автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Высокопрочный бетон с суперпластификатором на основе антраценсодержащего сырья

' ГОССТРОЯ РФ

- ^¿ССТДАРСТВШШЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКПЮ-КОНСТРГКТСРСКИЙ И ТЕШШЯИЧ0СКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ХЕЛЕЭОЕЕТОНА (НИИ2Б)

На правах рукопно«

Уралбшетвм Фарада ЕИскилевна

УДК 666.972.16.1Й2.

ВЫСОКОПРОЧШЯ БЕТОН С СУШ>ПЛАС1Ш1ХАТОРОМ НА ОСНОВЕ АНТРАЦЕНСОДЕРШЕГО СЫРЬЯ

Специальность: С5.23.05 - Строительные материалы

в ваделня

АВТОРЕФЕРАТ

дносерташш па соискание ученой отепена кандидата технических наук

ГОССТРОЯ РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКГКО-КОНСТРТРГГОРСКИЙ И ТШОДЭГИЧВСКИЙ ИНСТ5П7Т БЕТОНА И ШЕЭОБЕТОНА (НИИЖБ)

На правах рукописи

Уразбакиева Фарида Шамильевна

УДК 666.972.16.162

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН С СУПЕРПЛАСТ5К1:КАТ0Р0Ы НА ОСНОВЕ АНТРАДЕШОДЕРЕАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.23.05 - Строительные материалы

■ изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диосерташн ва соискание ученой отепенл кандидата технических наук

Работа выполнена в Государственном ордена Трудового Краевого Знамени научно-иоследоватвльском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и' железобетона (НШЖЕ) Госстроя РФ.

НАУЧШЯ РУКОВОЦГГЕЛЬ - кандидат химических наух

В.Р.ФАШМАН

ОН1 ШАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук,

профессор, академик РААСН А.Г.КОМАР

- кандидат технических наук Ш.Т.БАБАЕВ

ВВДТШ ОРГАНИЗАЦИЯ - 26 Центральный научно-исследовс- .

тельский институт Министерства обороны РФ

9 //

Защита состоится " О к /гц X 1^994 г. а ^ ' часов

' \ .....

на заседании специализированного совета К.|СЗЗ.СЗ.С2 по защите диссертаций на соискание ученоЛ степени кандидата технических наук в Государственном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском, проектно-кокструкторском и технологическом институте бетона и железобетона (НИК1Б) Госстроя РФ по адресу: 109428 г.Москва, 2-я Институтская ул., д.6.

Совет направляет Вам для ознакомления данный авторзфэрат я просит Ваши отзывы и замечания в 2-х экземплярах, заверенные печатью, направить по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инстатуга Автореферат разослан -■¿/а 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических-наук

ОВЦАЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

Актуальность темы. Высокая прочность батона всегда представляла интерес для проектировщиков а строителей, особенно при создании сооружения с использованием бетона в сжатых элементах, в напряженно-армироваяных конструкг^-'ос. Такой интерес объясняется взаимосвязью ываду прочностью бетона и размерами сеченая конструкций. Однако до сих пор выпуск высокопрочных бетонов (ВПБ) сдерживается из-за недостатка высокомарочных цементов и специального оборудования, обеспечивающего надежное уплотнение жестких а особожестких бетонных смесей.

Появление новых химических добавок - суперпластификаторов (СП) с высокой водоредуцируюцэй способностью позволяет решить проблему получения ВПБ на основе рядовых материалов более доступными и дешевыми способами.

' Новые перспективы открывает применение вяжущих низкой водо-дотребности (ШВ), получаемых при совместном помоле портландцемента с порошкообразный СП.

В настоящее время широко используется СП С-3. Однако его производство в последнее время столкнулось с проблемой дефицита очищенного нафталина, что предопределяет интенсивный поиск новых эффективных типов СП. При этом, о одной стороны, решаются вопросы расширения сырьевой базы производства суперпластификаторов, а о другой стороны, направленного улучшения свойств известных продуктов, в основной, за счёт их химического модифицирования.

По имеющимся в литературе сведениям весьма перспективными в технологии ВПБ могут оказаться добавки на основе антраценсодер-зващего сырья.

Работа выполнялась в райках проекта 0I4.C2.03 "Разработать, освоить производство и внедрить эффективные химические добавь для бетонов и строительных растворов" ГНТД России "Стройврогреао".

Целью работа явилась разработка составов и исследование свойств высокопрочных бетонов с новыми СП на основе антраценсо-держащего сырья (СП АСС), приготовленных по традиционной технологии и с использованием ВЫВ.

Для достижения поставленной цеди необходимо бшх> решать оледутадие задачи:

1. Оптимизировать состав з условия получения СП на основе антраценсодержащего сырья.

2. Изучить механизм действия полученного СП, особенности процессов гидратации, структурообразовааач s тверденая пемаит-ных систем в его присутствии.

3. Разработать составы высокопрочного бетона о СП АСС и изучать его физико-механические своСтства.

4. Разработать и изучать свойства ЕБВ на основе СП АСС.

5. Разработать составы высокопрочного бетона на осаоье БЫВ

с СП АСС я изучать его основные стронтедвно-тегнвчег.згйс свойства.

6. Осуществить опытно-производственную проверку рзаудьтатов исследований и оценить их техвико-экономачеокую эффа-ктнвлосуъ•

1. Результаты оптимизации режима синтеза 2 состав-а добавок на основа трехядерных ароматических углеводородов, входящих в состав антраценсодержащего сырья, а такте суперпластификатора АСС на основе J. антраценовой фракции.

2. Результаты исследования особенностей влияния полученных добавок 7. СП АСС на свойства цементных систем.

3. Результаты исследований строительно-технических свойств бетонных cueces и ВПБ с СП АСС.

4. Результаты изучения свойств БЫВ с СП АСС и ВПБ на основе полученного вяжущего.

5. Результаты определения технико-экономической эффективности производства и применения СП АСС в технологии бетона.

Натчную новизнт составляют:

1. Обоснованно возмолности синтеза добавок на основе трех-ядеряых ароматических углеводородов, входящих в состав антрацен-оодержащего сырья.

2. Данные об особенностях гидратации, структурообразования и твердения моно- а полистнеральных цементных систем с синтезированными добавками.

3. Данные о влиянии синтезированного сулерпластификатора АСС на свойства бетонных смесей.

. 4. Данные об основных физико-механических свойствах высокопрочного бетона с СП АСС.

5. Обоснование возможности получения БНВ с использованием нового СП.

Дштичесто зда^т? тгзЗотмг

1. Разработан и апробирован новый, эффективный СП на основа недорогого и недефицитного сырья.

2. Разработаны составы БПБ, получаемых как по традиционной технологии, так и на основе ВНВ.

3. Разработаны дополнения к "Временным рекомендациям по применению суперпластификаторов на основе антраценсодержащего сырья". НИМБ, 1989 г.

Апгобадкя работу: Основные результаты исследований доложены на научно-технических семинарах:

1. Компьютерный поиск оптимальных модификаторов качества композитов (Одесса, 1992 г.).

2. Экологические аспекты технологии производства строительных материалов (Пенза, 1992 г.).

3. Научно-технический семинар в/ч 44526 (Цосква, 1292 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные

работы.

ОбъРм работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы (131 наименование), приложений. Работа содержат IC5 страниц машинописного текста, 62 рисунка, 36 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ PAEOTLI

В работе приведен обзор отечественного и зарубежного опыта применения эффективных пластифицирующих добавок - суперпластификаторов в технологии бетона. Появление этих добавок позволило получать высокопрочные б-етокы из удобоукладаваемых бетонных смесей более доступными а недорогими способами без применения специального оборудования.

Исследовании способов получения высокопрочных бетонов и изучению их свойств посвящены работы И.Н.Ахвердова, D.M.Баженова, В.Г.Батракова, Ш.Т.Бабаева, А.Е.Десова, A.A.Комара, Н.В.Свиридова, К.Годфри, С.Нагатаки, Д.Цурата, К.Хаттори.

Как повазал анализ состояния вопроса, технология получения высокопрочных бетонов базируется на необходимости:

- обеспечения высокой прочности и однородности мелкокриотал-литной структуры цементного камня;

! - создания максимально возможного плотного контакта и проч-

ного адгезионного сцепления поверхности заполнителеЛ с вяжущим;

использования высококачественных заполнителей аз прочных плотных горных пород.

Высокоэффективные разжитотели СП позволяют решить задачу получения ВПБ класса В 6С и вшив на основе рядовых цементов марок 400 и 500 при их среднем расхода (480-55С кг/м3) с использованием существующего технологического оборудования. С помощью суперпластификаторов высокопрочные бетоны можно получать как по традиционной технологии, так и на основе ВЫВ.

Нехватка имеющегося сырья для производства гаароко применяемого СП С-3 требует расширения сырьевой базы.

В основу диссертации положена рабочая гипотеза о возможности получения эффективного СП на основе недорогого и недефицитного сырья (т.н. I антраценовая фракция), содержащего более конденсированные, по сравнению с нафталином, ароматические углеводорода. Изменение гидрофзльно-липофильного баланса олигомеров позволяет ожидать увеличения водоредуцирущей способности СП, улучшения структуры цементного камня, и, как следствие, появляется возможность получить бетоны с улучшенными прочностными характеристиками.

При проведении экспериментов применяли 2 вида цементов: среднеалюминатный £долбуновского завода и низкоалшинатный Белгородского завода; мономинералы - СдЬ и СдА; мытый фракционированный габбро-диабазовый щебень фракции 5...10-10...20; песок Академического карьера мытый с 1,97; СП С-3 и новый- СП АСС.

Особенности гидратации, структурообразования и твердения цементного камня изучали с помощью спектрофотомэтрического, рант-генофазового и злвктронно-микроскопического анализов, а также по методикам, изложенным в стандартах и научно-технгческой литературе.

- &-

Исследование технологических овойств бетонных смесей и физв-ко-механических овойств бетонов проводили по действующим стандартам.

Из литературы известно, что 3-хядерные ароматические углеводороды характеризуются высокой реакш&ноЯ способностью по отношению к оерной кислоте, что позволяет в определенных условиях проводить практически полное их сульфирование и исключить иа технологической схемы стадию отделения непрореагировавших компонентов от смеси сульфокислот. Такие продукты коксохимического производства, как "сырой" антрацен, антраценовые фракции, характеризуются высоким содержанием 3-хядерных ароматических углеводородов, что обусловливает возможность их использования в качестве сырья в производстве суперпластЕфакаторов.

Исследованная ранее добавка Ы-1 получена на основе суяьфо-производкых "сырого" антрапена - порошкообразного вещества с высокой температурой плавления, в связи с чем в технология возникают сложности его хранения, транспортировки а дозирования.

I антраценовая фракция представляет собой жидкость, и, как показал анализ её состав.-а, в ней сосредоточено до 46% от общей массы 3-хядерных ароматических углеводородов.

В результате проведенных исследований при участии автора разработан процесс получения СП на основе I антраценовой фракции, который включает 3 основные стадии:

- сульфирование исходных углеводородов;

- конденсацию полученных сульфокислот с формальдегидом;

- нейтрализацию продуктов конденсации.

Наряду с добавкой АСС, в работе были синтезированы некоторые продукты ?:окденсации на базе компонентов I антраценовой фракции 'для оценка их вклада в эффективность нового суперпластафикатора.

К наиболее представительным относятся такое соединения, как антрацен, аценафтен, карбазол, фенантрен, флуорен, дафэняленоксид.

Эффективность добавок оценивали по их пластифицирующей способности, определяя расплав цементного тэста с использованаел «шш-конуса.

Проведенные исследования показав, что наибольшей подвижностью обладает цементное тесто с добавками АСС и на основе антрацена, аценафтена и карбазола. добавки на основе фенантрена, ди-фенилэноксида, флуорена практически но изменяют подвижность це-цэнткого теста. Учитывая достаточно высокое (до ЗС£) суммарное содержание этих компонентов в I антраценовой фракции. моето предположить, что для достижения одинакового с С-3 пластифицирующего з водоредуцгруисгего эффектов оптимальная дозировка АСС а цементных системах будет несколько вше, чем дозировка С-3.

Поскольку добавка на основе части изученных соединений оказалась малоэффективными, то для более детального исследования в дальнейшей работе использовались только супэрпластификаторы на основе антрацена, аденафтена и карбазола.

Следует отметить, что хотя все соединения относятся к трех-ядерным, они ил ают разное молекулярное строение и хшлическую природу, что несомненно должно отразиться на их поведении в процессе синтеза, а также на их свойства-х.

Известно, что суперпластификаторы обладают поверхностной активностью на границе раздела фаз твердоэ-жидкое, которая оценивается величиной адсорбции.

В работе исследована адсорбция добавок как на цементе, так я на монсшшералах СдЗ и СдА. Полученные зависимости'величин адсорбции показали, что адсорбция основного количества добавок на вяасущих всех видов происходит в первые 5 минут, посла чего, повидл:. _)му, происходит насыщение активной поверхности ^ а' величина

адсорбции с течением времени изменяется очень незначительно.

Величины адсорбции на цементе и CgS практически у всех исследованных добавок имеет близкие значения (от С,Е0 до 0,65 г/100 г адсорбента) и находятся на уровне СП С-3. Значительно более высокие показатели адсорбции всех исследуемых добавок на СдА. (от 7,28 до 9,64 г/100 г мономинерала) свидетельствуют , что эффективность АСС, как и многих других СП, будет зависеть от содержания алюминатных фаз в цементе.

Полученные результаты по определению адсорбции хорошо корреспондируются с приведенными выше данными по влиянию добавок на подвижность пластифицированного цементного теста.

Блеете с тем, результаты исследований пластифицирующей и водоредуцирующей способности добавка АСС, в сравнении с С-3, показали, что для достижения одинакового с С-3 эффекта оптимальная дозировка АСС несколько превышает аналогичную для С-3 и составляет 1,0+1,32 массы цемента (для С-3 - С,8+1,С2)( что, по-видимому, объясняется наличием в исходном сырье снижающих эффективность суперпластификатора соединений (фенаятрена, флуорена, дафенилен-оксида и других), а также повышенным содержанием (до 26%) сульфата натрия в самой добавке.

Изучение изменения сроков схватывания цементного теста с добавками АСС и С-3 показало, что при иг небольших дозировках (до 0,302 массы цемента) время начала схватывания цементного тео-та сокращается. С увеличением дозировки до 0,62 у С-3 и 0,92 для АСС оно увеличивается, превышая значение времени начала схватывания состава без добавки. Дальнейшее увеличение содержания добавок в тесте ведет к сокращению времени начала схватывания. Симбатно изменяется к время конца схватывания.

Показательно, что введение практически всех добавок, синте-

Мфованюя из индивидуальных компонентов I антраценовой фракция, цшводат к сокрашенвю сроков схватывания по сравнению о образцом 5е8 добавка. Исключение составляет добавка на основе антрацена, которая способствует увеличению сроков схватывания, что может Знть связано с повышенной молекулярной маосой этого продукта.

Прй изучении кинетики изменения пластической прочности ца-(ентного теста о добавкой АСС и сниженным водоцементным отноше-шем (Б/Ц), соответствующим нормальной густоте, получена аналогичная картина. Определявшими факторами в начальный период • зтруктурообразования является пониженное значение Б/Ц и диспергирующее действие суперпластпфякатора. Как следствие, наблюдайся увеличение скорости нарастания пластической прочности в гервые 1,£+2 часа гидратации. В дальнейшем преоблададаим ста-ювится стабилизирующая эффект, процесо гидратации при этом за-¡едляется, а тем в большей степени, чем выше содержание добавки в цементном тесте. Это нашло подтверждение и при определении ■едловыделения цементных сиотем с различной дозировкой АСС: десь также отчетливо наблюдалось удлинение индукционного парада о увеличением дозировки АСС.

Анализируя интегральные кривые тепловыделения, можно отме-ить тот факт, что добавка АСС в большей отепени интенсифидиру-т тепловыделение, чем С-3, что, по-видимому, связано как о хи-ичеоким, так и олигомерным составом СП АСС.

Это достаточно четко проявилось ори изучении тепловыделения йментного теста о добавками на основе компонентов I антрапено-ой фракции. Судя по максимальным температурам тепловыделения, . также интегральным кривых тепловыделения, практически все до-авки удлиняют период структурообразования цементного камня о ослвдувдей интенсификацией его твердения.

Ревультаты исследования влияния добавок на прочность цвися ного кашш со сниженным В/Ц, соответствующим НГЦГ, при твердеяы в нормальных температурно-влажкостных условиях показали, что в первые сутки все образцы имеет примерно одинаковую прочность, в уровне контрольного образца без добавки, Однако, ухе в 3-сугоч-ном возрасте начинается существенный прирост прочности цементне го камня с добавками. В 28-суточном возрасте наибольший прирос! прочности обнаружил образец с добавкой на основе карбазола (45? ва ним - с АСС (Зб£), затем - с С-3 (282). При этом фазовый оо-став новообразований принципиальных отличий не имеет. Различие заключается в колебаниях интенсивности дифракционных линий отдельных фаз. Вместе с тем, отмечена стабилизация добавками зародышей ряда гидратных фаз, например, портландита, в результат! чего изменяются условия их кристаллизации. 3 итоге, многае про' дукты гидратации представлены аморфными или слабозакристеЕЕйЕО ванными фазами.

Элзктронно-Ашкроскопические исследования выявили особенно образования коагуляционных и кристаллизационных структур при гидратации С^Б и Здолбуновского портландцемента в прасутства новых добавок. Во всех случаях их применение способствовало по лучению камня о более однородной структурой и пористостью, что должно способствовать повышению его прочности и долговечности и улучшению деформативности.

Таким образом,результаты изучения свойств цементных еноте с СП АСС позволили- сделать вывод о том, что добавка АСС молит быть перспективной в производстве высокопрочных бетонов.

Примечателен тот факт, что благодаря проведений! исследованиям свойств добавок на основе индивидуальных компонентов

I антраценовой фракам я научена? шх влияния на овойотва печатных снотсм, появляется воамоянооть направленного у лучше шя свойств плаатяфН'Каторов на ооновэ антраценсодэржощэго' сырья 9а счёт повышения однородности группового ооотава I антраценовое фракции о использованием многоступенчатых режимов сннтееа добавок на стадиях сульфирования и псликонденсацим.

□о результате« этжх исследований были определены также оптимальные параметры сектееа добавок на основе гнтраценсодержа-щого сырья, соложенные з основу разработанного в НИМБ технологического регламенту.

Подбор состава зысокопрочного бетона о добавкой АСС осуществлялся по методике, изложенной в "Инструкции по получению тяжелых бетонов о аффективными химическими добавками - оукерояаоти-

фикаторами и кгадшкенымя добавками на ах ооновэ"( КН Ií?7~§4 »

Минобороны

У., LÍO СССР, I0S5), В результате получены высокопрочные бетоны класса В 65 и В 70 нормального твердения я ясслэ IB0, ооответ- . ственнос из удобоукладаваемой бетонной cueoa о GK « 5 си, Б/Ц « 0,25 следующего ооотава: Ц - 550 жг, П - 605 кг, Щ - 1405 кг, Б - 133 л, АСС - 1,22 масоы цемента. íi'a бетона данного ооотава была изготовлены образцы для определения спазико-механи-чсскшг характеристик.

Исияодовал2э подвижности бетонной смеся s годоредуцирупцей способности добавка АСС, а сравнении о С-3, проводили па двух В!!да2 цомзнтов а содорканием СдА Б2 (Еалгородокий) s г1% (Здол-бтвовскаа.).

Как показали проведенные иссльдоьания по определении подвижности бетонной"смеси.добавка АСС позволяет получать латыэ снеся и СК ^ 22-s24 см, однако, хек отмечалось ранее, оптгмальпая до-

вировка АСС несколько превышает аналогичную для С-3 (0,6*С,8£) в составляет 1+1,25%. Следует отметить, что бетон из литой бетонной смеси характеризуется прочностью, равной прочности контрольного состава без добавки, т.е. снижения прочности бетона при применения , АСС не происходит. Это позволяет, в соответствии о ГОСТ 24211, отнести АСС к пластификаторам I грушш -суперпластификаторам. Добавка АСС, как и С-3, более эффективна на низкоалшинатном цементе.

Водоредухшрующая способность АСС возрастает о увеличением до- 1 аировки и достигает максимума (20ч 23* снижения количества воды затворения) при дозировке, близкой к оптимальной (1,25£ массы цемента) . Дальнейшее повышение дозировки добавки не приводит к уменьшению количества воды затворения. Характерно, что максимум величины водоредуцпрования для АСС достигается также при дозировке, несколько большей, чем для С-3. С увеличением содержания алшинатных фаз цемента эффективность АСС, как и С-3, несколько снижается.

Проведенные исследования по попределеняю сохраняемости бетонной смеси с АСС показали, что она ниже, чем с С-3, и не превышает 20-25 мин. На практике это создает определенные трудности и требует проведения дополнительных мер по устранению этого недостатка, '

Для повышения сохраняемости бетонной смеси в неё, наряду о АСС, вводили добавки-замедлители схватывания: ЛСТ (0,2? массы цемента );ГК1-1 О (0,1?) и СБК (0,05?).

Анализ полученных результатов показал, что добавки-замедлители схватывания позволяют регулировать сохраняемость бетонной смеси с АСС в широкш диапазоне. К числу наиболее эффективных замедлителей схватывания относится добавка СБК, позволяющая увеличить сохраняемость до I часа и более.

Высокопрочный бетон с добавкой АСС, твердевший в нормальных ^емпературно-влажностных условиях и подвергавшийся ТБО, характе-

разуется игтвнснвнда набором прочности в ранние орокн (табл.1).

Следует подчеркнуть» что после достижения бетоном в оуточном возрасте 75-85? марочкой прочности и о дальнейшей наблюдается устойчивый ее рост. К 50 суткам прочнооти батонов, твердевших в нормальных условиях г после ТВО, з нрав нив аютол.

Таблица I

Кинетика роста прочности ВПБ о добавками АСС а С-3

Добавка, уеловяя твердения Поочность бетона*} в пояпасте. стт

13 7 14 28 36 90 120

АСС, ИТ .Шой 3£и1 ZL& ШьО. SL1 З&лй ш

0,75 0,90 0,91 0,97 1,0 1,02 1,13 1,22

АСС, ТВО 22*2 _ 21*1 SO J-QI.4

0,85 1,0 1,01 1,05 1,07

С-3, НГ ШЛ iLA ZL3. ШЛ _ . • 21*1

0,42 0,53 0,89 1,0 1,04 1,06

А'иад чертой - прочность бетона, !<Яа, под чертой - относительная прочнооть

*—Данные ио прочности в возрасте 180 с$т.

Определенно деформатявноста бетона с добавкой АСС при кратковременном нагругаяии сжатием показало, что начальный модуль упругости на 14-18? превышает пачальньгй модуль упругости, принятый по экстраполяции значений СНиП 2.03.01-84* от бетона класса В 60, ™ составляет (45-г-17)х10"^3 МПа; коэффициент Пуассона равен 0,2-0,22 при достаточно высоких ( Ясге а0,87) значениях верхней границы ыггсротрапшнообразовавия.

Для бетона нормального твердения о СП АСС значения коэффициента призменной прочности в возраста 28 суток несколько ниже, чаа для батона' соответствующей прочности на сгатие в более поздние сроки, однако при дальнейшем твердении этот параметр достигает обычных значений.

Значения деформяий усадки бетона с АС С нормального твердо*_

вия в среднем составили 34x10 . Невысокое значение величины деформации усадки исследуемого бетона можно объяснить тем, что при плотной мелкопористой структуре высокопрочного бетона удаление влаги из пор поверхностных слоев не сопровождается деформациями усадки образца в целом.

Деформации усадки и ползучести бетона нормального твердения возрастали незначительно и за 200 сут оостевили всего 18аЮ"®. Усадка батона за этот период составила 17x10"^. Следовательно, деформации ползучести проявились очень слабо.

Объяснить полученные результаты однозначно трудно. В любом олучае, для установления устойчивости результатов представляется необходимым провести дополнительные исследования длительного деформирования высокопрочных бетонов с АСС, в том числе под нагрузкой различного уровня.

Проведенные исследования показали, что благодаря рациональному подбору состава бетона, использовании качественных составляющих к с помощью применения добавки АСС в работе удалась получить ВПВ класса по прочности выше В 60, нормируемого СНиП 2.03.01-64, с улучшенными прочностными и деформативныш характеристиками.

Как ухе отмечалось, появление нового поколения высококачественных цементов - вяжущих нивкой водопотребности - открыло новые возможности получения БПБ.

Поскольку в наших предварительных исследования было установлено, что СП АСС отвечает требованиям ТУ 21-26-20-92, предъявляемым к модификаторам для производства ВНЗ, »то предопределяло дальнейшие эксперимента, шшразленныо на выбор оптимальной дозировки, полу^^в кривы*, помола е. оптимизации врвмани механо-хиючесг.ой ахтйвацки.

Критериями выбора оптимальных значений параметров являлись получение минимального значения водопотребности и максимальной, прочности при твердении ВНВ в нормальных условиях я при тепло-влакностной обработке.

Анализ полученных результатов показал, что оптимальная дозировка СП АСС составляет 2,5?, продолжительность помола - 2,5 часа, что, в свою очередь, обеспечивает получение удельной поверхности вявутцего порядка 5400...5500 см^/г о активностью 90 Ша по ТУ 21-26-20-92.

Следует отмотать, что дозировка СП АСС при получении ВНВ несколько чыше, чем у обычно применяемого модификатора - СП С-3, однако зта разница меньше, чем при использовании суперпластифшсаторов г бетонах по традиционной технологии, что при более низкой стоимости свидетельствует о более высокой удельной эффективности применения СП АСС при получении ВКЗ, чем е качестве пластифицирующей добавки при приготовлении бетонных и растворных смесей.

Изучение процессов структурообразогензя цементного теста из ЕНЗ на основе модификаторов С-3 н АСС веяеило, что характэр влияния этих добавок на пластическую прочность практически аналогичен.

Однако, лемвнтное тесто из ВНВ с СП АСС характеризуется более интенсивным нарастанием пластической прочности, что, с одной сторона, позволяет отнести указанные композиции к клаооу быстротвер-деашзх, а с другой ~ безусловно должно отразиться на сохраняемости бетонной смеси.

Характеру структурообразовашя твердеющего цементного теста соответствует а кинетика его тепловыделения. Если для исходного портландцемента максимум тепловыделения приходится на 10-12 ч, для теста с добавкой АСС - на 11-13 ч, то для теста из ВНВ с добавкой АСС он достигается я более ранние сроки - 8-10 ч. Это можно объяс-

нить достаточно низким водооодерканием цементных паст иэ ВНЗ и высокой удельной поверхностью вяжущего и новообразований, что приводит к интенсификации процесса твердения. При этом фазовый состав новообразований цементного камня ВИВ о СП АСС и обычного цементного камня с СП АСС идентичен.

ВНВ с СП АСС обладает существенным преимуществом перед портландцементом как по темпу твердения, так и по абсолютному значении прочности. Так, в возрасте I сут нормального твердения проч-иость цементного камня из ВНЗ в 1,61 раза превышает прочность контрольных образцов, а в более поздние сроки - с 1,5-1,55 раза.

Таким образом, ВНВ о СП АСС может эффективно применяться для получения высокопрочных бетонов.

На основе ВНВ с СП АСС в работе подучены высокопрочные бетоны класса В 70 и выше из удобоукладыааемых смесей.

Установлено, что бетонные смеси на ВНВ, по сравнении со смесями на традиционном портландцементе, характеризуются, в среднем, на 40-60 л/м3 меньшей водопотребностыз и значительно более высокой чувствительностью к изменению расхода воды затворения. Сохраняемость таких смесей не превышает 20-30 минут, что создает определенные трудности при практическом их использовании. Это мокет объясняться, с одной стороны, высоким расходом вяжущего при получении высокопрочных бетонов, с другой - природой самого модификатора, так как аналогичная картина наблюдалась и при использовании СП АСС в качестве добавки х бетонам, изготавливаемым по традиционной технологии. В любом случае, аномально быстрое вагустеванко бетонных смесей на основе ВНВ с СП АСС должно стать предметом отдельных исследований.

Изучение кинетики твердения ВПБ на ВНВ о СП АСС в нормалько-влажлостных условиях показало, что эти бетоны характеризуются интек-

ехввым твердением з раннем возрасте, набирая за сутки до 60-65? ыарочнов прочности. Это свойство предопределяет использование таких бетонов при беспропарочной технологии изготовления железобетонных конструкций, а такие при проведении аварийно-восстановительных и ремонтных работ.

Реализация результатов работы осуществлялась на предприятиях я в организациях Ж Российской Федерации. Так, в в/ч 89515 изготовлены опытно-промышленные партии СП АСС. Показано, что при переходе на выпуск оуперпластификаторов на основе антраленсодерка-дего сырья экономический эффект обусловлен достигаемым уменьшением материальных (за счет низкой стоимости углеводородного сырья) я энергетических (более низкая температура процессов сульфирования и конденсации) затрат. „

Из результатов проведешюго расчета следует, что прибыль на стадии производства в условиях модульного цеха мощноотыо 6,0 тыс. т.з год составит не менее 132 руб. на тонну в ценах 1984 г.

8 а/ч 44526 с суперпластификатором АСС выпущено 120 м3 бетона, пз которого изготовлена фрагменты специальных сооружений. Так как себестоимости бэтоноа с С-3 и АСС близки, то экономический эффект • ыокег быть подучен в процессе сооружения и эксплуатации объектов за счет улучшения физико-механических характеристик бетона с АСС.

ОБЩИЕ ШВСЛН

1. На основе изучения взаимосвязи строения и свойств суп ер -пластификаторов с их поведением в цоментно-водных системах обооно-эана целесообразность разработки и применения новых добавок из аэтраценсодерващего сырья для получения высокопрочных бетонов.

2. Изучен новый высокоэффективный суперпластификатор АСС, получаемый сульфированием I антраценовой фракции о последующей по-

двконденсацивй оульфокислот к нейтрализацией продуктов конденсации . Определены оптимальные условия синтеза АСС, а также изучены ооотаа в свойства растворов добавки, необходимые для ее применения в бетоне.

3. С использованием комплекса физико-механических методов восладования изучены особенности процесоов гидратации в структуро-образования, отруктург* в прочность цементного камня а присутствии оуперпластификатора АСС, а также специально синтезированных добавок на основе отдельных компонентов I антраценовой фракции.

Действие новых добавок связано о их адсорбцией на границе раздела "твердое-жидкое". Введение суперпластификаторов на основе высококовденсированных углеводородов в цементные системы с водо-паментным отношением, соответствующим НГЦТ, интенсифицирует процессы гидратации и структурообразования в течение первых 2-4 часов с последующим их замедлением, способствуя при этом более полному протекание процессов гидратации и синтеза прочности в позд-»

ше сроки. Структура модифицированного цементного камня отличается отсутствием крупных пор и плотностью, определяющейся мелхокрио- , тадлитностью новообразований.

4. Показано, что СП АСС является высокоэффективным разжигателем бетонной смеси. Максимальный пластифицирующий эффект достигается при дозировке 1-1,25? массы цемента. Водоредуцирующая способность АСС позволяет снизить водоцементное отношение на 20-23?.

5. Введение СП АСС в бетонную смесь приводит к снижению ее сохраняемости во времени. Предложены комплексные химические добавки на основе АСС для устранения этого недостатка.

6. Применение в бетоне нового СП АСС при рациональном подборе состава бетон^ и использовании качественных заполнителей позволяет получать высокопрочные бетоны классов по прочности на сжатие

- 21 -

до В 7С включительно на портландцементе М 5Ю.

7. Прочность бетона нормального твордения о АСС в возрасте I суток составляет более 60 МПа, что позволяет распалубливать, транспортировать и нагружать конструтаии из них в раннем возрасте.

8. Исследованы кратковременные и длительные прочностные и де-форматавные свойства бетонов с АСС. Прочностные нормативные и расчетные характеристика, а т отеке значения начального модуля упругости высокопрочного бетона о СП АСС могу? с достаточно высоким запасом приниматься либо по таблицам 12, 13 и 18 СНиП 2.СЗ.01-84* путем экстраполяции данных нота от класса В 60 на соответствующий класс по прочности на сжатие бетона с АСС, jeöo по данным . предлагаемым КИОТ для высокопрочна б&тонов классов по прочности на сжатие от

В 55 до В 90.

9. Высокопрочные бетоны с СП АСС при модуле открытой к высыха-шш поверхности Ма £ С,4 обладают поименной усадочностью. 3 бетонах нормального твердения деформация усадки на 21% ниже значений, .приведенных л "Рекомендациях по учету ползучести з уевдкл при рас-чзтэ аалезобетонных копструкций".

10. Показана возможность получения вяжущих низкой вс-допотроб-кссти о использоранаем более дашовых к доступных суперпластафзка-торов типа АСС, При этсм активность БНП-ЮО составляет не менее 90 МП а, На основ? RHB с АСС получены и изучены основные свойства высокопрочных бетонов класса В 70.

11. Осуществлен выпуск опытных партий АСС з апробация высокопрочных бетонов в производственных условиях в/ч 44526.

Экономический эффект в процессе производства СП АСС образуется за счзт снижения себестоимости его изготовления и составляет не иэнэо 132 руб/т (в донах 1984 г.), при объема производства нэ Meli о о 6 ткс.т в год. Дополнительный экономический эффект может быть

танка получен в процессе возведения ■ эксплуатации конструкций

■ сооружений аа счет улучшения фвзкхо-чюхаяжческих характеристик бетона о АСС, несмотря ва то, что себестоимости бетонов о добавками С-3 и АСС близки.

Основные положения диссертации изложены в следующкх работах:

1. Фаликман В.Р., Вовх А.И., Артемов АЛ., Уразбакяэва Ф.Ш. Новый суперпластификатор для получения высокопрочных бетонов//Комш>-терный поиск оптимальных кодификаторов хачества кошозжтов/ Тез.докл.научн.-техн.сеыанара. - Одесса, 1992. - С.6.

2. Фаликман В.Р., Уразбакиева Ф.Ш. Использование антрапенсодержа-вих фргюшй коксохимического производства для получения супер-п$астифшсаторов//Экологическиэ аспекты технология производства строительных материалов/Тез.докл.научн.-техн. семинара. -Пенза, 1992. - С.106-107.

3. Артеыов АЛ., Вовк А.И., Фаликман В.Р., Уразбакиева Ф.Ш. Новый суперпластвфикатор на основе антрацэнеодервашего сырья / Военно-строительный бюллетень. - 1992. - А 2-3. - С.34.