WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

СОЛОВЬЕВ

ДМИТРИЙ ВАДИМОВИЧ

Улучшение СВОЙСТВ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ

ТОнкОсЛОЙНЫХ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

ПОВЕРХНОСТНОГО И ПРОНИКАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа

2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения».

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Шангин Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Попов Валерий Петрович

кандидат технических наук, доцент

Анваров Рамиль Айдарович

Ведущее предприятие – Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет) кафедра «Теоретические основы материаловедения»

Защита состоится « 27 » ноября 2008 г,

в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета 212.289.02 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете

по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке университета.

Автореферат разослан «24 » октября 2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

д.т.н., профессор И.В.Недосеко

Актуальность работы:

Тонкослойные цементные композиции (ТЦК), получаемые по разным технологиям – таким, как одно- или много компонентные сухие строительные смеси, строительные растворы или комплексные технологии, являются одними из наиболее востребованных современных материалов в строительстве, которые расширяются от, например, кладочных растворов или всех видов штукатурных и других к более функциональным – звуко-, тепло-, гидро- защитным цементным композициям в соответствии с задачами достижения комфортного жилья и качественного строительства, а также и с учетом экологии и создания качественных композиций по ликвидации повреждений бетонных сооружений.

Однако, в традиционных ТЦК, такой параметр, как защитность любой специфики требует дальнейшего совершенствования и может быть достигнут использованием, в том числе и высокоэффективных химических добавок нового типа - в виде твердых дисперсий, в которых используются свойства особенностей размера этих дисперсий, лежащих в нано – области. К таким дисперсиям относятся добавки коллоидных растворов, например, коллоидный раствор кремнекислоты. Кроме того, при исследовании защитности не исчерпан резерв знаний химического поведения в затвердевшем камне на цементной основе известных электролитов, так как часто при «лечении» поверхности затвердевших бетонов и нанесении защитных покрытий, кроме высоких требований к самим ТЦК во многом важная роль состоит в способности смеси, из которой готовится ТЦК, проникать в глубь подложки, улучшая при этом и эксплуатационные свойства основания, т.е. проникающая способность цементной смеси и закономерности ее изменения во многом способствуют улучшению качества покрытия. Особый интерес также при рассмотрении свойств ТЦК вызывает поверхность раздела покрытия и бетонной основы, которая может быть рассмотрена как своего рода контактная зона и которая играет такую же важную роль в защитности и активности, которую ей отводит композиционное материаловедение.

Предлагаемая работа посвящена исследованию влияния добавок нового типа (коллоидные растворы), новых свойств известных добавок (проникающих) и границы раздела покрытия-основания для улучшения специальных свойств ТЦК, таких как гидроизоляционные поверхностного и проникающего действия, получаемых по технологии сухих строительных смесей.

Цель работы состояла в улучшении свойств гидроизоляцион-ных тонкослойных цементных композиций (ТЦК) поверхностного и проникающего действия с помощью добавок.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:

  • определение параметров добавок, обеспечивающих получение высокоэффективных тонкослойных гидроизоляционных поверхностных и проникающих цементных композиций;
  • определение основных физико-механических свойств ТЦК с выбранными добавками и механизма их действия;
  • осуществление опытно промышленного апробирования ТЦК с улучшенными свойствами.

Научная новизна:

  1. Показано, что уровень основных механо-физических свойств гидроизоляционных тонкослойных цементных композиций (ТЦК) поверхностного и проникающего действия – плотности, водонепроницаемости, трещиностойкости, прочности и морозостойкости можно повысить введением коллоидных растворов кремнезоля и специальных электролитов; прослежены механизмы влияния добавок на свойства ТЦК; результаты исследования легли в основу создания гидроизоляционных поверхностных и проникающих ТЦК высокого качества.
  2. Показано, что адгезию ТЦК к защищаемой бетонной поверхности можно прогнозировать исходя из представления о донорно-акцепторном взаимодействии, осуществляемом образующимися в покрытии и существующими в бетонной подложке гидросиликатами; установлено, что адгезия покрытия тем выше, чем большее количество гидратных фаз образуется в покрытии и содержится в бетонной подложке, что согласуется с классом бетона подложки.
  3. Впервые показано, что проникающую способность ТЦК можно оценивать с учетом природы вводимых солей электролитов – их свойства образовывать труднорастворимые гидроксиды в бетонном теле, что отражает параметр, произведения растворимости гидроксида; определено, что проникающая способность катионов в смеси для ТЦК тем ниже, чем ниже значения произведения растворимости образующегося в камне гидроксида; так же определено, что наиболее проникаемы в бетон катионы, которые не образуют труднорастворимых гидроксидов; составлены ряды катионов и анионов по росту проникающей способности в бетонную подложку при прочих равных условиях.
  4. Исследованы фазовые превращения в ТЦК и показано, что в присутствии коллоидного раствора кремнезоля основными продуктами гидратации являются низкоосновные гидросиликаты, а в присутствии добавок – электролитов тоберморитоподобные гидросиликаты типа CSH (I), также исследованы продукты превращений в бетонном теле, обработанном ТЦК проникающего действия и показано, что в бетонной подложке увеличивается количество гидратных соединений, которые также представлены, в основном, тоберморитоподобными гидросиликатами типа CSH (I).

Практическая ценность работы:

  1. Установлено, что создание высокоэффективного гидроизоляционного ТЦК - покрытия, работающего в тонком слое, возможно с использованием добавки на основе золя ортокремниевой кислоты, которая обеспечивает при испытании по ГОСТ 12730.5-84 повышение водонепроницаемости до 16 атм, при испытании по ГОСТ 5802-86 повышение прочности на сжатие на 32%, прочности на растяжение при изгибе на 57% и коэффициента трещиностойкости на 22%.
  2. Показано, что адгезионная прочность к бетонной подложке (при прочих равных условиях) в присутствии золь-добавки в гидроизоляционном поверхностном ТЦК покрытии увеличивается на (47-66)% в зависимости от класса бетона подложки и повышается в следующей последовательности: В15В22,5В30. Определена зависимость повышения водонепроницаемости бетонной подложки от толщины гидроизоляционной поверхностной ТЦК. Установлено, что каждые 2,5 мм ТЦК покрытия повышают водонепроницаемость основания на 0,2 МПа, при максимальном значении гидроизоляционного покрытия 10мм. Выпущена опытно-промышленная партия сухой смеси для гидроизоляционной ТЦК поверхностного действия.
  3. Для проникающей растворной смеси ТЦК предложен модификатор, который обеспечивает более интенсивное продвижение компонентов смеси ТЦК в бетонную подложку на глубину до 40 мм, в течение 1 часа, что повышает плотность структуры бетона подложки на 1,3% или на 22 относительных %, прочности на сжатие на 25% и увеличивает водонепроницаемость на 0,4 МПа. Выпущена опытно-промышленная партия сухой строительной смеси для гидроизоляционной ТЦК проникающего действия.
  4. Новизна разработок подтверждена патентом №2305671, 2 техническими условиями: ТУ №5745-001-98593931-2007 «Смесь сухая строительная «Стронг» (гидроизоляционный материал поверхностного действия) и ТУ 5745-002-98593931-2007 «Смесь сухая строительная «Стронг» (гидроизоляционный материал проникающего действия).

На защиту выносятся:

– обоснование выбора добавок, обеспечивающих получение высокоэффективных гидроизоляционных тонкослойных цементных композиций (ТЦК) поверхностного и проникающего действия;

  • основные физико-механические характеристики ТЦК с выбранными добавками и механизм их действия;
  • опытно-промышленное апробирование ТЦК поверхностного и проникающего действия и их применение на строительных объектах.

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на четвертой международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии», Ростов-на-Дону 2006г., на XVI Международном конгрессе по строительным материалам (Германия, г. Веймар, 2006г.), на научно-технических конференциях «Неделя науки 2006, 2007, 2008» г.

Санкт-Петербург, на 2-ой Международной конференции «Пенобетон – 2007», Санкт-Петербург, 2007 г.; на XII Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы. СПб, 2008г.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ и докладов в международных и отраслевых изданиях, в т.ч. 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ, получен 1 патент, разработано 2 технических условия.

Структура и объем диссертации:

Диссертация изложена на 117 страницах основного текста. Состоит из введения, 5 глав, общих выводов, из списка использованной литературы, включающего 119 источников, 7 приложений, 23 таблицы и 23 рисунка.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена результатами экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов физико-химического анализа: рентгенофазового, дифференциально-термического, калориметрического методов, хорошей сходимостью результатов при проведении научных исследований, а также хорошей сходимостью практических результатов, полученными в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях стройплощадки; коэффициент вариации составляет 78%;

Содержание работы

Последние десятилетия в нашей стране и зарубежом интенсивно развиваются исследования по формированию теоретической основы создания высокоэффективных гидроизоляционных материалов. В фундаментальных работах Баженова Ю.М., Батракова В.Г., Кузнецовой Т.В., Комохова П.Г., Бабкова В.В., Сычёва М.М., Полока А.Ф, Ратинова В.Б, Латыпова В.М., Попова В.П., Недосеко И.В. и др. заложены теоретические основы этого приоритетного в настоящее время направления исследований. Несмотря на большое количество работ проблема создания эффективных гидроизоляционных материалов различного функционального назначения остается актуальной и в настоящее время. Решению задачи такого рода и посвящены настоящие исследования.

В работах кафедры «Инженерная химия и естествознание ПГУПС (д.т.н., проф. Л.Б. Сватовская, д.т.н., проф. В.Ю. Шангин) в 2000 – 2006г. были сформулированы представления о тонкослойных цементных композициях (ТЦК), которые формируют разного рода покрытия – защитные, отделочные, клеевые и др., и которые отличаются от конструкционных бетонных материалов на основе цемента тем, что при тонине слоя до 20 мм они характеризуются высокой открытой площадью поверхности уложенного материала; а также отличаются повышенной трещиностойкостью и высокой адгезией к наносимой поверхности. При таких особенностях ТЦК должны быть гидрозащитными.

В работах этих же ученых были названы принципы управления трещиностойкостью введением химических добавок с учетом их энергосодержания по энтальпии (-Н298) и мольных масс (М), гидрозащитность и проникающая способность при этом не рассматривалась. В развитие этих представлений следует отметить, что для обеспечения гидрозащитных свойств могут быть рассмотрены и другие характеристики добавок и их химическое поведение, которые, при равных значениях -Н298 и М могут играть важную роль, например, такие, как размер нано-частиц добавок; кроме того, ранее не учитывалось взаимодействие покрытия и бетонного основания и проникание компонентов смеси в подложку – основание, что может быть принципиальным не только для свойств ТЦК, но и для бетонного основания и композиции основание – покрытие в целом.

Основная идея настоящей работы состоит в использовании знаний: во-первых, об особых свойствах дисперсий нано – размера – гидрозолей, их высокой удельной поверхности и клеющей способности для улучшения свойств ТЦК, во-вторых, об особенностях проявления взаимодействия покрытие-основание на уровне возможных донорно-акцепторных взаимодействий, где ионы кальция (акцепторы) – кислородные электронные пары (доноры) и в третьих, об особенностях химического поведения при проникновении ионов из смеси для тонкослойных цементных композиций (ТЦК) в основание (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема ТЦК во взаимодействии с основанием

а) ТЦК – защитное покрытие; б) ТЦК – покрытие проникающего действия

При проникновении катионов из ТЦК в затвердевший бетон, в котором помимо других ионов присутствуют и ОН- группы, с которыми, возможно, происходит взаимодействие вводимых катионов с образованием гидроксидов и если проникающий катион образует труднорастворимый гидроксид (ПР < 10-5), то этот гидроксид будет служить своего рода барьером для дальнейшего продвижения компонентов смеси в глубь основания, т.е. осуществляет гашение проникающей способности компонентов ТЦК. Если такие труднорастворимые гидроксиды не образуются, то происходит максимальное продвижение компонентов смеси в глубь основания.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»