автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Разработка оптимальных составов и активизации процессов твердения для улучшения строительно-технических свойств напрягающих цементов

Р Г б О министерство высшего и среднего ,„„,, . специального образования 7 ■ -.1 республики Узбекистан

ташкентский химико-технологический институт

На правах рукописи

АБДУРАХИМОВ Учкун Эркинович

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СОСТАВОВ I! АКТИВИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ТВЕРДЕНИЯ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАПРЯГАЮЩИХ ЦЕМЕНТОВ

05.17.il — Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ — 1994 г.

Работа выполнена на кафедре «Химическая технология вяжущих материалов» Ташкентского химико-технологического института.

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор Т- А. АТАКУЗИЕВ

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Б. И. НУДЕЛЬМАН, Кандидат химических наук А. X. БИЙНАЗАРОВА

■ Ведущее предприятие: Лаборатория «Химия силикатов» Института химии Академии наук Республики Узбекистан.

Защита диссертации состоится « » С^/стя^ 1994 г.

в /о470 часов на заседании Специализированного Совета

Д 067. 24. 24 при Ташкентском химико-технологическом институте по адресу: 700029, Ташкент, ул. Т. Шевченко, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского химико-технологического института: ул. Т. Шевченко, 1.

Автореферат разослан < » /и^ _ 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

II. П. ИСМАИЛОВ

0Б1ДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время з Регаублихе Узбекистан имеется значительная потребность в напрягался цементах AW, которые используются для заделки стшгаз и пвоэ а конструкциях и сооружениях, при изготовлении самсналряяеннах железобетошгых яздялиГ., а также для компенсирования усадочгеяс деформаций. Однако в Республике НЦ не выпускаются, а выпускаемые в государствах СНГ имеют ен-сокую стоимость. Не смотря на больше кояичаство предложенных составов напрягающих и расяирчюгрисся цементов практическое приые.чеияе наши не многие. Это объясняется яв только относительно высокой стоимостью этих цементов по срэпн«г.га с ойягятея, но и непостояно-ством свойств и не возможность*) вследстзие отого регулировать величину расширения.

Поэтому постановка исследований но создания ношх эфссехтиг-ннх видов НД, улучшения качества выпускаемых, расширение ассортимента и разработке эноношчесгасс технологий с использованием не-дефитцитных местных материалов и прсмьпяенних отходов представляется актуальной для реазния проблей строительных инцустшк.

Большой вклад в создаете НЦ и расгарящяхся цемзнтов и яс-следование их свойств внесли В.В.&иайлов, И.В.Кравченко, Т.З.Кузнецова, О.П.Кчедлов-Петросян, А.З.Шейяия, Г.Г.Габадэдаз, Т.А.Ата-кузиев, .Лосье, Мета, Клейн и др.. В этом иапразлении значительный интерес представляют специальные цемента на основе сульфоклиняе-ров, имеющие гарокуа перспективу применения для безусадочных, са-нонапряженных железобетонных конструкция со специфичные строительно-техническими своПствами: высокой прочностью, водо -, бензо-, газонепроницаемостью, расширением, сааонапряжением арматуры, большой коррозионной стойкостью и долговечностьв.

Работа выполнена в cooTfcrr<r.Miuc планом научно-исследовательских мероприятия по проблеме "Разработка шсоко-эффективнш: специальных видов цемента на основе фосфогипсз и других техногенных продуктов по энергосберегающей технологии", утверждении координационным Советом Иин ВУЗа Республики Узбекистан /Гос. per. № 01.8.Ь0509621/.

Цель работы состоит з улучшения строктелько-техническю; свойств НД на основе оптимизации состава сульфоклиякера, как основного компонента НД, в активизации процесса твердения, а такте раз-

работке ноеьк составов НЦ с пониженной степенью с&монапрякения и upo-üiaciLij.

В соответствии с заданной целью били поставлены следующие задачи исследования:

- определенно оптиышпного значения ty для получения сульфоклпн-кера /CV с максимальным содержанием сульфоалюмината кальция

/ QA&CS / и ангидрита / ÚS / ;

- выявление зависимости свойств НЦ от содерзашия СК и водоцементного соотнопегагя /В/Ц/ ;

- анализ плилнкя промыалешшх отходов np:¡ цолочноИ активизации isa пргдмех их использо?аШ1Я для пронз Еодстпа НЦ ;

- определенно влияния васокопрочяьк гипсов, синтезированных из фосфогипса, на физнко-кехаккчзские свойства сульфоалпмкнаппк и елюмкнатных 11Д ;

- получение НЦ в прокюленшс; условиях и подбор состава Сетона ;

- испытание сборных железобетонных изделий" из полученных НЦ;

Научная новизна. Определено значение сульфосиликатного модуля fl¡ = 1,3 + 1,5, при котором можно получить максимальное содержание .минералов A¿ и CS в СК. Установлена зависимость свойств НЦ от содержания в нем СК и водоцементкого отнопе-ши? /В/Ц/ и найдены оптимальные содержания СК для получения заданного сво/.мва: для прочности на сжатко - 4 %, изгибу - 15,5 %, са-ыонапрюкения - 22 при этом В/4 должно составлять 0,31* 0,40. Выявлено оптимальное соотнопение СК и ПЦ, такг.с глиноземистого цемента /Г4/ в зависимости от трвсуеного количества галса я степени гидратации / о* / компонентов. Предложен способ цеяочной активизации твардения НЦ из портландцемента и СК гидрооксидом натрия /рН води затворенкя 12,3/ для повеления прочности цементного камня на 5-10 Ша и самонапряжёняя на 0,5-1,0 lilla. Показана воэмон-иость шпшеная начальной и иарочной прочности КЦ, а таккэ степени саыоналрякения при введении в состав НЦ высокопрочных гипсов /ВТ/.

Р.чзраСоташ метода облагораживания фосфогипса для использования ег i в качества сульфатсодер--хцзго компонента при производстве НЦ -арок НЦ-Ю, НЦ-20 и НЦ-4и, Получены уравнения регрэссии, адекватн ^ оггасыа&вщне взаииосмэь чсцду составом и свойствами НЦ на основ• СК, СК с ВТ, а такее глиноземистого цемента /ГЦ/ с ВТ в вимао.-ти от состава КЦ.

Практ;!чзская ценность. Получены напрягающие цементы марок НЦ-Ю, НЦ-20, НД-40 на основа глиноземистых и оульфоалп:.:инат!йзх цементов с БГ, а такие с помоцья щелочной активизации - «арок НЦ-20, ВД-40.

Выпущены ошише партии расширяющей добавки на Алмалыяском комбинате строительных материалов м высокопрочного гипса на Ал-малшсском химическом заводе. Осудесгалея подбор состава бетошшх сносей и изучены их физшсо-коханические и технологические свойства. Изготовлены и испытаны предвгрительно-нппряяеишэ яелезобе-тонные /Ш/ изделия на Самаркандском комбинате строительных материалов СтроЕтргста .'> 5 и Адыалшском заводе КБ изделий № 5 ТОО "Узстройнонструкция".

Ожидаемый эксиошческяй зф^еет от применения НЦ только в трех Елдах выпускаемых конструкций сост&гят 435,6 тис.руб../в ценах 1991 года/. —

Апробация работа. Осношав положения работа долозекн я об-сувдена на иаушо-техйичзских конференциях профессорско-преподавательского состава ТашХШ и ТесГТУ /г.Гаткенз, 1989-1594 гг./ я Все сошном семинаре-со вацакет в г. Алиалыкэ /1991 г./.

Публикация. По тема диссертации опубликовано 5 статей.

Объем работа. Диссертация излолеиа на 127 страницах ма-пкнописного текста, состоит из введения, Т гяаа. обя?о£ ш-водов, списка использованноЯ литературы из 137 наименований и приложений, содержит. 71 рисунков и ДО таблнвд.

Автор выражает благодарность докторанту к.т.н. Д.Ф.Таджие-воЯ за оказаннув пош^ъ при выполнении экспер!®* витальных работ.

ОСНОШОЕ СОДЕРИАНИЕ РАБОГН

Состояние вопроса получения, твердения и применения специаль-ша напрягающих цементов.

Напрягавшие цемента, в отличия от обычных, обладает способностью при твердении в воде и воздусно-влакгасс условиях к самоуплотнению, линейному и объемному растирента, а при ограничении зоны расширения х саыонапрятанню. НД придают бетонам водонепроницаемость и треданостойкость,благодаря чему их успеето применяют для производства элементов зданий, специальных и гидротехнических сооружений, пролетных строений мостов, дорог и аэродромов.

Лолучеивю расширяющихся н НЦ посвящены многочисленные работы •/чеках я б настоящее время известно Солее 50 разновидностей распирающихся цеизнтов /РЦ/. Однако кюгие из них ненашли практического приыгнения ::з-за высокой стоимости по сравнению с обычными и из-за но стабильности йизнко-мгханическкх свойств.

Лспользогалав Н4 в производство предварательно-налряаеншх идеям.! позаоляах экономить арматуру. Ыз-за ликвидации усадки белена наг потерь ы зелачжг предварительного обаатия, еяособстаую-.''Еелячешга тркзмэстоЛкостк. Усадочные явления при строитель-, otee а усаэшшх Центральной Азии болез ннтенемшы, чем в других регионах, поотому вопрос о разработке технология получения НЦ с повьденной степеньэ сааснаприженил с использованием местных неде-рздитккх отходов £1 сырья» которыми располагает Республика Узбе-¡систая, является цельэ дшиоЯ рабош.

.'Ci-рактеристика и сходных материалов и методы исследований.

Дм прэзздения исследовани») исходными материалами являлись: портландцемент /Щ/ "Лханг--ращемент* марки 400, известняк Аханга-ралского .-¡есгороздеиия, фосфогипс отход производства экстракционной фосфорной кислоты Алмаяикского химического завода, Ангрен-скал хаелвновая г.г.'.на, зола-унос Новоангроисиой ГРХ, глиноземистый цемент ftúj Пашийского металлургического цементного завода марка Н-100, слсктротераофосфоршЯ вяак Чимкентского фосфорного за-зода АмгренскаЯ глиея.

¡¡сследоаония проводила с использованием методов математического планированая эксперимента. Е^ходньа»! параметрами являлись: свшнапряиекгю, прочность np.¡ сжатии :¡ при изгибе. Самонапряжение опродаы.-.и по методика ВШ2В, руководствуясь ТУ 21-20-16-80, Т2? 21-20-43-fcQ с помочь» динамометрических кондукторов. Прочность на ешгве и на изгиб определяла согласно ШЛ1 310.4-60, ГОСТ 310.7-80. В качества гиоддох параметров е»й«ралксь факторы, наиболее сууестшшо воэдейстЕузкрш иа исследуемая объект: количество €И\ в:1 алцедоктиэе соотиопенао /Б/Ц/; количество глиноземистого цемента /Г4/; количество юсокопрачиого гипса /ВТ/; количест-ео э л о кг; • ч то р^офо c¡Jo рно го влаха и гллэжа. Мспользовали план полно-п i&rt©" toro окетюршонтл типа £х , где К«2.

Д.-.1 синтеза СК обтар произгчдяли и лабораторной силитовой

печи. Автоклавом служил вул каш зиро ванный котел типа 3600 х 8000, изготовленный предпериятием л/я И-3881. Помол сырьевых компонентов и синтезированных материалов производили в лабораторной шаровой и лабораторной выбромельнице с предварительным дроблением. Сроки схватывания определяли по ГОСТ 310.3-80. ИЧ - спектральный анализ проводили с помощью спектрофотометра ИКС - 22. О кинетике гидратации судили по количеству связанной воды, котор^Л выявили путей определений п.п.п. Определив количество связанной воды, при необходимости рассчитывали степень :: глубину гидратации цемента.' Содержание гидроксида кальция определяли этилово - глициратным методом. Величину рН среды эагворителя и жидкой фазы цементов.определяли с помощью иономера ЭВ 74. Оьемху рентгенограмм проводили на дифрахтометрах ДГОН ЗМ, ДРОН - 3 и ДРОН УМ I. Петраграфи- ' ческое исследование проводили на металлографическом микроскопе НИН-В М в прозрачных шлифах.

Оптимизация состава сульфоклинкера, как компонента напрягающих цементов

Расчет оптимального сырьевого состава СК производили на ЭВМ при значениях коэффицента насыщения КН в интервале КН = 0,5 * I и сульфосиликатного модуля0*3. После чего содержание минералов в клинкере выражали в зависимости от велечины ^ и КН. В опубликованных исследованиях оптимальное значение КН было принято 0,67 , что соответствовало температуре обжига 1250 0 С. Анализируя уравнения для КН = 0,67 , выявили, что с увеличением в СИ содержание^^ уменьшается, а СИ - увеличивается. Однако, когда значение < 1полностью не образуется, в клинкере отсутс-

твует. Для обеспечения образования ГСАК с ПН^ значение л? увеличивали. Установлено, что для получемм СК с максимальным содержанием £ЛЙЛС1 и , значение/^ должно быть 1,33. Кроме того, для регулирования сроков схватывания, а также для образования эттрингита за счет портландцементных минералов 4 ^ » требуется ещё введение . Поэтому для увеличения содержания в СК значение 'У округлили до 1,5. После чего произвели подбор состава СК и их обжигали.

Физико-химическое исследование: рент генофаг о вый анализ ДГА, ИКС, электронно-микроскопическое к петрографическое. синтезирован-

ного СК подтвордило, что при заданных вначзниях Ki и ty он со -дерют гидравлически активные компоненты, характернее для сульфо-алзминатшх цеаеитов к шхаг Сыть использован для получения спе-ЕРГ&ШЫГ Щ.

Дта изушая вяжгвм СК та свойства Щ были приготовлены их с::ос5! в разлшала еоогасазнйях. При исследовании свойств таких сизщашах цешнтоп баю обкаругено, что с увеличением содерашия з состава сласл (2С os 5 до S0 % водопотрсбиость цемента повышается от 01 до 33 fj-i начало «Еатишш цейонгов ускоряется и пропорци-оказыю coRop^naa CI5. Сокращайся и пер:эд схватывания. При этом ?ргбошш тажшрюивгх ^схогаД tía Щ удовлетворяется. Свободное расгзузнао .цсизггта не иазодвзся в пряной. пропорциональной зависи-

0,037 0,03

0,012 0,089

0,44 0,22

1,12 0,94

Jfcit ввд», только пр£ содержании СХ 10 % увеличение В/Ц при-водат'в уьелкчекио .раагфсннл,' при всех других дозировках расширение увгкьашгся. "гадичшсш ..содзрггикя СК а сызси от 10 до 30 % пра постоянном. В/4 дзз.т,увеличение расширения на порядок. Поэтому когда содержание'-QC npesssév 20'.%, образцы могут разрушаться.

Изучение. ¡сшегика рос?а прочности дефектов с различным содер-шшеи СК показало, что она■'такав» ках и распиреюф зависит от В/Ц. Иаиболъпуа прочность в, суточном' возрасте показал состав с 10 % (3$ / 23.- 20 КЬ ери В/4 0,27 н 0,33 соответственно /, нес -колько пая© / 24 - 27 Ша / прочность в сиесях с 5 % СК, но при атом иеньЕО к ík Бодопогребность / 0,23 и Q,¿7 /. Смеси с 20 % СК при низком В/Ц = 0,23 дают прирост прочности во времени, а с увеличением В/Ц прочность к 28 суткам падает до 1,1 МПа, Образцы и .

-осси »и; 07 содзрагншя СК, о? Е?/Ц :

Содор=ашга СК, % В/Ц

' 5 • °.267

0,31

С,31 0,4

■ 0,267

. ' ••'. 0,31

• 0,31 0,4

19

20 • ¿0

цементов с 30 % СК посла суточного твордения разрушится. Таким образом, изменяя ноличестаешюе содерзание СК и В/Ц, îjosho регулировать все основные свойства смешанных цементов на основе Cit.

При свободном расширении обнаружено снижение прочности цементного камня на 10 - 15 %. Изучение при ограниченном расзирении влияния СК и В/4 на свойства Щ показало, что в планированном интервале В/Д от 27 до 31 самонапряжоние уменьшатся, а в ии' тервале В/4 от 0,31 до 0,40 наблвдается аналогичная зависимость с менее выраженной разницей. Самонапряжение возрастает а зависим мости от количества СК в составе цеиента до 20 %. Увэличениэ СК более 20 % приводит к снилекию и дате саморазруасшга структуры за счет большой внутренней энергии расгарения.демента. При 30 % содержании СК в 5 суточном возрасте самонапрякеииэ цемента достигает максимального значения, а в дальнзйази снижается, тогда как при 20 % содержании СК cctioiîstrassîrao монотонно возрастает.

Прочность цементного кашя прл огрзшчзнноы расширении достигает 63 МПа / сотав 90:10 /ПЦ:СЦ/ пр 3/Ц » 0,40 /, хотя базовый портландцемент катает карау 11 400. В кяорзалв содержания СК от 5 до 20 % обнаружили полозлтельноэ вяюсю СК и отрицательное влияние В/4 на всэ свойства цзггенткогэ aussi. Посяо чего, учитывая улучпенка свойств цементов с уаодяеизеы содержания CÎ, рассматривали их в интерзала СК оэ 10 до 30 % при В/Ц о? 0,31 до 0,40. При 30 % содержа!*:«! Ci прочность цементного каиш спекается до 39 КПа и в образцах поязляэтея евдгаэ» продольные травины.

Анализ полученных аагясхносгей csoiîcrca сказииых цементов от состава позволил определить, что опкшальноа содержание СК для получения какс:гааяьнс£» протаю ста кз сзатяе изгодатся от 3 до 10 на изгиб - от 10 до 15 %\ а дгя кксежаяьяого емганглрягекид -от 20 до 25 % . Поэтоцу для опрздвяоная епткмадьнще содеряаний СК в Н4 построили полиномы второго порядка дел овеспечзнил ксйянекса свойств: на прочность и самонапрякеккв а засасиаости от содержания СК в НЦ. С помоцьв математического «иаяиза шкала критические точки, соответствуогциеигссимальнш зиачэняям сз««напряжения м прочности. Выявлено, что максим&ыюе значение самонапрлявкия / 4 МПа/ можно получить при 21,9 % содержании ОС, прочности на сжатие / 65 МПа / при 3,6 а прочности на изгиб / В tffia / при 15,5 % .

Микраскопическое исследование кинетики кристаллизации ГСАК при тэ-рдекии НД позволило выявить образование гидратных соединений, заполняющих промежуток между интервалами. При этой обнаружено образование ГСАК вблизи зерен 2(Сг5)С£ , заполняющего поры между зернами цементов. На снимках через I мин. и через 10 мин. после затворения отчетливо видно, что за счет гидратных новообразований плотность конечного продукта повыдается.

Изучение гидратации ПЦ и СК в контактной зоне показало, что через 5 мин. после взаимодействия с водой вся поверхность покрывается пленкой из продуктов растворения , представлявших собой сростки ГСЛК и гидроаломинатов кальция. Через 15 мин. трудно отличать разницу иежду СК и Щ, так как вся поверхность покрыта кристаллами ГСАК, образующими сростки. Через 25 - 30 мин. поверхность покрывается гелеобразньиш уплотненней, что свидетельствует о формировании структуры цементного камня.

Электронно - микроскопическое исследование поверхности НЦ содержащего 10 % СК, позволило различать мелкие кристаллы эттрин-гита уже через I час посче твердения. Далее происходит их рост, образуются кристалличесткие сростки, которые в дальнейшем укрупняется, образуя блочно-рит: ;ческую структуру. В результате постепенного уплотнения в 3 месячном возрасте структура представляет собой монолит.

Ичедлов-Петросян О.П., Шейкин А.Е. для получения безусадочного цемента определяли требуемое количество гипса с помощью химических уравнений. Аналогичным образом для обоснования р^цетквгОко-личества гипса в систему Щ и СК разработан следующий метод определения состава НЦ в зависимости от минералогического состава компонентов и тепени их гидратации.

Требуемое количество гипса для образования эттрингита и мо-' носульфатноЯ формы гидросульфоалюмината кальция / МГСАК / в зависимости от соотношения СК/1Ц мокко определить по формуле:

для образования выохосульфатное форму гидросульфоалюмината кальция / ВГСАК / _ _ /

для образования ИГСА):

Г- тНгсш1т0и400У*

где ^вгслР "оляркая масса образуемого эттркнгита ;

^нгелн то же, моносульфатной фермы ГСАК ;

П). - - общая молярная масса минегал<'Ч! - составляющих Чаш,

цемента.

Соответственно мгсЛк

тМГСА)г

где ^^ ~ % содержание минералов составляй?«;

" степень гидратации НД;

ЛИ.,£Н _ долевые коэффиценты содержания составляя^«;

К... А ~ козффиценть определяемые по химическим уравнениям, зависящие от вида химического уравнении и состава компонентов.

В данном случае, с учетом минералогического состава Пц и СК, обисую молярную массу минералов подсчитывали по формуле:

= г25 АМоэсн}_

Если учитывать, что в составе СК каядыЯ грамм дает 1,265 гр. СИ, то фактическое содержание гипса могло определить по формуле: С$$г = ^ С$

где - % содержание ангидрита в составе СК;

- то же, гипсового камня в состав? СК,

Установлено, что для образования эттрингита при степени гид?-ратации о(= 1,0 в систему можно добавить до 40 % СК, при с{ = 0,7 до 30 при с(- 0,5 - до 23 %. Увеличение содержания СК болея этого приводит к саморазрушению цементного камня. Дяя образования МГСАК добавка СК уменызается с уменьшением Ы. : при с< = 1,0; 0,7 и 0,5 она 'оставляет соответственный 13, 10 и 8 Содержание СК в пределах от 13 до -40 % / при о£= 1,0 / в цементном камне ведет к расширению системы ( соответственно и при других степенях гидратации). Введение гипса до 13 ^при 0^ = 1,О/самоуплотняет образцы. Кроме того, по формулам можно определить оптимальное соотношение СК и ЛД. При атом необходимо определить требуемое количество гипса отдельно для образования МГСАК и ВГСАК с учетом степени гидратации цемента. Тогда разность между требуемым и фактическим содержанием гипса даст содержание его добавки. Увеличение сверх

гребуемой велечины приводит к разрушении системы, а недостаток кохет снизить степень саыонапряжения. Таким образом, открывается возможность получения оптимальных показателей по самонапряжению. Учитывая, что степень гидратации является важным фактором для подбора состава НЦ,' мы определяли степень гидратации цементов с разный содержанием СК. Выявлено, что степень гидратации цементе с увеличением содержания СК изменяется экстремально до 10 % резко возрастает до =0,8 , дальнейшее увеличение СК приводит к снижению степени гидратации до о£=0,5. Это вызвано тем, что с увеличением СК возрастает количество образующегося ГСА.К, который экранирует портланддементкые минералы, препятствуя их интенсивной гидратации. При содержании СК до 10 % гипса может даже не хватить для образования МГСАК, однако образцы имеют высокую прочность при отсутствии расширения. Таким образом, разработанный метод определения требуемого количества с $Издаст возможность получить высок' эффективные НЦ.

Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие зависим.? ость между составом и лараметрами: самонапряжения, прочности на сжатие и изгиб.

Рс =2,371 + 1,35^ СК/Щ - 0,4625 Б/Д / Ю1а /

^ =44,083 + 9,33 СК/Щ - 6,6? СКДЦ х В/Ц / МПа / /?^6,49 - 0,675 СК/Щ /МПа /

Из приведенных данных схедует, что использование НД в условиях ограниченного расширения позволяет получить безусадочные цементы иарок 500 и 600. С помощью разработанной методики и по полученный уравнениям регрессии можно рассчитать состав Н4 высокой прочности и самоналряжения.

Целочная активизация напрягающих цементов на основе сульфоалюминагнсго клинкера

Ил стио, что в начальные периоды гидратации однокальциевого суиьфоа.-■ кмната выделяется сначала в виде геля и затем кристаллов , который в дальнейших процессах структурообразования ив участву :. При гидратяци-.: силикатов кальция выделяется , кс-

торыЗ т.че не уча^тэуг-т в процессах гидратации. При наличии в системе гу: чУ/У^и объап/ет эттрингит. Гидроксид алюминия в завись -ости от исходного рН ср. ;.;ы может выделяться в различной

состоянии: при рН от 7 до 10,5 - в виде высокодиспе^ люго геля; при рН = 10,5 он полностью' расворяется переходом + Н* \

при рН 13,2 ионы алюминия присутствуют в виде . Поэтому для

получения дополнительного эгтрингита использовали щелочную активизацию. Анализ известных химических уравнений показал, что безводный сульфоалюминат, соединяясь с гипсом и водой, образует эттрин-гит и . После активизации , соединяясь с /о/^и

гипсом, образует дополнительный эттрингит. Выявлено, что грамм суль-фоалюмината кальция до активизации образует 2,03 грамма эттрингита, после активизации 6,08 гра».—^.

Цементы затворяли («аетворами //а В)! заданной концентрации и определяли нормальную густоту и сроки схватывания. Нормальная густота с увеличением рН среды уменьшается до 33 %, однако при рН = 12,3 оно достигает 34,4 %, Сроки схватывания удовлетворяют требованиям технических условий на Нц. Выявлено повышение прочности на сжатие с увеличением рН эатворигеля в 7 суточном возрасте до 2-10 МДа, а марочной на 5-7 Ша. Цементы, затворенные при рН = 12,3 М '= 0,05 в 15 суточном возрасте имеот-- максимальное объемное расширение - 0,16 см3, которое стабильно сохраняется до 28 суток. Обнаружено уменьшение объемной масок с увеличением объемного расширения образцов, затворенных при рН = 12,3. Для образцов, полученных при этих же условиях активизации / рН 12,3 / характерно и устарение гидратации - количество связанной води составляет в 28 суточном возрасте 34 в то время как для образцов из смеси без активна атора / рН 7,1 / оно составляет 30 а иэ смеси с рН- 14,25 - 25 %. Это зависимость аналогична изменению от рН объемного расширения.

Исследование фазового состава новообразований рентгенофазо-вым методом показало, что в 3 суточном возрасте основнштп.драгным» ссединенидм'являятся портландит /с! =0,49 ; 0,262; 0,193 , 0,179 км/, эттрингит / с! =0,973; 0,55 нм / и гидросиликат кальция /о' = 0,о02; 0,'¿76; 0,1Ь'<. ни /. При больших значениях рН частично встречаются ¿а (^^г ] <у =0,296; 0,49 нм / и в незначу те.-, ьном количестве прису -.чъ)!г12г1а-А{г0лЩО }с/ =С,277; 0,272 нм /, интенсивность линий которых уменьшается в 28 суточном возрасте.

Введение с водой загвораккя целочи и повышения рН жидкой фазы до 13 способствует ускорении гидрэлта силикатных сг'стра..яидих Пч и увелгч-шио содерапнид гидролитической извести ,в жидкой

^ази в начальный -да^чты гвердрнил до 3,1 г/г., это »рею ка\ в водных суспешк'ях в сроку "¡п составляет 2,35 г/л. •*

Микроскопические исследование показало, что в зоне контакта ПЦ, СК и воды с Ао ОН при рН.=13,75 сразу после затворения пленка из гелей гидратированных соеднении покрывает поверхность частиц компонентов. Через 5 мин. появляются кристаллические новообразования, по видимому, кристалла ГСАК которые через 15 мин. увеличивается и через 25 мин. на поверхности СК образуются кристаллические сростки ГСАК. в то же время /УаОЙ частично разлагает ооразупщийся эттрингит до тех пор, пока весь Мз* не израсходуется. Когда весь Мж* израсходуется, выделенный {оН)^ вместе с Са реагирует с'оставшимся гипсом с образованием

дополнительного эттрингита. Избыток внутренныи энергии дополнительного кристалла воспринимают активизированные гидраты силиката кальция НЦ, увеличивал сашонапряжение. Таким ооразом, с помощь» щелочной активизации можно регулировать степень гидратации, семо-напряжение цементного камня и свойства НЦ в зависимости от рН воды затворения.

¡¡¡елочная активизация позволила включить в состав смешанного цемента чимкентский электротермофосфорный шлак /Ш^ф/ и Ангренский ^лиеж /Г/.

Максимальная прочность соответствует составам /ПЦсСКгШ^*/ 70:10:20 1 65,5 МПа и /ПЦ:СК:Г/ 60:30:10 - 58,61 Ша. Цементы с большим содержанием расширяющего компонента имеют большую энергию расширения и при малой начальной прочности цементного камня они саморазрушаются /состав 50:30:20 /ПЦ:СК:Шэтф//.

С введением активной минеральной добавки прочность и расширение НЦ изменяются и в зависимости от ее количества и вида (шлак или глиеж) составы с и 10 "/,ь СК показали увеличение прочности от 56 до 86 МПа; повышение содержания СК до 30 % приводит к росту прочности, но снижению расширения от 1,9 /с 10 -у до 1,56.Прочность при сжатии в составах с 20 $ глиежа составила 80 Ша. Оптимальные количества минеральных добавок при щелочной активизации составляет 5-10 7о для Шэтф и 10-15 % - для глиека. Результаты измерения прочности и расширения для этих смешанных составов были математически обработаны и получены соответствующие уравнения ресрессии.

Таким образом, используя щелочную активизацию и минеральные добавки, можно получить цементы марки до ъии. па оенэге полученных уравнений регрессии можно в зависит ¡ости от состава направленно изменять свойства НЦ.

Напрягающие цементы на основе глиноземистых -цементов и сульфоклинкера с добавками высокопрочного гипса

Известно, что производство глиноземистого щемента /ГЦ/ связано с использованием высокоглиноземистых сырьевых материалов. Месторождения высококачественных бокситов и каолиновых глин очень редки, в частности каолиновые глины Узбекистане содержат большое количество примесей. что ограничивает их использование. Поэтому, с целью уменьшения расхода ГЦ при производстве НЦ, нами.предложены новые составы добавок, которые позволяет при небольшом количестве ГЦ обеспечить высокую прочность и самонапряжение на НЦ. Эти добавки представляющие собой автоклавированные смеси следующих составов: I) 65 % фосфогипса Алмалыкского химического завода /АХЗ/, 17,5 % ПЦ и 17,5 % золы Новоангренской ГРЭС; 2) 60 % фосфогипса АХЗ и 20 % ПЦ ; 3) 100 % фосфогипса, нейтрализованного Л/Ь^до рН 12-13, были условно названы высокопрочными гипсами У ВТ / ЕГ-1, БГ-2,ВГ-3 соответственно. Рентгенофазовый анализ составов полученных ВТ выявил наличие полугидрата jef =0,596; 0,346; 0,299; 0,260; 0,1843 ни/; в несколько меньшей степени ангидрита /«0,349; 0,284; 0,232; О 0,22 нм /; в качестве примеси отмечены кварц / о/=0,332; 0,424? 0,181 нм /. Б зависимости от содержания SS¡ рассчитано количество составе высокопрочного гипса: ЕГ-1 имеет 47,7 % ¿Щу, ВГ-2 -'49,7 %, ВГ-3 - 73,8 Соответственно изменяется и активность ЗГ-З * ВГ-2 > ЕГ-1. Полученные добавки вводили в состав НЦ в раз!их соотношениях. Установлено, что при содержании в системе в пределах б % образцы Не разрушатся. Состав 60:5:15 /ПЦ:ГЦ:ВГ-1/ имеет максимальные с амонал ряжения в 28 суточном возрасте -2,5 Ша. При этой прочность на сжатие 40 Ша, на изгиб 7 5Я1а / В/Ц -0,32 /. Затем следует состав 75:10:15 с самонапряаенлем 2,25 ИПа, с прочностью на сжатие 50 ¿!Па и на изгиб 7,2 Ша. Увеличение содержания ВГ-1 более 15 % отрицательно сказывается на свойствах цемента.

При подборе состава НЦ с ВГ-2 максимальное самонапряжение имеет состав / ПЦ:ГЦ:ВГ-2/ 75:'5:20 3 1,816 ЫПа /, прочность на сжатие 40,2 Ша и на изгиб 5 Ша. Состав 35:45:20 в начальные периоды имеет самонапряя те 0,11 ЫПа, прочность на сжатие 34 МПа и на изгиб 11,2 Ша. Прочность на сжатие состава 90:5:5 о 28 суточном возрасте достигает до 50,61 Ша, прочность на изгиб 9,9 Ша, однако самонапряжение всего 0,5 Ш1а. Оптимальным является состав 73:11:16

о самонапряжением 2,7 Ша. Выявлено, что использование ВГ-2 в пределах 5-7 % повышает ыарочность на 6-10 МПа.

При подборе состава Н4 с ВГ-3 состав 75:5:20 /Щ:Щ:БГ-3/ в -20 суточном возрасте имеет «амоналряжение 1,65 МПа, прочность на -сжатие 5 Ша й на изгиб 2,8 ИПа. Состав 35:45:20 разрушался после 2 суточного возраста. За оптимальный принимали состав 77:13:10 с-самонапряжением 2,23 Ша.

. Физико-химическое исследование гидратированных цементов позволило выявить, что активным кристаллом, .который позволяет напра* гать арматуру, является этгринпит. Для обоснования добг^ления гипса определена зависимость мезду требуемым количеством гипса и соотношением ГЦ/Щ, которая позволяет определить оптимальный состав НЦ.

Шявлено, что добавление гипса в пределах требуемого количества для связывания всех компонентов в ВГСАК дает очень высокие результаты.

Производствое^дкштминатных цементов также связано с высоко-глкноземистьам сырьевыми материалами. В то же время полученные зависимости меаду требуемом количесвтом гипса и соотношением СЦ/ГЦ показывает, что для увеличения самонапряжения следует дополнительно использовать . Значит при подборе состава СК значение % необходимо увеличить. Однако, увеличение снижает содержание сульфоалпыинатов и сульфсферритов кальци?, поэтому необходимо синтезировать клинкер при минимальном значении и отдельно добавить или сульфатсодержащие компоненты. В качестве сульфатсо-держацего компонента использовали высокопрочные гипсы. Исследование различных составов смешанных цементов из П4, СК и ВТ показало, что имеется количество гипса, обеспечивающее оптимальное сочетание высокой прочности и иутого самонапряжения. Для каждого состава НД рассчитывали требуемое количество гипса и сравнивали с фактическим , включающим введенный ВТ. Оптимальными оказались составы пр использовании: ВГ-1 78:19:3 / Щ:СК;ЦГ/; ВГ-2 75:20:5; ВГ-3 7В:1Ь,5 3,5, Однако уменьшение: СК с 22 до 19 % сопряжено со снижением прочности до ¿7 ЫЦа при неизменным сауоналряжении.

Таким образом, введение &С хотя повывает самонапряжение из-за даструхткзных процессов снижается прочность, но самонапряжение ос-таотсв п>;кным. .

Проиьшшеннов получение и испытание цементов в составе бетонных и железобетонных изделий.

На Ллиалыхскоы комбинате строительны* материалов была синтезирована расширяющая добавка, состав которой близок составу СК. Введение этой добавки з ПЦ в пределах 10-20 % позволяет получить саыонапряжение 0,4-0,61 1Ша. Прочность этих образцов на сжатие прз 10 % содер^шшн растет рявцей добавки достигает 47,5 Ша и на нзгяб 8,7 Ша.

На Алыалыяском химическом заводе был синтезирован ОТ сьсаопя-сагашх составов ВГ-1, ВГ-2, ВГ-Э.Состав бетона подобрали на напрягающей цементе на основе СК (НЦ СК) саионапряжением ^>2 .киек^аа нормальную густоту 32 Установлено повышение прочности пря ограниченном рассиратш в 1,4 раза. Морозостойкость батона на НЦСК 1М32ся, но при ограниченной расширении можно получить бетоны с паркой по морозостойкости Н.чрз200.

Изучение технологических свойств показало,что с поиоцыэ до- I бавок замедлителей и пластификаторов можно увеличить пивучесгь \ снеси до 3 часов, хамя яря этоы саионапрякекив 3,1 Ша. В качества регуляторов првдяоаено использовать продукт пергработки оаото-и фосфоросодержащих веществ - ППНК и суперштстифихатороз С-3. Оптимальный расход зеаедлителя 0,02 пластификатор» С-3 - 0,3 % пря В/Ц 0,27.

Для ; изучения работы бетона из НЦСК в составе ЕБ конструкций элформоаана плита серии ШС-04-4 СПК 8-5912 с диаметром пусто-тобразователей 159ми. Выявлено,что использование НЦСК для получения предварятельно-нгпряяешшх изделий повышает трещиностойкость элемента на 16 %, Бетонн из НЦСК имеют высокуо классность, /до 345/ даже при использовании ПЦ марки 400. Это позволяет уиеньаит>на 3 % площадь рабочей арматуры. .

На комбинате.строительных материалов стройтреста № 5 г.Самарканда были по »учего растворы и бетоны класса ВЗО и В40 с маркой водонепроницаемости &10. Полученные бетоны были рекоАндоваиы для выпуска- изделий предварительно-напряженных пустотных плит, фундаментных перемычек я гидротехнических лотков.На Алмалыхскоы заводе ЙБ. № 5 ТГО Узстройконструкция получены растворы и бетоны на НЦ на основе СК и ГЦ с ВТ. Были изготовлены балочная ограда серии 3017 . В ЛбВК размером 3959x2000 мы. н пустотные панели .которые исготывались статическим методом на прочность, жест-

кость и^ трещиностойкость на заводском полигоне. Выявлено,. что бетоны на-НЦ, позволяют получить конструкции высокой трещиностой-кости,, прочности и: жесткости..

Ожидаемый экономический' эффект' от использования НЦСК только в трех видах конструкций пустотных плит составит 435,6 т.р. в год/в ценах 1991 года/'. ..

•О'Б-ЦЦГВ: ®Н;В'0'Д;Ы

1. Выявлено максимальное содержание сульфоалюмината кальция и ангидрита в сульфрклиниере при; значении сульфосиликатного модуля

ЬД, позвоэиэдцие оптимизировать количество СК- в составе НЦ^. ' •

2. Установлено,, что для получения НЦ с высокими' показателями самонапряжения-, содержание СК в- составе смешанного цемента должно быть в пределах 20-25. % при В/Ц=0,31+0,4,, причем максимальному са-ионапряжению соответствует 22 % при В/Ц=0,31*0,4.

3. Разработан метод щелочной- активизации НЦ на основе сульфоалю-минатных цементов и гипса путей использования в качестве жидкости затворения разбавленных растворов гидроксида натрия. Установлено, «го при рй 10,5-12,3; за счет; реакции между Ав(он£*и+ %

гипсом и водой образуется' дополнительное количество эттрингита, что способствует увеличении самонапрякения на 0,5-1,0 МПа. Это позволяет получить НЦ марок НЦ-30, НЦГ40 при минимальном содержании СК, увеличить в пределах 3-Ю МПа прочность при сжатии и изгибе. Для частичной релаксации напряжений рекомендовано для Иц с высйким сшонапряжекием и прочностью использовать отход производ^ ства - здшкентскии электроге ршфссрорный так /5-10 %/, а также ангренский глиеж /5-8 %/.

4. Разработаны составы и подучены высокопрочные гипсы путем автоклавной обработки смесей Алиалыкского фосфогкпса. -.,65 %, портланд-цаментного клинкера - 12,5 зола-унос - 17,5 (БГ-1); фосфогипс -80 % к Щ клинкер 20 % (ВГ-2); фосфогипс, нейтрализованный известковым молоком до рН 10-42 /ВГ-3/.

все разработанные составы гипсов рекомендуется использовать для получения НЦ. При использовании глиноземистого цемента оптимальной для трех видов ВТ является дозировка 5-10 при использовании ЦК она снижается до 3-5 % ВТ,. Наиболее рациональным являемся использование ВГ-3.

5. Из анализа предложенных уравнений и диаграмм зьь.зяена наиболее значимые факторы, с помощью которых ыоано регулировать свойства НЦ в зависимости от состава: СК, СК с ВТ, ГЦ с ВТ, прогнозировать для любого состава количество необходимого гипса в пределах требуемого для образования ВГСАК в системе с наилучшими мзгонапря-■.(ением п прочностью без саморазрушения.

6. С использованием комплекса физико-химических методаа /ргитге-нофаэового, ИК-спектроскопичесиого, дифферэицизльно-тершчгекого, петрографического я электронно-микроскопического/ йэучемы гидратация и твердение Щ различного состава, а'также Щ, яодазргмуго-го активизации ¡1 подтверждены выявленные'закономерности»

7. йа Алмалыхсиоы гсомбинате строительных материалов концерна "Уэ-сгройматериалы" получены расширяющая'добавка, состав которсП близок к сульфоклинхеру. На Алмалыкскоы хилическоы заводе синтезированы ВТ, которыз заменяют строительный гипс-при получекш КЦ. На комбинате строительных катерпалов .Стройтреста № 5 г. Самарканде

на основе НЦСК были получены растворы и оетоны класса ВЗО, В40 с маркой водонепроницаемости 10 .Полученные бетоны были рекомендованы длл выпуска изделий: предваритедьно-нйпрякекнкх пустотных панелей размером 1,5x6 и., фундаментных перемычек и для гидротехнических лотков. На Аямалыкском заводе № изделий 5 Т110 "Уз-сгройконструкция" была изготовлена балочная ограда серии 3.017 В ПВ ВХ размером 3950x2000 мм. От использования НЦСК только в 3-х зыпускаемых конструкциях СПК 8-58 К, 5У12 А^-У 9 я I ПК-59Х0 6^-

ожидаемый экономический эффект составит 435,6 т.р. в год , з ценах 1991г./

Основные содержание работа отражено а следугщих публикациях:

1. Атакузиев Т.А., Абдурахимов У.Э., Тадаиева Д.Ф.

" Оптимизация состава напрягающих цементов на. основе сульфоклин-вера" , Дрп, з Уз НЙИНТЙ от 3.10.90 р. У390 г. ® 133&.

2. Атакузиев Г.А., Абдурахимов У.Э., Тадаивва Д.О.

" Регулирование состава напрягавшего цемента на основе полинама второго поряд.ам, Деп.УзШШИ от 2.12.91 г., Уз.91 г., Г> 1Ь22.

3. Атакузиев 1.А., Абдурахимов У.Э., Тагееа .Х.А., Тадгаоза Д.О,

" Напрягающие цементы на основе фосфогипсового сулыроклинкера"$/ Тезисы докладов всесоюзного семинара-совещания по проблеме реализации "1'осударственпии программы охраны окрувакхзеЯ среды м рацио-

-ш-

. мального использования природные ресурсов СССР на 1991-1995 гг. и на пераод до НС05 года" в паста утилизации и переработки попутно добиваемого сырья Ангрснассго каолшоугольного месторождения, досфогаяса, оолоппаков и других отходов производства", г.Алмалын, 16-18 октября ЮЭ1 г., Ташсент, Ш2г., 61-62 стр. 4. Таддкева Д.й., ¿бдурахииоо У.Э.

" 'üianKO-xüiiiwociioo ¡хехсдогггко гздратации активированных цеиен-тоа, содеркаари суднркашор^^Тезиеы докладов научно-теоретической KC!ií:sp2;-S5Si профасиирив, цришдавателеП, аспирантов, научных работников и сгудгшоз ТсзЗЛИ." Сборгак научных трудов.Ташкент, 1992 г., 177 стр. / 22 стр./. о. Атакуг::зв Т.Д., ¿йдуражаязз У.О., Тодлюва Д.О. ' /;отод расчета волвчсства ггава» кзобходамго для получения нал-piirar^cro-цз«онтаь, ^сб.хпа.сурая, КУЗ г., I¡> 3, с. 55-59.

ИЕН ИНГ- ТABC ИЛИ

Оптицал тархиЁш! издай чяшз еа котиа жараёнини активлаштириш ¡дасобига кучланадаган цзшатларнанг курилип - техник хоссала-рини язсшшд.

Йада кучлакадатан цоигнтларяукг А<Ц/ юти турлари ишлаб чикил-ган, *амда ударш! касатка 0;лдар] курсатилган. Сульфоклинкер /CK¿ ёравиада Щ ооз учуй ксакерижи1 оптикал «аряиби аникланган на фйЗИК-КгШЗЕЙЙ КОССОЛар! урганилгзи. Оотямал таркибли (К асосида портланд цемент бнлан кучяанадигрн Щ-20, НЦ-40 марИали цементляр олинран. Цеизнтяарнянг. оптинпл таркибини агиклаш уарпёни татрибп-ларии математик рсгаалзэтирм, хамда «агижаларни' статистик >эйтэ иш--лаи хисобига аыалга оамртлгая. Кучл-шчдл гак цемент ларнинг нотиш раёнларкни ахтавлаштирия натрий гидроксиди зритыаси ёрдамида куш-ладиган сувнинг рН катгалирюш кутарщ хисобага эришилган. Бунда рН* 10,5-12,3 б?лганда^/^нинг Cafafa, гипс ва сув бклан реакцияси натижасида к^шимча аттрингиг олинган. Натижада, КЦ нкнг кучлании да-ражасйни 0,&-1 ,0 55Па га,, цустахкамлигини 5-;0 ;.1Па га оииришга эришилган. Кучлантарувчи тьни цемент структурагини буяупчи энертияни кисман ютклиш учун -гг/кент эле.ттротетофэе^ор окски /5—0 V ва ангрен глиежи /5-8 ff итлатип таклиф шлкнган.' '¿ос^ог/.псни сульфат-ли компонент сифатвда вкори мусгжкамли гипз ол::п ;,":ук иплатип т.т-сия килкнган. Сл.-.нгпн уи-.ор:: куст?.х:-пмл:1 г.!пгл*?!".: ;:плт?;:б КЦ ни,

шшшал мицдорда глинозёшн цемент па сульфокдинкер сарф килиб олкш мумкннлиги курсатияган.

Иалаб чикарилгам 1СЦ асосида В -30, Ü - 40 классли бетонлар олииган са уларнинг хусусияглари уркир: л.'батон конструкцилларн таркибида урганилган. Кучланувчя бетонларнлнг факат учта тсм::р -бетон конструктив элементнга тпдбш;н 4.35,6 ммнг сум Самара 6cp:tmi аницланган / 1991 йилги нарх буйнчй / .

Annotation

at the thesis by AbdurakMnov lichbun Erkinoylch

" Elaboration of optinun structures and rtcihtatlcm. of processes of hardening i or luproyeroeat of construction ?,nd uehnical properties of self-StreaíIns ces-.er.ts "

New structures of self-stressing eenests ha-« Ъ-5«п vcrkí<3 out In tie trar&.the wsys of improvement of consbructian technics! propartles h»va been studied arid possibilities of their opUmliatlon havo been shown.!n order to receive ecKcnia on the bads of sutfostumlnate cünlsrs eptlmin ítrisííures are determined and ceinents o{ the brains ЕС-£Э.£5-40 hava Ъгсп recslvtd. Tivc. structure of cc«»r\t Is dsterainsiS with ipjlicitloi-c of the methods of rnatliefflítleíl pUnr.ls it experiments ani ststlstlcal treatment of the result!.

The roethoi of clîfîlln activljicihlsn c" sulfoihrainate sclf-stressin; ccnents has been wcrkci cut ty r;i:irr. F И wsbr connectlnj by" n«ani of Inovductlon oí íiydrocxUÍ ef cclíun lata lt.lt Is established thai l'l! 10.C-12.3 at the Cxpcns ef ihs reaction bctvcen /1(0!!), and ftícm £ni ptrtlaSly ettrtsjlt Is formed wTilsh pronoteS Improvement of tîtî decree ,of self-itrefslnj en 0.5-to mpa and durallty ca S-10 прз. Гог partís! rtteaüca с" ítresilnj the aie ni ejettrotherni;-!!ej;shorle ¡Яг; (S-ÎBS) Cad naturally bur«t day is-eft) !» recíürrsendsd isr S.C at tilfîi ¿"f.mz of self-ítresslns and durability.

It vas prcp-ssed ta uie Fhsspîio-jypîEn ss £uJ;hito-C5niîinln3 component In order to recelv hl»h!y dtrsbia СУР"-"'- alfollas ta receive S.C a necessary -fifepïTty tríth пЫпза rsrrtent ef a!an!aa eerasnts and with «er&ed eut S.C ei.erete cf П-îO cía». В-40 are reseired »hase properties ir» InvestljcteS In the «пчхзеШол at ferroconcrete lieras. It Is rrrejJed that ths erss ef &G tile»» te eecmmlt» about îH <! eelnfotccraest IntnducÛân <¡í Self-stressing concretes with, the oafpul «? en!? iXree constructive elements illco-« to receive en erssamteil eCtict et 4iS.t thousand» of rovlicr (in prices ef IBM).