WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Табл. 2 – Оптимальные комплексы добавок с позиций достижения наибольшей прочности цементных композиций по сравнению с прочностью бездобавочного камня такого же возраста и условий твердения Комплексный модификатор Показатель «СЭП+МК» «СЭП + шлак» «СЭП+МТК» Оптимальный комплекс (0,4-0,7)%СЭП + (0,5-0,8)%СЭП + (0,6-0,8)%СЭП+ в возрасте 1 сут, ВТ (2-6)% АМД+ (10-20)% АМД (3-5)% АМД повышение прочности, % 22 22 Оптимальный комплекс (1-1,2)%СЭП+ (1-1,2)%СЭП+ (0,8-1,2)%СЭП+ в возрасте 28 сут, ВТ (8-12)% АМД (15-25)% АМД (2-3)% АМД повышение прочности, % 30 22 Оптимальный комплекс (0,6-0,8)%СЭП+ (0,6-1,2)%СЭП+ в возрасте 1 сут, ТВО – (10-20)% АМД (1-1,5)% АМД повышение прочности, % 25 Оптимальный комплекс (1-1,2)%СЭП+ (0,6-1,2)%СЭП+ в возрасте 28 сут, ТВО – (15-20)% АМД (1-1,5)% АМД повышение прочности, % 25 Данные табл. 2 подтверждают вышеприведенные результаты. Наиболее целесообразным для достижения высокой ранней прочности без проведения ТВО является применение комплекса «СЭП + МТК», способствующего ускоренной кристалли зации гидратных новообразований в виде высокосновных мелкокристаллических гидроалюминатов кальция. К марочному возрасту его эффективность снижается, что может быть вызвано склонностью гидроалюминатов кальция к перекристаллизации. Наибольший прирост прочности в возрасте 28 сут позволяет получить комплекс «СЭП + МК», приводящий к преобладанию в структуре камня стабильных низкоосновных гидросиликатов кальция. Комплекс «СЭП + шлак» проявляет себя как модификатор средней эффективности, что связано с низкой активностью шлака в условиях водного твердения.

После проведения ТВО применение комплексного модификатора «СЭП + МТК» не позволяет получить значительного прироста прочности, особенно в марочном возрасте. Это может быть связано с формированием хрупкой структуры из гексагональных гидроалюминатов кальция пониженной основности, склонных к перекристаллизации в стабильную кубическую форму. Проведение ТВО является целесообразным в случае применения комплекса добавок «СЭП + шлак», позволяющего в этих условиях повысить прочность камня при существенной экономии цемента.

В четвертой главе приведены результаты исследования влияния СЭП и комплексных добавок «СЭП + АМД» на стойкость цементного камня при термоциклических воздействиях «замораживание-оттаивание», а также определены оптимальные комплексные модификаторы с позиций повышения морозостойкости.

В качестве отклика двухфакторных экспериментов с факторами и интервалами их варьирования, аналогичными описанным в главе 3, оценивали морозостойкость цементного камня, определяемую количеством циклов, которые выдержали образцы без снижения прочности при сжатии более чем на 15%. Замораживание вели на воздухе при -18 0С, оттаивание – в воде при 18-20 0С.

Зависимости влияния комплексных модификаторов «СЭП + АМД» на морозостойкость цементного камня при водном твердении приведены на рис. 6. Установлено, что с увеличением дозировки СЭП без добавления АМД морозостойкость цементного камня повышается на 50% (рис. 6), хотя водоредуцирующий эффект СЭП составляет при этом всего 20%. Это свидетельствует об увеличении стойкости камня к циклическому замораживанию-оттаиванию не только за счет снижения водоцементного отношения и повышения плотности камня, но и вследствие влияния СЭП на фазовый состав и структуру цементных композиций.

а) комплекс «СЭП + МК» б) комплекс «СЭП + шлак» в) комплекс «СЭП + МТК» Рис. 6 – Зависимости изменения морозостойкости цементного камня (циклы) в области варьируемых факторов при водном твердении Физико-химические процессы, протекающие в цементном камне при термоциклировании, исследовали методами рентгенофазового и термического анализа, а также с помощью электронной растровой микроскопии. Выявлено, что увеличение морозостойкости цементного камня в присутствии СЭП может быть связано с замедлением перекристаллизации высокоосновных ГСК в гидратные фазы с меньшей основностью при снижении рН среды из-за вымывания портландита. При замораживании и оттаивании из метастабильных гелеобразных гидратных фаз, присутствующих в структуре камня вследствие введения СЭП и характеризующихся отношением СаО/SiO2, близким к 3, начинает кристаллизоваться Са(ОН)2. Это способствует поддержанию рН среды и замедляет перерождение кристаллических C-S-H (II) (рис. 7). При этом основность гелеобразных участков метастабильной C-S-Hфазы, откуда идет выделение портландита, снижается и затем происходит их кристаллизация. Полученные данные согласуется с общепринятыми представлениями о переходе первичного гидрата во вторичный и подтверждают выдвинутые предположения о природе данных гелеобразных включений.

Рис. 7 – Цементный камень водного твердения с 1,2% СЭП после 150 циклов «замораживания-оттаивания» Наличие портландита в композициях с СЭП после максимального числа циклов замораживания-оттаивания, установленное методами термического и рентгенофазового анализа также свидетельствует о компенсации дефицита ионов кальция в жидкой фазе за счет дополнительной кристаллизации Са(ОН)2 из метастабильных гидратных фаз при термоциклировании.

При введении СЭП в комплексе с кремнеземистыми АМД происходит максимальное повышение морозостойкости за счет преобладания в цементном камне более стойких к снижению щелочности среды гидросиликатов кальция пониженной основности. Они, в связи со значительным водоредуцированием комплексов «СЭП + МК» и «СЭП + шлак», образуют плотную, малопроницаемую структуру. Дополнительно морозостойкость повышается за счет влияния СЭП, препятствующего снижению рН среды при дополнительной кристаллизации портландита из метастабильных гелеобразных участков «маточного раствора». Повышенную морозостойкость цементного камня с комплексом «СЭП + МК» по сравнению с модификатором «СЭП + шлак» можно объяснить большей пуццолановой активностью МК в водных условиях твердения. Применение комплекса «СЭП + МТК» не позволяет получить значительного эффекта повышения морозостойкости вследствие формирования структуры камня из метастабильных гексагональных гидроалюминатов кальция, склонных к перекристаллизации при термоциклировании в гидрогеленит и кубический С3АН6.

После ТВО максимальной морозостойкости позволяет достичь применение комплексного модификатора «СЭП + шлак» (рис. 8а). При этом основным фактором повышения стойкости камня к морозной агрессии является введение шлака, способствующего формированию плотной структуры из мелкокристаллических ГСК пониженной основности. Эффект от применения СЭП снижается вследствие изначально меньшего отношения CaO/SiO2 гелеобразных включений «маточного раствора», а также их выраженной склонности к ускоренной кристаллизации на ранних стадиях термоциклирования.

Для комплекса «СЭП + МТК» в условиях ТВО (рис. 8б) сохраняются те же тенденции, что и при водном твердении: структура камня с включениями хрупких гексагональных гидроалюминатов кальция пониженной основности, а также пониженная эффективность добавки СЭП в условиях ТВО не позволяют значительно повысить морозостойкость цементного камня.

а) комплекс «СЭП + шлак» б) комплекс «СЭП + МТК» Рис. 8 – Зависимости изменения морозостойкости цементного камня (циклы) в области варьируемых факторов после ТВО Комплексы добавок, позволяющие добиться максимальной морозостойкости цементного камня в зависимости от условий твердения, приведены в табл. 3.

Табл. 3 – Оптимальные комплексы добавок с позиций достижения наибольшей морозостойкости цементных композиций по сравнению с морозостойкостью бездобавочного камня аналогичных условий твердения Комплексный модификатор Показатель «СЭП+МК» «СЭП + шлак» «СЭП+МТК» Оптимальный комплекс (0,9-1,2)%СЭП + (1-1,2)%СЭП + (1-1,2)%СЭП+ при водном твердении (6-12)% АМД+ (20-40)% АМД (3-5)% АМД повышение 100 75 морозостойкости, циклы Оптимальный комплекс (0,6-1,2)%СЭП+ (1-1,2)%СЭП+ при проведении ТВО – (30-40)% АМД (5-7,5)% АМД повышение 100 морозостойкости, циклы В пятой главе осуществлен выбор комплексных модификаторов для получения высококачественных цементных бетонов с учетом технических требований к ним и условий твердения, приведены результаты исследования тепловыделения цемента в присутствии рекомендуемых комплексных модификаторов и сравнение свойств полученных бетонов. Представлен расчет экономического эффекта, полученного от внедрения комплексных модификаторов «СЭП + МК» и «СЭП + шлак» в производство на ООО «Симбет» и ОАО «Челябинский завод ЖБИ-1».

Принимая во внимание влияние комплексных модификаторов на кинетику набора прочности цементным камнем, особенности формирования фазового состава и структуры цементных композиций в их присутствии (гл. 3), а также стойкость модифицированного цементного камня в условиях циклических воздействий «замораживание-оттаивание» (гл. 4) для получения бетонных смесей и бетонов были выбраны следующие комплексные модификаторы:

– для бетонов нормального твердения с высокими требованиями по водонепроницаемости и морозостойкости: «1% СЭП + 10% МК»;

– для сборного железобетона, предназначенного для дорожного строительства и мостостроения: «1% СЭП + 30% шлака»;

– для бетонов нормального твердения средней морозостойкости с требованиями по высокой марочной прочности и ускоренной кинетике ее набора: «1% СЭП + 5% МТК».

Для более подробного изучения скорости и полноты протекания гидратации цемента в присутствии СЭП и рекомендуемых комплексных модификаторов «СЭП + АМД», а также для конкретизации областей их применения было проведено исследование полного тепловыделения и скорости изменения тепловыделения в термосном калориметре (рис. 9).

а) б) Рис. 9 – Влияние СЭП и комплексных модификаторов «СЭП+АМД» на скорость тепловыделения (а) и общее тепловыделение (б) при гидратации цемента Проведенные исследования показали, что введение СЭП как совместно с АМД, так и без них, вызывает снижение скорости протекания гидратационных процессов, выражающееся в замедлении наступления основного эффекта тепловыделения, уменьшении скорости тепловыделения, а также снижении общего тепловыделения.

Уменьшение величины основного эффекта тепловыделения и замедление времени его наступления может быть вызвано наличием в структуре цементного камня ме тастабильных гелеобразных гидратных фаз, наблюдаемых в присутствии СЭП и не склонных к кристаллизации в обычных условиях (гл. 3). Применение метакаолинита позволяет максимально ускорить гидратационные процессы в присутствии СЭП даже при введении в небольших дозировках, о чем свидетельствует термокинетическая кривая №5 (рис. 10).

Изучение термокинетических характеристик показало, что для применения в массивных конструкциях с пониженной экзотермией целесообразно применять комплекс «СЭП + МК», для бетонов с ускоренными темпами набора прочности – «СЭП + МТК», а при использовании комплекса «СЭП + шлак» рекомендуется проводить тепло-влажностную обработку для активизации процесса гидратации.

Для оценки влияния СЭП и предлагаемых комплексных модификаторов на свойства бетонных смесей и бетонов, а также для определения техникоэкономического эффекта от применения выбранных модификаторов были подобраны составы бетонов при следующих фиксированных условиях: соотношение «вода/вяжущее» = 0,4; соотношение «песок/щебень» = 0,6; подвижность бетонной смеси П-3; уплотнение бетонной смеси в формах на лабораторной виброплощадке;

тепло-влажностная обработка (ТВО) по режиму ГОСТ 310.4 или нормальные условия твердения образцов (НТ); все АМД вводились взамен части цемента; вода, содержащаяся в растворе СЭП, учитывалась при расчете общего количества воды затворения; корректировка подвижности бетонной смеси осуществлялась варьированием количества модифицированного цементного теста.

Относительный расход цемента в полученных бетонных смесях приведен на рис. 10. Свойства бетонных смесей приведены в табл. 4.

Рис. 10 – Относительный расход цемента в полученных бетонных смесях Полученные результаты показывают, что применение СЭП и рекомендуемых комплексных модификаторов на его основе при одинаковом водоцементном отношении и подвижности бетонной смеси позволяет снизить расход цемента на 2040%, уменьшить расслаиваемость бетонных смесей и увеличить их сохраняемость на 30-45 минут, что актуально при получении бетона для монолитного строительства.

Табл. 4 – Свойства бетонных смесей Вид модификатора 1% СЭП+ Характеристика без доба- 1% СЭП+ 1% СЭП+ 1% СЭП 30% шлавок 10% МК 5% МТК ка Подвижность, см 11 13 14 14 Водоотделение, % 0,6 0,1 нет нет нет Раствороотделение,% 4,5 2,5 1,6 2,1 1,Средняя плотность, кг/м3 2490 2290 2280 2445 Сохраняемость подвижности в пределах 15 45 45 60 марки, мин Кинетика набора прочности разработанных бетонов при нормальном твердении приведена на рис. 11, остальные свойства бетонов – на рис. 12.

Рис. 11 – Прочность при сжатии бетонов нормального твердения Рис. 12 – Свойства бетонов нормального твердения Полученные результаты свидетельствуют, что наибольшего прироста прочности (около 40%) по сравнению с бетоном без добавок как в ранние сроки, так и в марочном возрасте позволяет достичь применение комплекса «СЭП + МТК», однако наибольшей морозостойкостью и водонепроницаемостью характеризуется бетон с комплексным модификатором «СЭП + МК».

Свойства бетонов после ТВО представлены на рис. 13. Применение комплекс ного модификатора «СЭП + шлак» в бетон при условии проведения ТВО позволяет получить значительный эффект увеличения морозостойкости и водонепроницаемости при обеспечении эквивалентной прочности и существенной экономии цемента.

Рис. 13 – Характеристики бетонов после ТВО Таким образом, применение комплексных модификаторов «СЭП + АМД» позволяет повысить эффективность как бетонных смесей, так и бетонов, способствуя улучшению технологических и эксплуатационных характеристик.

Разработанные комплексы добавок «СЭП + шлак» и «СЭП + МК» прошли успешную апробацию в производственных условиях на ОАО «Челябинский завод ЖБИ-1» и ООО «Симбет» (г. Челябинск) на имеющемся оборудовании. Экономический эффект в зависимости от вида модификатора и требований к получаемому бетону составил от 250 до 900 рублей на 1 м3 бетонной смеси, общий экономический эффект составил 297100 рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Разработаны комплексные модификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов и активных минеральных добавок, обеспечивающие повышение прочности, водонепроницаемости, морозостойкости тяжелых конструкционных бетонов за счет снижения водоцементного отношения, формирования стабильных гидратных фаз цементного камня и поддержания повышенного рН среды в условиях циклического замораживания-оттаивания.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






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