автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Свойства бетонов с добавками мономерных кремнийорганических соединений

Р Г 5 ОД

- а ОКТ 1385

На правах рукописи

шссшь

Наталья Валентиновна

СВОЙСТВА БЕТОНОВ С ДОБАВКАМИ МОНОМЕРНЫХ КРЕШИЙОРГАШЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена в Петербургском государственном университете

путей сообщения.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кунцевич Олег Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сватовская Лариса Борисовна; кандидат технических наук, ст.н.с.

Ведущее предприятие - Ассоциация "Петростромпрогресс"

Защита состоится 26 октября 1995 года в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 114.03.04 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: Московский пр.,9, ауд. 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Пинскер Вадим Аронович.

Автореферат- разослан сентября 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.М. Чернева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кремнийорганические соединения (КОС) относятся к числу материалов, применение которых в качестве добавок к бетонам весьма перспективно. Вводимые в незначительных количествах - десятые и сотые доли процента от массы цемента - они существенно влияют на физико-химические процессы твердения бетона, обеспечивают повышение его механических параметров и улучшение фнзико- технических свойств, в том числе - плотности, водонепроницаемости, морозостойкости и многих других.

Однако, в настоящее время, для модификации бетонов используются, в основном, олигомерные кремнийорганические соединения, в то время как влияние мономерных КОС на цементные системы остается малоизученным, несмотря не то, что такие соединения имеют ряд преимуществ: они легче проникают вглубь бетона, и процессы полимеризации могут протекать в глубине бетонной массы, гидрофобизируя и кольматируя гидрофобными гелями поры и трещины; кроме того, одновременно происходит химическая фиксация образовавшихся продуктов на зернах цемента. Т.о., использование, наряду с олигомерными, и мономерных КОС должно еще более расширить возможности направленного регулирования свойств бетонов.

Цель работы. Целью исследования является выявление влияния строения мономерных оргашлгидридсиланов на кинетику газовыделения и гидрофобизацию цементных систем, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости.

Задачи исследования.

1. Получение мономерных кремнийорганических соединений (КОС) различного состава, с целью изучения возможности использования подобных веществ в качестве добавок, повышающих морозостойкость бетонных изделий.

2. Изучение возможности использования мономерных КОС для управления процессом газовыделения в цементных системах; выявление влияния строения мономерных КОС (индуктивный и мезомерный эффекты заместителей, количество 51-Н-связей, размеры заместителей, стоящих у атома кремния и др.) и способа их введения в цементную суспензию на кинетику газовыделения.

3. Исследование влияния мономерных КОС на гидрофобные свойства цементного камня с целью увеличения сроке эксплуатации получаемых бетонных изделий; изучение зависимости гидрофобных свойств поверхности бетонов от строения мономерных кремнийорганических модификаторов.

Научная новизна работы.

Разработаны теоретические концепции регулирования времени

гззовыделения в цементных системах путем введения добавок мономерных КОС, отличающихся природой, размерами и электронным строением заместителей, стоящих у атома кремния.

Показано, что для управления процессом газовыделения в цементных системах целесообразно использовать мономерные КОС, в которых у атома кремния находятся заместители, обладающие различными электронными и стерическими эффектами. Обнаружено, что уменьшение размеров заместителей и наличие у них злектроноакцепторных свойств ускоряют реакцию гидролиза (и, следовательно, скорость газовыделения), а введение в молекулу КОС объемных заместителей или заместителей с злектронодонорными свойствами - замедляют ее.

Исследована зависимость контактного угла смачивания е образцов цементного камня, модифицированного различными КОС, от строения заместителей, стоящих у атома кремния. Обнаружено, что гидрофобные свойства поверхности возрастают с увеличением отношения массы негидролизуемых заместителей к массе атома кремния.

Установлены группы мономерных КОС, которые могут быть использованы как добавки к бетону для существенного повышения его морозостойкости. Показано, что образцы мелкозернистого бетона с добавками подобных КОС по достигаемой морозостойкости не уступают добавке ГК1-94, но, в то же время, применение мономерных

гидридсодержащих КОС позволяет значительно увеличить диапазон времени газовыделения в цементных смесях и, следовательно, расширить область использования подобных добавок в строительстве.

Положения, выносимые на защиту.

-теоретическая концепция регулирования времени газовыделения в цементных системах путем введения добавок мономерных КОС различного строения.

-новые кремнийорганические модификаторы цементных систем; -обнаруженные взаимосвязи между природой, размерами и электронным строением заместителей, стоящих у атома кремния в мономерных кремнийорганических модификаторах бетонов с одной стороны, и скоростью газовыделения в цементных системах, гидрофобными свойствами поверхности бетонных изделий и морозостойкостью бетона с другой;

-результаты исследования влияния добавок мономерных КОС на морозостойкость мелкозернистых бетонов.

Практическая ценность работы. Разработана теоретическая концепция использования мономерных КОС, позволяющая прогнозировать технологические и строительно-технические свойства получаемых бетонных смесей, а так же расширить ассортимент добавок КОС, применяемых в строительстве. Комплексное воздействие предложенных мономерных КОС позволяет целенаправлено регулировать время

газовыделения в цементных системах с одновременным обеспечением высокой морозостойкости и гвдрофобности получаемых бетонных изделий. Результаты исследований, полученные в процессе работы над диссертацией вошли в состав отчета Государственной научно-технической программы "Стройпрогресс-2000" и были использованы в НИИЖБе при разработке и внедрении комплексных модификаторов бетонов полифункционального действия.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Международной конференции "Проблемы строительного материаловедения и новые технологии производства изделий и конструкций" (Белгород, 20-22 апреля, 1993 г.), а также на научно-методических семинарах кафедр "Строительные материалы" и "Инженерная химия" Санкт-Петербургского государственного университета путей сообщения.

Публикации. Основные результаты исследований отражены в 5 печатных работах.

Объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит 30 таблиц и 13 рисунков. Диссертация состоит из введения и 6 основных глав. В первой главе обобщен литературный материал го свойствам кремнийорганических модификаторов бетонов, содержащих активный водород. Во второй главе описываются применяемые материалы и методы исследования.

Третья глава посвящена разработке типовых методов синтеза мономерных КОС, используемых в качестве модификаторов бетонов; четвертая - изучению процесса газовыделения при введении органилгидридсиланов в цементные системы. В пятой главе исследована зависимость угла смачивания образцов цементного камня от структуры кремнийорганического модификатора. В шестой, заключительной, главе рассмотрено комплексное влияние добавок мономерных КОС на свойства цементных систем. Завершается работа основными выводами и списком использованной литературы, включающим 124 ссылки.

РАБОЧАЯ ГИПОТЕЗА Разнообразие условий использования бетонных изделий в практике строительства привело к необходимости управления процессом газовыделения при введении КОС в цементные системы. Рядом авторов было показано, что скорость газовыделения при гидролизе КОС в гомогенной среде зависит от электронных и стерических эффектов заместителей, расположенных у атома 51, причем у моногидрвдсиланов основную роль играют стерические факторы, а у да- и тригидридсиланов - электронные.

Вероятно, что при переходе от исследованных ранее гомогенных систем к сложной гетерогенной системе цементных растворов основные закономерности гидролиза КОС сохранятся, однако возможны и некоторые изменения; так, влияние стерических эффектов должно

несколько усилиться по сравнению с влиянием электронных I и I эффектов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Газовыделение в цементных системах, содержащих мономерные КОС

Как известно, КОС, содержащие Б1-Н связь, при взаимодействии со щелочами цемента, выделяют газообразный водород, который частично остается внутри бетона, повышая прочность и долговечность бетонных изделий за счет образования условно- замкнутых пор (УЗП). Исследования, проведенные О.В.Куяцевичем показали, что испльзование олигомерных КОС позволяет получить характеристики УЗП, необходимые дам обеспечения морозостойкости бетона. Однако, в связи с особенностями строения подобных соединений, время газовыделения при их введении в цементные системы превышает 6-8 часов.

В связи с этим, была поставлена задача: получить кремнийорганические соединения, добавление которых в цементные системы позволит целенаправленно изменять временные диапазоны процесса газовыделения от нескольких минут до нескольких часов, а также выявить структурные особенности КОС, ответственные за такое изменение.

Для изучения влияния заместителей, расположенных у атома кремния, на скорость газовыделения первоначально был синтезирован ряд даалкоксисиланов ( соед. 9-11 в табл. I) - веществ структурно близких к изученным ранее олигомерным силоксанам. Оказалось, что диалкоксисиланы реагируют с цементными системами в несколько раз быстрее, чем олигомер ГКЖ-94 (время газовыделения - 240 мин.), взятый в качестве эталона, однако, практически не отличаются друг от друга по скоростям гидролиза. Т.о., использование только этого класса соединений не дает возможности решить проблему целенаправленного регулирования времени газовыделения в цементных системах.

Для получения добавок с большим временем газовыделения, казалось целесообразным заменить алкоксигруппы на алкильные. Однако, выяснилось, что в цементных системах подобные соединения в реакцию гидролиза не вступают (соед. 1-2 в табл. I); этот факт объясняется, по-видимому, как стерическими эффектами алкильных групп, так и их электронодонорными свойствами. Замена одного из алкильных радикалов на арильный (соед. 4-5 в табл I), сделала возможным процесс гидролиза полученных соединений в цементных системах, при этом переход от метальной группы к этильной привел к замедлению реакции, что указывает на значительное влияние стерических факторов на течение процесса.

Замена фенильного радикала на бензильный (соединение 6 в табл.1) и, далее, на фенетильный (соединение 7 в табл.1) привела к

Таблица I: Время газовыделения при гидролизе синтезированных мономерных КОС в цементных системах.

N Соединение Название % активного водорода Время окончания газовыделения (мин)

1 2 3 4 5 6 7 8 [ груша. КОС, не выдел; (C2Hs)3SiH CeH13(CH3)2SiH (CEHs)3SiH II группа. КОС с низко! в CeHs(CH3)2SiH CEHS(CH3)(C2HS)SIH CBHSCH2(CH3)2SiH CBHsCH2CH2(CH3)2SiH (CBHs)2(CH3)SiH тощие водород в щ Триэтилсилан Гексилдиметил-силан Трифенилсилан 1 скоростью выделЕ цементных систем Диметилфенил-силан Метилфенил-этилсилан Бензилдиметил-силан Диметилфенетил-силан Метилдифенил-силан зментных 0.86 0.69 0.38 ЗНИЯ ВОДО] зх 0.73 0.67 0.67 0.61 0.50 жтемах эода 120 180 420 480 330

Таблицэ I: Время гззовыделения при гидролизе синтезированных мономерных КОС в цементных системах (продолжение).

N Соединение Название % активного водорода Время окончания газовыделения (мин)

9 10 11 • С 13 14 15 III группа. КОС со срЕ в цемЕ (изо-с„нэо)2(сн3)51н (с3н7о)2(сн31н (с2н5о)2(сн3)Э1н С6Н5(СН3)2!Н2 IV группа. КОС с выс в цвме СеН53¡н3 с6н5сн2з;н3 гдней скоростью в! знтных системах Диизобутокси-метилсилан Метадапропокси-силан Метилдиэтокси-силан Метилфенилсилан ;окой скоростью В1 )нтных системах Фенилсилан Бензилсилан Фенетилсилан деления 0.53 0.627 0.75 1.63 ¿деления I 2.77 2.45 2.20 зодорода 40 40 40 90 зодорода 3 5 5

увеличению времени газовыделения до 420 и 480 минут, соответственно, т.е. данные соединения реагируют с цементными системами в 4 раза медленнее димзтилфанилсилана, т.к. у них отсутствует возможность стабилизации переходного состояния за счет р -с1 сопряжения электронов фенильного кольца с вакантными

й-орбиталями атома кремния, которое облегчает протекание реакции.

Для дальнейшего уменьшения времени газоввделения казалось целесообразным ввести в молекулу КОС последовательно 2 и 3 фенильные группы (соед. 3 и 8 в табл.1) Однако, оказалось, что метилдифенилсилан гидролизуется гораздо медленнее диметилфенилсилана, а трифенилсилан вообще не вступает в реакцию гидролиза в цементных системах. В то же время в контрольных опытах в гомогенной среде наблюдалась обратная последовательность скоростей гидролиза:

(СеНб)38!Н (3 МИН) > (СВН5)3СН3ЗЖ (8 МИН) > СБН5(СНз)г31Н (15 мин) Такое изменение закономерности щелочного гидролиза приводит к выводу о том, что в цементных системах стерические факторы преобладают над электронными, а в гомогенной среде - наоборот.

Для уменьшения стерических затруднений при реакции гидролиза были синтезирован метилфеншгсилан, имещий 2 Б1-Я связи (соед. 12 в табл. I). Как и ожидалось, время газовыделения в этом случае уменьшилось. Для дальнейшего сокращения времени газовыделения был синтезирован ряд тригидридсиланов (соед. 13-15 в табл. I). При использовании зтих соединений в качестве модифицирующих добавок время выделения водорода составило 3-5 мин.

Т.о., был получен ряд соединений, позволявдий варьировать время газовыделения в цементных системах от 3 мин до 8 час.

Результаты этих исследований представлены на рис. I.

50 -т

V во до]) ода, мл

—ф А

-А

100 150

^00

- --?2Г>0

—4------------

300

.350

400

450

I, мин

Фенетилсилан ^ Ди мет илфенилсилап ® Д и ф е н и л м е т и л с и л а н ' ' Д и 6 ут с > к с и м е т и л с и л а н

Метилфенилгилая Б с н: ? и л д им с т и л с и л а н ▼ ГЮК— 94

Рис.1. Кинетика газовыделения при гидролизе КОС в концентрированных цементных суспензиях

I

Полученные денные показали, что скорость ггзовыделеяия при взаимодействии органилтидридсиланов с цементными системами зависит от природы заместителей, стоящих у атома кремния: уменьшение размеров заместителей, а также наличие у них злектроноакцепторных свойств приводит к ускорению реакции щелочного гидролиза. Противоположные эффекты заместителей приводят к резкому замедлению или полному отсутствию процесса газовыделения в цементных системах.

Одним из путей повышения долговечности бетонов может служить гидрофобизация их поверхности. С целью изучения гидрофобизирующей способности мономерных КОС, был синтезирован ряд органилсиланов, имеющих различные заместители у атома кремния (различающиеся как по размерам, так и по своей химической природе).

В процессе гидрофобизации цементного камня данными соединениями протекает следующая химическая реакция:

где и'- сн3, с2н5, сЕн5 и др. негидролизующиеся радикалы.

В результате этой реакции органилгидридсилан фиксируется на поверхности цементного камня, причем гидрофобные органические

Поверхностная гидрофобизация цементного К8мня мономерными КОС

-и-

Таблица 2: Краевые углы смачивания образцов цементного камня, обработанных мономерными органилсиланами

N Используемый модификатор е°

1 без модификатора 25

2 (изо-с3н7)2(сн3)$ж 93

з (СзНцИсНз^Н 92

4 (СБН13)(СН3)251Н 96

5 (С6Н13)СН38Ж2 113

6 (С2Н5)35Ж 77

7 (СкН3)2СН3$Ж 92

8 (С3Н7)2(С2Н5)ЗЖ 91

а (СНа=СНСН2)(С2Н5)а5Ж 105

10 (СеН5СН2)(СН3)25Ж 92

11 С6НгСН25Ж3 95

¡12 (СБН5СН2СН2) (СН3)25Ж 94

: 1 101

14 (С6Н5)(СНа)25Ж 89

15 (СБН5)(СН3)(С2Н5)ЗЖ 92

16 (СбН5)32Ж 115

17 (П-СН3СеН„) (СН3)25Ж 36

18 (Л-СН30СбН11)(СН3)25Ж 47

19 (Я-ВгСбН„)(СН3)2$Ж 40

20 (П-СН3СБНц)(сн3 )2(сн2=сн)з1 39

21 (и30-Си.На0)2 (СН3)2 Ж 102

22 (СиН30)2(СН3)2Ж 122

23 (С3Н70)2(СН3)2Ж 128

24 (с2н5о)2(сн3)$ж 119

25 (иЗО-С3Н7)(СН3)351 50

26 (СБН5)(СН2=СН)(СН3)231 58

27 (сБн5)2(сн3)$ж 94

радикалы направлены в сторону окружающей среды, что и обусловливает гидрофобизирущую способность исследуемых соединений.

Из приведенных данных видно, что у алкил- и фенилгидридсиланов угол смачивания возрастает с увеличением размера радикала. Так, метилдиизолропилсилан (соед. 2 в табл. 2) и амиздиметилсилан (сое д.З в табл. 2), имеющие одинаковую Орутто-формулу С^дБ! имеют и практически равные краевые углы смачивания - 93° и 92°, соответственно. Триэтилсилан (соед.6 в табл. 2), в состав которого входит меньшее число углеродных атомов (С6Н16Б1) имеет и меньший угол смачивания - 77°. Отсутствие Б1-Н связей или других груш, способных к гидролизу, приводит к уменьшению угла смачивания, т.к. в этом случае не происходит химического связывания органилсилана с поверхностью цемента и нанесенное вещество удерживается лишь адсорбционными силами. Так, триметилизопропилсилан (соед.25 в табл. 2) имеет угол смачивания почти вдвое меньший, чем метилдаизопропилсилан (соед.2 в табл. 2). При замене алкильных групп на алкоксигруппы угол смачивания значительно возрастает (соед.21-24 в табл. 2 ), что, вероятно, связано с частичной полимеризацией таких соединений, протекающей на поверхности цементного камня. Наличие в молекуле КОС нескольких 51-Н связей также ведет к увеличению краевого угла смачивания, т.к. в этом случае, наряду с фиксацией силанов на поверхности цементного камня, происходит и их взаимодействие друг с другом с

образованием на поверхности образцов силоксановых пленок.

Таким образом, на угол смачивания образцов цементного камня влияют как природа, так и размер радикалов, находящихся у атома кремния. При этом обработка поверхности цементного камня большинством из исследованных органилгидридсиланов обеспечивает высокую гидрофобность образцов, что делает мономерные КОС перспективными гидрофобизаторами цементных систем.

Изучение влияния добавок мономерных КОС на свойства цементных систем

Основной целью проведенных исследований является получение экспериментальных данных, подтверждающих возможность использования мономерных органилгидридсиланов в качестве добавок к бетонам с целью повышения его морозостойкости. Кроме того, изучалось влияние добавок мономерных КОС на реологические свойства концентрированных цементных суспензий и прочностные характеристики твердеющих бетонов. Для проведения данных исследований были выбраны три соединения, значительно отличающиеся друг от друга по скорости газовыделения в цементных системах:

1. Фенетилсилан (соед. 15 в табл. I);

2. Метилдиизобутилсилан (соед. 9 в табл. I);

3. Дифенилметилсилан (соед. 8 в табл. I).

Проведенные исследования показали, что применение добавок КОС

практически не повлияло на величину нормальной густоты цементного теста и водопотребность равноподвижных бетонных смесей.

При изучении сроков схватывания цементного теста было обнаружено, что добавки мономерных органилгидридсиланов, почти не изменим время начала схватывания , но, в то же время, существенно ускорили окончание схватывания (табл. 3).

Таблица 3: Влияние добавок мономерных КОС, нанесенных на цементные зерна, на сроки схватывания цементного теста.

N Название соединения Нормальная густота цементного теста {%) Сроки схватывания (мин)

начало конец

1 Фенетилсилан 16.9 20 35

2 Диизобутоксиметилсилан 16.9 20 30

3 Дифенилметилсилан 16.9 20 35

4 Без добавок 16.8 25 90

Кроме того, было показано, что через 15-20 минут после изготовления образца с добавкой КОС, наблюдается резкое возрастание пластической прочности (рис.2). Полученные результаты хорошо согласуются с данными о сроках схватывания цементного теста.

Р, кг/см

О 20 40 60 80 100 120 140 Ш) 180 200 220 240 200 200 300

I, мин

Диизобутоксиметилсилан "I" Дифенилметилсилан Фенетилсилан " Эталон без добавок

Рис.2. Нарастание пластической прочности цементного теста нормальной густоты с добавками мономерных КОС.

Столь заметное влияние добавок мономерных КОС связано, по-видимому, с очень высокой концентрацией частично гидрофобизированных цементных частиц, способных быстро образовывать коагуляционные, а, возможно, и конденсационные структуры.

В растворных составляющих бетонных смесей, где концентрация цементных частиц значительно меньше, чем в цементном тесте, процесс образования подобных структур должен занимать больший отрезок времени. Поставленные опыты по измерению величины подвижности высокопластичных растворных составляющих бетона с добавками КОС подтвердили это положение (табл. 4).

Исследование прочности образцов мелкозернистых бетонов на сжатие и изгиб показало, что отклонения прочностных характеристик бетонов с добавками КОС не превышают, как правило, 2-10% (по сравнению с прочностными характеристиками контрольных образцов без добавок).

Для изучения влияния добавок мономерных КОС на морозостойкость мелкозернистых бетонов были выбраны два соединения с различным временем газовыделения в цементных системах:

1. Фенетилсилан (соед. 15 в табл. I) - соединение, очень быстро образующее газовую эмульсию в цементных суспензиях;

2. Дифенижетилсилан (соед. 8 в табл. I) - соединение, с малой скоростью газовыделения и цементных суспензиях.

За эталонную добавку была принята ГКЖ-94. Дозировка добавок

Таблица 4: Изменение величины расплыва конуса растворной смеси

во времени

N Исследуемое цементное тесто В/Ц Состав Расплыв конуса,мм {% от начального)

Время с момента изготовления (мин)

0 20 40 60 80 100 120

1 без добавок 0.318 1:2 182 165 158 150 143 135 129

(100) (91) (88) (82) (79) (74) (71)

2 (изо-с^НдО)^; (сн3)н 0.328 1:2 185 183 176 168 163 156 147

(100) (99) (95) (91) (88) (84) (79)

3(изо-синао)25;(сн3)н 0.328 1:1.5 180 162 147 145 141 139 135

(100) (90) (82) (81) (78) (77) (75)

4 СЕН5СН2СНг31Н3 0.322 1:2 180 170 168 165 160 149 142

(100) (94) (93) (92) (89) (83) (78)

составляла: для дифенилметилсилана и ГКЖ-94 - 0,1% от массы цемента, для фенетилсилана - 0,05%. Способ введения добавок -нанесение на поверхность цементных зерен. Результаты испытаний образцов на морозостойкость представлены на рис.3 и 4.

Из приведенных данных видно, что в образцах бетонов без добавок КОС остаточные деформации расширения более 0,1% возникаит к 25 циклам замораживания и оттаивания (Как известно , при деформации расширения 0,1-0,2% потеря прочности бетона превышает 10-15%). В образцах с добавками фенетилсилана, дифенилметилсилана и ГКЖ-94 остаточная деформация расширения после ПО циклов не

е, %

0.3 -I------

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05

0

0

/

Or ••-•••nia- - . -10 20 30

~гр -

1 о

— q-----

50 (50

______________

----

70 00 90 100 НО

t., циклов

* эталон без добавок "I Г К.Ж — 94 дифенилметилсилан ° фе пет ил с план

Рис.3. Нарастание остаточных деформаций: образцов мелкозернистого бетона при их испытании на морозостойкость

I), мкм

— F(n), lf(n)*i(), мкм-1.

F(n)-

Рис.4. интегра

превшпала 0,01-0,02%. Следовательно, введение в цементное тесто добавок мономерных органилгидридсиланов повышает морозостойкость полученных образцов, причем, морозостойкость не зависит от скорости гидролиза в цементных системах используемого КОС.

В работах О.В. Кунцевича было показано, что повышение морозостойкости бетонов с добавками газовыделящих КОС связано, в первую очередь, с образованием в структуре бетона системы условно замкнутых пор (УЗП). В связи с этим, представлялось целесообразным сравнить характеристики УЗП в образцах бетонов с добавками мономерных органилгидридсиланов с характеристиками УЗП, полученными для образцов с другими, известными ранее, добавками. Результаты исследования представлены в таблице 5.

Из приведенных данных видно, что при использовании добавки фенетилсилана содержание УЗП в образцах мелкозернистого бетона значительно повышается (по сравнению с образцами без добавок), а их характеристики оказываются близкими по значению к величинам, полученным при использовании добавки ГК1-94.

Таким образом, было установлено, что мономерные органилгидридсиланы по их влиянию на повышение морозостойкости бетона не уступают добавке ГК1-94, и, в то же время, позволяют в широких пределах изменять время газовыделения в цементных системах, что должно значительно расширить область использования подобных добавок в строительстве.

Таблица 5. Параметры условно замкнутых пор в образцах бетонов с различными добавками.

Добавка Объем УЗП в единице объема бетона А,% Количество хорд на единицу базы длины -1 и,мм Удельная поверхность УЗП -1 а0,ММ Расстояние между порами 1,мм

без добавки СНВ+СДБ ГК1-94 фенетилсилан 0,7-1,5 1,79-7,00 1,85-3,18 6,1 0,046-0,100 0,081-0,388 0,195-0,268 0,611 20,0-31,0 19,06-26,82 25,28-42,16 39,97 0,33-0,43 0,14-0,69 0,14-0,29 0,129

Примечание: данные о параметрах УЗП для образцов без добавок и с добавками СНВ+СДБ и ГКЖ-94 взяты из работ О.В. Кунцевича.

ВЫВОДЫ

1. Разработана теоретическая концепция, позволявшая целеналравлено регулировать время газовыделения в цементных системах, путем введения добавок мономерных КОС различного состава. На основании данной концепции получена серия органилгидридсиланов с различным временем газовыделения при их взаимодействии с цементными системами.

2. Показано, что скорость газовыделения при гидролизе мономерных КОС в цементных системах зависит от природы, размерв и электронного строения заместителей, расположенных у атома кремния: уменьшение размеров заместителей и наличие у них

электроноакцепторных свойств ускоряют реакцию гидролиза (и, следовательно, скорость газовыделения), а введение в молекулу КОС объемных заместителей или заместителей с электронодонорными свойствами - замедляют ее.

3. Изучена зависимость гидрофобности цементного камня от строения мономерного кремнийорганического модификатора. Установлено, что гидрофобные свойства поверхности возрастают с увеличением отношения массы негидролизуемых заместителей к массе атома кремния, а так же с увеличением количества 51-Н связей.

4. Показано, что добавки полученных мономерных органилгидридсиланов позволяют получить характеристики систем капиллярных и условно замкнутых пор, необходимые дяя обеспечения высокой морозостойкости бетонов: капиллярная пористость цементного камня П^ ^ 22% и фактор расстояния Ь ^ 0,2 мм.

5. Установлено, что по своей морозостойкости образцы бетонов с добавками полученных мономерных КОС не уступают образцам с добавкой ГКЖ-94, но, в то же время, применение мономерных гидридсодержащих КОС позволяет значительно увеличить диапазон времени газовыделения в цементных смесях и, следовательно, расширить область использования подобных добавок в строительстве.

6. Рассмотрены возможные варианты технологии модифицирования цементных систем мономерными КОС, которые состоят в нанесении

КОС на сухие цементные зерна и введении модификатора с водой затворения в виде эмульсии или раствора.

7. Результаты исследований вошли в состав отчета Государственной научно-технической программы "Стройпрогресс-2000" и были использованы в НЖБ Министерства архитектуры, строительства, жщщного и коммунального хозяйства Российской Федерации при разработке и внедрении новых комплексных модификаторов бетонов голифункционального действия.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Кунцевич О.В., Данилкина Л.П., Миссшь Н.В. Газовыделение в цементных системах с добавками мономерных кремнийорганических соединений, содержащих активный водород. Изв. ВУЗов, сер. "Строительство", 1993. -N 5-6. -с. 42-44;

2. Кунцевич О.В., Данилкина Л.П., Миссшь Н.В. Влияние способов введения мономерных кремнийорганических соединений на скорость газовыделения в цементных системах. Изв. ВУЗов, сер. "Строительство", 1993. -N 10. -с. 52-54;

3. Кунцевич О.В., Данилкина Л.П., Миссшь Н.В. Влияние структурных особенностей органилгидридсиланов на скорость газовыделения в цементных системах, йзв. ВУЗов, сер. "Строительство", 1994. -N I. -с. 42-44;

4. Кунцевич О.В., Миссшь Н.В. Поверхностная гидрофобизация

цементного камня мономерными кремнийорганическими соединениями. В сб.: Роль структурной механики в повышении прочности и надежности транспортных сооружений. С-Пб.: Изд. ПГУПС, 1995. -с. 50-54.

>. Кунцевич О.В., Миссшль Н.В. Влияние добавок мономерных органилгидридсиланов на морозостойкость мелкозернистых бетонов. В сб. Молодые ученые, аспиранты и докторанты ПГУПС. Тезисы и доклады 3 межвузовской конференции. С-Пб., 1995. (в печати).

Подписано к печати II.09.95 Заказ 321 Тираж 100 Обьем 1,75 п. л. ПКЛ СПГУ

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова,6„