автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Тепловая обработка тяжелых бетонов на основе тонкомолотых многокомпонентных цементных вяжущих (ТМЦВ) различной модификации

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЕНАМЕНИ паз .-ЭДАУЧПО-МССЛЗДОВАТЕЛЬСККИ .ПРОЕКШО-КОНСТРУКТОРСЖИЙ " ''Зд,.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА "НИИ1Б"

На правах рукописи

ЕФРЕМОВ Сергей Иванович

УЖ 666.97.035.51

ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА ТЯЖЕЛЫХ БЕТОНОВ НА ОСНОВЕ ТОНКОМОЛОТЫХ ШОГОКСШЮНЕП'ШЫХ ЦЕМЕНТНЫХ ВЯНУЩИХ (ТМЦВ) РАЗЛИЧНОЙ модашции

Специальность:^.23.05 - Строительные материалы а: '

изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена и Государственном ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона (НИИЖБ)

Научный руководитель кандидат технических наук Н.Н.Куприянов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.Е.Федоров, кандидат технических наук А.И.Ли.

Ведущая организация -Малое Государственное Предприятие "Энергосберегающая. Технология Электротермия Комплексная Автоматизация"(ЭТЭКА^ г.Москва

Защита состоится " !$.." 1993 г.

з "1.4. "часов на заседании специализированного Совета К 033.03.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Государственном ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона по адресу : 109428,Москва,Ж-428,,2-я Институтская ул., д.6

С'диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институте

Автореферат разослан " №.". 1993г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

Г.П.Королева

-1 -

Актуальность работ;».

В СВЯЗИ С реЗКИМ И ПЛ'ШОМОрШШ удоро-"Л!1ИСМ ВСОХ видов тргин, начавшимся с мая 1992 года, одним из основных кри-фиеп эМоктиглостн производства ботонннх и лелезобетонн-: пзделт'! глокет бить энергетический, который отражается новообразовании внпускпошй продукции.' Экономия пнерге-ческих ресурсов на предприятиях строительной индустрии настоящее время является одно!) па еамнх ваших задач, от тения которой зависит выглвание п рациональное развитие расли. Проблема энергосбережения при производстве сборю-

гчплозобетона т?:ет решаться п двух прпнпкттпашмх нап-птениях: - экономии тепла при тепловлажностноЯ обработ-(ТВО) изделий - самой энергоемкой тохнологнчог-тоП специи;

- путем рационального использования цементов, гс спмнх пнепгоемких млтерпатсв.'

За рубояюм опорготппоокая оценка различпнх материалов • нпмяг»т приоритетов значение при виборб и сравнении раз-чнпх технологи1! их изготовления. В нашей стране зтому просу не уделялось додяюго вникания и достигнут^ прог-сс в проблеме энергосбережения б.чл весьма незначителен.

К числу технологических приемов, которне позволили бн срятить пноргозатрптч при производство бетона и цемента »дуют отнести разработку тонкомолотнх шогокс.ягспонтинх юптпих вягучил ('1'ЦВ). "ПЩП - это пови*1 класс ппм-ритоп, тучеиннх путем замоин 40*60,'? ютчкйрно:'! «ттлтттей на жо^л^ту» минеральную добагау с последующим ~о;шом до ммтоП поверхности 400+000 м^/кг. Полученное г.-лп'М обрп-1 ВНГгу^'О по многим своП СТВ/У.1 ОТЛПШ'О РТ исходного Ш. гглсу ц^тодп?» изучение всех пр«?.уп'лх епу особенности!.

Организация производства 1ЩВ позволила бы.в 1,5+1,7 раз увеличить выпуск цемента на базе имеющегося ресурса клинкера а также вовлечь в изготовление вяжущих дешевые материали из местного сырья и отходов промышленности, взамен дорогих, дал недривозных, а в ряде случаев и остродефицитных.' Сочетание использования в тяжелом бетоне 'Л.5ЦВ, пластифицирующих добаво: является элективным способом повышения рентабельности производства и снижения его энергоемкости. При этом не требуете, существенных капитальных вложений и перестройки существующей технологии на цементных заводах, КБ И и ДСК.'

Проведенные исследования показали, что режимы тепловлаж-ностной обработки бетонов на ТЩВ должны подбираться с учетом вида 1ЩВ, состава бетонной смеси и вида применяемой добавки ПАВ. Все эти особенности,в значительной степени , влияют на кинетику первоначального твердения бетона,' поэтому назначение оптимальных параметров ТВО дая бетонов на этих типах вяжущих является резервом экономии топлинно-эноргетиче! ких ресурсов и снижения себестоимости продукции.1

Целью диссертационной работы является:

- определение оптимальных параметров режимов ТВО тяжелых бетонов на основе ЦЩВ опытных партий}

- исследование поведения бетонов на "ВДВ при пропаривши) и изучение их основных свойств в зависимости от вида МБ, состава бетона и условий твердения;

- выбор критерия оценки эффективности 1ЩВ в бетонах, подвергаемых "ПЮ;

- оценка эффективности режимов ТВО бетонов на исследуемых ВДВ;

- выбор оптимальных параметров ТВО и назначение составов бетонов на различных П.ЩВ доя получения бетона с необходимыми (Ъпяико-могашпоскими и строительно- техническими свой-

гвамй в требуете сроки;

- оценка и сравнение по общим энергетическим затра-ам на изготовление, тяжелых бетонов на МШ с батонами а цементах обще строи телыгох'о назначения.'

Автор зачитает;

- результата комплексных исследовании по влиянию ТВО а физико-технические свойства и структуру бетонов на ЩВ различных модификаций!

- дополнения к методике определения относительных эмпоратурннх деформаций расширения бетонов при пропаривали и результаты исследовании влияния параметров ТВО и эставов бетонов па величину их относительных температур-ос деформаций;

• - критерий оценки объективности ВДВ по отношению к ю -

- ко пффшшент оценки эффективности тепловой обработки зтонов - К ;

- рекомендации по назначению состава бетонов на ТМЦВ и зраметров ТВО для получения заданных строителыго-техничос-1х и физико-механических cboüctb бетонов в требуемме сроки;

- анализ энергоемкости бетонов на основе различных 'ШШЗ, гдвергаемих пропарившшга, и сражение их по общим пнергозат-1там с бетонами на цементах общастроитольного назначения.

Научная новизна работа:

- исследовано покодопне тядалнх бетонов на новых видах пхущих - "ПИВ при тепловлааюстно:! обработке;

- обоснованы и пролчоженн критерия эТ>£октиппости 'Г.ЩВ

I отнопепип к ТВО - К ш и копэдмционт эффективности топ-)Ma::iiocnio!i обработки - Ко;

- установлена и проанализирована взаи.'.юевпзь мояду aic—

тишостью минеральной добатт и эффективностью при пропарив пин исходного портландцемента в составе '1ЩВ, со ешНстнаш получонного композиционного вяжущего и бетона на ого основе

- усовершенствована методика определения относительных температурных деформаций. бетонов при их 'ДЮ;

- выполнен анализ и проведена оценка бетонов на 'ШИВ по обидам энергозатратам на их изготовлений и 'ШО,

Практическое значение•работа:

- выявлены оптимальные параметры режимов 'ШО бетонов на основа 1ЩВ различных видов;

- дшш рекомендации по технологии изготовления и примош ниц ботонов на ТВДВ различных модификаций в условиях теплового воздействия;

- дополнена методика определения относительных температурных деформации расширения бетонов при их топдоплшшостно! обработке и проведано обоснование использования данного вши исследований;

- разр^кЗотана и изготовлена лабораторная установка для измерения температурных деформации расширения бетонных обраг цов в процессе ТВО, непосредственно в формах, в вертикально;, направлении.

Внедрение работа;

На основании проведенных исследований и полученных резуд татов разработаны "Рекомендации по технологии изготовления и ' применению бетонных к кеде зобе тощ шу конструкций на ИЩВ раз личных модификаций по ТВО?

Работа выполнялась в 1309-1392 гг. в лаборатории тякеяцх бетонов НШЗШ Госстроя Рх> г.Москва. Исследования проводились в соответствии о планом научно-исследовательских работ по проекту ГК'Ш 0.14.01.Ок "СтроНпрогресс - 2000" "Разработать

внедрить технологию изготовления ТОНКОМОЛОШХ i,¡потоком— энентгшх цо мои то п (ТД) и на их ослопе бетонов пипкой во->потробности с целью экономии цемента на 35 и более про-знтов", под руководством клндицата технических неук, веду-зго научного сотрудника И .И .Куприянова.'

Апробация рпботц:

Осногаша положения диссертации доломи» на:

- ХМ Международной конференции в области ботонп и же-ззоботона (16-23 мая 1991г.) Волго-Бплт-91.

- ХХ1У Международной конОпрогпши по ботону и талояобето-Г (19-26 апреля 1992г.) "Кптапз-92".

- ХХУШ ипучпо-тохнпческой конференции профосоороко-пре->давателт,ского состава, аспирантов и сотрудников Тверского >литэхничоского института (26-27 ноября 1992г.)г.Тверь.

Публикации:

Результата исолплоплнп!! и оонопшо "пололпнпя диссертации )nwи п три отчета и б!Ш1 опубликованы в двух работах. . •

Объом работ»:

Диссертационная работа состоит из впадения, чотцрох гап, общих пняодов, описка лпгоратурн из IG3 нат.юповачи!;, шлоконил, содержит 223 стряшпш, л ток число ПО стр. мапш-шисиого теиста, 52 рисунков и 2В таблиц па 05 стр. и I стр. 1ИЛО"ЯНИЙ.'

(X№Wm Р*Г0Ш

работе 1МЧЮЛЦОН аи.ч'шз литературных кстачтцтков в области исоречпя тгордопня бетонов на цементных пякущих, а т;иг;;о юцоссов, кпторне сопутотпупт трордопип ботонп при повышен-'X температурах.

Пибор г»т>'.о:-:тни1»'х rrvxm топ И пегтальпопашш их ¡ютенпиалт.-

них возможностей н бетоне при ТВО является предметом мно1 летних исследовании. Ранее Л.А.Малшшной с сотрудниками С ла проведена работа по классификации цементов по их реакв на тепловое воздействие. В результате был предложен коэфф циент эффективности при пропаривании Кд, в соответствии с значениями которого цементы разделились на три группы эй тавности при пропаривании по ГОСТ 310.4. Выбор оптимальны параметров режимов ТВО с учетом индивидуальных особенност вяжущих, рациональный подбор состава бетона и применение добавок ШШ позволяют избежать излишних затрат тепловой э гии и цемента, на производство которого также расходуются топливно-энергетические ресурсы.

Для исследований использовались вяжущие, иэготовлешш' на заводе НИИЦемента в г. Подольске путем помола на полупромышленной шаровой мельнице ограниченными партиями. Данные испытаний вяжущих представлены в таблице I.

Приготовление тяжелых бетонов классов В15-В30 осущест: лялось на гранитном шебне Фракций 5-20 мм и кварцевом пес! Для бетонов на основе ЩДО-П и 1ЩВ50(3) применялся песок МКр-£,04, в остальных случаях использовали песок с МКр=1,1 Добавки ПАВ - С-3 и ЛС1М-2 вводили в бетонную смесь вмест; водой затворения в виде раствора.

Подбор составов осуществляли по методике И.М.Френкеля, Приготовление бетонных смесей производили в бетономешалке роторного типа, уплотнение производили на лабораторной вис площадке в точение 30 секунд с частотой колебаний 50 Гц и шитудой 0,35 мм." Подвижность бетонных смесей составляла <! см по осадке стандартного конуса.

Характеристика вяжущего ный ПЩЕО ими) .и^иои (Ш+3) и.щрои (3) 1сход- ПШЮ-1 х:лцзэи (П) шшэи (1Ы11) Исходный ГШО-Л 1ЩВ50 (3)

Божественны:! состав, в ^

Жигулевский клинкер 75 55 55 55 - - - - -

Белгородски:'; клинкер - - - - - 95 • 45 45 95 45

Грзншсак 20 20 15 - - - 25 - -

Песок кварцевыл - 20 - - - 50 25 - -

Зола-унос Рязанской ГРЭС - - 25 - - - - - 50

Г-лпс • 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Уд2лъЕ1ая поверхность, кг 329,6 451 523 487 304 433 408 341 510

Истинная плотность, г/см3 3,03 2,97 2,83 2,74 3,03 2,9 2,91 3,08 2,64

(1».!'.) , % 23,75 26,0 26,75 28,25 24,0 26,25 25,75 23,75 30,75

"ачшю схватывания, час.-сдн.' 3-49 3-34 2-29 3-20 3-54 4-29 2-49 4-00 3-03

Конец схватывания, час.-!,щн. 5-14 ' 4-34 4-24 4-20 6-34 5-24 5-14 6-С5 6-35

В/Д 0,34 0,36 0,36 0,37 0,36 0,37 0,37 0,35 0,36

Лоздел прочности при изгибе бало-ч0К,:Яа из раствора 1:3 в 28суток н.тб. 6,2 6,6 6,8 6,6 6,9 6,0 6,4 6,8 6,6

То з яо в суточном возрасте пос- 4,5 4,5 4,6 5,3 5,0 4,7 4,9 6,4 6,1

- Поедал прочности при сзатпи поло-вжок,;.5Па в 28 суток н.тв. 40,а 41,8 43,7 46,3 49,7 43,8 43,7 49,5 40,1

То не, но в суточном возрасте после 130 23,0 27,3 29,е 35,8 29,8 25,5 25,4 32)2 36,3

. Марка цемента по ГОСТ 10178 400 400 400 450 500 400 400 500 400

Кп= 5™/ Ь^ 0,68 | 0,66 0,68 0,77 0,6 0,58 0,59 0,65 0,9

- о -

Приоритетное влияние на осношно свойства и особенности 1ЩВ оказывает их вещественный и миноралогичоский состав.1 Так эффективность при пропариьашш композиционного вяжущего определяется эффективностью исходного портландцемента. Поэтому очень сложно получить шсокоэ!фектишое при пропариванин •ЩЦВ па ос1ювфизко»ЭД>вктишого при тепловой обработке ПЦ. Но и добавка такие способна влиять на поведоние кошозицион-ного вяжущего при ТВО,' Для оценки оТфекпшности твердения ТЩ при цропарившши бил предложил критерий - по которому

есо исследуемие ШЦВ сравнивали мовду собой и выявляли взаиш влияние исходных компонентов, входящих в состав комповиционн го вяжущего на его свойства,

к умю)_

тмвдГ кп( исходного Щ)

Здесь Кп- коэффициент эффективности при пропариванин по

Г0СТ-310.4.'

Для оценки значимости ТВО бшш проанализированы исходные деннио, по которым оценивается активность цемента. Режим ТйО 2+3-16+2 ч при В5+5°С, испытания образцов через 12 часов после окончания нропаривания. При птом исходят из положения, что выбрашш!. стандартный реким пронаривания но вносит доотрукишо и прочность пропаренного ботона в 20 суток pav.ua прочности бетона нормального твердения. Как правило ото соотношении сохраняется для цементов П группы, но для Ш группы зтот режим уже вносит некоторую дострукняю, и К^как правило,ниш по величине К2™. Поэтому дяя оценки эффективности тепловой обработки бил надвинут коэффициент сФфективности режима тепловой обработки - К .

____Таблица Z

зфективность различных ШЦВ при тепловлаж-

)стяой обработке бетона

Груп- КозФТмшшт - К , для бетона

)ЯЖУЩ69 Кп тмцв па зТ>-фекти- ВНОСТР без ПАВ с добавкой С-3 3 " ' ' ......... с добавкой ЛСИ,1-2

дозирол каД ч дозировка. % ко

[г^левский 0,68 - Г 1,4 0,5 1,24 0,2 1,26

ЦВ60(П+Ш) 0,66 0,9? П 1,22 0,5 1,0 0,17 1;03

ЦВ60(Ш+3) 0,68 1,0 I 1,13 0,46 1,06 0,17 1,05

ЦВ60(3) 0,77 1,13 I 1,23 0,45 1,11 0,2 1,12

лгородский ДО-1 0,6 - п 1,1 0,6 0,88 0,15 0,89

ЦВ50(П) 0,58 0,97 п Ь.8* К),85 0,4 0,74 0,1 0,79

ИВ50(П+Ш) 0,59 0.98 П О.З-Ю. 98 0.4 0,78 0.1 0.9

лгородский до4 0,65 - п 1,1 0,6 1,08

0В50(3} 0,9 1,38 I 1,32 0.7 0,97 .. 0.1:.., 1,1

ГЛЦВ50(П) и Т>ЩВ50(П+Ш) имеют Кп незначительно меньший ло еличине по сравнению с' исходным ПЦДО-1, но в бетонах с уче-мКэ и, особенно, при использования ПАВ эти вяжущие проявля-собя менее активно. Эта особенность проявляется как сразу еле ТВО, так и через 28 суток нормального твердения. Анализ эдействил компонентов вещественного состава И.ЩВ на, его спосо-эсть воспринимать топловое воздействие с учетом критерия ___позволяет сделать вывод о том, что наиболее эффоктип-

дЦВ

! добавкой из принятых являются зола-унос Рязанской ГРЭС, а ;ок и песчано-пиаковая композиция - наименее гффоктигаш. лбшшрованиая добавка в виде шлака с золой занимает промежу-шоа положение по зТфективности мезду вышеперечисленными, шшение в состава ТЩВ внеокоэфйекмгаик портлшгдцомонтов юобствует получению композиционных вяжущих с высокой ре-щей на тепловое лоздсРствио и, наоборот, ¡штсогЛТкэктншые

при проиаривонии исходные портландцемента способствуют получению композиционных вяжущих ТШШ6 НИЗКОЙ эффеКТИВНОСТИ при про-паривании, и лишь применение золы-унос в комбинации с низкоэлективными Щ способствует повышению Кп у ЗЩВ по сравнению с исходным портландцементом.

Согласно данных выводов, была предложена теоретическая концепция назначения оптимальных режимов твердения бетонов на ТМЦВ данного вещественного состава, которая включает в себя: оценку эффективности вяжущего по КТШ№ , выбор и назначение параметров режимов ТВО бетонов в зависимости от величины К При этом конечной целью являлось получение после ТВО бетонов с. наименее дефектной структурой, заданными эксплуатационными свойствами, а также наименьшими общими энергозатратами при продолжительности ТВО в пределах суточного оборота форм и тепловых агрегатов.

Так как 'исследованиями в рамках программы "Стройпрогресс-2000" было показано, что бетоны на 1ЩВ обладают пониженной морозостойкостью и низкой пассивирующей способностью к стальной арматуре, то было детально нормировало минимальное содержание клинкерного фонда в бетонах на каждом виде 'М[В для обеспечения корозионной стойкости стальной арматуры.Кроые того была проведена косвенная оценка морозостойкости бетонов,в процессе их приготовления^расчетно-экспориментальным методом по ГОСТ 10060 по "кошенсационному" фактору,' Для этого определятся объем вовлеченного воздуха в бетонных смесях при их приготовлении методом давлении;' Обработка результатов и методика измерений проводились по методу (А.Д.Лазарева и Н.Н.Ковальской который предусматривает дополнительное разделение объема во&ду шних пор на группы а соответствии с их размерами.

Выявлено, что расчетные дпшше по определению морозостойко

а бетонов на стадии их приготовления по "компенсационному" зктору для данных ТЩВ имеют соответствие и корреляцию о энными, которые были получены для бетонов на зт!1х *ПЩИ ри многократном замораживаяии и оттаивании образцов-кубов, ри этом повышение морозостойкости бетонов на ВДВ до уров-(I бетона на исходном портландцементе происходит при вводами в состав бетонной смеси пластифицирующих добавок. ПАВ гсособстлуют снижению водопотребности бетонных смесей и величипагот объем воздушных пор, как правило за счет самых рупннх с размерами - (50+600)хЮ"6м, что и сказывается на овншсния морозостойкости.

• ТВО способна оказать решающее влияние на данное свойство етона, так как в процессе-прогрева капиллярно-поровая струк-ура претерпевает изменения и, особенно, в поверхностном лое изделий. . •

Оценка влияния параметров режима ТВО па структурные нору-ения бетонов ярого,дилась по определению величины относитель-ых температурных деформации расширения образиол при пропари-пнии, а также нутом осмотра их наружной поверхности после кончалия тепловой обработки.

Методика опредочетия относительных температурных Деформя-л!1 расширения бетонов была заимствована у И.РЛормятта. огласио о!1, замер относитвльнмх л»1юр*яадП расширения бетонов < :м/м при 'ШО осучестмяотся в тюртштявдом направлении на браэцах 10x10x10 см непосредственно в ?>ормпх с одной отк-итоП ■ ерхиеи поверхностью. Проимупсствя данного способа невидны, таге как:

- сгепорггдттолмтч >юло.щ, лол»тостм> шжшруот проиятод-.тг.сши'в усчогпч •гг.-р.-анин 'Кггпчп п <ортп о ото'* отергто'!

- 1С -

- равнодействующая объемных изменений совпадает с направлением измерения деформаций;

- отсутствуют ограничения по реологии бетонных смесей или минимальной продолжительности предварительного выдерживания, так как распалубка образцов не производится в отличии от метода замера деформаций - £ в горизонтальном направлении на образцах балочках, которые предварительно подвергаются распалубке;

- измерения просты, надежны и, кроме того, исследуемые образцы не выбрасываются и могут быть использованы в других испытаниях.

Применяемая методика отличается от заимствованой в том, что фиксация всех показаний в процессе эксперимента производится одновременно. Это исключает возможные неточности и искажения, которые имеют место, когда в начале определяются собственные температурные деформации Форш без бетона при различных температурах, а затем их значения вычитается из величин деформг цпй бетона в формах в соответствии со значением температуры • срода. Старый подход неадекватно отражает картину температурного деформирования, так как температура среды становится равной по величине температуре бетона и температуре формы на контакте с бетоном изделия только на стадии изотермического выдерживания, что и было показано в экспериментах.

термопары ТЖ но ГОСТ 6^16 индикатор часового т№

цуэдга.для.крепления, инляве

торов

1..С1ЕР

бетой: в Форма всткМ подпои

ироцаротиря камера"

Рис. I Схема лабораторной установки д«я определения относительных температурных деформаций бетона

Оптимизация температурно-временных параметров процесса О в условиях производства сводится в основном к определе-ю температуры изотермы, обеспечивающей получение заданной очности в установленные сроки, так как длительность цикла ределяется организацией технологического процесса, а также оростыо подъема температуры - У, при которой структура тона не получает больших нарушений. Наруишия структуры яяются результатом внутренних напряжений, возникающих под аянием температурных перепадов в наружных и внутренних сло-бетонных изделий, влакностаых градиентов и различия коаф-диентов температурного расширения составляющих бетон ком-шнтов.1

Исследования проводили при всестороннем варьировании сос-юв бетонов, видами 1МЦВ и параметрами режимов 1В0, после X) были .определены их оптимальные значения,' Некоторые дан) по влиянию параметров ТВО и составов бетонов на ИЛЦВ на гичину - £ приведены в таблица 3,'

Таблица 3

1яние состава бетона на ТЩВ и режима ТВО на :ичину относительных температурных деформаций ;шярен ия при прогреве

ущего в/ц С-3 % лста-2 % Максимальное значение , мц/м

3+6+6+24. В0°С

0-1 0,51 0,'5 0,6 о715 16,8 -

В50(1Г 0,6 0 4 0,4 ои °14 о7г 4,0. 3 2 6 3 6*2 0,5 0,2 0 В 217

В50(3] 0,4 0|4 - ол 1,15 2.6

В60 И) 0,48 0,46 0,4 В о7б рТх7 3,2 з7а 0,5 3 2 ■ 1.1

360 3) 0,49 0,4В 3,48 О745 о7х7 2,1 3,8 3.0 0,4 13

Б£0(3 0,49 0,5 О745 0.2 Ч и,'Г ________

Исследования показали, что введение в состав бетонов ПА1 способствует резкому увеличению значений - £ . При снижении скорости подъема температуры до Ю°С/ч, увеличения времени предварительного выдерживания до 6 и более часов,применении ступенчатых режимов ТВО значения резко уменьшаются;1

Сравнительные результаты экспериментов по определению оптимальных параметров режимов ТВО бетонов па исследуемых вяяущих показали, что бетоны на И'ЛЦВ50(3),И1ЦВ60(3) и 1ТЛЦВ6С (¡11+3) необходимо! пропаривать при изотерме - 90*95°С, так к< в этом .случае они способны набрать'отпускную прочность в ТО; за время ТВО соответствующее режимам с 1,5-|2,0 кратным оборотом тепловых агрегатов в сутки. При этом скорость подъема температуры среды можно принять равной - 20*25с'С/ч при 2*3 часах предварительного выдержившгйя. Введение С-3 и ЛСТМ-Й в бетонные смеси способствует замедления? теша начал] ного твердения бетонов и требует снижения 1Г до 1С|+150С/ч.' или применения более длительной предварительной выдержки.1

Для бетонов на та1350(П) ,1!ЩВ50(П+Ш) и ТМЦВ60(1Ш) оптимальной мотаю считать температуру изотормпческого нтдержи-вания в 80+65°С и скорость ее подъема 10*15°С/ч. или ступенчатый подъем температур при 2*3 часовой предварительной выд же. При этом било установлено, что для получения 70?! отпускной прочности необходимо осуществлять прогрев бетона на данных видах ТЩВ с длительностью, которая соответствует суточному обороту тепловых агрегатов и <»орм.

Залечено, что в случао иропарипяния ботоиов на 1ШВ с тгртшш иди малоактивными мпиорллышни добавками па Еел-

-т доком Ш( гг'гичят» г.лы прлшло, била ттто опшчщы > • ■ ■■'< И1!' оа:гр; ро"П пи Т<4). 1м)мчч' на

- к -

ользовании ПАВ К ==0,93 у бетонов с В/Ц} 0,48. Но применение

80 с и=Ю0С/ч. увеличило Кэ до единицы.-'

Использование золи -унос в качестве компонента в соста-

е ТМЦВ позволило получать бетоны с наиболее высокой реак-

ией на воздействие тепла.' У ТЩВ60(Ш+3) увеличение темпера-

уры прогрева до 90+95°С повлекло увеличение Н^ на &%, а у

етонов на ТЩВ(З) обоих видав этот эффект был выражен еще

ильное.' После 'ИЗО при 90+95°С произошло дополнительное уве-

ичение К., и кроме того величина относительной прочности э

осле режима с 13+15 часовой*длительностью оказалась на уроне 60+100$? от

Одной из важнейших характеристик бетонов является их ористость, так как с ней связаны все основные строительно-'ехнические свойства.1 Для оценки качественного влияния ТВО а структуру бетонов на ВДВ различных модификаций была изу-ена их капиллярно-пористая структура путем пропитки ацетоном :о методике Тверского Политехнического Института,- а также засчитал' средний эффективный радиус капиллярных пор.4

Показано, что "ШЦВ на основе инертных и малоактивных мноральных добавок в комбинации с ниэкоэффектипннми при юпаривании портландцементом способствуют формированию у ¡етонов на их основе после ТОО крупнопористой структуры, 'азмер капиллярных пор у них превышает аналогичные поканггтчп ¡етонов этого же состава, которые твердели в нормальных гсловиях. Средний объективный радиус капиллярных пор у них юсле пропаривааия по мягким режимам составляет -(I ,ЗИн ,(н ).

что выше в 1,5*2 раза, чем у бетопоп нориачьногл ч нер (ения.ИрпчЕм наибольшая разница по данному показатони шю-падается в верхних слоях образцов,'Величина открыто') ппрпгим: и< у бетонов на дшщнх вяжущих возрастает 1ю всох ело >у изделий, прошдших топловлалзюстаую обработку,-

При использований в составе 1ЩВ активных минеральных добавок или комбинация добавок различного генезиса с высокоэффективными при пропаривания портландцемента«®» у бетонов на этих ТЩВ при ТВО формируется мелкопористая структура, о уменьшенным на 40+65$ размером капиллярных пор во всех слоях по сравнению с бетонами нормального твердения.' Наиболее сильно этот эффект проявился у бетонов на ТВДВ50(3) и 1ЩВ60 (3) без добавок С-3 и ЛСШ-2, у которых после ТВО средний эффективный радиус пор-Ъ составил 17+30$ и 25+37$ соответственно от Ч. бетонов, твердевших в нормальных условиях.11 При этом величина открытой пористости у бетонов])сталась без изменений или незначительно уменьшилась по значению в нижнем слое бетона.Причем пропарившие бетонов на этих осущест птялось по режимам со скоростью подъема температур 20°С/ч.'

Для оценки общих энергозатрат на изготовление 1м3 бото-чп на основе ТМЦВ и цементах общестроительного .назначения был произведен расчет суммарных затрат энергоресурсов на материалы и заводские переделы при изготовлений бетонов классов В15-В30. В расчете принимались следующие ограничения

- максимальная длительность ТВО не должна превышать по времени одного оборота тепловых агрегатов в сутки;

- режимы ТВО должны обеспечивать получение 70$ отпускной прочности бетона после их окончания, а в возрасте 28 сутоа последующего твердения бетон должен достигать проектной марю

- потери тепла в котельной и при доставке теплоносителя к тепловому агрегату в расчетах не учитываются;

- ТВО осуществляется путем пропаривания в теплоизолированной блоке трехсекционно"; ямной камеры.

Рпсчот топгорого баланса проводился в сооткотстпии с ("Роко-г:о:'"Г!ППя:!н по сь.'гюшпо расхода теплого;5 мюргил в кпшрах

г топловлаиюстиоИ обработки железобетонных изделии.М, ,I984ri').

Таблица 4

шине по параметрам ТОО,составам бетонов и юргозатратам даш получения бетонов М^ЗОО отпускной прочностью

гасу )0 д. кг'/м3 с~з Л лота- о 1"! | ¿о IT 1 m. • °G Длительность ТВО ч. трПП Ä4 1 Ш1а рПП *28» МПа •рНТВ МПа Q, КГ.у.Т KVÖ, М

э 390 340 360 0^4 o7i 10 10 10 80 ВО 80 20 23 21 20,9 21,0 21,1 30,5 29,91 30,1 36,0 ! 37 36,0 95,8 89,1 91,85

L'J О § 305 2Ъ - o7i 20 20 95 95 12,8 12,8 26,9 24,0 29,9 30,0 23,8 26,1 86,6 31,6

Срашепио бетонов на различных вяжущих по общей энорго-сости показало, что:

- использование ТЩВ для изготовления бетонов iuiaccon BI5-30 позволяет экономить энергоресурсы по сравнению с батонами цементах общостроительного назначения. При отом экономия

них энергозатрат составляет по сравнению с бетоном па Щ400Д20 ч батона М^200 - от 0 до 2С кг.у.т.(килограмм уелоьното ■тлинп) на изготовление iM^npoiripomioro ботшш, дан 1.Ц300 от до 33 кг.у.т/м:1, Д!йг Mrt400 от! 4 до Ь6 кг.у.т, Д;13;

- наибольшая экономил энергозатрат при паготошгеннн битонон 11,ЦБ достигается в случае применения Т;.Л.Н.Г,0(3) и ?>/ЦНй0(3);

- в бетонах М^ЗОО и болею использование Т.!цН различных диГнисациЛ является более экономичным с позиции затрат онорго-сурсоп чем применение в капостио вят^ого lülül/lüü. Искличонно стпвляпт бетоны на 1ЩП60(ПнШ) без ПАВ п с 0,1?/ ЛО'Ш-2, н кжо ШШ60(Ш+8) с 0,17;'' ЛОТ..1.-«..

ОБЩИЕ вывода

1. Проведены исследования нового вида цементных вяжущи; - ШШ, получаемых путем совместного дошла до удельной поверхности 400*600 исходного портландцемента и 40*60$ различных минеральных добавок, на тепловое воздействие в тяжелых бетонах классов В15-В30.

Установлено, что доя получения ТМЦВ дая тяжелых бетоно! в условиях тепловой обработки могут быть использованы порт-ландцементн 1,11 и Ш группы эффективности при пропаривании.'

2. Опробованы в составе ТЩВ различные минеральные добавки от инертных - Кварцевый песок до высокоактивных -зола-унос Рязанской ГРЭС, а также комбинации - ьесок+шлак и шлак+зола-унос.•

Показано, что с цементами I группы в составе ТЩВ могут быть использованы активные, инертные и сочетания этих минеральных добавок. С цементами П группы могут быть использованы в чистом виде активные и их сочетания с инертными минеральными добавками. С цементами Ш группы эффективно сочетание только активных минеральных добавок. Инертные минеральные добавки эффективны при комбинации лишь с цементами I группы.

3. Для оценки эффективности 15ЩВ при пропариваики предложен коэффициент Ктшв=Кп(Я/5ЦВ)Дп(ПЦ), где Кп- коэффициен эффективности при пропаривании по ГОСТ 310.4.

Установлено, что эффективность ТЬЩВ при пронаривании ухудшилась по сравнению с исходным ПЦ Белгородского завода, относящегося к цементам П группы, при вгедешш в И.ЦВ инерт-ни н малоактиглпх минеральных добавок таких как песок, а тяг""С и-'оог) г: <г.г,. При введсии:! г: 'П1Ш минеральных

- о.'./--; ;':м нпс.г:, иг:; нроппрчгянгп поп:-

шается по сравнению с исходным }Кигулевским ПЦД20 от 1^0,68 -у исходного портландцемента до Кп=0,77 - у 'Д.ТЦВбО(З), и по сравнению с Болгородским ПЦДО-П - от К^О.65 до Кп=0,9 - у 1ЩВ50(3). При этом Ктщв бил больше единицы и составил соответственно 1,13 и 1,38.

4,' Для оценки качества тепловой обработки бетонов предложен коэффициент эффективности ТВО - Кз= йод/ К,"™*

Установлено, что у бетонов на Жигулевском портландцементе I группы Кэ=1,4 и Белгородском Щ - П груши - К =1,1. При использовании в ШЦВ Жигулевского ПЦ в сочетании с песчапо-

(ШГШШВОН, шлоко-зольной и зольной композициями К =1,23+1,3.

При использовании в ИЩВ Белгородского ПЦ в сочетании с кварцевым песком и песчано-шлаковоП композициями Кд=0,8+0,98. Зведешш в состав бетона пластифицируюцих и суперпластифици-эушцих добавок еще ъ большей степени уменьшается К3 до уровня 0,74+0,9. У бетонов на ШЦВ с Жигулёвским клинкером введение в состав смесей добавок ПАВ также способствует сшшо-шю Кэ, но до уровня Кд=1,0+1,12. Это говорит о том, что )тандартиы!1 режим ТВО при изотерме в 85+5°С и 1Г~20°С/ч для юментов I группы и ШЦЗ на их основе не вносит деструкции $ пропаренный бетон.

5. Проведены исследования по нахождении онтпшчышх пара-ютров режимов тепловой обработки бетонов на '11.11(1) различных юдификациН.

Показано, что оптимальными параметрами ри;.;шяи тип би-ш-ов на 'М 111(11) и МЩ(1Ы11) с 50$ нортланццопен-миио кишжщи» и II групп эффективности является темноричура и.*, и-чоског" рогрева 80+85°С и скорость подъемы температура н/ч;/ч и/.н тупенчатым подъемом температур при 2-3 часа/, прчи,-.н,л,с,ч1. • ого вндержанииия. Оптималышми пара .отрази 1.0 „.».«»> Ь<. <>»-онов на 'ШЦВ(З) и "ШЩШ+3) является тепы. ри. ури и

скорость ее подъема 20+25°С/ч. при 2-3 часовой предварительной выдержке. При введении в состав бетона на этих вяжущих добавок ПЛВ необходимо снижение скорости подъема температур!; среды до Ю+15°С/ч. или применение более длительной предпарр тельной выдержи.

6. Исследовало температурное деформирование тяжелых боте нов на основе 1ЩН различной модификации в процессе ТОО,

Показано, что наибольшие значения & у бетонов на 'ШЦВ(И и ТЩВ(И+Ш) и наименьшие у бетонов на ТЩВ с активными минеральными добавками. Владение в состав бетона нластТнншрующи добавок увеличивает температурное деформирование. При сни;кен скорости подъема тэмнератури сроды до Ю°С/ч. или применонии ступенчатых режимов тепловой обработки величина £ сшипается в 2+3 и более раз.

7. Изучена кинетика нарастания прочности пропаренного бе тона на различных ШЦВ. Для получения необходимой отпускной прочности бетоном noc.no окончания ТВО расчитаны расходы вяжущих.

Установлено, что дня получения 70$ отпускной прочности бетона на '1ЩС(П) и 'ШИВ(ШШ) необходимы режимы ТОО с суточным оборотом тонлорих. агрегатов. Бетоны на Т..ЩЗ с актш.ими минеральными добавками достигают 70$ отпускной прочности пэс режима ТВО с длительностью , соответствующей 1,5+2 оборотам тешолых агрегатов в сутки, и особенно при высоких проектных марках. Выявлено, что расход вяжущих дяя получения тробуомой отпускной прочности и нрооктноН прочности бетона на 'П.ЩВ не ясогля ялляотоп олрепплягщш при назначении состава бетона, т.*и; кпк трогкп'ыипи по с'^опочонип сохранности стааы!о'' ар:пт г:> от короли-; 01,!чГ!г:ч!'т,:!-)т ггли.чатып'1' расход Т. >1В,ооо^оино,

i бетонов низких марок (200-300). TiЦВ с инертными umo-1Ы»ц,та добапками обеспечивают сохранность стальной арматурн корозии в ботон ах о Н^ЙОО ц нише, в то громя как у ботоноп 'ШЦВ(У) ото условно выполняется только для марок 300 п виш. 0. Изучила капшшярно-пористая структура бетонов на I'.'Lij^i 'ом nocjjotiuoii капиллярной процпткн ацетоном по методики рскох'о полш'0x111140 (дм го института.

Установлено, что 1ЩВ на основе инертных ц малоактивных норяяьних добавок в комбинации с иизко»Ф£юктптшимн при ТНО ртландцемонтами способствует формированию у оатопон п.п ik ново при пропарцршши крупнопористо!! структуры ц ионорхнос-:>м слое со средним аффогстишым радиусом кашишфных пор (1,32*1,01)х1СГ8м, что п дна раза пропитает. размеры катимы у образцов - близнецов гчшрдсшшнх в нормальных услокшп. шонеииа в H.tUB активных минеральных добавок и высоко»ФФок-'лik при 'ПЮ портландцомонтов I группы способствует форш-ишию TOHKonopucH'Oii структуры бетонов на их основе с Ч , горый л 1,5*2 раза меньше аналогичных показателе!! у бетонпп фдоюцих в. нормальных условиях,'Введение пластифицируй,цьч >авок способствует нозначитольному увеличению ра:зглороп пор фонаренных бетонов по сравнению с бетонами нормального фдон ия.

9. Исследовано воздухововлечение в бетонную смесь на ста, ео приготовления и {засчитано распределение объема воздуи-

нор по из размерам в соответствии о методикой А.Д.Лаиэрона Jt „Ковальской душ расчета и прогнозирования шрозоо'говис.сги онов на стадии их приготовления.'

»сказано, что введши-,о 1L\B способствует дополнительное? цулоповяечошш в со тонную о.'чось за таг нузнру.коп ю;. ryv.a ахюраш X =(50*500)хЮ"6ы, что помачигт pafwpr,-) ^р-'.ь-

стойкость до уровня бетонов на исходном Щ.

10. Определены затраты энергетических ресурсов на получеш 1ТЛЦВ и изготовление бетонов на их основе в условиях ТВО в теплоизолированных лмиых каморах заводов сборного железобетош

Показано, что тятталне ботонн на ТМЦВ различии модификацШ являются менее энергоемкими по сравнению с бетонами на исходных Щ. Эта разница составляет 8+25 кг.у.т./м3 ляп бетона Мб200, П+ЗЗкг.у.т./м3 дл я Мб300 и 14+56кг.у.т. /м3 для 1^400 по сравнению с бетоном на ПЦ400Д20. При этом наименьшей энергоемкостью обладают бетоны на MiB(3),

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Куприянов H.H.»Ефремов С.И. Исследование тонкомолотого цомонтного вяжущего с золой в условиях тепловой обработки. /Тез.докл.ХХШ Международной конференции в области бетона и жо'лезобетона (16-23 мая 1991г.).Волго-Балт-91.-0.1Т2-113.

2. Малинина Л.Л..Куприянов H.H..Ефремов С.И. Особенности поведения тяжелых бетонов на основе '1ТЛЦВ и условиях тепловой обработки:Матзриатш ХХ1У Международной конференции по бетону и железобетону (19-25 апреля 1992 г.)."Кавказ-92". - М.: Стро; издат, 1992. -С. I2I-.T22.