автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Строительные растворы с органоминеральными добавками

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОЮ ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им.В.В.КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

АБДРАХМАНОВА К1АРА КАЖАХМЕГОВНА

СТРОИТШНЫЕ РАСТВОРЫ С ОРГАНОШЕРАЛЬНЫЫИ ■ ДОБАВКАМИ '

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москвй - 1993

Работа выполнена в Московской ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-строительном институте им.В.В.Куйбышева.

' ' ■ ■

Научннй руководитель - доктор технических наук,

профессор ВОРОНИН В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Срентлихер Л.А,

- кандидат технических наук, доцент Астахов Н.Н*

Ведущая организация - Московский научно-исследовательский и проектно-тех-: нологический институт строй-индустрии

Защита состоится УУ" Л^г 1933 г. в часов на заседании специализированного Совета К 053,11.02 в Московском инженерно-строительном институте им.В.В.Куйбышева по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб., 8, ауд. & 307.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отз в двух экземплярах по адресу: 129337, Москва,Ярославское йос д. 26, МИСИ ны,В.В.Куйбышева, ученый совет.

' Автореферат разослан " ^ 1993 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность. Повышение эффективности и.улучшение свойств строительных растворов связаны о использованием техногенных отходов.

Основной причиной, сдерживающей применение промышленных отходов, является неоднородность их состава и свойств.

Повышение эффективности использования отсевов камнедробле -ния известняка, отвальных шлаков и зол в строительных растворах заключается в их модификации с целью устранения отмеченных недостатков и .Создании комплексных - добавок, элективно сочетающих компоненты минерального и органического происхождения. Использование этих добавок позволит получить строительные растворы за -даняых эксшгуатащюнншс свойств различного назначения.

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой "Стройпрогресс-20С0". ,

Цель и задачи. Целью диссертационной работы является разработка комплексной добавки из отходов промышленности, обеспе -чивамцей получение аффективных строительных растворов гараяти -рованного качества. -

. Для постижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: >

- разработать положения о создании комплексных добавок, включающих минеральный наполнитель в сочетании с ПАВ, способных направленно. регулировать технологические свойства строительных ' растворов?

- оптимизировать составы строительных растворов с комплексными добавками;

- разработать рекомендации по использованию строительных растворов с комплексными добавками, .

Научная новизна. Разработаны положения о получении органо-минеральной добавки /ОВД/, состоящей из минерального наполнителя в сочетании с ПАВ, подвергнутого мзханохимической активации, которая позволяет получать строительные растворы с комплексом заданных свойств при эффективном использовании техногенных отходов.

Установлены зависимости водопотребности, плотности, прочности и кинетики твердения композиционных вяжущих от дисперсности и количества ОМД на известняковом и шлаковом наполнителях в сочетании г ПАВ.

Установлено влияние рэиша ыеханохюлическоИ активации ■ орга-ношнеральной добаЕки на повышение однородности свойств строи -тельного раствора.

Методами рантгеноструктурного и дифференциально-термического анализа показано, что разбавление цемента ОВД,состоящей из минерального наполнителя в сочетании с ПАВ, подвергнутого ыоха-нохимической активации, приводит к повышении степени его гидратации. Установлено, что повышение степени гидратации цемента завися-: также' от вида минерального компонента ОЭДД,

Получены закономерности изменения подвижности, водоудорлш-ваздей способности, жизнеспособности растворных сиесей и прочности строительных растворов от содержания ОМД на известняковое н илаповои наполнителях. ■

Практическая шачшость. Разработаны составы и способы получения ОМД на основа отходов промышленности.

Оптишащровалн составы строительных растворов с ОВД, обо -спечиващие^гарантированное качество растворов.

Разработаны методика подбора составов строительных растворов с ОМД и рекомендации по юг использовании.

Внедрение "результатов. Результаты исследований ©пробированы на Аяма-Атинскбы гаводе железобетонных изделий йЗ е произ -воцстве кладочнпх растворов. В результате внедрения' достигнуто снижение себестоимости 1 г,;3 раствора па 16-15$ в йависвиости от' марки раствора.

Атгробация работы. Материала диссертации долохенн на пауч-но-техинчасЕсй конференции Харьковского шшенерпо-строитедгьпо-го института в 1991 г. . На защиту выносятся?

- обоснование целесообразности модификации техногенных отходов и создания на их основе органомпнеральных добавок для строительных растворов;

- оптимальнне составы и технология ОМД;

- оптимальнне составн строительных растворов различного назначения с ОВД;

- зависимости свойств цемента, разбавленного ОВД, от вида и количества минерального и органического компонентов ОВД я ее дисперсности;

- закономерности изменения свойств строительных растворов от содержания и состава ОВД, а также способа введения комплексной добавки в строительные раствори;

- технико-экономическое обоснование эффективности применения результатов исследования.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в одной печатной работе.

Объем -работ??. Диссертация изложена па 193 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографического списка 136 наименований,содержит 25 рисунков, 38 таблиц, одно приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Специфика строительных растворов обусловлена противоречием предъявляемых к ним требований: повышенной удобоукладываемости, воцоудеряивавщей способности и жизнеспособности, требующих значительного расхода вяяупшг, и невысокой прочности,требующей пониженный расход вяжущих. Глубина этого противоречия усугубляется ростом выпуска высокоактивных цементов марок М 4СС и М 500 . Вследствие этого для получения строительных растворов широкого диапазона эксплуатационных свойств в составах регулируют расход цемента по отношению к заполнители от 1:2,5 до 1:10 по объему . Составы 1:6...1:10, характерные для наиболее распространенных нпзкомарочпых растворов, имеют высопопориргую структуру, обусловленную недостатком теста, и характеризуются попиленными подвижностью, водоудеряивающей способностью, жизнеспособностью , прочностью и долговечностью.

Отсутствие крупного заполнителя в строительных растворах выдвигает повышенные требования к обеспечению рациональной гранулометрии и оптимального соотношения мелкой /цемент/ н крупной /песок/ фракций*для получения растворов слитного строения. Многочисленными исследованиями установлено, что для любого заполнителя соотношение цемент:песок=1 : 2,33 по абсолютному объему всегда обеспечивает получение строительного раствора слитного строения.Однако, в этом случае, естественно, необходимо расходовать значительное количество цемента, что не только не выгодно экономически, но и нецелесообразно с технической точки зрения, так как жирные растворы обладают повышенной усадкой, значительными объемными деформациями, быстро теряют необходимую -для работы подвижность и расслаиваются.Решение заключается в замене части цемента наполнителем. Введение наполнителя поэво -лит не только сохранить необходимый объем цементного теста для

получения плотной структуры строительного раствора, но и окажет другое положительное влияние,а именно: минеральные добавки являются возбудителями интенсивных капиллярных явлений.' Они адсорбируют воду из цементного теста, в последующем отдавая ее по мэре затвердевания и высыхания раствора, обеспечивая тем самым опта- ' ыальный режим'гидратации клинкерных шнералов и кристаллизации гидратных новообразований. . . /

. Введение минеральных добавок влияет на жизнеспособность растворной сиеси. Изменение продолжительности жизнеспособности объясняется увеличением воцосодержания и уменьшением доли вяаущего" в единице объема. Однако, повышенна водосодержания строительного раствора приводит к снижении его долговечности, В связи о этим повышенная ьодопотребность в неоднородность отходов промшгленно-сти ограничивают применение добавок минерального происхождения в строительных растворах., Известно¡что сократить водосодержание растворных ' смесей, разбавленных минеральными добавками, можно путей введения ДАВ , Увеличение дозировки ПАВ, получаемых в основном из попутных продуктов различных производств, приводит не только к регулированию периодов формирования структуры /жизнеспособности/, но и к снижению количества воды ёатворения и повышении прочности в долговечности строительных растворов. ■

Эффективность введения минерального шиолшвгшш теи вше,' чем вше поверхностная энергия наполнетайя. Этот вывод основан ■ на терыомеханическоа концепции адгазиз» в соотвэтствш с которой основная роль в формировании адгевгояной щротоств отеодв?-ся соотношениш значений поверхностных 'ваергн! адгозива и субстрата. • ''■•/

Эффективным способом активации минерального наполнителя и ■ повышения однородности его свойств является мехааохишческая обработка, . Увеличение поверхностной энергии обусловлено,прежде, всего, разрывом межатомных структурных связей. Новые, свеяеоб-разованнне поверхности обладают боле© высокой поверхностной энергией, что обусловливает их наиболее высокую активность.

■ Повышению эффективности активации наполнителя способствует присутствие ПАВ, которые предотвращают агрегату высокодис-иерсных. частиц наполнитшш 2 обоснсчигагт ста^пгтаяптго свойств наполнителя при хранении. Наполнитель, в свой очередь, становится носителем ПАВ.

На начальной стадии помола наполнителя в присутствии ПАВ

происходит интенсивное измельчение ПАВ.Частицы ПАВ равномерно распределяются за счет адгезионных сил по поверхности частиц наполнителя и год действием, мелющих тел происходит "размазывание" частиц ПАВ до поверхности наполнителя.

Можно предположить, что химическая энергия, непосредственно воздействующая на кристаллизационную п молекулярную подструктуру твердых частиц, относится к'наиболее эффективным способам каталитического воздействия. Это приводит к частичному дисперги-рованша зерен наполнятеля по слабым связям и механолиструкции -аиорфигацна - "элементов их структура, В свою очередь, аморфиза-цая'способствует существенному увеличении активных центров.

При атом,1 вероятно, происходит своеобразное блокирование , т.о. капсулнроцаяно образованных высокодисперсннх и высокоактивных частиц гяшеральяого наполнителя молекулами ПАВ, что сопровождается своеобразной подготовкой поверхности частиц твердой -дисперсной фази к взагмодзЗствио с дисперсионной средой - водой . При этой на цсклвчзна возможность образования органошнеральных кошшексов мэяяу внсокодвсперсныш минералами и молекулами /активными радикалааг полиголокулярной цепи/ ПАВ за счет механоди-струкция н пзреогроШш образованных структур при механической обработке систеш.

Талка образом, использование основных принципов механохи-мпи привело к создании органошнеральных добавок /ОМД/ для строительных растворов»

/ При пиполпопии экспериментального цп1сла били использованы средне- и низкоалгиинатныэ портлгшдцементн М 410 Михайловского и Чимкентского заводов. В качестве заполнителя применялись пески Очаковской базн и колкий кварцевый песок Люберецкого месторождения с Мд равным соответственно 2,1 и 1,46. В качестве ПАВ использованы вояныо д4%-яйв раствори ЛСГ плотность» р=1,149 г/см3 - отход Камского ЦБК п С-3 плотностью р=1,1? г/см3, вы -пускаемый Новомосковским ПО "Оргсинтеа",.

В качестве минеральных наполнителей использованы отходы дробления известняка Карачаганакского месторождения и электро-тернофосфорннй шлак - отход Чимкентского НПО."Фосфор".Плотность и средняя плотность известняка соответственно 2,52 г/см3 я 2,2 г/см3, пористость 131. Рентгено-фазовнй анализ производили па рентгеновском многоканальном спектрометре. Известняк относится к рязновняностям мергелистого известняка с содержанием СаС03

более 85?, с включениями окиси железа и кремнезема.

Длогаость 'и средняя плотность шлака, соответственно 2,86 г/см8 д 1,15 г/см3. Химический состав представлен в табл.1.

Таблица 1.

Химический состав влектротермофосфорнбго ' . шлака. ' - ,

! г СаО I А№гМдО ! Г I Р2О5 ! ГегОз'! 1—---_}-.-ч——-! А; '.! : -1-—-{-:-1

|41,1-44,1|41,5-48,3|5,5-7,3|2,5-3,2{2>1-3,2|0,25-1,1б|р,5-0,3. [ '

На рентгенограмма шлака прослеживаются интенсивные линии ку-спидина и псевловоллаетонита.Наблюдаш'ся пики силикоанортита и кварца, отдельные зерна кбторого' сохраняется в расплаве. Слабые линии ыэллилита обусловлена незначительным содержанием и нивкой степенью окристаллнзованйости втой фазн. В диапазоне 28 от 26°до 34° отчетливо-наблюдается галло, свидетельствующее о наличии в стеклофазе областей предкрасталлизациониого состояния.

Влияние ОВД на степень гидратации цемента изучено с помощью рентгено-фаэового и лифферэяциальяо-терыичэслого анализа с еополь-вованием дифрактометра вертикального типа марки УДХ-10 РА и дера-: ватографа фприхТ "МОИ* /Венгрия/. Анализируя проведенные исследования можно сделать вывод о том, что шлаковый наполнитель замедляет процесс гидратации в начальный период. Болео высокая степень гидратации цемента, разбавленного ОВД на известняковом наполнителе, обусловлена образованием комплексных соединений гидрокарбоа-люмината кальция. При длительном твердении в основном образуется скрытокристалличеекая структура ыизкоосновшх гидросиликатов кальция типа С-Э-Н /2/ и гидроалшинатов кальция.-

Исследования исходных материалов и строительных растворов проводили с привлечением стандартных е оригинальных методик.Удельная поверхность определялась на приборе УПВ-1 /разработчик ШЮ"По-литоп"/ по оценке внешней удельной поверхности по параметрам фильтрации воздуха через пробу исследуемого материала при постоянном перепаде давления на зерновом слое. Универсальность данной методики заключается в устранении необходимости определения дополни- . тельных констант, используемых при работе с приборами типа ПСХ, АЛЛ.

Период формирования структуры строительных растворов определяли по кинетике тепловыделения твердеющих цементных систем. Преимущество данной методики заключается в возможности.определе-

иия периодов формирования структур как вяжущих, так и растворных смесей любой консистенции, 5тот метод позволяет с достаточной для практики точнрстью фиксировать момент перехода пластично-вязкого теста в твердое состояние, т.е. устанавливать конец периода фор-, мирования структуры, который формально можно принять за конец -схватывания. ■

Способ приготовления ОМД заключен в следующем, Предварительно размолотый минеральный компонент затворяли водными растворами ПАВ и высушивала при температуре-150°- 1?0°С до остаточной влажности менее 1,5/5. Полученная таким образом комплексная добавка представляла собой порошкообразную массу. При увеличении концентрации ПАВ органоминёральная добавка легко формуется и поддается брикетированию, В условиях централизованной поставки товарных растворов ограничиваются возможности гибкого регулирования основных свойств строительных растворов. Приготовление СЩ в виде однородных, с равномерна распределенным, по поверхности минерального компонента органическим'ПАВ, сухих смесей или брикетой повышает эффективность применения этих добавок. Становится возможным приго -товлениэ и создание запасов сухих растворных смесей, исключается перевозка значительных объемов воды в составе растворных смесей, оптимизируются процессы транспортирования и дозирования добавки в строительные растворы.

С увеличением дисперсности ОВД от 100 м2/кг до 9CG уР/kv во-допотребность цементных паст возрастает соответственно на 11-40$ в зависимости от степени разбавления органоминеральными добавками. С увеличением содержания ПАВ в ОМД величина абсолютного во -допонижения для составов с ОМД удельной поверхностью 500-900 м2/кг в 1,5-3 раза выше по сравнению с составами, разбавленными ОВД с удельной поверхностью 1С0 м2/кг.

Уменьшение плотности цементных композиций при увеличении дисперсности ОМД в исследованном диапазоне корреспондируется с увеличением водопотребиости цементных паст и составило 35-130 кг/м3 в зависимости от степени разбавления органоминеральными добавками, Наиболее значимые изменения водопотребиости и плотности цементных паст происходят при увеличении дисперсности ОВД от 100 м2/кг до 5СС нр/кг. При дальнейшем повышении удельной поверхности ОВД отмечены незначительные изменения технологических параметров.

Изучено начальное структурообразованиэ цементов, разбавленных ОВД. На период формирования структуры значительное влияние оказнпает вил и количество ПАВ. Большее влияние оказало примене-

ние ЛСТ,. с увеличением содержания которого до 2, С% от массы цеыеп-та период формирования структуры при постоянном содержали тане -рального компонента в ОВД удлиняется на 20-24 ч в зависимости от • вида минерального компонента/ Увеличение содзрзання С-3 с 0,5 до 2,05? от массы цемента обусловило удлиненна дориода формования , структуры на 6,5-8,5 ч. Увдшапнэ пераолов начального структуре-' образования при увотчтт содзраалия шшоразьного компонента в ' ОЩ до 80? от иассн цемента связало с уноллченава портальной густоты вяжущих,разбавляшлк оргааомпперагшшщ яобавкаш.

Исследованиями устгшовдшло, что шщбояоз авачшвдгг факторный, влияния на прочность стандартного раочеора являются степень разбавления раствора оргзЕодаеральноЙ дсйазгоЗ,. активность гда-'нерального компонента о сощззааа© ВДВ с СЩ. В услокшх равно-прочности растворов состаау, рлсЗаслоппзс СЦД па известняковом наполнителе в сочетании с 2$С% ДДВ от шсса цаяэята, ааолп са -ыый низкий расход ашгаервой еоставдшкШв - 35* /рас.1/. При перз-

Рис.1. Зависимость прочности стандартного раствора от содержания ОЗД на :

1-известняковои наполнителе

2-шлаковоы наполнителе

ходе на составы со шлаковым наполнителей расход клинкерной составляющей увеличивается до '65$ при минимальном содержании ПАВ=0,5$ от массы цемента. Таким образом, требуемая прочность раствора может быть достигнута при различных оитишмьаш. оиноТшта: органического и минерального компонентов ОВД. Только за счет изменения содержания ПАВ в ОВД на известняковом наполнителе от 0,5$ до 2,0$ прочность раствора возросла на 37-70$ в зависимости от степени .

- и -

збавления, С другой стороны, при заданном-уровне прочности уве-îQHiio содержания ПАВ в (Щ позволяет увеличить степень разбавле-î цемента. Например, .для получения разбавлённого ОВД на шлако -л наполнителе раствора, равнопрочного с бездобавочным составом, змоано, увеличивая содержание ПАВ от 0,5^ до 2,0$ снизить рас -¡^клинкерной составляющей с 65$ до 45%,

Пзучзнн различные способа ьвэдения ОВД г строительные раство-. По первому режиму вяжущее готовилось путем совместного пошла -гейта и ОМД в впброиельнице. По второму режиму портландцемент изливался до удельной поверхности 450-5G0 м2/кг в вибромелыга-и затем перемешивался с молотой ОВД, По третьему способу ыоло-

0 ОВД перемешивали с исходным цементом. Эффективность1 введения

1 по павдщг из указанных способов оценивалась по влиянию на эчность стандартного раствора. Дня определения оптимального ре-¿а йвеаепня ОЗД бнл реализован двухфакторннй трехуровневый план зперЕИЕЯта второго порядка. Предварительными'исследованиями оп-1елена рациональная область изменения факторов:•

I - содержание минерального компонента 0Щ,% по массе 20-80$; • Ï - содергание органического компонента ОВД,по массе L,5-2;0$.

Вижэ приведены математические модели прочности растворов' по тому из предлагаемых способов введения ОВД в раствор: ¡= 39,915 - 24,1 H +-20,6.Д - 28.S5 Н2 - 4,259 Д2 - 4,764 НД

2= 36,972 - 38,523 H + 19,737 Д - 9,059 Н2 - 4,154 Д2 - 4,657 НД

3= 34,153 - 53,877 H +'20,074 Д + 11,0 Н2 - 4,565 Д2 - 4,36 НД

•На основании этих моделей получены зависимости прочности стан-этного раствора от содержания компонентов ОВД п способа введения , Анализ полученных моделей,показал, что максимальный эффект до-1гается при введении ОВД по первому режиму - при совместном noie с цементом, позволяющему заменить 30-45$ цемента органомине-1ЬНой добавкой на известняковом'наполнителе без снижения проч -зти раствора, я 2D-35%-njm замену цемента органоминвральной до-зкоЯ на плановом наполнителе. Однако, эффект виброактивацпи по-гта оргапомппералышмп добавками сопровождается ростом затрат.

Поэтому основной цикл экспериментальных работ проводился на годном портландцементе, часть которого замещалась ОВД той же шны помола, что я цемент. Соотношение абсолютных объемов заявителя и вяжущего было принято постоянным как 2,33 : 1. Это «ношение сохранялось и при замещении 2G-80# от массы цемента ганоминеральннми добавками. Содержание ПАВ в ОМД варьировалось

от С,5% до 2,0% от масон цемента.

В зависимости от задаваемой подвижности подбиралось водосо-дерканиа растворных смесей с ОВД. Для выявления взаимосвязи между степенйо разбавления органошнеральныш добавками, видом и количеством их компонентов и основными свойствами строительных растворов определялась плотность, воцоудеряиващая способность, период формирования структуры /ПФС/ и прочность строительных раст -воров, разбавленных ОВД. В качестве примера в табл.2 приведены расходы материалов и результаты исследования основных свойств растворных смесей подвижность® П=5-7 см с (Щ на известняковом наполнителе в сочетании с |СТ,

Таблица 2.

' Расходы материалов и свойства растворных смесей

•. .. ';.'"'' . " ' с*ОВД. ""■•''- ■" ■

Мп! расход материалов на 1ы3раст-|средняя|воцоу- { , - ворной смоси, кг ' {плот - держи- 1

•1 ' ■ ■ "■■' " • . I »ЛЛШГ ' памтап

\ ¡нагель!^ 1в°Да1

-1 I • • л-у д I — . ность, ¡вавдая ,

¡песок цемент НШ1о^-1 Д I'Л кг/к»* • 1 ! !нптелъ1ш ¡вола, ' , ,нос.»Д,

ПФС

Ч-И2Н

Iпрочпост

на сгата

{ 'в 28 су

! ■ !

ЛСТ=0,51

1 1362 636 0 .4,0 252 2328 95,8 26-45 25,2

? 1362 52? : 132 з,с 260 2284 96,9 30-30 . 20,5

3 1341 373 249 2,С 273 2238 N 97,4 35-00 13,8

,4' ; 1320 235. . 352 1,0 285 2193 97,8 39^30 8,0

5 1295 111 . 444. 0,6 295 2146 98,0 46-15 4,2

ДСТ=1,С#

6 1420 719 0 7,0 228 2374 96,0 38-45 27,8

7 1408 545 136 5,5 235 2330 97,0 44-00 23,8

8 1392 387 258 4,0. 244 2285 97,8 48-30 15,7

9 1376 . 245 367 2,5 252 2243 98,2 56-00 9,5

10 1360 116 465 1,0 261 2203 98,5 60-30 5,2

ДСГ=2,С$

11 1434 725 0 14,0 221 2397 96,3 54-30 33,2

12 1424 551 136 11,0 226 2350 97,7 59-00 27,5

13 1407 391 260 8,0 235 2302 98,3 65г-00 18,0

14 1392 248 371 5,0 243 2260 98,9 71-00 10,8

15 1378 .118 471 2.0 251- 2220 99.2 76-15 6.8

Оптимизация свойств строительных растворов с 0!ЛД осуществлена при помощи экспериментально-статистического моделирования. В резуль

тате получены многофакторные модели, адекватно отражающие поведение исоледуемнх систем:

- водопотребность, да3/м3

В=237,92+4,53П+0,25Н-21,2Д+4а,5М+0,08П2-0,0004Н2+7,5Д2-23,2М2+ +0,0075ПН-1,ЗПД+0,46ПМ-0,007НД+0,1НМ-0,46ДМ

- .водоудергкивагощая способность, % А У=95,53+5,12Н+0,565Д-3,ЗЗН2-0,0886Д2+0,585НД

- жизнеспособность, ч-мин

Т=8,442-0,СС053П+12,876Н+34,5Д+0,034П2+12,4Н2-7,317Д2+0,182ПН+ +0,46ЦД+2,397НД '

- прочность, МПа

Й=19,875-0,477П+2,8211+12,71Д-0,С9П2-35,947Б2-3,145Д2-0,983ПН--0,125ЦД-2,93НД

Анализ полученных моделей и построенных по ним номограмм показывает, что увеличение степени разбавления растворов органоми -неральнымй добавками увеличивает водосодержание растворных смесей. В условиях равноподвшкности растворных смесей увеличение содержания ОМД до 80$ обусловило рост вододотребности на 20-30 дм3/м3 в зависимости от количества ПАВ /рис.2/.

' Саше низкие значения водоудержпваицей способности характерны для растворных смесей на неразбавленном цементе, а максимальные значения имели растворы с минимальным содержанием замещенного ОМД цемента. Очевидно, что водоудерживающая способность однозначно зависит от содержания твердых компонентов растворной смеси* адсорбирующих на своей поверхности воду. Увеличение содержания ОЩ, при постоянном содержании заполнителя, обусловило уве -лнчение водоудерживаюаей способности растворных смесей. Относи -тельное увеличение водоудеряивающей способности для смесей с ОВД на известняковом наполнителе составило 10-65$, со шлаковым наполнителем - 6-44? по.сравнении с неразбавленными растворными смесями. Высокая водоудерживащая способность модифицированных ОВД растворов эффективна для замедления гидратации цемента, вследствие потерь воды растворными смесями в тонких штукатурных слоях или отделочных покрытиях на сильно адсорбирующих воду основаниях /рис.3/.

Увеличение содержания ПАВ обусловило удлинение периодов формирования структур строительных растворов при постоянном содержании, минерального компонента. Для растворов с ОВД на известняковом юполнителе увеличение содержания ЛСТ до 2,С% от массы цемента привело к удлинению ПФС на 28,5-30 часов; увеличение содержания С-3 увеличило ПФС на 9-10 ч. Строительные растворы с ОВД на шлаковом

рис.2.Зависимость водопотребно-сти растворных смесей от содержания ОВД на :

1-известняковом наполнителе

2-шлаковом наполнителе

рис, 3. Зависимо сть водоудеразгващей способности растворных сиесей от содержания ОВД на : ■

1-известняковоы наполнителю

2-шлаковом наполнителе

рис.4

.Зависимость периода формиро вания структуры строительны! растворов от содержания ОВД:

-на известняковом наполнителе

-на шлаковом наполнителе

0,5 1,0 2,0 5,0 содержание ПАВ,5

I ¡¿и,и Й ,МПа

рис,5,Зависимость прочности строительных растворов от содержания ОВД на :

1-известняковом наполнителе

2- шлаковом наполнителе

- 15 -

•1

наполнителе характеризуется удлиненными на 34,5-36 ч периодами формирования структур при увеличении содержания ЛСТ. Увеличение дозировки С-3 привело к удлинению ШС на 11-12 ч.

Вид минерального компонента ОВД оказал заметное влияние на кинотику начального структурообразования строительных растворов. Так, растворы с содержанием 1СТ=0,63£ от массы цемента и 80%-пт замещением цемента ОМД на известняковом наполнителе имели тот же П$С=50 ч, что и строительные растворы с 40^-ным замещением цемента 0?ДЦ на шлаковом наполнителе /ряс.4/.

. Изменение прочностных показателей строительных растворов в 28-ми суточном возрасте нормального твердения хорошо корреспондируется с изменением содержания ОЗД в растворе. Увеличение ко-, личества ОВД обусловило снижение прочностных показателей растворов, В результате, на исходном портландцементе в зависимости от содераания минерального и органического' компонентов в ОМД получена различные марки растворов при сохранении всех технических параметров. Варьируя содержание компонентов ОМД, их вид, получены равнопрочные строительные раствори с широким диапазоном остальных свойств /рис.5/.

• Проведенные в. условиях лаборатории эксперименты с применением современных методов исследований а статистическая обработка полученных опытных данных позволили разработать рекомендации по подбору составов строительных растворов о ОВД. Основу методики подбора составляют установленные зависимости прочности растворов заданной подвижности от содержания ОМД. Расчет состава строительного раствора с ОМД включает следующие этапы:

-.По_заданной прочности в зависимости от назначения определяют со, держапае. ОВД /% от массы цемента/"в раствора.Например, для кла-■ дочного раствора марки И 15 подвижностью 6 см содержание ОЗД' -на.известняковом наполнителе по рис.5 составит 4С$ в Сочетании с ЛСТ=1,0# от массы цемента;

- по содержанию ОЭД в .зависимости от подвижности определяют коли-

• чество воды затворения.В данном случае, по рис.2 водопотребность растворной смеси составит В=250 дм3/м3. По рпс.З и 4 можно прогнозировать, что водоудеряивавдая способность расчитываемого-состава V =98,(Ж, а ПФС=50 ч; , ,

- по формуле абсолютных объемов с учетом принятого постоянным соотношения вяжущее?8^полнитёль=1:2,33 расчитывают расход вяжущего "X":

у .', „рдрн( 1Ю°-В) . т .

где : рц, рн - плотности цемента и минерального наполнителя,кг/м8 п - содержание цемента в композиционном вяжущем, в долях ед.

- расход цемента, ОВД, песка расчитывают соответственно по формулам :

Ц = пХ ( 2 )

ОВД = ( I - п ) X . ( 3 )

ц овд

П = 2,33 р ( — ) ( 4 )

и %

- производится опробирование расчитанного состава и при необходимости производится его корректировка.

Опытно-промышленное опробирование результатов исследований проведено на технологической линии по производству строительных растворов 31БИ-3 концерна "Стройматериалы" / г.Алма-Ата/ применительно к производству кладочных растворов М 50,75,100. Для изготовления кладочных растворов использован шлакопортландцемент М 400 Чимкентского цементного завода, песок Аксайского карьера, отходы камнедробления карбонатных пород, лигносульфонат Камского ЦБК. Б результате производственного опробирования было при -готовлено' 790. ы3 раствора М 50, 620 м3 - М 75 и 860 ы3 - М 100.

Произведенный технико-экономический анализ показал, что экономический эф|ект от перехода на разработанные составы строительных растворов связан со снижением на 16-19$ себестоимости строительных растворов,достигаемого за счет уменьшения расхода цемента.

основные' вшюда.

1. Разработаны положения об устранении неоднородности техногенных отходов и создании органоминеральных добавок /ОВД/, состоящих из минерального наполнителя и ПАВ.на основе отходов промыш -ленности, подвергнутых механохимической активации, позволяющей получать эффективные строительные растворы гарантированного качества,

2. Оптимизированы составы ОВД, содержание ПАВ в которых изме-нст.ттпотч пт п ттп о гн. в переедете па массу минерального

та, и режимы мехилохимической обработки ОВД,

3. Разработаны рациональные составы строительных растворов М 25...М 200 с расходом ОВД от 2Ь% до 80? от массы вяжущего при постоянном со держании влжущее: заполнитель - 1:2,33 /по абсолют.-'

ному объему/, обеспечивающему слитную структуру раствора.

4. Методами рентгеноструктурного и дифференциально^терми-чзского анализа изучены особенности процессов гидратации цементов в присутствии 0?Д5. Установлено, что ОВД на шлаковом напол -петеле замедляет процесс гидратации в начальный период. Более васокая степень гидратации цемента, разбавленного ОВД на известняковом наполнителе обусловлена образованием комплексных соеди-панзй гадрокарбоалкганата кальция.

5. Установлено, что с увеличением содержания ПАВ до 1,75 -2,0$ в пересчете на массу минерального компонента по сухому веществу органомэдгералыше добавки соответственно на известняко -вой 2 шлаковом наполнителях поддаются брикетированию. Разрабо -тала технология ОВД в виде порошка или брикета для сухих раст -верных скосей.

6. Установлено, что увеличение' дисперсности ОВД от 100 до 900 обусловило увеличение вододотребности цементных паст, разбавлотшх ОВД, на 11-40^ и связанное с этим уменьшение средней плотности па 35-130 кг/м3 в зависимости от степени разбав -ления.

- 7. В условиях равноподв'изшости строительные растворы с ОРИ имеют водопотребность пика на 15-40 дм3/м3. - ' .

• .8. Установлено, что растворные смеси, модифицированные ОМД, обладают повышенной по сравнению с цементными растворами водоу -дергахваидей способностью, возрастающей с увеличением содерз:ания ОЩ. Величина относительного увеличения водоудерживающей способности зависит от природы минерального компонента и для растворов с ОВД па известняковом даполнптелэ составила 10-65$, на шлаковом -6-44$ при увеличении содержания ОМД от 20$ до 80$ от массы вязку -щего,

•. 9. Показано, что с увеличением содержания ОВД в строительных растворах период формирования структуры удлиняется на 20-50 ч в зависимости от вида органического, компонента ОВД, что значительно повышает жизнеспособность растворных смесей^

10. Установлено, что введение ОВД увеличивает прочность строительных растворов на 20-25% в зависимости от вида минерального и органического компонентов. Получены строительные растворы марок

'i 200...25 с содержанием ОВД от 20 до 8($ от массы вяжущего.

11. Получены четырехфакторныэ модели зависимости водопотреб-яоети растворных смесей от заданной подвижности раствора, содержания компонентов ОВД и качества заполнителя", двухфакторные мо -

дели зависимости водоудерживавдей способности от содержания ком-' понентов ОВД; трехфакторнне модели зависимости жизнеспособности ' и прочности раствора от заданной подвижности, содержания мине -рального и органического компонентов ОВД для оптимизации-составов растворов и прогнозирования их свойств,

12. Опытно-промышленное опробирование строительных растворов с ОВД осуществлено на ЗИШИ-З /г,Алма-Ата/, Выпущена партия кла -дочных растворов М 50..,100 объемом 2?70 м3. За счет экономии це-

о

мента в результате внедрения достигнуто снижение себестоимости 1ы раствора^ на 16-19& в зависимости от марки растворов.

Основное положение диссертации отражены в работе : Абдрахманова К.К., Воронин В,В. Использование техногенных отхо- , дов промышленности при изготовлении строительных растворов.//Утилизация отходов в производстве строительных материалов : Тез. доклада конф. - Пенза, 1992. - с.76-78.

Подписано в печать 18.03.93 г. Формат 60Х641/16 Печ.офс.

уч.изд.л. Т.ви Заказ//? Бесплатно

Типография МИСИ им. В.В. Куйбышева