии добавок такого рода;

- осуществить опытно-промышленный выпуск бетонов разной плотности с золь-модифицированными добавками.

Научная новизна:

1. Предложены модифицированные золь-добавки нового типа, механизм действия которых обеспечивает получение бетона класса В60 - В110 при повышенном расходе цемента с пониженной на 40% пористостью, пониженным в 2 раза водопоглощением, повышенной водонепроницаемостью, пониженной усадкой и повышенной морозостойкостью.

2. Показано, что эффективность добавок нового типа на основе золя ор-токремневой кислоты сопровождается увеличением степени и глубины гид-ратационных процессов в твердеющей системе, которые можно усилить использованием модификаторов в виде солей с большим отрицательным зарядом аниона, таких как

3. Обнаружено, что при активировании бетона модифицированной добавкой на основе золя ортокремневой кислоты в нормальных условиях образуются низкоосновные тоберморитоподобные гидросиликаты типа CSH(I), в гидротермальных условиях образуется тоберморит 5Са0-68Ю2-5Н20 и ксо-нотлит

4. Установлено, что золь ортокремневой кислоты является эффективным модификатором для промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЭЯ», при этом усиливается ее пластифицирующее и активирующее действие, обеспечивается получение бетона класса ВЗО - В40 с повышенной гидроизолирующей способностью.

Практическая ценность работы:

1. Впервые разработана технология производства модифицированной добавки на основе золя ортокремневой кислоты и получены высокопрочные бетоны В60-В80 нормального и тепловлажностного твердения; установлено, что применение добавки увеличивает прочность при сжатии бетона на 62% и 39% в раннем и проектном возрасте соответственно, улучшает деформатив-ные характерными бетЪна (модуль упругости 4,8-104 МПа, усадка <0,4

мм/м), увеличивает морозостойкость (800 - 900 циклов), водонепроницаемость (18-20 атм.). Разработаны технические условия на добавку, ТУ № 5743-005-51556791-2003 «Зольсодержащая добавка «Hardness-M». На предприятии ЗАО «Пенобетон-2000» выпущена опытно-промышленная партия бетона В80 объемом 6 м3(акт№ 1 от 10.08.2004 г.).

2. Получен автоклавный высокопрочный бетон класса В110 с использованием модифицированной зольсодержащей добавки «Hardness-M», характеризуемый повышенной водонепроницаемостью, W =22 атм., и морозостойкостью F1000.

3. Определена принципиальная возможность совместного использования зольсодержащей добавки «Hardness-M» с модифицированной пенообра-зующей добавкой на протеиновой основе, которая улучшает качество пено-растворной смеси, уменьшая расслаиваемость до 4%;и улучшает качество пенораствора, повышая прочность при сжатии в проектном возрасте на 37 -46% и понижая коэффициент теплопроводности на 22 - 31%. На пенораствор строительный, активированный зольсодержащей добавкой «Hardness-M», разработаны технические условия ТУ № 5745-006-51556791-2002 «Растворы строительные легкие». На ОАО «Объединение 45» осуществлен выпуск опытно-промышленной партии раствора строительного легкого в объеме 30 м3 (акт № 4 от 28.09.2004 г.).

4. Разработана технология модифицирования промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЭЯ» золем ортокремневой кислоты, применение которой обеспечивает получение гидроизоляционного бетона класса В30-В40 с водонепроницаемостью 16-18 атм. Разработаны технические условия ТУ № 5743-005-46969976-2003 «Добавка в бетон «ДЭЯ-ЗС». На ОАО «Объединение 45» выпущены опытно-промышленные партии активированного бетона классов В22,5, В25, ВЗО объемом 5 м3 (акт № 5 от 09.09.2004 г.).

5. Новизна разработок подтверждена 3 техническими условиями, 3 технологическими регламентами, подано 4 заявки на изобретение.

На защиту выносятся:

- модифицированные золь-добавки для получения бетонов разной плотности повышенного качества;

- влияние модифицированных золь-добавок на гидратацию цемента и основные физико-механические характеристики бетона;

- выпуск опытно-промышленных партий бетонов разной плотности повышенного качества с зольсодержащими добавками новых типов. Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на второй международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в Ш тысячелетии», Ростов-на-Дону, 2002 г.; на международной научно-практической конференции «Композит 2001», г. Санкт-Петербург, 2001 г.; на научно-технических конференциях «Неделя науки 1996, 2001, 2002», г. Санкт-Петербург; на восьмых академических чтениях отделения строительных наук, г. Самара, 2004 г.; на XV Международном конгрессе по строительным материалам (Германия, г. Веймер, 2003 г.), на III Всероссийской научно-практической конференции «Экология и ресурсо- и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство)», Пенза, 2003 г.

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ и докладов в международных и отраслевых изданиях. Разработано 3 технических условия, 3 технологических регламента и подано 4 заявки на изобретение.

Структура и объем диссертации:

Диссертация изложена на страницах основного текста. Состоит из введения, 5 глав, общих выводов, из списка использованной литературы, из источников и приложений, из таблиц, из рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исходя из уровня современных знаний задача повышения качества бетона может быть решена в том числе и за счет максимального использования энергетических возможностей цемента, резервы которого, как правило, используются не полностью в силу возникающих в твердеющей системе внутренних напряжений, ограничивающих расход цемента.

Решение этой проблемы может быть достигнуто использованием добавок определенной природы, которые препятствовали бы возникновению внутреннего напряжения в твердеющей системе при повышенном расходе цемента, как экологически чистого и гидратационно активного материала. Такими свойствами могут обладать золи, имеющие коллоидный (наноразмер) частиц (1-100 нм) и характеризующиеся особыми свойствами поверхности -высокой поверхностной энергией.

Перспектива использования золя в материаловедении была указана еще в 80-х годах прошлого века профессором Ленинградского технологического института им. Ленсовета М.М. Сычевым. В 2000 - 2002 гг. золь - процессы были использованы в работах кафедры «Инженерная химия и естествознание» для упрочнения поверхности готового бетона и повышения ее твердости (Л.Б. Сватовская, Д.В. Герчин). Однако возможности золь-процессов до настоящего времени в свойствах бетона использованы не были.

Основная идея использования золя, как добавки в бетон, состоит в использовании структуры золя для создания дополнительного структурного элемента в бетонной смеси.

Дополнительный структурный элемент, представляющий собой нано-частицу оксида кремния, со временем, в результате реакции с Са(ОН)г, переходит в гидросиликат кальция и способствует сокращению количества пор от размера 1 нм и выше (происходит заполнение пор частицами золя и продуктами его взаимодействия).

Предполагается, что вводимые новые структурные элементы будут нивелировать отрицательные явления, связанные с повышенными расходами цемента.

При автоклавировании действие золь-добавки аналогично действию песка, диспергированного до удельной поверхности, сопоставимой с коллоидных частиц, которая может быть достигнута только конденсационным методом.

Если это справедливо, то следствием воздействия золя должно быть снижение усадки, рост прочности, долговечности и улучшение деформатив-ных характеристик.

Эффективность действия золя оценивалась по прочности на

сжатие образцов размером 2x2x2 см, изготовленных из цементной пасты при использовании портландцемента ПЦ400 Д-20 Пикалевского объединения «Глинозем». Твердение образцов осуществлялось в нормальных условиях при температуре 20±2°С. Золь Н^Ю« получали путем катионирования раствора натриевого жидкого стекла при разбавлении 1:20. Проведенные исследования показали, что оптимальное количество золя составляет 0,6% от массы цемента, которое обеспечивает повышение прочности при сжатии в раннем возрасте (Зсут.) на 28% и на 18% в проектном возрасте (28 сут.) по сравнению с контрольным образцом.

С целью повышения эффективности действия золя НгвЮ« осуществлялась его модификация электролитами с разным зарядом аниона, такими как К4|Ре(СЫ)б], Кз^еССК)«], Ка3Р04, Ма2804 . Установлено, что наиболее благоприятное сочетание золя ортокремневой кислоты наблюдается при введении калия железистосинеродистого при оптимальном количестве 25 мас.% от массы золя. Обнаружено, что в присутствии К4[Ре(СЫ)б1 золь отличается повышенной устойчивостью во времени, т.к. анион имеет максимальный отрицательный заряд. Данную зольсодержащую композицию назвали «Hardness-M» и использование ее в оптимальном количестве, равном 0,75% от массы цемента, обеспечивает повышение прочности при сжатии об-

разцов из цементной пасты, твердеющих в нормальных условиях в раннем возрасте (3 сут.) на 85% и в проектном возрасте (28 сут.) - на 46%.

Физико-химические исследования образцов камня в присутствии золя показали усиление гидратационной активности цемента.

Данные рентгенофазового анализа искусственного камня в присутствии золя ортокремневой кислоты свидетельствует об усилении степени гидратации цемента и изменении фазового состава с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция типа CSH(I). Усиление степени гидратации и появление новых фаз подтверждается и данными дифференциально-термического анализа, согласно которым у образцов искусственного камня с добавкой золя ортокремневой кислоты увеличивается содержание химически связанной воды, но при этом не наблюдается усиление эндоэффекта, обусловленного дегидратацией Са(ОН)г, т.к., по-видимому, образующ т у п а е т в реакцию солеобразования с Повышение гидратационной активности цемента в присутствии золя 11)5104 подтверждается и данными ИК-спектро-скопии, согласно которым на ИК-спектрах наблюдается увеличение полос поглощения, соответствующих деформационным и валентным колебаниям гидроксильных групп.

Использование зольсодержащей композиции «Hardness-M» приводит к усилению гидратации цемента по сравнению с контрольными образцами и образцами, активированными золем Н^С^. В качестве основных продуктов гидратации также обнаружены тоберморитоподобные гидросиликаты типа CSH(I).

По данным ДТА в присутствии композиции «Hardness-M» в твердеющей системе наблюдается образование повышенного количества портланди-та, что связано, вероятно, с тем, что скорость гидратации превышает скорость реакции солеобразования.

Результаты калориметрических исследований показали, что скорость тепловыделения и общее количество тепла, выделяющееся при гидратации, выше в образцах активированного цемента, чем в контрольных образцах.

Влияние композиции «Hardness-M» на прочностные и деформативные характеристики тяжелого бетона оценивали при максимальных расходах цемента, 500 - 600 кг/м3. Для этого в опытах был использован портландцемент ПЦ400 Д20 Пикалевского объединения «Глинозем», гранитная крошка размером 1,25 - 2,5 мм и песок для строительных работ с Мцр. = 2,1. Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях при £=20±20С и влажности 95%. Испытания проводились по стандартным методикам и для каждого вида испытаний изготавливались образцы в соответствии с требованиями ГОСТ. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики бетона с зольсодержащей композицией «Hardness-M»

Номер серии Расход материала на 1 м3 В/Ц Прочность, МПа Усадка, мм/м в возрасте 90 суток Водопоглощение, % Морозостойкость, цикл Водонепрониц атм

Ц П Гр. крошка с размером частиц 1,25...2,5 мм Добавка, % Вода, л при сжатии при изгибе

Время, суг.

3 28 3 28

1 500 610 1100 - 190 0,38 31 43 4,9 5,3 3,7 5,7 250 8

2 620 1105 0,75 175 0,35 51 62 9,2 10,0 0,3 2,6 600 14

3 600 566 1006 - 216 0,36 39 55 6Д 6,6 3,8 5,5 300 10

4 580 1028 0,75 192 0,32 63 76 11,5 13,6 0,3 2,5 700 16

Анализ данных табл. 1 показывает, что зольсодержащая композиция «Hardness-M» отличается пластифицирующим эффектом, а бетон, модифицированный добавкой, имеет повышенную прочность при сжатии и при изгибе, причем, во времени прочность при изгибе увеличивается и достигает значения, равного 13,6 МПа, что отличает модифицированный бетон от контрольного образца и это свидетельствует о формировании структуры с меньшим внутренним напряжением, чем у контрольного образца. Водопоглоще-ние активированного бетона не превышает 2,5%, водонепроницаемость повышается на 3 ступени, а морозостойкость бетона увеличивается в 2,5 раза,

усадка бетона составляет 0,3 мм/м. Полученные данные свидетельствуют о том, что зольсодержащая композиция «НаМпеж-М» способствует формированию более плотной структуры, что подтверждается и данными микроскопических исследований (рис. 1). При использовании добавки сечение пор больше соответствует форме круга, что свидетельствует о полноте прохождения гидратационного процесса.

Рис. 1. Структура искусственного камня (увеличение х10).

а) контрольного б) с комплексной добавкой

Общая пористость активированного образца уменьшается более, чем на 40% и при этом размер всех пор модифицированного искусственного камня уменьшился, и преобладают преимущественно капиллярные поры с размером 0,03 мм (рис.2).

Указанные выше положительные результаты позволили рассмотреть возможность создания высокопрочного бетона при использовании комплексной зольсодержащей композиции «НаМпеж-М» и максимальном увеличении расхода цемента.

Зависимость прочности активированного бетона от расхода цемента исследовалась на образцах-кубах размером 10x10x10 см, твердение которых осуществлялось в нормальных условиях в течение 28 суток. Полученные данные представлены на рис. 3.

Рис. 2. Распределение пор по размерам, мм 1 - контрольный 2 - модифицированный

Рис. 3. Взаимосвязь прочности активированного бетона и расхода цемента.

Экспериментально установлено, что бетон достигает максимального значения прочности 106,0 МПа при расходе цемента 950 кг/м3. Кинетика изменения прочности бетона нормального твердения представлена в табл. 2.

Анализ полученных данных показывает, что применение зольсодер-жащей композиции «Нагёпе88-М» позволяет уменьшить В/Ц на 0,11 и при этом структурная вязкость бетонной смеси, определяемая по всплытию шарика на приборе Десова, имеет одинаковое значение с контрольным образцом, это свидетельствует о том, что используемая добавка обладает пластифицирующим эффектом действия. Установлено, что бетон имеет более высокое значение прочности при сжатии в течение всего анализируемого периода, равного 60 суткам, прочность активированного бетона превышает прочность контрольного образца в раннем возрасте (3 сут.) на 63%, а в проектном (28 сут.) - на 39%, что обеспечивает получение высокопрочного бетона класса

В80.

Таблица 2

Кинетика изменения прочности бетона нормального твердения

Но мер серии Расход материалов на 1 м3, кг В/Ц О.К., см Вязкость, пз Прочность при сжатии, МПа/% к контр.

Ц П щ Добавка, % в Возраст, сут

3 7 28 45 60

1 950 174 987 - 295 0,31 1,0 306,7 38/ 100 47/ 100 76/ 100 68 62

2 950 181 1036 237 0,25 1,0 320,9 48/ 126 57/ 121 83/ 109 90 94

3 950 184 1049 ■■о О О £ ц* 223 0,23 1,0 306,9 62/ 163 74/ 157 106 /139 ИЗ 118

Для оценки долговечности высокопрочного бетона представляло интерес исследовать, кроме морозостойкости и водонепроницаемости, и его де-формативные характеристики. В качестве деформативных характеристик оп-

ределялась усадка бетона и модуль упругости. Для определения усадочной деформации изготавливались образцы размером 4x4x16 см, в торцевые поверхности которых были заформованы реперы из нержавеющей стали. Испытания проводились в течение 90 сут. Полученные результаты представлены на рис. 4.

Результаты, представленные на рис. 4, показывают, что в присутствии зольсодержащей композиции «НагёпеББ-М» усадка не превышает 0,4 мм/м и заканчивается, в основном, к 20 суткам. Для определения модуля упругости изготавливались образцы размером 10x10x40 см, которые в течение 28 сут.твердели в нормальных условиях. Модуль упругости определялся при уровне нагрузки, равной 0,3 Япр.

Рис. 4. Характеристики усадочной деформации высокопрочного бетона с добавками на основе золя

Полученные физико-механические характеристики активированного бетона представлены в табл. 3.

Анализ полученных данных показывает, что использование зольсодержащей композиции «НагёпеББ-М», отличающейся пластифицирующим и активирующим эффектами, обеспечивает создание особо плотной структуры бетона и при повышенном расходе цемента, равном 950 кг/м3 (водопоглоще-ние составляет 2,5...2,9%, морозостойкость 800...900 циклов, водонепроницаемость 18...20 атм.)

Характеристики долговечности высокопрочного бетона

Расход материалов на 1 м3 ,КГ ¡г о ж £ я £ Н

3 ■О. V О О. ш г о X ц П Щ Добавка, % В в/ц 1 О К, см Призменная пр ность, МПа 2 Л >» с л То Г X V а о ё о ч о в Водонепрониц мость, атм Морозостойкое цикл

1 950 181 1036 й* 237 0,25 1,0 63 3,9 2,9 18 800

2 950 184 1049 223 0,23 1,0 75 4,8 2,5 20 900

В работе исследовано влияние размера заполнителя на формирование структуры и основные физико-механические характеристики бетона, активированного зольсодержащей композицие««Нагс1пе58-М».

Установлено, что при исключении крупного заполнителя с заменой его на мелкий заполнитель формируется плотная и прочная структура, что обеспечивает получение бетона класса В60...В80.

При помощи потенциостатического метода исследования произведена оценка коррозионно-защитных свойств бетона с зольсодержащей добавкой по отношению к арматуре. Полученные данные представлены на рис.5.

Рис. 5. Анодные поляризационные кривые стали: 1 - цемент, 2 - цемент + Н^Ю«, 3 - цемент + «Hardness-M».

Все выше рассмотренные составы бетона могут быть использованы при монолитном строении зданий и сооружений из бетона, твердение которого осуществляется в естественных условиях при положительных температурах.

На предприятии ЗАО «Пенобетон-2000» выпущена опытно-промышленная партия бетона В80 объемом 6 м' (акт № 1 от 10.08.2004 г.), которая использована для собственного строительства.

Однако, при строительстве востребованы и отдельные конструкции из высокопрочного бетона, которые изготавливаются на ж/б предприятиях и подвергаются тепловлажностной обработке или гидротермальному твердению.

В условиях тепловлажностной обработки принципиальное влияние на физико-механические характеристики бетона оказывает температура изотермического прогрева. Выбор оптимальной температуры производился по изменению прочности при сжатии бетона в течение 28 сут. Полученные результаты представлены на рис. 6.

Рис. 6. Взаимосвязь прочности активированного бетона и температуры изотермического прогрева: 1 - 1 сут.; 2-28 сут.

Анализ экспериментальных данных показывает, что при проведении изотермического прогрева при температуре 55±50С бетон с расходом цемента 950 кг/м3 и композицией «Hardness-M» характеризуется максимальной прочностью: в проектном возрасте (28 сут.) прочность при сжатии составляет 102 МПа, что соответствует классу В80, а в возрасте 1 сут. прочность составляет 76...78% от проектной, поэтому в дальнейшем тепловлажностная обработка бетона, активированного зольсодержащей композицией «Hardness-M», осуществлялась при

С целью получения высокопрочного бетона в присутствии зольсодержащей композиции «Hardness-M» было изучено его твердение в гидротермальных условиях в промышленном автоклаве при давлении 9... 10 атм. и температуре 170±5оС по режиму 12-3-8-3 часа. В качестве заполнителя использовался тонкомолотый песок, измельченный до 8уд.»300 М2/кг. Установлено, что бетон достигает прочности, равной 140 МПа, при твердении в гидротермальных условиях при использовании цемента в количестве 950 кг/м3, при этом морозостойкость бетона достигает значения 1000 циклов, водонепроницаемость равна 22 атм., и водопоглощение уменьшается с 2,5% до 0,8% (табл.4).

Таблица 4

Физико-механические характеристики высокопрочного бетона автоклавного твердения

Номер образ «а Расход материалов на 1 м* бетона, кг Прочность при сжатии, МПа Водопоглощение, % ¿ й

ц Пс Буд.» 300м2/ кг Состав и количество (мас.%) добавки В В/Ц Усадка, мм/1 Водонепронии мость, атм. Морозостойко« цикл.

1 950 1070 - 380 0,4 110 2,5 0,6 18 700

2 950 1108 Н^вЮ« —1,09 342 0,36 130 2,0 0,25 20 900

3 950 1127 "Нак1пе!м-М" 2,05 323 0,34 140 0,8 0,2 22 1000

Улучшение физико-механических характеристик активированного бетона, по-видимому, обусловлено образованием повышенного количества гид-ратных соединений, как в результате гидратационных процессов, так и в результате реакций солеобразования с гидролизной известью. По данным рент-генофазового и дифференциально-термического методов анализа установлено, что в продуктах гидратации присутствуют тоберморит и ксонотлит бСаО-бЗЮг-НгО.

Проведенные исследования и полученные положительные результаты явились основанием для разработки технических условий на комплексную зольсодержащую добавку «Нагёпезз-М». Разработаны ТУ№ 5743-00551556791-2002 «Зольсодержащая добавка «Нагёпе88-М».

В современном строительстве востребованы не только высокопрочные тяжелые бетоны, но и бетоны средней плотности 600...800 кг/м3, характеризуемые повышенной прочностью и улучшенной теплозащитностью, используемые в качестве теплоизоляционно-конструкционного материала.

С этой целью исследовано влияние комплексной зольсодержащей добавки «Нагёпезз-М» на формирование структуры пенобетона в присутствии модифицированной протеинсодержащей пенообразующей добавки. Экспериментально установлено, что в присутствии комплексной добавки «Нагёпезз-М» повышается устойчивость пенобетонной смеси и практически полностью исключаются седиментационные процессы, что приводит к формированию однородной структуры по всей высоте образца. Проведенные физико-механические исследования (табл. 5) показали, что активированный пенобетон характеризуется понижением коэффициента теплопроводности в среднем на 25% и повышением значения прочности на 25...46% в проектном возрасте, что обусловлено формированием однородной структуры, и прочной каменной прослойки. Полученные данные позволяют рекомендовать данные составы для создания теплоизоляционно-конструкционного материала.

Повышенная устойчивость активированной пенобетонной смеси является ценным достижением при использовании раствора строительного легкого, для которого важно сохранять в течение всего периода проведения

Прочностные и теплозащитные свойства пенобетона с комплексной добавкой

Е ь а -i В g Расход материалов на 1 м3 пенобетона Прочность при сжатии, МПа Коэф., теплопровод. X, Вт/(м-°С)

ц П пд* % от массы В Время, сут

3 о о. в О цемента 3 7 28

600 400 100 2,67 - 164 0,6 0,9 1,5 0,14

400 100 2,67 0,75 164 1,0 I,4 2,2 0,11

700 450 150 2,47 - 180 0,8 1,6 2,5 0,18

450 150 2,47 0,75 180 1,3 2,5 3,5 0,14

800 470 230 2,3 - 183 1.1 2,1 3,5 0,21

470 230 2,3 0,75 183 1,8 3,3 4,8 0,16

* - пенообразующая добавка

кладочных работ первоначальные свойства, поэтому проведено исследование физико-механических характеристик активированного пенораствора строительного легкого.

Экспериментально установлено, что активированная пенорастворная смесь характеризуется повышенной водоудерживающей способностью, равной 97...98%, расслаиваемость составляет 4% и пенораствор в проектном возрасте имеет прочность, равную 11... 16 МПа, что соответствует марке В7,5 и BIO (M100...M150), при этом значение коэффициента теплопроводности в сухом состоянии Х=0,21...0,23 Вт/(м-0С) (табл. 6).

На основании полученных положительных результатов разработаны технические условия ТУ № 5745-006-51556791-2002 «Растворы строительные легкие». На ОАО «Объединение 45» осуществлен выпуск опытно-промышленной партии раствора строительного легкого в объеме 30 м3 (акт № 4 от 28.09.2004 г.).

Таблица 6

Физико-механические характеристики активированной пенорастворной смеси и пенораствора

Марка пенобетона по средней плотности, О Расход материалов на 1 м3 пенораствора, кг Глубина погружения конуса, см Водоудерживающая способность, % Расслаиваемость, % Прочность при сжатии, МПа Коэф.теплопров., X, ! Вт/(м°С)

Ц П В растворе пд Д% от массы цем. Время, сут

7 28

1100 500 500 195 1,8 0,75 9,0 97,2 5,0 9,0 11,0 0,21

1200 550 550 209 1,61 0,75 9,0 97,5 4,5 10,7 13,0 0,22

1300 600 600 222 1,41 0,75 9,5 98,0 4,0 12,5 16,0 0,23

С целью повышения эффективности промышленно-применяемой добавки «ДЭЯ», разработанной на кафедре «Инженерная химия и естествознание», основой которой является отход дрожжевого производства, произведена ее модификация золем ортокремневой кислоты в соотношении 1 : 0,6.

Полученная новая зольсодержащая добавка с техническим названием «ДЕЯ-ЗС» (табл. 7) усиливает гидроизолирующие свойства бетона, повышая водонепроницаемость бетона на 3 ступени.

Таблица 7

Физико-механические характеристики бетона с комплексной добавкой органической природы

Мар- <я ж Добавка, % 1 е-в. . Водопоглоще-ние, % 55 ч >5! с; Вдонепроницае-мость, атм.

ка бетона я-1 £ а о о а В/Ц О.К. Прочность 1 сжатии в воз те 28 сут в * л" § ё г § д о ё- N I р Морозосто КОСТЬ, ЦИК

400 420 1,0 - 0,41 1,0 41 3,2 29 2,8 300 10

- 1,0 0,36 1,0 45 2,4 33 3,5 500 16

500 480 1,0 - 0,38 1,0 52 3,1 37 3,3 300 12

- 1-0 0,33 1,0 58 2,3 42 3,8 500 18

На комплексную добавку на органической основе разработаны технические условия, ТУ№ 5743-005-46969976-2003 «Добавка в бетон «ДЭЯ-ЗС». На ОАО «ЛЭК ИСТЕЙТСтрой» выпущены опытно-промышленные партии активированного бетона классов В22,5, В25, ВЗО объемом 5 м3 (акт № 5 от 09.09.2004 г.).

Новизна данной работы и объекты внедрения представлены в табл. 8.

Степень новизны и объекты внедрения работы

Наименование Новизна решения Выпуск опытно-промышленной партии Достигаемые эффекты

Технический Экономический

Комплексная зольсодержащая добавка «НаМ-ness-M» ТУ 5743-00551556791-2003 «Зольсодержащая добавка «НаМ-ness-M» Бетон класса В80, объем 6 м3; ООО «Пенобетон-2000» Бетон повышенного качества Снижение стоимости строительных работ при использовании высокопрочного бетона

Активированный раствор строительный легкий ТУ 5745-00651556791-2002 «Раствор строительный легкий» Пенораствор В7,5 Д1300, объем 30 м3 ОАО «Объединение 45» Улучшение качества пенораствор-ной смеси, прочностных и теплозащитных свойств Экономия теплоэнерго-ресурсов при эксплуатации зданий

Комплексная органическая добавка «ДЭЯ-ЗС» ТУ 5743-00546969976-2003 «Добавка в бетон «ДЭЯ-ЗС» Бетон В22.5; В25; ВЗО; объем 5 м3 ОАО «ЛЭК ИС-ТЕЙТСтрой» Повышение гидроизолирующей способности бетона Снижение стоимости строительных работ при использовании высокопрочного бетона

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены модифицированные золь-добавки нового типа, механизм действия которых обеспечивает получение бетона класса В60 - В110 при повышенном расходе цемента с пониженной на 40% пористостью, пониженным в 2 раза водопоглощением, повышенной водонепроницаемостью, пониженной усадкой и повышенной морозостойкостью.

2. Показано, что эффективность добавок нового типа на основе золя ортокремневой кислоты сопровождается увеличением степени и глубины гидратационных процессов в твердеющей системе, которые можно усилить использованием модификаторов в виде солей с большим отрицательным зарядом аниона, таких как

3. Обнаружено, что при активировании бетона модифицированной добавкой на основе золя ортокремневой кислоты в нормальных условиях образуются низкоосновные тоберморитоподобные гидросиликаты типа в гидротермальных условиях образуется тоберморит 5Са0-68Ф2-5Н20 и ксо-нотлит

4. Установлено, что золь ортокремневой кислоты является эффективным модификатором для промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЕЯ», при этом усиливается ее пластифицирующее и активирующее действие, обеспечивается получение бетона класса ВЗО - В40 с повышенной гидроизолирующей способностью.

5. Впервые разработана технология производства модифицированной добавки на основе золя ортокремневой кислоты и получены высокопрочные бетоны В60-В80 нормального и тепловлажностного твердения; установлено, что применение добавки увеличивает прочность при сжатии бетона на 62% и 39% в раннем и проектном возрасте соответственно, улучшает деформатив-ные характеристики бетона (модуль упругости 4,8-104 МПа, усадка <0,4 мм/м), увеличивает морозостойкость (800 - 900 циклов), водонепроницаемость (18 - 20 атм.). Разработаны технические условия на добавку, ТУ

№5743-005-51556791-2003 «Зольсодержащая добавка «Hardness-M». На предприятии ЗАО «Пенобетон-2000» выпущена опытно-промышленная партия бетона В80 объемом 6 м3(акт№ 1 от 10.08.2004 г.).

6. Получен автоклавный высокопрочный бетон класса В110 с использованием модифицированной зольсодержащей добавки «Hardness-M», характеризуемый повышенной водонепроницаемостью, W =22 атм., и морозостойкостью F1000.

7. Определена принципиальная возможность совместного использования зольсодержащей добавки «Hardness-M» с модифицированной пенообразую-щей добавкой на протеиновой основе, которая улучшает качество пенорас-творной смеси, уменьшая расслаиваемость до 4%, и улучшает качество пено-раствора, повышая прочность при сжатии в проектном возрасте на 37 - 46% и понижая коэффициент теплопроводности на 22 - 31%. На пенораствор строительный, активированный зольсодержащей добавкой «Hardness-M», разработаны технические условия ТУ № 5745-006-51556791-2002 «Растворы строительные легкие». На ОАО «Объединение 45» осуществлен выпуск опытно-промышленной партии раствора строительного легкого в объеме 30 м3 (акт №4 от 28.09.2004 г.).

8. Разработана технология модифицирования промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЭЯ» золем ортокремневой кислоты, применение которой обеспечивает получение гидроизоляционного бетона класса В30-В40 с водонепроницаемостью 16-18 атм. Разработаны технические условия ТУ № 5743-005-46969976-2003 «Добавка в бетон «ДЭЯ-ЗС». На ОАО «Объединение 45» выпущены опытно-промышленные партии активированного бетона классов В22,5, В25, ВЗО объемом 5 м3 (акт № 5 от 09.09.2004 г.).

9. Новизна разработок подтверждена 3 техническими условиями, 3 технологическими регламентами, подано 4 заявки на изобретение.

Положения диссертации опубликованы в следующих основных работах:

1. Степанова И.В. Комплексное химическое воздействие на композиционную систему // Новые исследования в материаловедении и экологии. В.З Сборник научных статей, СПб., 2003 г. С. 105-106.

2. Соловьева В.Я., Степанова И.В. Утилизация отходов объектов железнодорожного транспорта // Сб. научных статейДТовые исследования в материаловедении и экологии. В.1, СПб., 2001 г. С. 16-19.

3. L.B. Svatovskaya, D.V. Gerchin, V.U. Shangin, A.V. Benin, I.V. Ste-panova, A.V. Borodula. "Concrete with high flexural strength". 15. International Baustofftagung, IBAUSIL, Weimar, 2003.1-0843

4. Тарасов В.А., Степанова И.В., Жолобов М., Соловьева В.Я., Латуто-ва М.Н. // Ячеистые цветные пенобетоны. Сб. научных статей Новые исследования в материаловедении и экологии. В.1, СПб., 2001 г. С.56-58.

5. Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Чернаков ВА, Абакумова Ю.П., Гельман В.А., Степанова И.В. // Принципы получения антикоррозионных композиционных материалов на цементной матрице. Тезисы докладов II международной научно-практической конференции «Композит 2001», г. Санкт-Петербург, 2001 г. С.68-70.

6. Соловьева В.Я., Смирнова Т.В., Степанова И.В. // Новые добавки полифункционального действия, улучшающие деформативные характеристики бетона. Тезисы докладов II международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон», г. Ростов-на-Дону, 2002 г. С.332-335

7. Соловьева В.Я., Смирнова Т.В., Степанова И.В., Сычева A.M., Кондратов В.В. // Противоморозные добавки новых типов и особенности твердения бетона при пониженных температурах. Тезисы докладов II международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон», г. Ростов-на-Дону, 2002 г. С.317-322

8. Гаврилов Г.Н., Соловьева В.Я., Ромащенко Н.М., Степанова И.В. // Создание бетонов с улучшенными эксплуатационными характеристиками

при использовании добавок нового типа в транспортном строительстве. Научно-технический сборник. В.6 ВТУ Спецстроя, Балашиха, 2003 г. С.11-16.

9. Степанова И.В., Кондратов В.В., Овчинникова В.П., Соловьева В.Я., // Новые комплексные добавки, повышающие трещиностойкость бетона. Новые исследования в материаловедении и экологии. В.2 Сборник научных статей, СПб., 2004 г. С. 19-23.

10. Степанова И.В. // Разработка бетона повышенной прочности. Новые исследования в материаловедении и экологии. В.4 Сборник научных статей, СПб., 2004 г. С. 26.

11. Степанова И.В. // Разработка высокопрочного бетона повышенной трещиностойкости. Известия Петербургского университета путей сообщения В.1,СПб.,2004г.С.31-34.

12. Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Титова Т.С., Чернаков ВА, Хит-ров А.В., Степанова И.В., Паутов ПА, Русанова Е.В., Махмуд А-Х. // материалы III Всероссийской научно-практической конференции «Экология и ре-сурсо- и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство)», Пенза, 2003 г.

13. ТУ 5743-005-51556791-2002 «Зольсодержащая добавка «Hardness-

М».

14. ТУ 5745-006-51556791-2002 «Раствор строительный легкий».

15. ТУ 5745-005-46969976-2003 «Добавка в бетон ДЭЯ - ЗС».

Подписано к печати 27.10.04г. Печ.л. - 1,5

Печать - ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1\16

Тираж 100 экз. Заказ №_

ш.

СР ПТУ ПС 190031, С-Петербург, Московский пр. 9

»216 7 5

РНБ Русский фонд

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА РАБОТЫ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Современные представления и основные принципы получения бетонов повышенного качества.

1.2. Постановка работы.

1.3. Методы исследований и испытаний, стандарты и ГОСТы.

1.4. Статистическая обработка данных.

2. РАЗРАБОТКА ЗОЛЬСОДЕРЖАЩЕЙ ДОБАВКИ

2.1. Технология получения золя ортокремниевой кислоты. 32 2 2. Оценка эффективности добавки, представленной золем ортокремниевой кислоты.

2.3. Модифицирование золя ортокремниевой кислоты. 37 2 4. Исследование влияния зольсодержащих добавок на гидратацию цемента.

2 5. Калориметрические исследования твердеющей системы.

3. РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО БЕТОНА ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА

3.1. Исследование влияния зольсодержащей композиции «Hardness-М» на физико-химические характеристики бетона с расходом цемента 500. .600 кг/м

3.2. Исследование основных физико-механических характеристик бетона, активированного зольсодержащей композицией «Hardness-М» при расходе цемента более 600 кг/м

3.3. Комплексные физико-механические исследования активированной бетонной смеси и бетона с расходом цемента

950 кг/м

3.4. Физико-механические характеристики бетона при использовании заполнителей разного размера

3.5. Исследование коррозионно-защитных свойств цемента с зольсодержащими добавками

3.6. Физико-механические характеристики активированного бетона тепловлажностного и гидротермального твердения

3.7. Опытно-промышленный выпуск бетона с добавкой «Hardness-М», твердеющего в нормальных условиях

3.8. Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗОЛЬСОДЕРЖАЩЕЙ ДОБАВКИ «HARDNESS-М» НА ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕНОБЕТОНА

4.1. Физико-механические характеристики активированного пенобетона средней плотности 600. 800 кг/м

4.2. Физико-механические характеристики пенорастворов строительных легких

4.3. Физико-химические исследования активированного пенобетона нормального твердения

4.4. Выводы по главе

5. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННО ПРИМЕНЯЕМОЙ ДОБАВКИ «ДЭЯ» ЗОЛЕМ ОРТОКРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ

5 1. Оценка эффективности добавки «ДЭЯ», модифицированной золем ортокремниевой кислоты

5.2. Оценка долговечности бетона, активированного комплексной добавкой «ДЭЯ» и золем H4Si

5.3. Выпуск опытно-промышленной партии бетона с добавкой «ДЭЯ-ЗС»

5.4. Выводы по главе

Актуальность работы: Бетон и железобетон по своим техническим и экономическим показателям является одним из наиболее приоритетных материалов строительства, поэтому по-прежнему важной задачей современности является повышение его качества. Наиболее экологически чистым компонентом бетона является цемент, энергетические возможности и резервы которого далеко не исчерпаны, и которые могут быть проявлены при использовании современных знаний о природе поверхности и добавок разной природы. Одним из представителей добавок такого рода является золь - это коллоидная добавка, содержащая дисперсии наноразмера (от 1 до 100 нм) и обладающая, поэтому, особыми свойствами поверхности - высокой поверхностной энергией, и определенным значением рН. Поверхностная энергия способна нивелировать возникающие отрицательные напряжения в системе, а возникающая АрН усиливает гидратационные процессы. Следует также отметить, что учет особенной поверхности твердого тела является современной основой развития многих нанотехнологий й можно ожидать, что и в технологии получения бетона это направление окажется не менее полезным. Исходя из общих теоретических основ и задач практики, особенная польза может быть в получении бетонов повышенного качества.

Цель работы состояла в разработке новых зольсодержащих модифицированных добавок и их использовании для получения бетонов повышенного качества.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи: - определение природы составляющих добавки на основе золя ортокремневой кислоты для получения бетонов повышенного качества; исследование влияния модифицированных золь-добавок на гидратацию цемента и основные физико-механические свойства бетона в присутствии добавок такого рода;

- осуществить опытно-промышленный выпуск бетонов разной плотности с золь-модифицированными добавками.

Научная новизна:

1. Предложены модифицированные золь-добавки нового типа, механизм действия которых обеспечивает получение бетона класса В60-В110 при повышенном расходе цемента с пониженной на 40% пористостью, пониженным в 2 раза водопоглощением, повышенной водонепроницаемостью, пониженной усадкой и повышенной морозостойкостью.

2. Показано, что эффективность добавок нового типа на основе золя ортокремневой кислоты сопровождается увеличением степени и глубины гидратационных процессов в твердеющей системе, которые можно усилить использованием модификаторов в виде солей с большим отрицательным зарядом аниона, таких как K4[Fe(CN)6].

3. Обнаружено, что при активировании бетона модифицированной добавкой на основе золя ортокремневой кислоты в нормальных условиях образуются низкоосновные тоберморитоподобные гидросиликаты типа CSH(I), в гидротермальных условиях образуется тоберморит 5CaO6Si0r5H20 и ксонотлит 6Ca0-6Si02H20.

4. Установлено, что золь ортокремневой кислоты можно эффективно использовать в качестве модификатора для промышленно применяемой добавки «ДЭЯ» на органической основе, при этом усиливается ее пластифицирующее и активирующее действие и обеспечивается получение бетона класса В30-В40 с повышенной гидроизолирующей способностью.

Практическая ценность работы:

1. Впервые разработана технология производства модифицированной добавки на основе золя ортокремневой кислоты и получены высокопрочные бетоны В60-В80 нормального и тепловлажностного твердения; установлено, что применение добавки увеличивает прочность при сжатии бетона на 62% и 39% в раннем и проектном возрасте, соответственно, улучшает л деформативные характеристики бетона (модуль упругости 4,8-10 МПа, усадка <0,4 мм/м), увеличивает морозостойкость (800 - 900 циклов), водонепроницаемость (18-20 атм.). Разработаны технические условия на добавку, ТУ № 5743-005-51556791-2003 «Добавка в бетон «Hardness-М». На предприятии ЗАО «Объединение 45» выпущена опытно-промышленная партия бетона В80 объемом 10 м3(акт № 1 от 10.08.2004 г.).

2. Получен автоклавный высокопрочный бетон класса B1I0 с использованием модифицированной добавки на основе золя ортокремневой кислоты, характеризуемый повышенной водонепроницаемостью (W = 22 атм.) и морозостойкостью F1000. Выпущена опытно-промышленная партия бетона В110 гидротермального твердения на предприятии ООО «Пенобетон-2000» объемом 6 м3 (акт № з от 08.06.2004 г.).

3. Определена принципиальная возможность совместного использования зольсодержащей добавки «Hardness-М» с модифицированной пенообразующей добавкой на протеиновой основе, которая улучшает качество пенорастворной смеси, уменьшая расслаиваемость до 4-5%, повышая прочность при сжатии в проектном возрасте на 37-46% и понижая коэффициент теплопроводности на 22-31%. На пенораствор строительный, активированный зольсодержащей добавкой «Hardness-М» разработаны технические условия ТУ № 5745-006-51556791-2002 «Растворы строительные легкие». На ОАО «Объединение 45» осуществлен выпуск опытно-промышленной партии раствора строительного легкого в объеме 150 м3 (акт №4 от 28.09.2004 г.).

4. Разработана технология модифицирования промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЭЯ» золем ортокремневой кислоты, применение которой обеспечивает получение гидроизоляционного бетона класса В30-В40, с водонепроницаемостью 16-18 атм. Разработаны технические условия ТУ № 5745-005-46969976-2003 «Добавка в бетон «ДЭЯ-ЗС». На ОАО «Объединение 45» выпущена опытно-промышленная партия активированного бетона класса В60 объемом 25 м3 (акт№ 5 0т 09.09.2004 г.).

5. Новизна разработок подтверждена 3 техническими условиями и 3 технологическими регламентами, поданы 4 заявки на изобретение.

На защиту выносятся:

- модифицированные золь-добавки для получения бетонов разной плотности повышенного качества;

- влияние модифицированных золь-добавок на гидратацию цемента и основные физико-механические характеристики бетона;

- выпуск опытно-промышленных партий бетонов разной плотности повышенного качества с зольсодержащими добавками новых типов.

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на второй международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в III тысячелетии», Ростов-на-Дону, 2002 г.; на международной научно-практической конференции «Композит 2001», г. Санкт-Петербург, 2001 г.; на научно-технических конференциях «Неделя науки 1996, 2001, 2002», г. Санкт-Петербург; на восьмых академических чтениях отделения строительных наук, г. Самара, 2004 г.; на XV Международном конгрессе по строительным материалам (Германия, г. Веймер, 2003 г.), на III Всероссийской научно-практической конференции «Экология и ресурсо- и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство)», Пенза, 2003 г.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ и докладов в международных и отраслевых изданиях. Разработано 3 технических условия и 3 технологических регламента, поданы 4 заявки на изобретение.

J?

6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложены модифицированные золь-добавки нового типа, механизм действия которых обеспечивает получение бетона класса В60 -В110 при повышенном расходе цемента с пониженной на 40% пористостью, пониженным в 2 раза водопоглощением, повышенной водонепроницаемостью, пониженной усадкой и повышенной морозостойкостью.

2. Показано, что эффективность добавок нового типа на основе золя ортокремневой кислоты сопровождается увеличением степени и глубины гидратационных процессов в твердеющей системе, которые можно усилить использованием модификаторов в виде солей с большим отрицательным зарядом аниона, таких как K4[Fe(CN)6].

3. Обнаружено, что при активировании бетона модифицированной добавкой на основе золя ортокремневой кислоты в нормальных условиях образуются низкоосновные тоберморитоподобные гидросиликаты типа CSH(I), в гидротермальных условиях образуется тоберморит 5Ca0-6Si02-5H20 и ксонотлит 6Ca0-6Si02-H20.

4. Установлено, что золь ортокремневой кислоты является эффективным модификатором для промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЕЯ», при этом усиливается ее пластифицирующее и активирующее действие, обеспечивается получение бетона класса ВЗО - В40 с повышенной гидроизолирующей способностью.

5. Впервые разработана технология производства модифицированной добавки на основе золя ортокремневой кислоты и получены высокопрочные бетоны В60-В80 нормального и тепловлажностного твердения; установлено, что применение добавки увеличивает прочность при сжатии бетона на 62% и 39% в раннем и проектном возрасте, соответственно, улучшает деформативные характеристики бетона (модуль упругости 4,8-104 МПа, усадка <0,4 мм/м), увеличивает морозостойкость (800 - 900 циклов), водонепроницаемость (18-20 атм.). Разработаны технические условия на добавку, ТУ №5743-005-51556791-2003 «Добавка в бетон «Hardness-М». На предприятии ЗАО «Пенобетон-2000» выпущена опытно-промышленная партия бетона В80 объемом 6 м3 (акт № 1 от 10.08.2004 г.).

6. Получен автоклавный высокопрочный бетон класса В110 с использованием модифицированной зольсодержащей добавки «Hardness-М», t характеризуемый повышенной водонепроницаемостью, W = 22 атм., и морозостойкостью F1000.

7. Определена принципиальная возможность совместного использования зольсодержащей добавки «Hardness-М» с модифицированной пенообразующей добавкой на протеиновой основе, которая улучшает качество пенорастворной смеси, уменьшая расслаиваемость до 4% и улучшает качество пенораствора, повышая прочность при сжатии в проектном возрасте на 37 - 46% и понижая коэффициент теплопроводности на 22 - 31%. На пенораствор строительный, активированный зольсодержащей добавкой «Hardness-М», разработаны технические условия ТУ № 5745-00651556791-2002 «Растворы строительные легкие». На ОАО «Объединение 45» осуществлен выпуск опытно-промышленной партии раствора строительного легкого в объеме 30 м3 (акт № 4 от 28.09.2004 г.).

8. Разработана технология модифицирования промышленно применяемой добавки на органической основе «ДЭЯ» золем ортокремневой кислоты, применение которой обеспечивает получение гидроизоляционного бетона класса В30-В40 с водонепроницаемостью 16-18 атм. Разработаны технические условия ТУ № 5745-005-46969976-2003 «Добавка в бетон «ДЭЯ-ЗС». На ОАО «Объединение 45» выпущены опытно-промышленные партии активированного бетона классов В22,5, В25, В30 объемом 5 м (акт № 5 от 09.09.2004 г.).

9. Новизна разработок подтверждена 3 техническими условиями, 3 технологическими регламентами и подано 4 заявки на изобретение.

1. Бабаев Ш.Т. Особенности технологии получения и исследования свойства высокопрочного бетона с добавками суперпластификатора: Автореферат дис. . канд. техн. наук., М., 1980,21с.

2. Баженов Ю.М. Бетоны XXI века // Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций / Материалы Международной конференции, Белгород, 1995, с. 3-5.

3. Баженов Ю.М. и др. Высокопрочный бетон на основе пластификаторов // Бетон и железобетон, 1978, №9 с. 18-19.

4. Баринова Л.С., Песцов В.И. Сборный и монолитный железобетон в Российском строительстве // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М., 2001, с. 44-53.

5. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве // Бетон и железобетон. 1994, №7 с.27-31.

6. Годфри К. Новый рекорд прочности бетона // Гражданское строительство. 1987, №10, с.2-5.

7. Звездов А.И., Волков Ю.С. Бетон и железобетон: наука и практика // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М., 2001, с. 288-297.

8. Михайлов В.В., Беликов В.А. Перспективы применения конструкций из высокопрочных бетонов // Бетон и железобетон. 1982, №5 с.7-8.

9. Морено X. Применение высокопрочных бетонов в строительстве высотных зданий // Бетон и железобетон. 1988, №11 с.29-31.

10. Ю.Попкова О.М. Конструкции зданий и сооружений из высокопрочного бетона // Серия строительные конструкции // Обзорная информация. Вып. 5. М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1990, 77 с.

11. П.Свиридов Н.В., Коваленко М.Г. Бетон прочностью 150 МПа на рядовых цементах // Бетон и железобетон. 1990, №2 с.21-22.

12. Баженов Ю.М., Фаликман В.Р. Новый век: Новые эффективные бетоны и технологии // Материалы I Всероссийской конференции. М., 2001, с. 91-101.

13. Волков Ю.С. Монолитный железобетон // Бетон и железобетон. 2000, №1 с.27-30.

14. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве // Бетон и железобетон. 1994, №7 с.27-31.

15. Дыховичный Ю.А. Сборный железобетон унифицированный каркас. М.: Стройиздат, 1985. 295 с.

16. Каприенов С.С., Батраков В.Г. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива // Бетон и железобетон. 1996, №6 с.6-10.

17. Михайлов В.В., Волков Ю.С. Бетон и железобетонные конструкции. Состояние и перспективы применения в промышленном и гражданском строительстве. М.: Стройиздат, 1983. 358 с.

18. Попкова О.М. Трубобетонные колонны высотных зданий КЗ высокопрочного бетона в США // Бетон и железобетон. 1990. №1. с.29-31

19. Попкова О.М. Монолитные железобетонные конструкции зданий повышенной этажности за рубежом // Обзорная информация. М.: ВНИИНС, 1985.

20. Трамбовецкий В.П. Бетон в высотном строительстве // Бетон и железобетон. 1990, №11 с.45-46.

21. Construction Industry International. №3, 1990. p.p. 29-30.

22. C. Walraven. Beton mit hoher Festigkeit. Betonwerk + Bertigtcil Technik. 1991. №6 p.p. 45-53.23.3вездов А.И., Волков Ю.С. Бетон и железобетон: наука и практика // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М., 2001, с. 288-297.

23. Ахвердов И.Н., Далевский А.К. Фенольнын пластификатор для бетона // Бетон н железобетон. 1986, №2 с.28-28.

24. Бабаев Ш.Т. Особенности технологии получения и исследования свойства высокопрочного бетона с добавками суперпластификатора: Автореферат дне. . канд. техн. наук. М., 1980,21 с.

25. Бабаев Ш.Т., Башлыков Н.Ф., Сорокин Ю.В., Фридман В.И. Свойства бетона на вяжущих низкой водопотребности и опыт их применения // Э.И. ВНИИНТПИ. 1990. Вып. 3.

26. Бабаев Ш.Т., Сытник Н.И., Долгополов Н.И., Башлыков Н.Ф. Высокопрочный бетон // Повышение эффективности и качества бетона и железобетона / Материалы ЕХ Всесоюзной конференции по бетону и железобетону. М., Стройиздат, 1983. с.216-219.

27. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. М.: Стройиздат, 1998. 768 с.

28. Каприелов С.С., Шейфельд А.В. Влияние состава органоминераль-ных модификаторов бетона серии «МБ» на их эффективность // Бетон и железобетон. №5 с. 11-15.

29. Свиридов Н.В., Коваленко М.Г. Бетон прочностью 150 МПа на рядовых цементах // Бетон и железобетон. 1990, №2 с.21-22.

30. Свиридов Н.В., Коваленко М.Г. Механические свойства особо прочного цементного бетона // Бетон и железобетон. 1991, №2 с.7-9.

31. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кривобородов Ю.Р. Влияние структуры цементного камня с добавками микрокремнезема и суперпластификатора на свойства бетона // Бетон и железобетон. 1992, №7. с.4-6.

32. Комар Л.Л. Тяжелый бетон высокой прочности в раннем возрасте // К научно-практическому совещанию «Рост производительности труда решающее условие эффективности строительного производства». Южно-Сахалинск, 1981. с.23-27.

33. Комар А.А. Высокопрочные бетоны с комплексными добавками: Ав-тореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1981. 21с.

34. Комар А.А., Бабаев Ш.Т. Комплексные добавки для высокопрочного бетона // Бетон и железобетон. 1981, №9. с.16-17.

35. Хозин В.Г., Изотов B.C., Морозова Н.Н. Вяжущие для бетонов с использованием местной минеральной добавки // Современные проблемы строительного материаловедения /Шестые Академические чтения РААСН. Иваново, 2000. с.571-664.

36. Хозин В.Г., Сальников А.В., Морозова Н.Н. Влияние комплексной химической добавки на формирование прочности бетона //Пятые Академические чтения РААСН. Воронеж, с.506-508.

37. Батраков В.Г. Суперпластификаторы исследование и опыт применения // Применение химических добавок в технологии бетона // МДНТП. М.: Знание, 1980. с.29-36.

38. Батраков В.Г., Булгаков М.Г., Фаликман В.Р., Вовк А.И. Суперпластификатор разжижитель СМФ // Бетон и железобетон. 1990, №2. с.21-22.

39. Батраков В.Г., Иванов Ф.М., Силинов Е.С., Фаликман В.Р. Применение суперпластификаторов в бетоне // Строительные материалы и изделия: Реф. инф. (ВНИИС). Н., 1988. Вып. 2. Сер. 7. 59 с.

40. Батраков В.Г., Тюрина Т.Е., Фаликман В.Р. Пластифицирующий эффект суперпластификатора С-3 в зависимости от состава цемента //

41. Бетон с эффективными модифицирующими добавками / НИИЖБ. М., 1985. с.8-14.

42. Батраков В.Г., Фапикман В.Р., Колмыков Л.Ф., Лукашевич В.И. Пластификатор для бетона на основе тяжелых смол пиролиза // Бетон и железобетон. 1991. №9 с.6-8.

43. Гиизбург У.Г. Пластифицирующие добавки в гидротехническом бетоне. М.: Госэнергоиздат, 1956. 144 с.

44. Горчаков Г.И., Орентлихер Л.П., Косарев В.Н. Новые добавки для цементных растворов и бетонов // В кн. «Повышение эффективности использования бетона путем введения в него органических и неорганических добавок». 1976.

45. Калашников В.И., Иванов И.А. О структурнореологическом состоянии предельно-разжиженных высококонцентрированных дисперсных систем // Механика и технология композиционных материалов / Материалы IV Национальной конференции. София: БАН, 1985. с. 411-414.

46. Калашников В.И., Иванов И.А., Макридин Н.И., Хвастунов В.Л. Сравнительная эффективность действий пластификаторов в зависимости от вида композиций и метода оценки консистенции //IV Всесоюзный симпозиум / Тез. докл. чЛ. Юрмала. 1982. с. 135-138.

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

48. Батраков В.Г., Соболев К.И., Каприенков С.С., Силина Е.С., Жигулев Е.Ф. Высокопрочные малоцементные добавки // Химические добавки и их применение в технологии производства сборного железобетона. Центр. Рос. Дом Знаний, 1999. с.83-87.

49. Долгополов Н.И., Бабаев Ш.Т., Башлыков Н.Ф., Несветайло В.М., Касимов Э.Н. Высокопрочный бетон из подвижных и литых смесей

50. И Технологическая прочность и трещиностойкость сборного железобетона / Сб. тр. ВНИИ Железобетон М., 1988.

51. Долгополов Н.И., Феднер J1.A., Суханов М.А. Некоторые вопросы развития технологии строительных материалов // Строительные материалы. 1994. №1 с.5-6.

52. Аганин С.П. Бетоны низкой водопотребности с модифицированным кварцевым наполнителем: Автореферат дис. канд. техн. наук. М., 1996,28 с.

53. Батраков В.Г., Каприелов С.С., Иванов Ф.И., Шейнфельд А.В. Оценка ультрадисперсных отходов металлургических производств как добавок в бетон // Бетон и железобетон. 1990. №12 с. 15-17.

54. Волков Ю.С. Новый Евростандарт на бетон // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2000. №4 с. 16-17.

55. Высоцкий С.А. Минеральные добавки для бетонов // // Бетон и железобетон. 1994. №2 с.7-10.

56. Каприелов С.С., Булгакова Н.Г. Высокопрочный пневмобетон для защитных покрытий // Бетон и железобетон. 1993. №5 с.7-8.

57. Gouda George R., Roy Delia M. "Characterization of hotpressed cement \ pgSt&5

58. ГПАгпёг. Cer. Soc." 1976. 59. № 9 10. p.p. 412-413

59. Батраков В.Г. Суперпластификаторы исследования и опыт применения // Применение химических добавок в технологии бетона // МД НТП. М.: Знание 1980. с.29-36.

60. Батраков В.Г., Булгаков М.Г., Фаликлон В.Р., Вовк А.И. Суперпластификатор — разжижитель СМФ // Бетон и железобетон. 1985. №5 с. 18-20.

61. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В. Сравнительная оценка эффективности отходов ферросплавных производств // Химические добавки для бетонов. М.: НИИЖБ, 1989. с.88-96.

62. Рабинович Ф.Н. Дисперсноармированные бетоны. М.: Стройиздат, 1989. 177 с.

63. Тимашев В.В., Сычева И.И., Никонова И.С. К вопросу об армировании цементного камня // Тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева Вып. 2. М., 1976. с. 155-156.

64. Carbon Puber - Reinforced Concrete // Techno Japan. 1986. Vol. 19. №8. p.p. 67-69.

65. Бабков B.B., Барангулов Р.И., Ананеко А.А. и др. О некоторых закономерностях связи структуры и прочности бетона // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1983. №2 с. 12-20.

66. Бабков В.В., Печеный В.Г., Иванов В.В., Варфоломеев Д.Ф. О роли внутренних напряжений в формировании физико-механических свойств композитных материалов // ДАН СССР. 1984. Т.277 №3 с. 594-597.

67. Волженский А.В. Влияние концентрации вяжущих на их прочность и деформативность при твердении // Бетон и железобетон. М., 1986. №4 с. 11-12.

68. Волженский А.В., Карпова Т.А. Влияние низких водоцементных отношений на свойства камня при длительном твердении // Строительные материалы. 1980. №7 с. 18-20.

69. Долгополов Н.И., Суханов М. А., Ефимов С.Н. Новый тип цемента: структура н льдистость цементного камня // Стрительные материалы. 1994. №1. с. 5-6.

70. Бабков В.В., Полак А.Ф., Комохов П.Г. Аспекты долговечности цементного камня // Цемент. 1988. №3 с. 14-16.

71. Демьянова B.C. «Методологические и технологические основы производства высокопрочных бетонов с высокой ранней прочностью для беспрогревных и малопрогревных технологий»: Дис. докт. техн. наук Пенза, 2002,360 с.

72. Баженов Ю.М. Технология бетона. Издательство \^Сст^иёгьных вузов. М., 2002, 499 с.

73. ЛермитР. Проблема технологии бетона. Гостройиздат, 1960.

74. Скра1ггае&Б.Г. Обобщенная теория прочности бетона. «Строительная промышленность», 1933, №7.

75. Цеймен Д.И. Высокопрочные бетоны. Научные сообщения НИИЛЕ-Ба, №14, Гостройиздат, 1963.

76. Шейкин А.Е. Внутренние напряжения в бетоне и их влияние на технологические свойства бетона. Известия АН ОТИ, 1943, 3 3-4.

77. Рамачандран В., Фельдман Р., Болдуен Дж. Наука о бетоне. Пер. с англ.- М., Стройиздат, 1986,280 с.

78. Рамачандран В., и др. Добавки в бетон. Справочное пособие. — М., Стройиздат, 1988. 575 с.

79. Юсупов Р.К., Литвинов В.А., Орлов Б.А., Карпис В.З. Гидратация и струюурообразование цемента с добавками лигносульфонатов // Исследование и применение бетонов с суперпластифнкаторами. — М., НИИНБ, 1982. с. 122-129.

80. Степанова И.В. Комплексное химическое воздействие на композиционную систему // Новые исследования в материаловедении и экологии. В.З Сборник научных статей, СПб., 2003 г. с. 105-106

81. Соловьева В.Я., Степанова И.В. Утилизация отходов объектов железнодорожного транспорта // Сб. научных статей Новые исследования в материаловедении и экологии. В.1, СПб., 2001 г. с. 16-19

82. L.B. Svatovskaya, D.V. Gerchin, V.U. Shangin, A.V. Benin, I.V. Ste-panova, A.V. Borodula. "Concrete with high flexural strength". 15. International Baustoffiagung, IBAUSIL, Weimar, 2003.

83. Тарасов В.А., Степанова И.В., Жолобов M., Соловьева В.Я., Латуто-ваМ.Н. // Ячеистые цветные пенобетоны. Сб. научных статей Новые исследования в материаловедении и экологии. В.1, СПб., 2001 г. с.56-58

84. Степанова И.В., Кондратов В.В., Овчинникова В.П., Соловьева В.Я., // Новые комплексные добавки, повышающие трещиностойкость бетона. Новые исследования в материаловедении и экологии. В.2 Сборник научных статей, СПб., 2004 г. с. 19-23

85. Степанова И.В. // Разработка бетона повышенной прочности. Новые исследования в материаловедении и экологии. В.4 Сборник научных статей, СПб., 2004 г. с. 26

86. Степанова И.В. // Разработка высокопрочного бетона повышенной трещиностойкости. Известия Петербургского университета путей сообщения В.1, СПб., 2004 г. с.31-34

87. ТУ 5743-005-51556791-2002 «Зольсодержащая добавка «Hardness-М».

88. ТУ 5745-006-51556791-2002 «Раствор строительный легкий».

89. ТУ 5745-005-46969976-2003 «Добавка в бетон ДЭЯ ЗС».

90. Сватовская Л.Б., Сычев М.М. Активированное твердение цементов. -Л.: Стройиздат, 1983. 160 с.

91. Сватовская Л.Б. Природа химической связи и особенности электронного строения твердых фаз в свойствах цементных смесей. //Цемент, 1983.-№5.

92. Сватовская Л.Б. Сычев М.М. природа связи в цементирующих фазах и прочность цементного камня // Известия АН СССР, неорганические материалы. -1980. Т. 16, №6. -С. 1107 - 1110.

93. Зубрилов С.П. Физическая активация растворов. Л., 1989. - 184 с.

94. Физическая химия. Современные проблемы. Под общей редакцией академика Колотыркина Я.М. М.: Химия, 1986. — 258 с.

95. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Арутюнов С.Ю. Масеев Ю.И. Новый подход к описанию процессов твердения при получении материалов с заданной структурой и свойствами. // ДАН СССР, 1988. Т.302 №6 -с. 1412-1419.

96. ЮЗ.Пащенко А.А., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. Киев.- 1985. -С.21.

97. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона. -М.: Стройиздат. -1980.

98. Кузнецова Т.В. Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов: Учебник для хим.-технол. спец. вузов. -М.: Высш. шк., 384 с.

99. Руководство по применению химических добавок к бетону. -М.: Стройиздат, 1975. 56 с.

100. Дорошенко Ю.М., Маркосов Ю.Л. Новый аспект механизма действия электролитов на гидратацию цемента. // ЖПХ. 1987. №1 — с.201-203.

101. Ю8.Капустинский Л.Ф. Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов.//ЖПХ, 1952. Т.26-С.918-927

102. Дей К., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия // Под ред. Аслаханова К.В. М.% Химия, 1976. - 567 с.

103. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружен и и. — М.: Стой-издат, 1970. -272 с.

104. Методические рекомендации по определению прочностных и структурных характеристик бетонов при кратковременном и длительном нагружении. М.: НИИЖБ, 1976. —79с.

105. Bechtold M.F., Snyder О.Е. Пат. США 2574902, 1951.

106. Плаченов Т.Г., Белоцерковский Г.М., Авт. свид. 196718; Бюлл. изобрету 1967, №12

107. Белоцерковский Г.М., Захаров В.И., Плаченов Т.Г. ЖПХ, 1970, т. 18, №8, с. 1744-1748.

108. Сычев. М.М. Сватовская Л.Б. Орезервах прочности цементного камня. // Пути и способы повышения эффективности и долговечности бетона и железобетонных конструкций. Л.: Знание, 1977. С.7 -10.

109. Данилов В.В. Кислотно-основной аспект гидратации цемента. // Твердение цемента. -Уфа: НИИ Промстрой, 1974. С.36-40.

110. Декомп Ж., Фьеран, Ферханген Д.П. Химические дефекты и гидратация активированного силиката. // YI Международный конгресс по химии цементов. -М.: Стройиздат, -1976. Т.2, кн.1 -с.143-145.

111. Казанская Е.Н. Образование гидратных фаз портландцементного камня. // Текст лекций ЛТИ им. Ленсовета. Л.: 1990. -48 с.

112. Сычев М.М. Неорганические клеи / Л., -152 с.