автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Ускорение твердения в ранние сроки наполненных цементов для монолитных бетонов на основе применения химических добавок

ВВЕДЕНИЕ.

1. УСКОРЕНИЕ ТВЕРДЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ЦЕМЕНТОВ: СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ И СОДЕРЖАНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСКОРЕНИЕ ТВЕРДЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ЦЕМЕНТОВ.

1.1. Применение наполненных цементов в технологии бетона и проблема ускорения их твердения в монолитных конструкциях

1.2. Содержание исследований.

1.3. Систематизация представлений о факторах, определяющих ускорение твердения наполненных цементов.

1.4. Выводы по главе. к 2. АНАЛИЗ ОТЛИЧИЙ УСЛОВИЙ ДЛЯ РАЗВИТИЯ

ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИИ И ТВЕРДЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ЦЕМЕНТОВ. ВЫБОР ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК УСКОРИТЕЛЕЙ ТВЕРДЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ЦЕМЕНТОВ.

2.1. Анализ отличия условий для развития процессов гидратации и твердения в обычных и наполненных цементах.

2.2. Выбор и обоснование выбора химических добавок уско-^ рителей твердения наполненного цемента с учетом механизма их действия.

2.3. Выводы по главе.

3. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Характеристика применяемых сырьевых материалов.

3.2. Назначение и обоснование факторного пространства для экспериментальных исследований.

3.3. Применяемые методы исследований и оборудование.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ

УСКОРЕНИЯ ТВЕРДЕНИЯ НАПОЛНЕННОГО ЦЕМЕНТА ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ.

4.1. Исходные положения.

4.2. Анализ влияния различных факторов на ускорение твердения наполненных цементов.

4.2.1. Влияние дисперсности портландцемента на ускорение твердения наполненного цемента химическими добавками.

4.2.2. Влияние вида химических добавок на ускорение твердения наполненного цемента и особенности минералогического состава наполненного цементного камня с химическими добавками.

4.2.3. Влияние дозировки химической добавки на ускорение твердения наполненного цемента.

4.3. Вьгооды по главе.

5. СИСТЕМА КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК. КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ

ЭФФЕКТИВНОСТИ УСКОРЕНИЯ ТВЕРДЕНИЯ НАПОЛНЕННОГО ЦЕМЕНТА И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ЭФФЕКТИВНОЙ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНА НА НАПОЛНЕННОМ ЦЕМЕНТЕ ДЛЯ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА.

5.1. Система критериев по оценке эффективности химических добавок ускорителей твердения наполненных цементов

5.2. Обоснование системы экспертной оценки.

5.3. Комплексный анализ эффективности применения различных химических добавок для ускорения твердения наполненных цементов.

5.4. Разработка практических предложений по эффективной ресурсосберегающей технологии монолитного бетона на наполненном цементе с химическими добавками ускорителями твердения.

5.5. Выводы по главе.

В результате больших достижений за последние десятилетия 20 - го века в технологии бетона и изделий на его основе все более широкое распространение в мире находят новые технологии многокомпонентных бетонов, позволяющие более эффективно управлять структурообразованием на всех этапах производства, экономить ресурсы и получать бетоны различного назначения с заданным комплексом свойств /1, 2/. Бетон сегодня - это многокомпонентная, мелкодисперсная, "химизованная", желательно нормальнотвердеющая система с композиционными вяжущими. Кроме этого, в развитии строительного комплекса нашей страны наметились тенденции на снижение применения сборного железобетона и увеличение доли монолитного бетона и железобетона, снижающего затраты на строительство в целом /3-5/. Дальнейшая эффективность монолитного строительства связана с широким внедрением разработанных и разрабатываемых в настоящее время ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих существенное снижение материальных и энергетических затрат.

Важным направлением снижения этих затрат является применение наполненных цементов в производстве бетона и железобетона, в том числе и для монолитного строительства. Как отмечалось на 11 Международном конгрессе по бетону, "чистые" портландцементы станут в будущем цементами специального назначения /10/.

Таким образом, учитывая выше изложенное, очевидной целью выполняемой работы становится разработка эффективной ресурсосберегающей технологии монолитного бетона, в частности, на основе применения наполненных цементов. За последнее время расширилось применение тонкомолотых многокомпонентных цементов (ТМЦ), вяжущих низкой водопотребности (ВНВ), низкомарочных портландцементов (НЦ), являющихся по существу вариантами наполненного цемента. Однако широкое применение наполненных цементов сдерживается в большинстве своем ухудшением ряда их свойств по сравнению с обычным, в том числе относительно медленным твердением. Учитывая то, что в условиях монолитного строительства твердение бетона осуществляется преимущественно без применения или с ограниченным применением различных методов тепловой обработки, вопрос ускорения наполненных цементов оказывается принципиальным. Очевидно, что в первую очередь это касается твердения такого цемента в ранние (от нескольких часов до 3 суток) сроки, поскольку это предопределяет время выполнения распалубочных работ, оборачиваемость оснастки и продолжительность цикла монолитного строительства в целом.

Учитывая современную топливно-энергетическую обстановку в нашей стране, одним из эффективных решений по ускорению твердения наполненного цемента в монолитных бетонах является применение химических добавок. Проблеме ускорения твердения обычных цементов с помощью химических добавок уделялось большое внимание, однако в отношении наполненных цементов вопросы эффективности применения таких добавок не получили должного развития. Недостаточно раскрыты механизмы действия этих добавок в наполненных цементах, так как введение наполнителя существенным образом меняет обстановку для развития процессов гидратации и твердения и, следовательно, необходим анализ отличия обычных и наполненных цементов по протеканию в них этих процессов, не достаточно системно исследованы факторы, лимитирующие развитие процессов гидратации и твердения наполненных цементов на различных стадиях, не определены условия ускорения развития отмеченных процессов с помощью химических добавок, недостаточно широка номенклатура этих добавок. Как отмечалось, особенно необходимо рассмотрение вопросов ускорения твердения наполненных цементов и бетонов на их основе в ранние сроки.

Выполнение исследований по отмеченным вопросам позволит дать определенные рекомендации для разработки эффективной ресурсосберегающей технологии монолитного бетона на наполненном цементе с химическими добавками ускорителями твердения.

Диссертационные исследования проводились на кафедре "Строительные материалы и технологии" Московского государственного университета путей сообщения и на кафедре "Технологии вяжущих веществ и бетонов" Воронежской государственной архитектурно-строительной академии.

Научную новизну работы составляет:

- систематизация представлений о лимитирующих стадиях развития процессов гидратации и твердения наполненных цементов и выделение механо-химических и физико-химических факторов, определяющих скорость этих процессов;

- система представлений и данные о различии условий для развития процессов гидратации и твердения в обычных и наполненных цементах;

- система критериев для комплексной оценки эффективности действия химических добавок в наполненных цементах;

- результаты экспериментальных исследований по условиям ускорения твердения наполненного цемента при использовании новой номенклатуры химических добавок;

- методика экспертной комплексной оценки эффективности применения химических добавок для ускорения твердения наполненного цемента.

Практическое значение работы состоит в:

- определении технологических условий получения ускореннотвердеющих наполненных цементов при использовании химических добавок;

- обосновании рациональных дозировок различных химических ускорителей твердения в наполненный цемент, применительно к составам монолитных пори-зованных бетонов, при которых достигается максимальный комплексный положительный эффект от их действия в ранние сроки твердения;

- обеспечении предпосылок экономии материальных и энергетических ресурсов в монолитном строительстве на основе применения наполненного цемента с химическими добавками ускорителями твердения.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы:

- при разработке рекомендаций к технологическому регламенту по возведению монолитных стен из поризованного бетона опытно-экспериментального здания административно-бытового корпуса ЗАО "СМУ - 43" и к технологическому регламенту по устройству подготовок под полы жилого дома, возведенного этой организацией в г. Воронеже;

- в лекционных курсах дисциплин "Технология бетона, строительных изделий и конструкций", "Основы технологии монолитных бетонов", в методических указаниях для лабораторных работ по курсу "Вяжущие вещества", используемых в учебном процессе по специальности ПСК 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций".

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на международной конференции "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (Белгород, 1993 г.), на научном семинаре кафедры "Строительные материалы и технологии" Московского государственного университета путей сообщения (Москва, 1993 г.), на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежской ГАСА (Воронеж, 1992 - 2000 гг.) с участием представителей исследовательских, проектно-консгрукторских и строительных организаций.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ. Сгрунлура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и содержит 165 страниц машинописного текста, включая 12 таблиц, 19 рисунков, список литературы из 99 наименований, 6 приложений. Автор защищает:

3. Результаты работы внедрены:

1) при строительстве двухэтажного административно-бытового корпуса общей площадью 450 м2 в г. Воронеже, ул. Транспортная (возведение внутренних стен и перегородок здания);

2) при строительстве 9-ти этажного жилого дома в г. Воронеже, ул. Карла Маркса (устройство подготовки под полы из монолитного по-ризованного бетона).

4. Новизна результатов НИР: качественно новые.

5. Научно-технический эффект: сокращение сроков достижения распалубочной и проектной прочностей поризованного бетона естественного твердения на наполненном цементе с химическими добавками ускорителями твердения; сокращение сроков распалубочных работ на 24 часа (с 72 часов до 48 часов).

Руководитель НИР, д-р техн. наук, профес<—

Воронежской ГАСА

Исполнитель разработки, ст. преподаватель кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов Воронежской ГАСА

167