автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Высокоподвижный гидротехнический бетон повышенной биоводостойкости с полимерфенольной добавкой

Приднепровская государственная акздомня строительства и архитектура

На правах рукописи

ОТ УДК 606.972.4:16

со —"

т

к л о ч к о

Борис Григорьевич

Вшжоподвижньш пиротехнический бетон повиссшюй бисводостойкссти с поли>,!ерфэпо.шгой добавкой

Специальность: 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск 1590 г.

лисеертаип'гн является рукопись.

Работа мшодиеиа г. Днепропетровском госуд?ч>ств*шкд4 текипческом уни-'•л'рситет<? железнодорожного тра1?|"по;/;а

Нчушш) р\'коыжп'¡'ель - кагщздаг т?*<т<чэ;их наук.

;К'|ДС-нт А^атеандр Ннкола-л;«ч

С4тшапышо оппонент: доктор ¡чосх:;х ¡¡гак. ¡¡¡-сф.ксор НшаЧосю;. / .леке^;: ¡¡г-грокг;

щ.члидат гехшчиашх 'наук. лоц-_-нг Лср?впнко Виктор Николаевич

Р~дув1 о[>гашг.ацал - Диепропгаротргшс

"•.¡як га диссертации I в ]£ часов на адгеда-

;•'!;;; скецигии^игл-сг'о учс-ного соЬ'Уга Л 9^07.Са при Ро^н-про^лу•!!

строкт-ль-лаа >; «рлте^'г.'ри • по оу:

•'ос 00, ДНУНрОГЛТрОЕОК. ул. Ч^лк. \1;>.'бского . Г-ча, 111 'Д1 :л.

' диссертацией можно <ьл<-".: мт.'».;--. в Сч;0.': потоке акгок-ми':!

/лтороф^рат разослан "__"________р.

■ -г:;с«г"р^тлр:> м; о; '-..маг? г , .

>;ого сое> 1.ч к.д^п-аг^ . " к;;ри\;>: .;.*а А.

Общая характеристика работ«

Актуальность. Срок службы пиротехнического бетона в подводной зоиё сооружении или воиах попеременного увлажнения и внсушнваиня часто оказывается неоправданно низким. Ловостны разрушении бетошшх об лицовок каналов и разных портовых сооружений в течение двух-трехдетнего срока. Как показали натурные наблюдения, основной причиной этого является развитие Опысоррозии в ссчетани]! с низким усталостним сопротивлением бетона. Поэтому полек способов лошхония бководосгойкости Сетона - актуалвнал гародксхозяйстЕенная задача, особенно в'зонах пеливкего земледелия ига Унрални, !5орьСа с развитием биологической коррозии Погона бактериального и растительного ¡троисхол/енил вош-ша путем применения добагск, ре1ул1:рук :.:.>" отрую/рооОравованпе материата и оСес-пе-«шваздл оссдагно-биологическш*: э№*к?> «анраилгтюго действия.. Рздокко зтой Еа»:ной научно-технической задачи оссСенко актуально в условиях схлоодти ^нчочазй зшгокикя Уиралш.

Современнее пласти&'.кятору и сунорпласти^псатори на уграике обладает висо,к.:*1 стойкостью, шзуск ич в настоя.!*» грома недостаточен для удозлетвереппя не;:д огрзитрльисго препзводехза Звтоиз и железобетона, что обусловлен м-'лпу тктстьа исход,¡ото сирьл. Ис'.точу получение а из-птлу авзпие д-гевич у, - доСтта- лласт1Цч:!1.;торсь на осьсзо

стходст хамнчес.адго г.рснзьодства пьлдетсл важной научний и технологической' проблемой. Рмзегого отой проблемы осложяется спсияаяьпшя трэ-Оозонлчмя к добав;сг-л. Оли засночглтсл в оказании нэ тол:, ко глубочого п*.йст»и.иа;»руюц5го. но ¡! акгигпого Сиолэлкеского и структурообра-'уице-го действия,

Методы синтеза ' известно пластификаторов основаны на получении сульфированных термопластич;шх полимеров и олигомерсв.' Хиолсги'-ескич • действием на бетон они но обладают. Использование ко терке •.•■л'жтшшх олигемеров в качестве аналогов суперпласги-1«катороя в насто?цог: время крайне мало -пучено. Вместе с тем ряд преимуществ, г.олучг«мич крч применении термореактиьккх олигомеров, позволяет рассматривав. 5гх как перспективное технологическое направление использования добавок. '

Ло настоящего времени не существует единой точки зрения на механизм раглт;аэдего действия пллст;Ц<и!саторов, так как исследователи не привозят количественных доказательств о вкладе того или иного фактора з обдай зЭДдаг пластификсщии. В свягй с этим исследования в этой об-

ласти представляют собой ценный вклад в сбвде представление о механизме действия- добввок на бетой, ' ■ '

. Дедь и задачи исследования. Целью дисссртадюшюй работы является разработка высокоэффективного и долговечного гидротехнического бетона, модифицированного подимерфенольной добавкой в -условиях биологической коррозии и воздействия попеременного увлажнения и высушивания.

В соответствии с поставленной целью разработаны следующие ' задачи

исследования: ."

-оценке гехиако-зганом!1ческой эффективности получения полимерфа-кольной добавки для гидротехнического Сетона поваленной Оиоводостой-кости; • • • ' .

- исследование реологическая' свойств бетонной смеси и ее компо-пентоз с активированной полимерфецолыюй добавкой;

- определение возможности получения литых бетонках смесей, плас-тифицировакшх добавкой полдасрфошлъного кодификатора;

-. исследование удобоукладываеыости иксокоподвижных бетонных смесей с добавил погйушвдгоиалыюго действия (¡лзико-техпические свойства бетонов'на их основе;

- оптимизация составов. литых бетонных смесей с полифункционалышми юдкфйкаторгмл цалшер^онольного типа;.

-определение технико-экономической эффективности гидротехнического бетона повышенной биоводостойкости с полиыерфенолыюй добавкой.

Научная новизна работ»:

- впервые показана возможность сочетания технологических и эксплуатационных свойств ьысокоэфасктивнгж пластификаторов из тершреак-тизних -одягомеров для гидротехнического бетона;

- установлена биачогиче-ская активность добавки Ш'Я в водной среде и зоне попеременного умякепия к высугвсзания при ее активации в струйном смесителе;

- методом реологического и- технологического ' анализа расширены современные представления о физической сущности пластпфиц!фуюп;ги способности водно-шамовой суспензии с пластификатором ШП;

- установлено, что при активации' полиыерфенольного пластификатора ьсдно-шамовой суспензией происходят сущеотвеляые' измен ения его структуры, обеспечиваете сгаергкческкй эффект добавки, соответствуэдий уровню современник суперпл<?.сткфикг.торов;

- ксследоваю структурообргзоЕглпе к изменение морфологического состава новообразований в гидротехническом бетоне в присутствии добавки 1ЮШ;

- разработаны методика назначения составов гидротехнического бетона повышенной биоводостойкости из высокоподвикных бетонных смесей с применением добавки ПОШЛ,- способ получения и'ыоднфшкщии добавки для гидротехнического Сетоца повышенной биоводостойкости, технологические способы регулирования удобоуклэдываемости Оетошш смесей и аффективные приемы повышения биоводостойкости■бетона.

Практическая ценность:

-■разработан простой способ активации добавки И>ПМ, обладсвдей высоким разжижаг'цгм ?.Кектом в бетонш х а/есях, что обеспечивает получение литых и высокоподвижлых смесей при весьма низких концентрациях добавки. Технико-экономический эффект от применения добавки П:дм в результате улучшения удсЗоушадываемостн 'бетонной смеси л пр;шензнкя безвибрационннх методов Формовании. гидротехнических сооружений составляет более 30% себестоимости материала, без учета повышения долговеч-;юсги выполненных конструкций. Натурные нг.блидешш подтвердили.резкое снижение биофлоры на подводных, частях сооружений. Результаты разработок внедрены ё 1ШО "Гидрсмснтахспецстрсй"..

Апробация работы. Результаты работы докладывались на ежегодных научно-производственных конференциях ДГТУЖТ а период 1S33 - 35 гг., а также на '1-й НехдуавродноЛ. научно-практ.«ес:Х'Л конференции ."ICvS-SG" (Днепропетровск, май 1995 г.). Материал:-! дассерташоннсТ работы использовал!« при подготовке государственного стандарта Украины "В1дс1в 13 скельних ripcbKiw пор!д ГЗК УкраХни. ТсхШчл! укови." (приказ N 72 от 23 апреля. 1006. г. Изменение ti 1 от 15.07.26 г. . Госкомградострои-тедьства Украины).

Публикации по теме диссертации. Основные результаты работы изложены в 9-ти научных публикациях.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения. пяти разделов, обздх выводов и рекомендаций, списка литературы из 100 наименований и приложений. Работа иэлеяена на 150 страницах машинописного текста, икщочает 37 рисунков и 33 тг.блицн .

Основное содержание работы.

Проблемой разработки и совершенствования технологий гидротехнического бетона занимались многие отечественные и зарубежные ученые. Также гкачителыюе внимание уделено разработке, проблем вксоколвдшзга-го и литого гидротехнического бетона. 'Значительный вклад п совершенствование технологии литого бетона внесли Ю.М.Баженов. В.Г. Батраков,

- б -

В.К. Бабушкин. O.ii. Выровой, Л.И. Дворкин, Я.И. Долгополов, О.В. Куп-цевич, В.К. Медведев, д.п. Никифоров, В.Н. Пунапш, В.Б. Ратинов, В.в. СтольKI3Î03, C.B. Шестоперов,' В.Н. . !й:;:гальси;н и др.. а такие Т. Пауэре,- М. Колинз. Т. Кеннеди, М. Ваши-, У, Ланильсон и др.

В технологии гидротехнического бетона ш'.рс.-.о вр-лмоцяются различные пласту идарукщие добавки. В последнее время в странах СИГ и за ру-бегсоа разработана высокоэффективно, пластификаторы бетонных смесей, получивзие торговое, название супернластифйкатори. Исследования б этом направлении интенсивно развиваются, ссобешю по синтезу суперпластификаторов. Бсевогргстаюаий ассортимент добавок, обладающих различным пластифицирующим действием и различными химическими свойствами, приводит к необходимости рассмотрения механизма их действия на бетонную смесь н пиротехнический бетон. Это позволит целенаправленно синтезировать вещества, ойгздаодяе необходимым комплексом свойств.

Оскопи учэкия о действ:::г пдастифпцлрую^х добавок на дисперсные системы П. А. Реб:шдер, которой 'указал, что образованием и ме-

ханическими свойства).!« дисперсных структур'метаю управлять с помощью двух оагошш.ч факторов, действующие в отдельности или совместно, - путем дсЗсгс.: адсорбируюдас веществ и мехало-тиксотропным различением.

На реновации литературных, данных, производственных наблюдений » предварительных лабораторных исследований сформулирована следующая рабочая гипотеза.

Васоколодвшше бетонные смеси, обеспечивающие получение биово-достойсого пиротехнического Сетона с комплексом заданных свойств, могут бить получена на основе использования однокомпоиеитних поллмерфе-кольных добавок, евгадеадк пош^якционазьяыи действие« при их активации в водно-шламовых суспензиях.

Интенсификация п Сп'.^хкие трудсешюстй процессов бетонирования гидротехнических сооружений высокой водостойкости требует перехода от применения малоподвижных бетонных смесей к высокоподвшаам к литым. При этом действие поашерфенолыюй добавки доллпо обеспечивать не только заданную морозостойкость, и водонепроницаемость бетона, но так-;..е высокую Сиостойкость в условиях органогенной коррозии и попеременного увлажнения л ьусуспвсжя. Это достигается сочетай:«! физико-химических- свойств доЗавга: с со механической активацией в вксакодпсперспой суспензии.

Свойства бегошш он-эсей вавг.елт от к:-; структур» и свойств сос-тавлявда: материалов. После приготовления смеси ео структура такова, что составдяадэд ее фазы переходят друг ь друга непрерывно: крушше

частица заполнителя окрудены цементным раствором, мелкие частицы находятся в водной суспензии цементного теста, газовая фаза содержится в твердых и жидких компонентах смеси и на поверхности их раздела. При исследовании реологических свойств бетонной смеси iwk слот ой многокомпонентной системы целесообразно се разделить на ряд входящих в друг друга подструктур. В соответствии с принятым разделением, 1саэдый компонент бетонной снеси и бетона состоит лишь из двух условно сплошных взаимопроникали;« сред: твердого скелета (отдельных частиц заполнителя или цемента) и лидкой (или отвердевшей) сплозией фазы.

В щюцессе йорспроаачия структуры гидротехнического Сетона 1:аэдал жидкая сродл в определенной стакан нлгыцзегсл диспергировании;;.'! в ней частицами твердой фазы и при твердей.ш образует данный тли конгломератной структуры. Б то >;е время кавдач подструктура представляет ссбок дисперсионную среду в выыестогпцей структуре, т.о..- для исследован-!:! прдое-н.ша нер;.р>:нчссг.гл модель структур! ого стрсс-шы бетонной смеси: цемепт.гсе тесто - раствор - б<гтонкгя смесь. Степень насыщения дисперсионной среды частицами твердой 4а&ы зависит от свойств компонентов и свойств пол!а®р;»гиол.аой добавки.

В цементном к-ав стгяекь насыцокил деок рекой фазой (цементом) хг-ракторизуется величиной 1:л.«пг;чо-всднсго «taicepa (П/ß), т.е. отнесением количеств, п:п-'.уцего к объему' /-.идг.сл среди - по;,и. С увеличепи-.'!.'. Ц/В степень иасид-гнпл цементного теста твердыми частицами возраотае:. Это приводит к изменении структурной вязкости цементного теста, а, следовательно, влияет па геличкну его внутреннего трения.

Проведен комплекс экспериментальных исследований по определения сравнительной вязкости цементного тес га с различней величиной Ц/В и количеством добавки ГШ и ПД1М. Вягксс1Ь цементного теста определялась с помэшью ¡заринового вяброЕискозшетра.

Установлено, что вязкость цементного теста определяется не только значениями В/Ц или Ц/В, но таске свойствами доОпвкп ПК1 и степенью се активации в всдно-пламс-ЕОй суспензий. При г-рагковременпол активации пластификатора барботированием (до 1 минуты) в водно-шламовой суспензии оптимального состава он проявляет свойства суперпласти^икатор;;.. Происходит резкое снихенае вязкости исследуемого цементного театп, це-ментно-песчаного раствора и особенно бетонной смеси.

Проведены сравнительные экспериментальные исследования по определению нормальной густоты цементного теста на основе различных цементов и ее изменения при введении различных добавск. Высокоиитепсивное перемешивание компонентов добавки, например, путем барбзтана «катым возду-

- о -

ком придает получаемой добавке ШПМ полнфункционачьные свойства высокоинтенсивного пластификатора, надежного стабилизатора бетонной смеси, а также уплотнителя и интенсификатора твердения гидротехнического бетона повышенной биоводостойкости.

. Проведенными эксперимента;.« получены данные о реологических свойствах различных цементов, применяемых в гидротехническом строительстве. При этом сделан вывод о снижении водопотребности теста нормальной густоты до 23 процентов при загсорекии его с 0,113 процентной добавкой 1КП от суммарного количества цемента. При этом прочность цемента с добавкой, определяема:! стандартным способом, повысилась в среднем на 18...21 процент. Образцы цемектно-песчаного раствора 1:3, выдержанные в зоне водной биокоррозии, за двухлетний период не обнаружили признаков, разрушения, в отличие от обычных растворных образцов. При этом опытные образцы характеризовались приростом прочности до IV процентов, а обычные образцы цементно-лесчаного раствора имели, прирост ¿о 12 процентов с признаками поверхностной биокоррозип раститель-но-бсстериазмюй средой. Действие добавки П1Л на сгруктурооОразоьание цементно-песчакого раствора можно свести к нескольким физико-химическим Евл8шш:: диспергировали» частиц твердой фазы, ус.-*оре»й» процесс.-, гядрагации ькукего и накопления продуктов гидратации. п-ляшяия плотности гпдратиых новообразований при снижении макрспористо, -ти раствора. Совокупность этих явлений при определенной токсичности дооавки определяет повышение биоводостойкости материала. Наличие в г;:дратирув;цейся системе значительного числа центров гидратации и пластифицирующих Фло-кул приводит к спонтанной дезагрегации твердой Фазы и возникновению второго'типа коагуляциошгон структуры, в которой частицы цемента связаны не только ван-дер-гаальсовши силами, ¡¡о и склеивающим действием гвдратных новообразований. Снижение на 20...30 процентов величины во-досодержання в' опытах по определению вязкости цементного теста и раствора свидетельствует о переходе системы из связнодпсперсной (сетчатой) в свободнодпслерсную (агрегатную) структуру с равномерным распределением воды по степени лиофильности контактных поверхностей. Равномерное распределение хидкой фазы не только увеличивает подвижность системы, но и обеспечивает более глубокое гидратирование цемента.

Определение ре-ологичееккх характеристик цементного теста с поли-мерфенольной тзоОлвкой с заданным В/Ц межет осуществляться по известному уравнению - путем учета изменения вяекости цементного теста нормальной густоты с оптимальным количеством добавки 1КПМ.

Согласно принятой модели деления бетонной смеси на подсистемы, ,

растворная часть Сетона состоят из цементного теста и песка, следовательно, ее реологические характеристики определяется влвкостш модифицированного цементного теста; свойствами мелкого заполнителя и соотношением х-П/Ц.

Пементно-песчаш;е смеси, зкшшалснтпие растворной части бетона, образуются тогда, когда зонн влияния чястиц твердой фазы соприкасаются' я перекрывают друг друга. Частник песка при атом взаимодействуют, однако вязкость системы определяется не только насыщением твердой фалоД, по и влиянием доОаш:. Су-й'-стьумук' заруб'-'жпне и отечественные суперп-л&С1к1-пкато|>н (в ог.-.ичие от •мпзпу^пиП'Укик добавок) предстаплшт собой в основном синт' тически" ьодсрасгнсрншо продукты поликснденсации карбо- и гетероциклически;: соедшь ни;': с альдегидами, чал;е всего с фср-мальдегидсм. Иил-стн!.-.- супе! плач¡каторг представляют собой тс-рмоп-лаличнче палингрм. Испельдс:.ан,и- с^.мопластпчних а допоров в качестве супс-рпл.и г»: йглаторо;• иоел-.-доьачо л -нем !«•> лад ого. С то же время г литературе о:х.утствогчсы даны/е по пр;!:.:еп>:нпг! терм^реактивных олигонеров для пластик ¡гачии Сетопльн <.м-с-'й. Синтез терчереачтивн.чх олигомеров позьедлет получать .;0<.;»,:н'-н»ы с а г ними .V •йшкщшальнььги группами и строением, аналогичном строен;» т-.-и^ПАСТичаих олигомероп. Широко раслрслра:''л!.к1ч оиры-м для п0лу>'"1!пл '¡чрез;;- актив: их полсмсрсв и оли-гем-роу явлл < тс.1 раеп'ч.к.е Сенс-,.. В ысн случ; •? применяй: три^'нкцно-кальвн-- 1-енеЛ1 , к говор.-ч относятся Ф.мюл, м-крезол, ксиленол и резорцин. ¡!з иеречислошн ьец-'-сгв резорцин оРлгдаст «а>иучшэй р'^створи-мостыч в воде. В каче:т:е каталиаатора и кг-нденсирущего агента била выбрала смес; ¡вреки;ч1 водорода и соляпий кислоты в медьсодержащем смесителе.

На Дзержинском 4>енс льном заводе на основе Фенолыих отходов с содержанием резорцина до 1(1 ирсаектео разработана непрерывная технология получения виеокоо^ективього пластификатора ТШ!1.! (п эя имерв енолыт? пластификатор мода-^щисованаий), иредставлгадего ^-процентный водно-селс-чной раствор темно-коричневого цвета. НластиОяцирующу» способность определяли с пемокья микаконус«'- но методике НКЛЖа, а тачке на шариковом вибровискозичстре. В зависимости от вида цемента снижение водонотребнс'сти иемеаиюго теста нормаиной густоты составляло ст ""..2 до 18,5 процента по сравнении с 15 процентами снижения водопотрсбности при п[именекип ЛОТ. Наибольшая нодьидность цементного теста наблюдалась при дозировке П*П около О,15 пронднта от массы цемента. Одновременно с помощью прибора У кока установлено снил.оние седиментащюшшх свс итв всех видов це.чехтсв с 0,1^--процентной добавкой НИМ.

Установленные закономерности структ'урообразоваиия; цементного тес, та и раствора под действием •.активированной добавки Ш-гШ в значительной степени интенсифицируются в.бетонной смеси и бетоне. Положения, определившие наименьшую вязкость и наибольшую прочность цементных систем, остается справедливыми для бетонных смесей и бетонов.

Применение добавки ШП, активированной ьодно-ишачовой суспензией, позволило получать высокоподвижпые (ОК Ю. ..12 см) и литые (ОК 10... 20 см) бетонные смеси. _ Количество добавки ШЛМ оставалось . неизменным и равным 0,15 процента от массы цемента при В/Ц - 1,05 КГ. Обычно количество водной суспензии добавки рассчитывалось на замес гштобетонссме-сителя, равный 2,5...2,8 ы3 бетонной смеси, и составляло 35,..40 дм3. Объем водной суспензии добавки вычитали из объема воды затворения, а количество цемента, равное Ц-'10/(1,65 НГ), исключалось из расхода вяжущего на в&хес бетоносмесителя при расчете состава бетона.

Лабораторные и производственные опыты подтвердили шсокую эффективность и тс-хнпко-экоцсыичеспсум целесообразность активированной до-баьки ШП в высокоподвижных бетонных смесях и гидротехнических бетонах повышенной бководостойкости. При этом установлено изменение микролоро-ьой. структуры материала в сторону закрытых кккровор размером ыепее I"8 м. В результате этого при целенаправленном управлении составом' резко повышается усталостное сопротивление бетона переменному действию набухания я усадки. Величина этого сопротивления определяется степенью активации полимерфенолького пластификатора.

Представляется, что при активации 1ШШ определяющая роль в углублении его пластифицирующей способности принадлежит поверхностно-ад--сорбцион1;ым процессам. При этом диспергированные частицы цемента с сольватной оболочкой новосбрэвоваяий выступают в роли активного адсорбента. Такие частицы способны глсорбировать достаточно крупные,многовалентные ионы полимерфенольного пластификатора, увеличивал их число и активность. Выступавшие в качестве адсорбатов молекулы • ВДШ1 усиливает свс» электрическую активность и способны замивать потепциалоопределяю-гие ионы первого адсорбционного слоя цементных частиц, приводя их к перс-зарядке. По-видимому, происходит уменьшение толдаш диффузного слоя и величины дзетанотенцлала с изменением его знака.В зтом случае сами частицы в водно-плаысеой суспензии выступают в гачестве пластифицирующие агентов.Активированная суспеиош шгиваот катиониый обмен между частицами бетонной сыеси с частичным изменением их поверхностного заряда и Формированием двойного электрического слоя (ДЗС). В катио-новом обмене .участвуют как ионы пластифиглтера, так и активированные

частицы цементных новообразований. Создаются условия для •'интенсификации коагуллционного и кристаллизационного структурооОразовачил високоплот-ного цементного камня в- еетоно. При зтои анионы .насыщая внешний ДОС, Формируют слокныс комплексы с гидратами. Ва\но,что при 1сатионноы обмене ионы ;:а ,к. ,Са .будут интенсифицировать процессы гидратации вяжущего с локальным повышением pH жидкой фазы и поверхности частиц мелкого и крупного заполнителя.

Образуется контактный слой повышенной прочности ме;кду частицами ггталнителя и формирующимся цементеш качнем. Высокое сцепление цементного глмпя при попоенной его растяжимости и наличие структурно-компенсационных пор способствуют сохранен;® сплслнсстн материала и необходимому усталостному сопротивления его в зоне попеременного увлажнения и висусивалия.

Таким образом, для обеспечения биозодостойкости бетона необходимо сохранение его сплошности в эксплуатационный период. Помада повышения степени гидратации вяжущего, образования высокоплотного контактного слоя с заполнителями, необходимо обеспечение определенной величины структурно-компенсационного Фактора (5ц). Как установлено экспериментально, значение компенсационного фактора определяется объемом закрытой микрспористости цементного камня. Степень микропенообразовання с размерами пор менее ю-3 м зависит от времени и температуры' активации добавг.и Ш'П водно-шламовой суспензией. Оптимальная температура микропенообразовання находится в интервале 30-40 °С. Поэтому в смеси-тель-ачтиватор Шй устанавливались ТЭНы, поддерхиваеьдке температуру _около СО °С. При такой температуре активированного пластификатора повышение температура бетонной смеси практически не происходит, а, следовательно, не возникает температурная коагуляция смеси. При снижении водспотребности в среднем на 13 Z происходит образование литой смеси при ОК-13 см без увеличения расхода цемента по сравнению с малоподвижной смесью при OK—1см. IIp;i этом с изменением В/Ц от 0.35 до 0.65 образуется нзносс- и усталостностойкий материал, выдерживающий, от 200 до -100 циклов знакопеременного увлажнения и высушивания при коэффициенте длительной стойкости КоО.ОО.

Проведенные экспериментальные исследования прочности бетона из литых бетонных смесей позволили вычислить значение параметров прочности различных составов бетона. Результатами проведенных экспериментов для литых бетонов установлено няяглпе зависимости прочности бетона от расходов цемента. Эта зависимость в меньшей стелен-! наблюдается и для обычных составов, и для бетонов с полим? i 4ч? ко ль ноя добавкой.' Для клл-

•I -

- 1с -

дого значения В/Ц и заданной подвижности существует оптимальней расход цемента, определяющий необходимую толщину меяпоровых прослоек цементного камня. Поэтому предложен структурш-комленсациоинуй критерий длительной прочности Сиозодостойкого бетона в виде

3ктРсб. > 5кпип (1)

Действительное значение структурно-комшл^циошюго Фактора 5к предложено определять из зависимости

5к-(Уп-Ук)/Ув (С)

где Ун, \'к, Ув - объемы микропориотости и контракцпсшюй пористости , а таю» избыточной води сверх объема, расходуемого из о0разо1>аяк<? теста нормальной густоты с данной добавкой.

Ув-Ц/ра(В/Ц - [Б'/Ц]") (У)

Величина требуемого структурно-компенсационного фактора, сбсспг-чиваоьего заданный уровень биоводостойкости бетона, определится экс пэнешшалыюй функцией вида

5ктреб. 1-ехр си/400) ] (Д)

Предельное значение фактора Го необходимо определять ексьоопу.еп-тально для различных видов ьжчуааго. П вндеиюенних ксследл глиях н:. Балаклеевском портландцементе >.*4СО (НГ-25,1) З0-1.ЗР.

Значение В/Ц, соответствующее заданно,"! Ст.сэдгосшвцх-т« Сетона 1 циклах .попеременного увд&чнения и висуниванлу, fnr.ro

в/цопт. _ [в/цз- 4 1/3|;тр'-0, (Уи/ц-щ, ♦ е/Ц| (Г/;

Таким образом, оптимальное С/Ц, как и расход цемента, определяется величиной нормальной густоты пластифицированного теста 1В/П", объемом микропористосгй бетона, степенью гидратации л расходом цемента и требуемым стпуктурно-компенсационным критерием Зк. При отом количество циклов увлажнения и высушивания (4-» 4) рекомендуете;! определять но методике определения стойкости оетонз ШШ и'Л КГГУСА.

Параллельно с исследованиями биоьодостойкооти проводились рентге-нофазовый и дифференциально-термический анализа. Рентгенограмма и томограммы показали, что составы лоЕОООрззоваций ь контрольных образцах и ь образцах с добавкой весьма близки. рритгекогр^1ичгс:<;од методом отождествлены: СзА(СЗ)зНзз с меашлосгостньми расстояниями с1-9,0'. О,С: 3,85 х 10"10 м. С4А1Цз с (1-7,7-7,8; 3,05 х Ю-10 м. Са(0Н)с о • ¡-4.Я; ;:,61; 1,79 к 10~10 м, СзА(СС)Н1;- С (¡-С.Э; 4,0 л 10"1п м. гидрсеклпклты кальция с характерным увеличением линий с межпоскостними расстояниями <3-3,03; 1,8? X Ю-10 м. 05102 С с1-4.24; 2.12; 1.31 х 10"10 м.

Степень гидратации, определенная по величине линий а моаплоокозтиши расстояниями d-C.74-2.78 х Ю-10 м. приаадллэдих Сс4» и ЗС-2. неодпна-

нова. Отмечен значительный рост количества гидросилгасатных фаз у образцов с полнмсрфекольной добавкой. Данные дифференциально-термического анализа подтверждают рентгенографические исследования. Зндоэффект с максимумом при температуре 132 °С отвечает дегидратации высокосульфат ной Фермы пгдросульфоа^юмината кальция и низкоосновных гидросиликатов кзльш'Я тоберморитонодоОного тина. Пластификатор IIi-П, связывая свободный Са(С!Ой, повышает растворимость цемента. Следовательно, активированная дсСлика обладает не только пластифицирующими, но так>;е интенсифицирующими свойствами в системе цемент - вода.

Разработан физико-аналитический метод проектирования оптимального состава литого бетона. Сн предусматривает предварительные лабораторные испытания материалов бетонной смеси и бетона (Физическая часть) и расчет составов литых бетонов, эквивалентных по прочности и консистенции бетонной смеси (аналитическая часть). Расчет эквивалентных составов литых 'бетонов основан на совместном' решении трех основных уравнений составов.

Составы бетона с заданной биоводсстойкостью определяются с использованном величины структурно-компенсационного фактора Зк.

"Расчеты состава бетона выполнены но программе, разработанной на основании алгоритма проектирования состава гидротехнического бетона. Приведены эквивалентные составы бетона с подвижностью бетонной смеси от 15 до 20 см для бетонной смеси без добавки и с подимерфенольной добавкой.

На основания таблиц эквивалентных составов бетона с учетом не-рассдаивземости и заданной биоводостойкости N-400 произведена оптимизация составов бетона ШХЫОО. Сравнивая составы литых бетонов с добавкой МП,! с составами бетонов без добавки, наглядно прослеживаем не только экономию цемента (до 8 процентов), но и положительное влияние полифункцкональной добавки на его структурную стойкость.

При формовании объемных и протяженных гидротехнических сооружений из литого бетона необходим оперативный контроль подвижности литой бетонной смсс'.г, Длл таких смесей рекомендован метод падающего конуса, разработанный -икс Гидропроекта.

В связи с необходимостью приготовления и активацией комплексной добавки использована типовая схо.«а приготовления н дозирования ПЛВ пл Оетоносмесительпих установка, Лсзолнительно пс-'дусчотреяа возможность активации пластификатора Р'тм интенсивного струйного перемешивания в цементно-водной сред". При этом елдоредожга происходит:

- дез&ч^шдая п;ц и copätoaamte ткнмх №..>«№»№ :ов;

- мономолекулярная адсорбция пластификатора на поверхности частиц цемента;

- микропенообразовакие жидкой фазы при активации добавки ШШ.

Сочетание столь различных > еико-хкмических процессов обеспечивает комплексной добавке ярко вкракешше полифунгсционатьные свойства в литых гидротехнических бетонах повышенной биоводостойкости.

Возрастает пластифицирующая способность добавки за счет дисперга-ции и развития процесса микропенообразосания жидкой фазы добавки. Микрочастицы 1КПМ, выполпя:ощне роль стабилизатора бетонной смеси, изменяют своп свойства в результате адсорбции на частицах заполнителя.

Результаты иеследова';,::"! проходили псстадийкуга проверку и внедрение на объектах Краснозшшенслой оросительной системы и ее гидроузлах. Реальный экономически'"; аффект от сокращения энергетических, трудовых, технологических затрат и экономии цемента при изготовлении литого гидротехнического бетона составили 8.50 млрд.крЗ.

0Е£Е ВУЗОЛи К РЕКШЕНШШ

1.Синтезированная добавка П1'П представляет термереактигнпй.олиго-мер, полученный из фенольных отходоз с содержанием резорцина до 16 Z. В качестве катализатора и кондеасирухпцего агента использована" смесь перекиси.водорода к соляной кислоты в медьсодержащем смесителе.

2.Технологические основы модификации пластификатора повышенной эффективности ГНЕМ заключается в пневмоструйной обработке его вод-но-ыламовок суспензией горнорудного производства.

3.Установлено, что добавка ПТПМ обладает свойствами суперпластификатора и позволяет сяжать В/И бетонкой смеси на 20...25 I, без понижения прочности бетона. Оптимальнее количество добавок составляет для пластификатора Ш О.ДО.. .0.20 Z в зависимости от мзрки бетона и прочности. Долользование пластифицирующего эффекта при введении в состав бетона добавок позволяет экономить более 15.. .20 7. цемента. Эффективность действия ПФПМ возрастает с увеличением расхода цемента и значения В/Ц, т.е. с увеличением объема цементного теста в бетонной смеси. Водсотделеш:е высокоподвжлшх смесей (DK до 20 см), пластифицированных ГОШ, вследствие ил меньшей водопотребности тже.чем у равно-подвижных с ними смесей без добавки в среднем на 16

А.Разработан и предлагается способ приготовления активированного полимерфекольного суперпластификатора (КИИ на основе струйнсго смесителя с выбросом струи из сопла 15-17 м/еек. При этом используется оте-

чествэшгое, серийное оборудование, состоящее из растворных емкостей, турбулентного смесителя СБ-СО, лескового центробе.глого насоса и дис-пергаторп с сепдои диаметром СО «м Компоновочные схеш размещения оборудования соответствуют конструкции бетокосмесительпих узлов дейс-т в укии ;>; п р е д п р и я т!; и.

Найдена зависимость, позволяющая определить соотношение между количествами добавки, активированной водно-шламовой суспензией,и составом бетонной снеси, заданной удобоукладываеыостч

С.Визуашяш и ьгикроскопнпескпмч 'исследованиям!-.. в производственных условиях показано, что применение полимерного фенола в бетоне сокращает развитие поверхностей микрофлоры более чем в 100 раз. Это обеспечивает повышение биоводостойкости бетона в 1 Ь ..2,0 раза.

?.Марочная 23-суточная прочность бетона из высокоподвижной смеси (0К20 см) при спт;п.<альной дозировке суперпластификлтора на 10... 12 7. више, чем без добавки на всех исследованных видах портд&чдцементов.

8. Установлена полифункциональность свойств добавки ПФПМ в бетонной смеси и бетоне. Добазка обладает полифункцкональными свойствами, та!! как создает суперпластифицнрующий эффект и вызывает микропенообра-зование и.нерасслаиваемость литых смесей; повышает прочностные свойства, Оиоводостойкость и усталостное сопротивление гидротехнического бетона от действия набухания и усадки в зоне попеременного уровня води.

9.Добавки П-Ш и П5ПМ поэзоляют суцественно уменьшить (до 30 X) величину объемных деформаций усадки и набухания бетона. Это объясняется проявлением гидрофобизуюае-пщрофилизуюацв? свойств добавки и развитием капиллярного давления в твердеюаей структуре бетона. Особое значение имеет- влияние добавки на модифицирование струотури цементного камня в отвердеваем бетоне, что проявляется в измельчении его структурных элементов и относительном увеличении числа контактов между кристаллами, при которых возникают условия, противодействующие развитию объемных деформаций материала.

10.Добавлен, уметшая обс-ую пористость бетона, сдвигают на диффе-релциалышх кривю распределения пор максимум их объемов в область микропор. ^вменение структуры перового пространства при введении пластификаторов поииает плотность, интегральную стойкость и водонепроницаемость бетона.

11. Определен пеатизирухт- адсорбционной характер ззашодойотпия сиитезиров&гоюго и «оли^вдооьг.уг.ого ПАВ о цементом и минералам:! цементного клинкера. Наиболее интенсивно яоптианруют сидякатнш мииераш (Сз5) и предауа«стеещю адсорбируется па а.ул.'пнагней состазлякдай не-

- IG -

ментного клинкера (СзА). Кинетика пептизации и адсорбции характеризуется двумя периодами: первый - до 1.5 часов, второй - до 4...О часов.

12.Сформулирован критерий ,•усталостного сопротивления бетона при многократной увлажнении-и высушивании, по величине компенсационного фактора, учитываемого удельный объем микропористости в структуре бетона и разработана методика прогнозирования усталостного сопротивления бетона в циклах попеременного увлажнения и .высушивания при заданной долговечности гидротехнических Оетон:-шх сооружений."

13. Осуществлено про!.шлекное внедрение разработанной доб£вки в гидротехническое строительство КШого региона Украина np.i производстве берегоукрепительных 'работ ■ и рекзсте портовых сооружений. Общий объем высокоподвюшьк. к дкта-: бэтокки смесей с добавкой полпфункциопальцого действия сссташи более 80 тис.;.!, куб. '

* 14. токсичность модифшц'.розагаюй добавки ШШ не превышает у розня, допусгле.чогс для - производства с активными биологическими ьэг.ествамн и не проявляется при'использовании, соиитарно-гкгпенкчес.йи профилактических мер зазпи обслуглахзтаго персонала БСЦ.

Основные положен;:;:; и результаты диссертационно."! работы опуСлико-ваны в следуюди печатных- трудах

1. разработка • сицтетичосгак ' пяастифакирувдих добавок на базе местного сырья.// Ме:«зуговс!:лй сборник научных трудов " Ресурсссбере-гаощие технологии бетонов в гранспортном и гидротехническом строительстве". Вып." 1 - Обычные к гидротехнические бетоны с заданными свойствами. - Днепропетровск: ДТГУДТ, 1995 - C.8-S' (соавт. Пиинько А.П.).

2; Гидротехнический СеТоН, модифицированный полимерфенолъным пластификатором ШИ. // Там ке, с. 10-11.

3. Улучшение сволота бетонкой смеси применением укрупнчтелей мелкого заполнителя. // Тамге, с. 24-25 (соаьт. Гваджаиа Б.Л., Паинько

A.Н.).

•4. Технологическая модификация ■ бетонкой смеси и бетона. //Ыегшу-зовский cCopHiui научных трудов " Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве". Вып. 2 - Ресурсосберегающие технологии в транспортном и гидротехническом строительстве. -Днепропетровск: ДГТУКТ, ■ 1996, с.4-G (соавт. Хасаяоа Б.Н.. Пунагин

B.Н., Руденко H.H.).

5. 0с1ювы ухода 'за гидротехническим бетоном //Там же, с. 11-14 (соавт. Пунагин В.Н., Приходько A.n.).

6. Особо высокопрочный бетон для неармироваиных .труб //Тал же, с. 19-20 (соавт.Пунагин В.Н., Руденко H.H., Хасаноз Б.В.).

7. Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования стойкости гидротехнического бетона //Там л&, с. 24.-26 (соавт. Бендерский Е.З., Дккарев Б.Н., Пзииьга А.И,).

С. Уход за гидротехническим бетоном. Материалы IV ¡.(еадународной конференции ЮЛЗ-ОО "Строительные материалы и строительные конструкции". Днепропетровск, 1996 - с.77.

С. Дерхавний стандарт Украпш "В1дс1в 1з скельних г!рських пор1д г1ршгчо-збагачувальних комб!нат1в УкраТии. Техн1чн1 умови." Наказ Ы 72 в1д 29.04.1990 р., зм1на в1д 15.07.96 р.(соавт.Пшинько А.Н.и ДР.) '

АН0ТАЦ1Я

Клочко В.Г.Високорухливий г1дротеин1чний бетон п!двшцено1 б!озо-дост1йкост1 з пол1мерфепольно;о добавкою.

ДисертацИй па здобуття паукового ступени кандидата техн!чних наук 1э спецХашгост! 05.23.05 - буд1вельн1 матер1али та вироби. Придн1провська дерлавна акздем1я буд"1вництва та зрх1тектури, Дн!про-петропськ, 1596.

Захи:дасться рукопис, в якому' розглянуто 1 вир1шено задачу п1дви-цення 51овсдост1йкост1 г1дротехн1чних бетои1в за рахуиок впкористання нового виду пол1мерфецоды;о'1'гктивсзано'1 добавки." На основ! м1сцевг.х технсгенних продуктХв в цемэптно-водн1й суспензП переробки кам'яного вуПлля - фенольпих в!дход1в отримаю високоефективну добавку до бетону з под1функшопалыюю д1ея. Доведено, що внасл1док активацП добавил зм1шовться 1.1 склад 1 властивост1, що дозволяе 1з високорухомо'1 бетон-но! сум1п! утворювати б!оводост1йку структуру г!дротехн1чного бетону.

В результат! проведении досл}.джень доведена ыожливЮть отримання г1дротехн1чних бетон!в, як1 здатн! витримати 150...300 цикл!в зволо-яення та впсушування в зонах зм!нного водного р!вня при зниженн! 1х м1цност1 до 102. 1нтегралька ст!йк1сть досягнута впливом пол1мерфе-нольного суперпласт:ф1катора на весь процес структуроутворення в1д сум1и! до залога бетону, проектування складу якого визначаеться роз-рахунково-експериментальнкм методом.

Результата дасертацИ слубл!ковано в 9-ти наукоэих ¡гранях.

Ключов! слова: бетон. 01сст1йк1сть. усадка, набухания, склад, добавка пол1м5рфс:юльна.

- io -

ANNOTATION

Clochko B.G. Higiy nobile' Hydrotechnikal • concrete of enhanced biological v;ater resistance with polymerphenol addition.

Ths dissertation for the degree Of candidate • of technical sciences in speciality 05.23.05.;- construction isaterials find products. Pridnieprovsk State academy of Construction and Architecture, Dnepropetrovsk, 1996.

The manuscript is defended; in .it the task of enhancing biological uater resistance of hydrotechnical concretes by way of uslnir the nev; typo of polyncrphen^l _ activated addition has been researched and solved. On the-basis if local technogenetic products; In cement-uater suspension of Cjal processing (phenol wasted u highly efficient ccncrcte aJditlcn with polyfunctions! action has been obtained.' It ficj been provc-d thai due to this addition activation its structure and properties are chav;ed, and it permit:- to transform a highly mobile concrete mixture into a biologically vater resistant structure cf hydrotechnical concrete,

As a result cf "research done a possibility of obtain! r.p-hydrotechnical concretes has been pi wed - these concretes beinc able to 'Withstand 35C-300 cycles of r.oisionir,2 arJ drying in zones of alternating Kater level and under 10 7. reduction of their strength. The Integral stability has been attained thanks to pclyr.erphenol suparplastificator is influence on the process jf structurefjraation from the mixture stage until ready cjncrete stare. The designing of this ccapcsiticr. is dons by calculation and experiment method.

The dissertation results are published in 9 scientific works.

Keywords:. concrete, bioresistance, settlement,- swelling, composition polysierphenol addition.