WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

3

На правах рукописи

Чулкова Ирина Львовна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Белгород – 2011

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» Научный консультант – доктор технических наук, профессор Лесовик Валерий Станиславович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Комохов Павел Григорьевич доктор технических наук, профессор Рахимов Равиль Зуфарович доктор технических наук, профессор Лукутцова Наталья Петровна Ведущая организации Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)

Защита состоится « 15 » февраля 2011 года в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 при Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

Автореферат разослан «___ »_______________2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета Г.А.Смоляго

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для реализации положений «Стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 года» необходимы высококачественные строительные композиты. Получить эффективные материалы и долговечные изделия возможно, вскрыв значительные резервы в управлении эксплуатационными свойствами бетонов и других материалов на основе цемента путем целенаправленного формирования структуры и свойств цементного камня в процессе его твердения, в том числе путем введения минеральных и химических добавок. Эффективное и экономное использование компонентов, составляющих минеральные композиты, базирующееся на научнообоснованных рекомендациях по их применению для получения изделий с требуемыми свойствами путем регулирования структурообразования от нано- до макроуровня, является актуальной научной проблемой.

Развитие теории целенаправленного структурообразования композитов на основе минеральных вяжущих с использованием природного и техногенного сырья требует проведения обширных исследований на реальных и модельных объектах.

Необходимость выявления закономерностей, позволяющих управлять процессами структурообразования и оптимизировать состав и свойства композитов, определяет актуальность данной работы.

Для получения высококачественных минеральных бетонов и растворов с широким спектром функциональных возможностей следует использовать комплексные многокомпонентные добавки и композиционные вяжущие, в том числе на основе местного техногенного сырья. Эта задача особенно актуальна для регионов Сибири и Дальнего Востока, развитие которых является стратегической задачей России. Так, использование местного техногенного сырья для производства теплоизоляционных материалов в регионах Сибири и Севера является приоритетным и должно привести к экономии привозного клинкерного цемента и улучшению теплофизических и прочностных характеристик композитов. Создание новых строительных материалов на основе отходов различных производств и соответствующих модификаторов может привести не только к ресурсосберегающему, но и к значительному экономическому эффекту.

Работа выполнялась в соответствии с программами Министерства образования и науки РФ «Строительство», РААСН и Федеральной целевой программой «Жилище» (в рамках приоритетного Национального проекта «Доступное и комфортное жилье – гражданам России»), со стратегиями развития Сибири и Дальнего Востока.

Цель работы - повышение эффективности производства строительных материалов путем управления процессами структурообразования, формирования оптимальной структуры и применения техногенного сырья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение процессов структурообразования и оптимизация структуры и свойств цементного камня и композита в целом в процессе гидратации и твердения с использованием техногенного сырья;

- создание строительных композитов с заданными свойствами путем целенаправленного формирования структуры;

- исследование промышленных отходов Сибири и Дальнего Востока в качестве возможного сырья для производства композиционных вяжущих и бетонов;

- разработка рекомендаций и создание энергосберегающих технологий производства строительных композитов с учетом их модифицирования специальными добавками;

- разработка нормативных документов, апробация и внедрение предложенных технологий и эффективных строительных материалов в производство и в учебный процесс.

Научная новизна. Разработаны принципы регулирования процессов структурообразования применительно к строительным композитам на основе техногенного сырья, основанные на концепциях современного естествознания, принципе сродства структур, которые заключаются в функциональной структурной иерархии, в выделении технической и технологической систем, формировании требований к создаваемым системам, нахождении свойств композитов, процедуры их оценки с целью определения управляющих воздействий и границ управления.

Установлены закономерности измельчения клинкеров в зависимости от их минерального состава, что позволяет целенаправленно регулировать гранулометрический состав цементов в зависимости от назначения и особенностей технологии строительных материалов на их основе. Предложена гибкая технология корректировки С3А в рядовых цементах путем сепарации фракций различного размера, что позволяет получать как высокоалюминатные, так и сульфатостойкие портландцементы на основе рядовых клинкеров.

Установлены закономерности изменения состава жидкой фазы в зависимости от вида цемента без добавок и с добавками электролитов с различными анионами.

При анализе закономерностей влияния различных электролитов на скорость гидратации, схватывания и твердения цементных систем (бетонов) исходим из того, что скорость процесса взаимодействия клинкерных минералов с водой определяется не интенсивностью проникновения молекул воды, а скоростью выноса ионов Са2+ от гидратирующейся поверхности частицы наружу, т.е. в поровое пространство. Из этой концепции следует, что чем больше растворимость кальциевых солей данной кислоты в воде, тем выше степень пересыщения жидкой фазы по отношению к гидратным фазам по иону кальция, тем больше скорость гидратообразования и твердения. В связи с этим растворимость кальциевых солей различных кислот в воде может служить критерием их выбора в качестве химических добавок для ускорения гидратации и твердения бетонных смесей.

Установлена причина различной эффективности суперпластификаторов при использовании цементов разных типов на основе представлений о взаимодействии поверхностных зарядов твердой фазы и функциональных групп органических химических добавок. Достигнуто значительное повышение эффективности олигомеров нафталинсульфонатов путем удлинения углеводородного радикала присоединением дополнительных гетероциклических групп, что создает стерический эффект стабилизации. С учетом этого синтезирована новая сильнопластифицирующая добавка «Сульфированная смола фенольная сухая», на основе отхода производства синтетического каучука, что позволяет существенно повысить эффективность бетона.

Выявлен характер закономерности формирования поровой структуры цементного камня и бетона в зависимости от минералогического и гранулометрического состава цементов, минеральных добавок, водоцементного отношения, добавокэлектролитов и органических модификаторов, а также условий твердения. Установлено, что суммарная пористость, содержание макроскопических и капиллярных пор мало зависит от минерального состава цементов, тогда как образование наноразмерных пор очень чувствительно к содержанию алита и алюмината. По характеру восприимчивости поровой структуры к минеральному составу предложено разделить цементы на 4 типа. Минимальным содержанием наноразмерных пор отличается цементный камень 2-го типа (белитоалюмоферритный). При этом механическая прочность цементного камня и бетона с различным содержанием связанной воды, суммарной пористости и крупных пор мало чувствительна к минералогическому составу цемента. В наибольшей степени механическая прочность зависит от содержания нанопор. Особенно это относится к цементу 2-го типа. Остальные 3 типа цемента можно объединить в одну группу со сходным характером взаимосвязи между механической прочностью цементного камня и содержанием нанопор.

С учетом принципа сродства структур доказана возможность направленного изменения капиллярно-пористой структуры и управления влагопереносом в известковом и цементном камне при совместном применении добавок суперпластификаторов и минеральных наполнителей с определенной гранулометрией, что позволяет проектировать композиты на основе вяжущих веществ для реставрации памятников старины. Данная методика была апробирована при реставрации ансамблей Царицыно и Ростова Великого, архитектурных, исторических и культурных сооружений в Сибири и Болгарии.

С целью прогнозирования свойств композитов при проектировании оптимальных составов бетона разработаны математические модели, связывающие качественные показатели материала (прочность при сжатии, плотность, морозостойкость, теплопроводность) с составом бетонной смеси. Выявленные закономерности и созданные модели позволяют проектировать бетон различных видов (тяжелый, легкий и ячеистый) с заданными свойствами при минимальных затратах на его производство (свидетельство об отраслевой регистрации разработки ФАП № 10712 от 05.06.2008).

Для проектирования эффективных строительных композитов с оптимальной структурой и прогнозирования свойств бетонов разработана программа «SAPCoM» на основе математических моделей, связывающих качественные показатели материала (прочность при сжатии, плотность, морозостойкость, теплопроводность) с составом бетонной смеси. Выбор исходных компонентов бетона производится на основе принципов сродства структур для формирования требуемой капиллярно-пористой системы материала.

Практическая значимость. Разработана методика проектирования строительных композитов на основе принципа сродства структур с учетом классификации пор по размерам материалов на основе вяжущих веществ. Использование принципа сродства структур позволяет ускорить поиски и разработку составов новых высокоэффективных бетонов путем подбора исходных компонентов, значительно сократив поисковую часть разработки. Особенно большое значение имеет соблюдение принципа сродства структур при использовании бетонов и растворов гидратационного твердения в реставрационных работах. Ранжирование свойств компонентов при формировании структуры строительных композитов позволяет прогнозировать использование запасов техногенного сырья, объема добавок, выбора технологии строительных композитов и рациональные области их применения.

Предложенная методика корректировки содержания С3А и других клинкерных минералов путем сепарации продуктов помола позволяет на основе рядовых клинкеров получать цементы с регулируемым количеством алюмината и алита.

Тонкую фракцию, выделенную из рядового клинкера размером 0…20103нм, можно использовать в качестве присадки к рядовому клинкеру для получения быстротвердеющего высокоалюминатного цемента и его разновидностей.

Сформулированные в работе закономерности действия ускорителей твердения в зависимости от растворимости их кальциевых солей позволяют выявить и внедрить в практику новые не содержащие хлор добавки-электролиты, что значительно расширит их ассортимент.

Установленное в работе явление повышения эффективности олигомеров натриевых солей сульфонафталиновых кислот в результате присоединения к ним в качестве боковых цепей гетероциклических органических группировок открывает перспективы разработки новых суперпластификаторов с повышенной водоредуцирующей способностью благодаря совместному действию электростатического и стерического факторов стабилизации.

Разработаны следующие малоэнергоемкие ресурсосберегающие композиты, полученные путем целенаправленного структурообразования с использованием золошлаковых смесей и техногенных добавок-электролитов:

- мелкозернистый бетон на заполнителе из золошлаковых смесей, по ряду показателей превосходящий обычные тяжелые бетоны (плотность его ниже на 150300 кг/м3, предел прочности при изгибе выше на 10-15 %, водонепроницаемость при одинаковых расходах цемента выше на две марки). Получены бетоны классов В3,5…В50 по прочности, марок F25…F300 по морозостойкости и W2…W12 по водонепроницаемости;

- бетоны с введением добавки-электролита, ускоряющей твердение – сток химического предприятия, содержащий до 13 % сульфата натрия; решают экологическую проблему Сибири, Дальнего Востока и Севера.

Для эффективного управления структурообразованием бетонных смесей разработана сильнопластифицирующая добавка «Сульфированная смола фенольная сухая (ССФС)» (патент РФ № 23822005), позволяющая в композиционных вяжущих с золами снизить расход клинкерной части цемента до 50 %. Разработана технология получения и применения новых сильнопластифицирующих добавок, композиционных вяжущих и модифицированных бетонов. Разработаны и утверждены соответствующие ТУ и технологические регламенты. Оригинальность и целесообразность применения разработанных технологий подтверждены патентом и авторскими свидетельствами РФ.

Использование установленного автором способа снижения водосодержания теста воздушной извести на порядок, повышения физико-механических характеристик камня, снижения их водопоглощения, повышения долговечности открывает перспективы разработки новых известковых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Разработана методика проектирования требуемых составов растворов и бетонов для реставрации и ремонта зданий и сооружений с учетом структурной пористости цементного, известкового камня (а.с.

№1583387) и пространственной структуры.

Применение разработанного нового материала – пеностеклобетона на основе омоноличивания гранул пеностекла пенобетоном с использованием золы-уноса (патент РФ № 2255920), позволяет значительно повысить коэффициент конструкционного качества легких бетонов и их эксплуатационных характеристик как теплоизоляционного материала с пределом прочности при сжатии до 3,5 МПа, плотностью материала в сухом состоянии 450 кг/м3. Для управления структурообразованием цементной матрицы вводится тонкодисперсная кремнеземистая добавка (ультракислая зола-уноса ТЭС Экибастузских углей). При формировании структуры теплоизоляционного материала образуется C-S-H фаза из свободной извести цемента и кремнезема золы, снижается концентрация извести и соответственно pH цементной фазы, что предотвращает коррозию гранулированного пеностекла в композите.

Разработанная программа «SAPCoM» по проектированию и корректированию составов смесей для тяжелых, легких и ячеистых бетонов с заданными свойствами значительно снижает время на проектирование и позволяет прогнозировать свойства бетона для запроектированного состава бетона; осуществлять планирование эксперимента и получать новые зависимости свойств бетона от его состава (свидетельство ФАП № 10712, 2008 г.).

Практические результаты и научная новизна работы защищены 8 патентами РФ, внедрены в учебный процесс.

Внедрение результатов исследований. Результаты проведенных исследований позволили апробировать и внедрить в производство технологии: получения цементов с низким и высоким содержанием С3А из рядового клинкера; композиционных вяжущих на основе техногенного сырья (цемент, кислая зола, сульфированная смола фенольная сухая); стеновых камней из пеностеклобетона; тротуарной плитки из мелкозернистых бетонов с использованием золошлаковых отходов и добавок суперпластификаторов; изделий из бетонов с крупным заполнителем и добавками: сильнопластифицирующей сульфированной смолы фенольной сухой и ускоряющей твердение (слив, содержащий Na2SO4). Внедрена программа «SAPCoM», позволяющая проектировать и корректировать составы смесей для тяжелых, легких и ячеистых бетонов, прогнозировать их свойства, а также планировать эксперимент и получать новые зависимости.

Разработанные технологии с использованием техногенного сырья апробированы и внедрены на предприятиях стройиндустрии Сибирского региона: в Омске, Сургуте и Новосибирске, а также в Воронеже и Санкт-Петербурге.

Практическая эффективность разработанных реставрационных составов подтверждена реставрационными работами на объектах XYII и XYIII веков при реконструкции ансамблей Царицыно и Ростова Великого, церкви Преображения в Пермской области, при реставрации памятников в Болгарии, а также при реконструкции исторического здания ставки Колчака. На основе экспериментальных данных и натурно-реставрационных работ разработаны рекомендации по составам и способам применения реставрационных материалов для инъектирования (на основе извести) и докомпоновочных работ (на основе рядовых и белых цементов).

Разработан и утвержден комплекс нормативно-технологических документов, обеспечивающих возможность массового применения разработанных строительных композитов при производстве изделий и конструкций для жилищного, гражданского домостроения и дорожного строительства на основе техногенного сырья.

Сформулированы практические рекомендации по изготовлению и использованию химической пластифицирующей добавки «Сульфированной смолы фенольной сухой» в заводских условиях для изготовления ограждающих и несущих железобетонных конструкций и изделий, принят технологический регламент и т.п.

Получен значительный экологический, социальный и экономический эффекты. Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и практического внедрения реализованы в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270107 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», а также бакалавров и магистрантов по направлению «Строительство», отражены в учебных пособиях с грифом УМО и монографии.

Апробация работы. Основные результаты доложены на 37 международных конгрессах, коллоквиумах и совещаниях, международных, всесоюзных (всероссийских), республиканских научно-технических конференциях и семинарах, в том числе: на Международном Конгрессе по цементу и бетону (Пекин, 1989), 3-ем Международном Коллоквиуме «Научные материалы и реставрация» (Остфилдерн, Германия,1992), VII Всесоюзном научно-техническом совещании по химии и технологии цемента «Наука-производству» (Карачаево-Черкесск,1988), IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2007), Международном Конгрессе «Машины, технологии и процессы в строительстве» (Омск, 2007), 3 (XI) Международном Совещании по химии и технологии цемента (Москва, 2009), а также на международных научнотехнических и практических конференциях в Пензе (1991, 2007, 2008), Белгороде (2007, 2009, 2010), Санкт-Петербурге (2007,2008), Омске (1996,2000, 2003, 2007, 2008), Киеве (1987, 1989), Алма-Ате (1990), Краснодаре (2007), Новосибирске (2008, 2009), Екатеринбурге (2008), Чимкенте (1986), Челябинске (1987), Новокузнецке (1990), Казани (2010), на ежегодных научно-технических конференциях СибАДИ (Омск, 1983-2010).

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 137 работах, в том числе в 17 статьях по списку ВАК России, отражены в монографии, учебных пособиях с грифом УМО, защищены 8 патентами РФ.

Под руководством автора подготовлены и защищены две диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, глав, основных выводов, изложена на 483 страницах, содержит 180 рисунков, 1таблиц, библиографический список из 413 наименований и приложения.

На защиту выносятся:

Методологические принципы повышения эффективности строительных композитов за счет регулирования состава жидкой фазы, гидратообразования и структурообразования, оптимизации структуры.

Закономерности изменений размолоспособности, гранулометрии, физикомеханических характеристик в зависимости от минерального состава цементов, получение цементов с регулируемым содержанием С3А из рядового клинкера.

Зависимость эффективности солей электролитов от растворимости их кальциевых солей в воде и принцип выбора на этой основе новых эффективных добавок – ускорителей твердения.

Закономерности влияния минерального состава портландцемента на кинетику формирования поровой структуры и твердение цементного камня без добавок и с добавками электролитами и органическими модификаторами.

Способ повышения эффективности олигомеров натриевых солей сульфокислот как понизителей вязкости бетонной смеси путем применения исходного сырья, содержащего разветвленные гетероциклические группировки, что позволяет создавать дополнительный стерический эффект стабилизации дисперсных систем. Закономерности влияния новых сильнопластифицирующих добавок, полученных на этой основе из отходов химического производства, на свойства цементных систем и бетонов.

Формулировка принципа сродства структур и его использование для создания эффективных строительных материалов: строительно-реставрационных композиций на основе цементов и извести и теплоизоляционного материала – пеностеклобетона.

Результаты производственных испытаний и внедрения разработанных высокоэффективных строительных композитов с использованием техногенного сырья.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В последние годы строительным композитам, высококачественным бетонам на основе цементов посвящены многочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов. Одним из основных вопросов создания эффективных бетонов является изучение структуры бетонов и способов ее регулирования. Основным компонентом минеральных бетонов, отвечающим за формирование структуры и свойств, является цемент. Поэтому вопросы гидратации цементов, регулирования свойств жидкой фазы и гидратных новообразований путем изменения их минерального и гранулометрического состава, минеральных добавок, электролитов и пластификаторов, формирования рациональной поровой структуры цементной матрицы бетонов находятся в центре внимания специалистов по строительному материаловедению, химии и технологии вяжущих веществ. Им посвящены доклады на международных конгрессах по технологии бетона и химии цемента. Однако исследования по отдельным аспектам гидратации и твердения портландцемента и его компонентов, регулирования их с помощью минеральных и химических добавок, формирование оптимальной поровой структуры цементной матрицы бетонов зачастую носят разрозненный характер. Результаты исследования различных авторов по этой проблеме нередко трудно сопоставимы. Ряд важных в научном и практическом отношении закономерностей влияния минерального состава и химических добавок на скорость гидратации цементов, формирование состава жидкой фазы и гидратных новообразований, поровую структуру и в конечном итоге на физико-механические свойства цементного камня и бетона требуют теоретического осмысления и увязки с практическими потребностями.

В связи с этим в данной работе предлагается системный подход к рассмотрению упомянутой проблемы. При этом в качестве элементов системы предлагаются:

- минеральный и гранулометрический состав портландцемента и минеральных добавок и способы их регулирования;

- состав и дозировка химических добавок – водорастворимых электролитов с акцентом на состав анионов и влияние их на структуру цементов и бетонов;

- состав и строение органических сульфированных пластификаторов и суперпластификаторов бетонных смесей. При этом уделялось внимание составу и строению их углеводородных радикалов, регулирование которых в нужном направлении позволит усилить водоредуцирующую способность благодаря созданию дополнительного стерического фактора стабилизации дисперсных цементных систем;

- состав жидкой фазы бетонных смесей и кинетика её формирования в присутствии добавок – электролитов в зависимости от минерального состава цемента;

- поровая структура цементной матрицы бетонов как функция минерального состава клинкера и фактора времени. При этом основное внимание уделялось наноразмерным порам;

- прочностные показатели цементного камня и бетонов как функция минерального состава клинкера и содержания макро-, мезо- и микропор.

Значительное внимание в работе уделено воздушной извести как важнейшему компоненту многих видов строительных материалов и изделий, в том числе реставрационных. Это обусловлено тем, что в последние годы этому материалу уделяется недостаточно внимания. Некоторые исследования воздушной извести, например, направленные на повышение водостойкости камня из него, не опираются на достижения по регулированию свойств цементных систем путем добавок суперпластификаторов и других модификаторов, что могло бы открыть новые перспективы разработки известковых материалов с уникальными свойствами.

На активность цементов оказывает влияние дисперсность цементных частиц и, особенно, распределение минералов по фракциям цементного порошка. Большая или меньшая поверхность цементных частиц, определяемая их дисперсностью, наряду с их минеральным составом, обусловливают степень их участия в формировании структуры цементного камня и бетона, начиная с самых ранних стадий гидрато- и структурообразования. Наиболее узкой гранулометрией при измельчении до Sуд=300 м2/кг характеризуется четырехкальциевый алюмоферрит (табл. 1). Известно, что этот минерал является трудноразмалываемым. По времени, необходимому для измельчения до заданной величины удельной поверхности (~300 м2/кг), клинкерные минералы располагаются в следующей последовательности: C3A

Таблица Гранулометрический состав слабо и сильно спеченных клинкерных минералов, измельченных до удельной поверхности 300 м2/кг Минерал Размер фракций, 103нм 85 85-63 63-42 42-30 30-20 20-10 10-5 5-по ситовому анализу по седиментационному анализу Слабо спеченные минералы С3S 7,8 14,0 6,2 16,1 21,9 30,2 3,5 0,-С2S 4,6 7,2 11,1 18,3 22,6 29,1 5,7 1,С3A 4,8 7,3 15,3 27,1 19,9 18,1 6,2 1,С4AF 0,0 0,0 0,0 21,0 26,2 39,5 10,3 3,Сильно спеченные минералы С3S 16,1 5,5 6,0 4,5 10,7 14,5 31,7 11,-С2S 3,2 3,3 7,6 8,5 9,6 16,4 32,2 17,С3A 2,7 0,0 1,9 16,1 11,0 15,3 23,8 29,С4AF 1,4 0,0 0,0 0,6 1,0 5,3 10,1 81,Таким образом, белитовый низкоалюминатный цемент самый трудноразмалываемый. При увеличении Sуд от 250 до 450 м2/кг возросло содержание фракции 1... 103нм почти в два раза (от 18,26 до 34,06 мас.%), в то время как алитовый высокоалюминатный цемент–легкоразмалываемый, в этих же условиях увеличил содержание этой фракции (0...10 нм) только в 1,2 раза (oт 18,7 до 22,55 мас.%). В этом, очевидно, также проявляется один из аспектов влияния минерального состава на дисперсность и гранулометрию цементов, а через них и на структуру цементного камня и бетона. Цементы более широкой гранулометрии, содержащие больше крупных фракций, измельчаются быстрее и легче, и их тонкие фракции обогащены, вследствие этого, высокоактивными минералами C3S, и особенно С3А. Многие цементные заводы страны, в силу химических особенностей применяемых природных сырьевых материалов, выпускают клинкеры с содержанием С3А до 8 %. Для производства эффективных материалов и изделий необходимы и низко-, и высокоалюминатные цементы. Установленная в работе закономерность более быстрого измельчения С3А при помоле рядовых клинкеров позволяет предложить способ производства цементов одновременно с регулируемым содержанием С3А путем сепарации. Этим способом можно существенно снизить либо повысить содержание С3А. Тонкую фракцию С3А, выделенную из этих клинкеров и содержащую примерно вдвое больше С3А, чем исходный клинкер, можно использовать в качестве присадки при получении дефицитного быстротвердеющего высокоалюминатного цемента и его разновидностей, в том числе на тех заводах, где выпуск этого вида продукции затруднен. Апробация данной разработки осуществлена на опытно-промышленной установке.

Для оценки влияния химико-минералогического состава на характер процессов структурообразования при твердении полиминеральных цементов в бетоне целесообразно проанализировать формирование пористой структуры мономинеральных клинкерных составляющих.

Трехкальциевый силикат, твердеющий в нормальных температурновлажностных условиях, приобретает капиллярно-пористую структуру, характеризующуюся в раннем возрасте значительной суммарной пористостью (рис. 1). По мере гидратации C3S развивающаяся во времени структура гелекристаллического гидратного сростка сравнительно быстро преобразуется в сторону уплотнения.

Суммарная пористость образцов C3S от одних до 28 суток твердения уменьшается в три раза (77,510-6 м3/кг против 221,910-6 м3/кг), а к 180 суткам – в 4 раза. При этом происходит закономерное перераспределение объемов пор по величинам их эффективных радиусов.

0,0,Объем пор:

- суммарный 0,17 Sо, 103 Rсж, r - радиуусом > 103 нм ради сом >12 i 1 0 i м2/кг МПа 0,14 r - ?aaeoni i 10-10 i i радиусом 102–103 нм r - ?aaeoусом 10–1023 нм ради ni i 10-102 i i r - ?aaeoусом 4–0102 нм ради ni i 4-1 i i 0,12 rрадиусом > 10 нм - ?aaeoni i > 102i i 1 37 4,8 0,7 62 8,2 28 76 21,2 0, 90 87 20,4 r0,180 95 20,4 r2r0,r3r4 rr3 rrr4 r1 r0,rr1r r1r2 r1 r0 1 7 28 90 1Срок твердения, сутки Рис. 1. Изменение структуры пор, состава и свойств мономинерального камня из С3S в процессе твердения при 20?С В образцах C3S из теста нормальной густоты в односуточном возрасте около 80 % пор имеют величину эффективного радиуса более 102 нм. К 28 суткам твердения уже свыше 85 % пор имеют радиус менее 102нм (из них ~ 42 % – не менее 10 нм), а к суткам поры с радиусом менее 10 нм в камне из C3S составляют уже 64 % от их общего содержания. Поскольку суммарный объем пор также существенно сокращается (за 180 суток в 4 раза), становится очевидным, что C3S дает при твердении относительно плотный мономинеральный цементный камень, содержащий небольшое количество преимущественно микропор (радиусом менее 102 нм).

Изменению суммарной пористости образцов C3S во времени, скорректированному перераспределением объемов пор по размерам, соответствуют почти аналогичные (но с обратным знаком) изменения прочности. Это свидетельствует о том, что существенную роль в развитии и изменении прочностных свойств играет капиллярно-пористая структура твердеющего C3S (в первую очередь, изменение содержания крупных пор с радиусом >102 нм).

Двухкальциевый силикат, гидратирующийся в нормальных температурновлажностных условиях со значительно меньшей скоростью, чем C3S, на всех стадиях твердения характеризуется более высокими значениями суммарной пористости мономинерального камня. Двухкальциевый силикат достигает прочности близкой к прочности C3S (соответственно 59 и 65 МПа в 180-суточном возрасте), при значительно меньшей степени гидратации (соответственно 59 и 95 %). Но даже такая сравнительно невысокая степень гидратации этого минерала обеспечивает получение плотного мономинерального камня, характеризующегося низкой Срок сутки твердения, Степень гидратации, % (d=0,176нм) м /кг Объем пор, см / a суммарной пористостью, и, что весьма важно, более чем на 90 % состоящей из пор с радиусом менее 102 нм (рис. 2).

Объем пор:

- суммарный r - радиуусом > 103 нм ради сом >12 i 1 0 i 0,2 r - ?aaeoni i 10-10 i i радиусом 102–103 нм r - ?aaeoусом 10–1023 нм ради ni i 10-102 i i 0,2 r - ?aaeoусом 4–0 i2 нм ради ni i 4-1 i Sо, 103 Rсж, радиусом > 10 нм - ?aaeoni i > 102i i м2/кг МПа 0,2 r 0,1 r 1 7 6,2 1,0,1 7 16 7,8 5,r 0,0 r r 3 28 40 12,1 r 90 54 12,7 r 0,0 4 r r r1 4 r 4 r r 4 180 59 12,0 r 4 r1 4 rr1r 2 r1 r С р о к тв е р д е н и я, с у тк и Рис. 2. Изменение структуры пор, состава и свойств мономинерального камня из -С2S в процессе твердения при 20?С Объем крупных пор (r >102 нм) в 180 суточных образцах -C2S составляет 8,510-6 м3/кг (при суммарной пористости 8,7610-6 м3/кг) против 11,710-6 м3/кг (при суммарной пористости 57,610-6 м3/кг) для образцов того же возраста из C3S.

Именно поэтому в поздние сроки твердения белит во многих случаях достигал более высокой прочности, чем алит. Если брать за основу для сравнения образцы из -C2S и C3S с одинаковой степенью гидратации (37 и 62 % для C3S и 40 и 59 % для -C2S), то в этом случае примерно в 1,5 раза меньшую суммарную пористость и соответственно в 2-3 раза большую прочность показывают образцы из мономинерального теста -C2S. При этом они имеют и более высокую дисперсность гидратных новообразований.

Влияние минерального состава клинкеров на формирование пористой структуры цементного камня в бетоне исследовано недостаточно. Данные различных исследователей по этому вопросу трудно сопоставимы. В связи с этим автором предлагается всё многообразие современных портландцементов разделить на группы (табл.2).

Таблица Классификация цементов по содержанию клинкерных минералов Номер Минералогический состав, % Наименование клинкера цемента С3S -С2S С3A С4AF Алитовый низкоалюминатный 1 63 15 4 Белитовый низкоалюминатный 2 24 57 4 Белитовый высокоалюминатный 3 19 61 12 Алитовый высокоалюминатный 4 63 11 10 На рис. 3 приведены результаты исследования кинетики порообразования различных групп цементов по классификации автора. На рис. 4 показана зависимость механической прочности цементного камня от распределения пор по размерам.

Анализ экспериментальных данных позволяет сформулировать следующие закономерности:

-м /кг Возраст, сутки Степень гидратации, % (d=0,176нм) Объем пор, см / a - кинетика увеличения во времени количества связанной воды, суммарной пористости и содержания пор размером более 100 нм мало зависят от минерального состава цемента, особенно в возрасте камня 28 суток и более;

- кинетика изменения пор наноразмеров наиболее чувствительна к содержанию алита и С3А: цемент с низким содержанием этих минералов (№ 2 по классификации автора) резко отличается по этому признаку от остальных трёх типов.

Кинетика изменения содержания нанопор в последних имеет значительное сходство. Это позволяет объединить их по данному признаку в одну группу;

- зависимость прочности цементного камня от упомянутых показателей носит сходный характер: по влиянию содержания нанопор на прочность камня особняком располагается малоалюминатный малоалитовый цемент № 2, а остальные группы цементов можно объединить в одну группу.

Рис.3. Изменение структурных пара- Рис. 4. Зависимость прочности полиминеметров и степени гидратации полими- рального цементного камня, формирующегося нерального цементного камня в про- при 20?С, от его структурных параметров и цессе твердения при 20?С степени гидратации цементов Исследование отечественных и зарубежных специалистов показали, что существует тесная связь между эксплуатационными характеристиками готовых изделий и конструкций из цементного бетона, составом и свойствами цементов, минеральных и органических добавок, поровой структурой цементной матрицы.

Одним из эффективных и наиболее технологичных способов воздействия на состав жидкой фазы, а через нее и на структурообразование при твердении вяжущих веществ является широко распространенное на практике применение водорастворимых химических добавок.

В жидкой фазе твердеющей системы должно существовать оптимальное пересыщение, способствующее получению структуры с максимальной прочностью и долговечностью, обусловленной ее плотностью и однородностью, характером и числом контактов срастания между частицами твердой фазы при минимальных внутренних напряжениях.

Поскольку концентрация ионов Са2+ и степень пересыщения по Са(ОН)2 жидкой фазы определяют условия гидратообразования, то регулируя эти параметры в твердеющем цементном камне, можно создавать условия для направленного роста кристаллогидратов и организации структур твердения требуемого вида.

Начиная с 20-х годов прошлого столетия, во всём мире широко применяются такие соли – ускорители твердения портландцементных бетонов, как СаСl2, NaCl, NaNO3, Na2SO4 и другие. Однако в последние 3 десятилетия применение наиболее эффективных ускорителей твердения бетонов – СаСl2 и NaCl – резко ограничивают в связи с отрицательным действием иона Cl- на стойкость стальной арматуры в земной атмосфере. В связи с этим актуален поиск ускорителей твердения, не содержащих хлор-ион. К их числу относятся тиосульфат, роданид натрия и формиат кальция. На 6-ом Международном конгрессе по химии цемента в 1974 году японские исследователи, проведя обширные экспериментальные исследования, устано22вили эмпирический ряд сравнительной активности солей: Cl->S2O3 >CNS->SO4.

В этом ряду отсутствуют формиат кальция и ацетат натрия, которые давно исследуются и используются как ускорители твердения цементных систем. В последнее годы интерес к электролитам как добавкам в бетоны на основе портландцемента подогревается тем, что на их основе разрабатываются комплексные химические добавки, включающие в себя супер- или гиперпластификатор и неорганический электролит.

В связи с этим в работе рассмотрены теоретические аспекты оценки сравнительной эффективности действия солей с различными анионами на скорость гидратации и твердения портландцемента.

Введение добавок неорганических электролитов, в результате изменения условий гидратообразования, позволяет управлять количеством, составом гидратов, их фазовой стабильностью во времени, дисперсностью, морфологией, агрегатным состоянием, зональностью расположения и т.д. Все это количественно отражается на величине и распределении объемов пор в структуре цементного камня.

На ряде предприятий химической промышленности образуются жидкие отходы на основе минеральных солей, содержащие в своем составе сульфаты натрия (до 13 %). Применение таких растворов солей для затворения цементных, растворных и бетонных смесей позволяет регулировать структурообразование и свойства строительных композитов.

Автором исследовано влияние добавки сульфата натрия на гидратацию клинкерных минералов алита и белита. Определено изменение концентрации ионов Са2+ и электропроводности системы «минерал–вода» при водотвердом отношении, равном 10:1. Установлено, что добавка Nа2SO4 является ускорителем гидратации алита и белита, причем действие этой добавки в большей степени проявляется для алита. Эффект усиливается при увеличении концентрации добавки от 0,5 до 3 % от массы мономинерала.

В начале взаимодействие минерала с водой приводит к росту концентрации Са2+ в межзерновом пространстве. Рост электропроводности системы обусловлен появлением Са(ОН)2. Продукты гидратации C3S осаждаются на поверхности частиц, затрудняя дальнейший выход Са2+ из объёма зерна минерала в воду. Концентрация Са2+ в растворе снижается, и дальнейшая гидратация происходит за счёт диффузии молекул воды через оболочку из гидросиликатов внутрь зерна. Электропроводность системы дополнительно снижается за счет поглощения ОНионов вновь образующимися соединениями.

В присутствии сульфата натрия вид кинетических кривых существенно меняется (табл. 3, рис. 5,6). Содержание ионов кальция возрастает и уменьшается быстрее, чем в отсутствие добавки. В области экстремума достигается несколько большее содержание Са2+ (порядка 2 г/л), а их конечное содержание оказывается меньшим, чем в отсутствие добавки (через 8 часов около 1 г/л).

Экстремальное содержание Са2+ достигается тем раньше, чем больше сульфата натрия было добавлено. В частности, при введении 3 % сульфата натрия от массы минерала экстремум достигается втрое быстрее (не за 3 часа, а всего за 1 час). Таким образом, сульфат натрия действует как ускоритель гидратации алита, причем ускоряется как растворение этого минерала (на первой стадии процесса), так и образование новых соединений кальция на второй стадии.

При гидратации белита в отсутствие сульфата натрия содержание ионов кальция и электропроводность системы постепенно возрастают (см. рис. 5,6). Стабилизация системы происходит в течение 4 часов. При фиксированной продолжительности процесса значения ? и ССа в случае белита гораздо ниже, чем при гидратации алита.

Рис. 5. Изменение концентрации ионов Рис. 6. Изменение удельной электропрокальция в процессе гидратации алита при водности системы в процессе гидратации разном содержании добавленного Na2SO4 :

алита при разном содержании добавлен1 – 0 %; 2 – 0,5 %; 3 – 1 %; 4 – 2 %; 5 – 3 % ного Na2SO4. Нумерация кривых на рис.

от массы минерала 68 совпадает с рис. Введение в систему 0,5 % Na2SO4 не оказывает существенного влияния на гидратацию белита. Увеличение добавок сульфата натрия (1-3 % от массы белита) ускоряет выход ионов Са2+ в раствор, причем показатель ССа2+ выходит на плато.

Резкое снижение содержания ионов Са2+, характерное для второй стадии гидратации алита, в случае белита, не наблюдается, по крайней мере, в первые 8 часов (рис. 7). Увеличение электропроводности системы в присутствии добавок сульфата натрия наблюдается и в случае белита (рис. 8). При этом в первые минуты процесса электропроводность возрастает тем быстрее, чем больше содержание сульфата натрия. Максимум электропроводности достигается за 40 минут по сравнению с 5 часами при отсутствии добавок. Далее величина её выходит на плато или снижается (в случае 3 % сульфата натрия).

Рис. 7. Изменение концентрации Рис. 8. Изменение удельной ионов кальция в процессе гидратации электропроводности в процессе белита при разном содержании гидратации белита при разном добавленного Na2SOсодержании добавленного Na2SOВероятно, дополнительные экстремумы на кривых гидратации белита связаны с теми же вторичными процессами, что и при гидратации алита, но выражены они в меньшей степени. Очевидно, основным процессом в данном случае является гидратация по схеме:

2CaO·SiO2 + 1,17H2O 2CaOSiO2·1,17H2O.

Добавка сульфата натрия ускоряет как выход Cа2+ из алита и белита в раствор на первой стадии гидратации этих минералов, так и поглощение этих ионов новыми соединениями, образующимися на второй стадии процесса. Эффект усиливается по мере увеличения содержания добавки. Таким образом, добавка Na2SOявляется ускорителем гидратации алита и белита, причем действие этой добавки в большей степени проявляется для алита.

В работах японских исследователей, а также других авторов отечественных и зарубежных публикаций последних 4-х десятилетий не уделено должного внимания анализу и обобщению огромного объёма научно-технической информации по влиянию солей – электролитов на кинетику и механизм гидратации клинкерных минералов и портландцемента в целом. В данной работе сделана такая попытка.

При этом исходим из известных теоретических представлений о том, что скорость гидратации портландцемента контролируется не интенсивностью проникновения молекул воды и ионов гидроксония Н3О+ через слой гидратных новообразований на поверхности гидратирующейся частицы, а скоростью диффузии ионов кальция Са2+ через этот слой. Ввод в жидкую фазу цементной системы анионов, образующих с ионом кальция сильнорастворимые соли, стимулируют выход в неё ионов кальция. При этом наступает сильное пересыщение жидкой фазы по ионам кальция относительно гидратных соединений, что ускоряет их образование. Подтверждением изложенного являются данные табл. 3, рис. 5-8.

Таблица Влияние добавок CaCl2 и NaNO2 на изменение во времени состава жидкой и твердой фаз в суспензиях С3S (Ж:Т=10:1) Концен- Время гидратации Серия Параметры трация минуты часы сутки опытов жидкой фазы добавки 1 15 30 1 2 3 4 6 8 12 1 3 7 14 28 СаО,г/л 0,82 0,88 0,88 0,97 0,99 - 1,14 1,65 1,45 - 1,17 1,21 1,27 1,45 0,84 0,SiO2,103г/л 10,0 8,4 5,6 4,2 3,6 - 3,2 3,1 2,3 - 2,7 2,6 2,4 2,3 2,2 2,- рН 12,0 12,10 12,25 12,25 12,30 - 12,35 12,50 12,50 - 12,35 12,30 12,35 12,40 11,90 11,ППП тв. фазы, % 2,63 2,70 2,75 2,80 3,40 - 4,10 4,50 6,32 - 12,10 16,42 17,20 18,52 21,80 23,СаО,г/л 0,72 0,75 - 0,88 1,18 - 2,28 2,33 2,01 - 2,13 1,78 1,73 1,80 1,54 1,7,5%-ный NO2-,г/л 66,0 66,0 - 66,0 - - 66,0 - 66,0 - 60,5 60,3 60,2 60,0 60,0 59,раствор рН 12,3 12,2 - 12,6 12,25 - 12,5 12,5 12,45 - 12,9 13,0 13,0 12,9 12,7 11,NaNOППП тв. фазы, % 1,63 2,21 - 2,3 2,96 - 3,85 6,65 11,73 - 12,3 14,25 15,1 16,35 18,45 22,СаО,г/л 1,72 1,81 1,89 1,93 2,23 - 2,20 2,18 2,11 - 1,98 2,01 2,21 1,75 1,94 1,4%-ный Cl- 25,8 25,5 25,5 25,5 2,25 - 25,5 25,5 25,5 - 25,5 2,25 25,35 25,45 25,4 25,раствор рН 11,4 11,6 11,6 11,55 11,65 - 11,75 11,90 11,95 - 12,0 12,15 12,35 11,85 11,65 11,CaClППП тв. фазы, % 2,2 2,63 2,87 4,20 5,60 - 6,7 7,85 9,45 - 12,05 14,70 15,25 20,45 23,2 23,СаО,г/л 0,86 0,90 - 1,00 - 1,23 - 1,444 - 1,36 1,18 1,21 1,244 1,14 1,00 1,SiO2,103г/л 7,0 5,6 - 4,5 - 3,3 - 3,9 - 3,2 3,4 3,6 3,0 2,9 2,7 2,- ППП тв. фазы, % 0,71 0,81 - 1,41 - 2,55 - 3,16 10,80 11,80 13,60 16,7 17,9 19,1 22,Са(ОН)2 в тв. фа- зе, % СаО 0 0 - 0 - - - 0 - 8,6 11,1 - - 14,3 17,5 - СаО,г/л 1,92 2,16 - 2,29 - 2,42 - 2,30 - 2,11 2,01 2,07 2,22 1,88 2,05 2,Cl-, г/л 25,5 25,5 - 25,5 - 25,5 - 25,5 - 25,45 25,4 25,4 25,4 25,3 25,0 24,4%-ный SiO2,103г/л 3,3 2,7 - 2,5 - 2,6 - 2,3 - - 2,4 2,0 2,6 2,1 1,8 2,раствор ППП тв. фазы, % 0,80 0,85 - 1,00 - 2,94 - 9,45 - 17,6 20,4 20,7 21,6 23,0 23,6 23,CaClСа(ОН)2 в тв. фа- зе, % СаО - - - - - 0,3 - 3,8 - 10,0 15,5 - - - 17,8 18,Из этой концепции следует вывод, что чем выше растворимость кальциевой соли данного аниона, тем сильнее она ускоряет твердение цементного камня. Сравнение растворимости кальциевых солей с анионами Cl-, S2О32-, CNS-, NO3-, SO42- с эффективностью их натриевых солей как ускорителей твердения цементных систем подтверждает справедливость концепции автора.

Она позволяет на основе справочных данных по растворимости солей кальция ввести направленный поиск новых ускорителей твердения бетона на основе портландцемента.

Повышение эффективности и качества материалов на основе вяжущих веществ возможно также за счет применения органических водорастворимых химических добавок. Их введение обеспечивает возможность регулирования и управления структурообразованием таких материалов в пластичном состоянии и в процессе формирования структурной прочности. Изучение механизма действия различных суперпластификаторов явилось предметом многочисленных исследований. Их действия, основанные на значительном объеме экспериментальных материалов, как правило, имеют описательный характер.

Разжижающее действие пластификаторов связано с адсорбцией их полярных молекул на поверхности цементных частиц. При введении суперпластификаторов в систему «портландцементвода» имеет место эффект пептизации агрегированных частиц цемента, что приводит к повышению однородности цементно-водной суспензии.

В данной работе использовали суперпластификаторы различной химической природы: МФ-АР и 10-03 на основе меламина, С-3 – на основе нафталина, Н-1 и Н-3 – на основе многоядерных ароматических углеводородов, а также разработанную на основе отхода производства синтетического каучука «Сульфированную смолу фенольную сухую (ССФС)» (патент РФ 2382005).

При введении СП в суспензии из минералов C2S и C4AF изменение НГ проявляется незначительно. Это может быть обусловлено их адсорбционной способностью по отношению к исследованным СП.

Результаты исследований показывают, что добавки СП неоднозначно влияют на сроки схватывания силикатных материалов C3S и -C2S. Эти добавки в составе теста C2S несколько сокращают сроки схватывания. По-видимому, это можно объяснить тем, что -C2S адсорбирует меньшее количество добавок СП. Вначале проявляется дезагрегирующее действие СП, а затем идет интенсивная гидратация диспергированных частиц, что и приводит к ускорению сроков схватывания.

В случае C3S, основного минерала портландцементного клинкера, добавки СП приводят к увеличению сроков начала и конца схватывания теста. Наиболее существенно оно для суперпластификатора МФ-АР на основе меламина.

В случае теста из C4AF интервал времени между началом и концом схватывания в присутствии добавок СП Н-1, С-3 сокращается, а в присутствии МФ-АР значительно удлиняется. Это можно объяснить преобладанием стабилизирующего действия адсорбционных планок СП над его дефлокулирующим действием. Сроки схватывания C3А изменяются незначительно.

По эффективности действия изученных СП на прочность мономинералов их можно расположить в следующей последовательности: Н-1> С-3 >МФ-АР>ССФС.

Наименьшее влияние СП оказывают на минерал C3А, видимо, из-за того, что этот минерал очень быстро реагирует с водой и быстро утрачивает прочность при дальнейшем твердении.

Аналогичные результаты получены по влиянию изучаемых добавок с концентрациями от 0,4 до 1,6 мас. % на прочность полиминеральных цементов с различной удельной поверхностью.

Полученные результаты исследования показали следующее:

- пластифицирующее действие добавок СП снижается при увеличении содержания в цементе С3А, в случае шлакопортландцемента пластифицирующий эффект возрастает;

- водоредуцирующий эффект при увеличении дисперсности цемента изменяется незначительно. Добавка Н-1 замедляет рост пластической прочности в меньшей степени, чем С-3;

- действие суперпластификаторов обеспечивает повышение плотности цементного камня с 1670 до 1750-1800 кг/м, снижение его открытой пористости с 37 до 20-25 %, водопоглощение с 14 до 7-10 %.

Разработанная сильнопластифицирующая добавка «Сульфированная смола фенольная сухая (ССФС)» синтезируется на основе отходов производства, что позволяет при этом решать несколько задач: техническую увеличение подвижности, жизнеспособности, прочности (особенно при ТВО), морозостойкости, уменьшение деформаций усадки; экономическую – снижение стоимости добавки и возможное снижение расхода цемента; экологическую проблему данный отход утилизируется захоронением на спецполигонах.

Пластифицирующая добавка ССФС (патент № 23822005) предполагает широкое применение ее в строительстве. Она может применяться для приготовления смесей бетонов любых классов (марок) и любого назначения как для изготовления сборных и монолитных конструкций, так и для различных условий эксплуатации, для приготовления строительных композиций на основе минеральных вяжущих веществ (различные виды цементов, гипса, магнезиальных вяжущих, извести), совместно с кислыми золами и шлаками. Рекомендуемые дозировки разработанной добавки пластификатора 0,1...0.5 % от массы минерального вяжущего вещества.

Структурообразование как важнейший этап формирования свойств материалов оценивается по кинетике и степени гидратации и твердения, по гидратообразованию, агрегатному состоянию и характеру кристаллизации гидратов, по развитию и состоянию пленок новообразований на поверхности цементных частиц, по срокам схватывания цементной матрицы бетонов и т.д. Все эти характеристики позволяют в той или иной мере судить о структурообразовании при твердении цементов преимущественно на ранних стадиях процесса твердения. При твердении цемента процесс структурообразования продолжается в течение всего периода жизни цементного камня. В связи с этим встает вопрос о необходимости нахождения (выделения) такого параметра, который в обобщенном виде и в то же время количественно характеризовал бы сформировавшуюся на данный момент структуру цементного камня, служил бы мерой количественного отражения структурных свойств цементного камня. Таким параметром представляется пористость и распределение пор по размерам капиллярно-пористой структуры цементного камня и композитов на их основе. На структуру пор влияют количественное содержание, агрегатное состояние, дисперсность и морфология гидратов, характер их распределения в цементном камне и т.д. Структуру пор следует рассматривать как количественный параметр, отражающий степень и характер заполнения межзернового пространства в цементном камне гидратными новообразованиями.

Цемент во многом определяет качество бетона и железобетона, их технологические и эксплуатационные свойства, долговечность и надежность строительных конструкций и т.д. Вопросы эффективного применения в бетонах рядовых цементов средних марок, повышение коэффициента использования их вяжущих свойств, вопросы, связанные с управлением процессами гидратации, формирования структур твердения этих цементов изучены еще недостаточно, что приводит к их перерасходу в строительстве, снижению долговечности и надежности строительных конструкций и другим неблагоприятным последствиям. Прочность и другие свойства цементного камня связаны не только с объемом, но и с характером порового пространства.

Синергетический эффект от использования в производстве строительных материалов промышленных отходов позволяет получить композиты с направленным структурообразованием и требуемыми свойства, расширить сырьевую базу за счет использования техногенного сырья, снизить затраты на производство строительных материалов, улучшить качество, снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Апробация теоретических исследований с возможным управлением структурообразования на макро- и микроуровне осуществлена путем использования зол ТЭЦ для производства вяжущих и бетонов. В золах преобладают шарообразные частицы (рис.

9). Слабоспекшиеся гранулы в процессе гидроудаления разрушаются и образуют частично шлаковый песок в золошлаковой смеси (до 50 %). Размер частиц золы колеблется от 5 до 100 мкм.

Рис. 9. Форма и микрорельеф частиц золошлаковых Характерной особенноотходов ТЭЦ стью золы является ее неоднородность по ряду показателей. Кроме дисперсной золы на ТЭЦ в виде отходов от сжигания углей образуются и шлаки. Их содержание на различных ТЭЦ колеблется в пределах 5-17 % от всей массы золошлаковых отходов. Комплексное использование зольного сырья обеспечивается как его крупными запасами, так и разнообразием технологических характеристик, вызванным применением различных видов каменного угля и режимов его сжигания.

Оптимизация процессов структурообразования позволила путем совместного измельчения Цем II с основным шламом(2:1) (табл. 4) повысить прочность вяжущего в 2 раза по сравнению с составом Цем II:немолотый песок (2:1) и на 25 % по сравнению с цементным камнем из Цем II после ТВО. Однако составы с основным золошлаком вызывают деструкции. Их можно снизить за счет введения кислых активных минеральных добавок (до 8 %), которые связывают своб. СаО в гидросиликаты и повышают конечную прочность. Прочность вяжущего с кислыми золошлаками (2:1) при совместном помоле увеличивается на 20 % по сравнению с исходным цементом (твердение при н.у.), деструкции и деформации ниже, чем на вяжущем с основным шлаком и кислыми активными минеральными добавками.

Недостатки использования золы, связанные с повышением В/Ц, проявляются в повышении как общей, так и капиллярной пористости, что влечет за собой и более низкие физико-механические свойства бетонов нормального твердения с добавками золы. Для уменьшения пористости бетона с золой предлагается вводить добавки, снижающие водопотребность бетонной смеси, активизировать золу помолом и применять другие технологические приемы снижения В/Ц и повышения активности золы для регулирования структурообразования композитов.

Таблица Химический состав цемента и зол Массовая доля основных компонентов, % Материал SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O SOПортландцемент 20,16 11,12 5,33 56,1 2,54 0,2 2,Зола-унос кислая 59,76 25,33 5,31 3,14 0,99 0,9 0,Зола-унос основная 40,94 8,07 9,23 29,27 5,35 0,65 1,Для отвальных зол, имеющих влажность 20-50 %, предлагается применять мокрый помол и вводить золу при приготовлении бетона в виде водного шлама 23-25 %.

Для улучшения пористой структуры бетонов с золой предлагается тепловлажностная обработка, которая резко увеличивает активность всех аморфных фаз зол и шлаков, в особенности спекшихся и остеклованных. Продуктами взаимодействия пуццоланового компонента с Са(ОН)2 при повышенных температурах являются гидросиликаты кальция состава CaO·SiO2·H2О и гидроалюмосиликаты кальция (гидрогранаты). При повышенных давлении и температуре проявляют активность и некоторые кристаллические компоненты зол и шлаков (кварц, полевые шпаты, алюмосиликаты кальция).

Регулирование структурообразования добавками-пластификаторами и суперпластификаторами было реализовано в тяжелых бетонах и реставрационных материалах.

При разработке тяжелых бетонов реализовали идею получения структуры с минимальной пористостью, что позволяет максимально использовать водоредуцирующий эффект пластифицирующей добавки «Сульфированной смолы фенольной сухой». В качестве заполнителей использовали щебень и искусственный песок (золы гидроудаления и золы отвалов), а также природный кварцевый песок.

Одним из перспективных направлений является переход от бетонов на крупных заполнителях к бетонам на мелком заполнителе. Как в РФ, так и за рубежом ощущается дефицит крупных песков, поэтому актуальным является замена крупных песков золой и золошлаками ТЭЦ.

Управление структурообразованием песчаного бетона осуществлялось варьированием крупности песка. В результате проведенных исследований с учетом требований по удобоукладываемости смеси были получены составы (табл. 5).

Таблица Влияние крупности песка на прочность песчаного бетона с добавкой золы-уноса МК Расход материалов, кг/м3 Плотность ОК, Rсж МПа ТВО, песка цемент зола-уноса песок вода смеси, кг/м3 см 2,68 295 98 1437 291 2122 2 14,1,87 315 105 1430 278 2120 2 23,1,03 316 105 1432 249 2102 3 15,2,68 297 297 1148 289 2031 2 29,1,87 295 295 1130 303 2024 2,5 27,1,03 312 312 1194 240 2058 2,5 24,Повышение прочности бетона при применении золы-уноса равнозначно снижению расхода цемента для получения равнопрочного бетона.

В результате исследования основных физико-механических свойств песчаных бетонов с добавкой золы-уноса и золы-отвала установлено, что их показатели соответствуют нормируемым СНиП 2.03.01-84* для мелкозернистых бетонов. Причем начальный модуль упругости и прочность на осевое растяжение бетона с добавкой золы оказались даже несколько выше, чем нормируемые СНиП.

Бетон с добавкой золы-уноса отличается от бездобавочного бетона лучшей удобоукладываемостью. По ряду показателей предложен бетон на заполнителе из золошлаковых смесей, превосходящий обычные композиты (плотность его ниже на 150-300 кг/м3, предел прочности при изгибе выше на 10-15 %, водонепроницаемость при одинаковых расходах цемента выше на две марки). На основе золошлаковой смеси получены бетоны классов В3,5…В50 по прочности, марок F25…F300 по морозостойкости и W2…W12 по водонепроницаемости.

Формирование крупнопористой структуры реализовано в пеностеклобетоне.

Свойства легких ячеистых бетонов тесно связаны с характером строения пористых заполнителей, цементирующего вещества и их свойствами. Основной особенностью пеностеклобетона является то, что поризация его достигается в первую очередь приданием пористой структуры самому цементному камню и введением в поризованный бетон мелких и крупных фракций пористого заполнителя. Общая пористость заполнителя, применяемого для пеностеклобетона, колеблется большей частью в пределах 60...95 %. Гранулы пеностекла в щелочной среде подвергаются коррозии, для снижения рН среды вводится кремнеземистый компонент в виде ультракислой золы-уноса Экибастузского угля. При тепловлажностной обработке кремнезем золы связывает своб.СаО, а после образования цементного камня, без подсоса влаги, изменений химического состава твердой фазы цемента не происходит. На гранулах пеностекла образуется защитный слой из гидратированного цемента со сниженным значением рН, что обеспечивает их коррозионную стойкость.

Второй важной особенностью структуры пеностеклобетона является высокая степень однородности. Причина этого связана с количественным содержание поризованного вяжущего (компонентов пенобетона с разнообразными физикомеханическими и физико-химическими свойствами, наличием пор и т.п.) и высоко- пористого крупного заполнителя (пеностекла), а также способа приготовления. Установлен оптимальный расход основных компонентов для получения пенобетонной смесей с учетом производственной (заводской) корректировки: для цементного теста цемент 400...480 кг, зола-унос ТЭЦ 140,8... 180 кг, жидкое стекло натриевое 13,8...14,4 кг, вода 100...140 л (В/Ц 0,25...0,30), для получения пены пенообразователь Белпор-1 Ом* (конц. 6 %) 7,8 л, вода 113 л.

Оптимизация процессов структурообразования путем совместного помола цемента и зол ТЭС реализуется в выпуске смешанного вяжущего и в виде сухой строительной смеси мелкозернистых бетонов. Эффект получения долговечного материала со специальными свойствами от применения разработанного модифицированного вяжущего основывается на реализации управления структурообразованием композита комплексным воздействием гранулометрии вяжущего, наполнителей и добавки пластификатора. При этом общая пористость уменьшается, увеличивается количество нанопор, что позволяет получить материалы в 1,5-2 раза прочнее, чем бездобавочные композиции, при этом расширяется существующая база вяжущих веществ при активном использовании отходов производств. Эффективные материалы и рациональные методы проведения ремонтно-восстановительных работ приобретают особое значение в условиях проводимой в настоящее время реконструкции многих сооружений, в том числе памятников архитектуры, истории и культуры.

Воздушная известь является одним из важнейших неорганических вяжущих современности, которая широко применяется как самостоятельно, так и как компонент сырьевой смеси для производства различных строительных изделий и конструкций.

В последние два десятилетия делаются попытки повышения водостойкости известкового камня, что не лишено основания в связи с малой растворимостью гидроксида кальция в воде (1,6 г/л при температуре 20° С). Несмотря на это, закономерность влияния химических добавок на скорость гашения извести, водопотребность известкового теста и прочность камня исследованы мало.

В связи с этим в данной работе исследовано влияние современных суперпластификаторов, в том числе авторской разработки, на свойства известкового теста. Цель этой серии исследований состояла в совершенствовании свойств инъекционных составов, включающих известь. Недостатки существующих материалов, содержащих известь, обусловлены высокой водопотребностью известкового теста, доходящего до 1,0-3,0. Исследования автора показали, что добавка до 0,35 % олигомера сульфонафталина (С-3), а также гетероциклических углеводородов позволяет снизить водопотребность известкового теста в кратное число раз.

В результате проведенных исследований выявлено, что наиболее качественными получаются реставрационные составы с использованием в качестве наполнителя в инъекционных составах на основе извести осажденного карбоната кальция (рассматривается как средство снижения инъекционной вязкости таких составов с ограниченным водосодержанием, а также сокращения объемных усадочных деформаций в процессе их твердения). Первое связано с узкой гранулометрией и низкой удельной поверхностью этого продукта (вследствие его получения методом осаждения), второе с его явно кристаллической природой, более плотной упаковкой частиц твердой фазы в известково-карбонатных системах и более низким водосодержанием последних.

В основе улучшения свойств разработанных инъекционных составов добавками СП лежит ряд явлений. Прежде всего, это изменение энергетического состояния поверхности частиц твердой фазы в результате адсорбции СП, -потенциал изменяет не только величину, но и знак заряда. Изменяется адсорбционная емкость системы, резко проявляется дезагрегирующий эффект (рис.10), повышается смачиваемость склеиваемых поверхностей инъекционным составом. Увеличивается равномерность распределения частиц твердой фазы в инъекционном составе, а следовательно, его однородность, число контактов между частицами и т.д.

а) б) Рис.10. Влияние СП на распределение частиц твердой фазы в известково-водных суспензиях, В/Т=10,0. 500: а) без СП; б) СП Н-Совместное применение добавок СП и МП (осажденного СаСОз) в инъекционных составах на основе извести позволяет суммировать их водоредуцирующий эффект и на порядок снизить водосодержание при сохранении необходимой для инъекции вязкости 850 мПас. Такие составы имеют в 10-15 раз меньшие значения усадочных деформаций, в 2-2,5 раза большую адгезионную прочность и прочность на сжатие, а также повышенную морозостойкость, высокую степень белизны и т.д.

Изменение свойств инъекционных составов согласуется с преобразованиями их капиллярно-пористой структуры в результате влияния добавок суперпластификаторов и минеральных наполнителей.

Установлена возможность и выявлены закономерности управления структурой и свойствами реставрационных материалов на основе цементов с помощью добавок СП и тонкодисперсных наполнителей. Обоснована принципиальная роль дисперсности и гранулометрии последних. Доказана возможность резкого повышения однородности структуры таких материалов, в том числе в зоне сочленения с материалом реставрируемого объекта, за счет дезагрегирующего эффекта добавок суперпластификаторов (рис. 11), изменения реологии и водосодержания систем, адсорбционного модифицирования гидратов, изменения свойств поверхности твердой и жидкой фаз и т.д.

Применение СП в докомпоновочных составах на основе цемента позволяет направленно изменять их реологические, структурные и физико-механические свойства, что является следствием их пластифицирующего, водоредуцирующего, дезагрегирующего и адсорбционно-модифицирующего воздействия.

Докомпоновочные составы по белому камню и кирпичу, содержащие добавки СП, характеризуются повышенной плотностью, меньшими усадочными деформациями, более высокими значениями на изгиб, сжатие и адгезией к различным по фактуре подложкам.

Разработаны докомпоновочные составы на основе цементной матрицы по известняку и кирпичу с близкой к реставрируемому камню капиллярно-пористой структурой и высокими эксплуатационными свойствами (низкой усадкой, высокой адгезионной прочностью, морозостойкостью и т.д.) (рис.12-14). Минеральные наполнители изменяют структурные и прочностные свойства докомпоновочных составов и являются средством достижения их соответствия авторскому материалу, улучшают или сохраняют на достаточном уровне и такие свойства докомпоноРис.11. Кинетика усадочных деформаций вок, как адгезия к авторскому материалу, известково-водных систем, =800…850 мПас, деформации усадки, качественную струкконцентрация СП 0,35 мас. %: 1 – без СП;

туру контактной зоны, морозостойкость, 2 – Н-1; 3 – Н-3; 4 – С-3; 5 – МФ-АР;

коэффициент размягчения и т.д.

6 – 10- При совместном введении минеральных наполнителей и добавок суперпластификаторов последние с избытком компенсируют рост водопотребности докомпоновочных составов, что, в свою очередь, обеспечивает приемлемые значения усадочных деформаций, высокую адгезионную прочность и долговечность материала памятника культуры. Установлена возможность направленно изменять капиллярно-пористую структуру такого материала и на этой основе управлять влагопереносом и выводом водорастворимых солей из глубинных слоев материала памятника старины, что способствует его большей сохранности во времени.

а ) б) Рис.12. Влияние МН на структуру докомпоновочного состава для известняка и зону контакта между докомпоновочным составом (белый цемент + осажденный CaCO3):

а) 9000, б) 2700; на рис. а и б: слева – подлинный камень, справа – докомпоновочный состав Разработка известково-цементных реставрационных материалов производилась с применением сформулированного автором принципа структурного сродства, который предусматривает минимизацию коэффициента физико-химической неоднородности на уровне нано- и микрокомпонентов вяжущих и минеральных добавок и обеспечение сходства поровой структуры реставрируемого изделия и реставрационного материала.

а) б) Рис.13. Влияние СП и МН на структуру докомпоновочного состава для кирпича и зону контакта между докомпоновочным составом на основе рядового цемента и кирпичом:

а) 1800, докомпоновочный состав: рядовой цемент + С-3; б) 2700, докомпоновочный состав: рядовой цемент + цемянка + С-3; на рис. а и б: слева – подлинный кирпич, справа – докомпоновочный состав а) б) Рис.14. Влияние МН и СП на однородность материалов: зона контакта между докомпоновочным составом на основе белого цемента и известняком: а) 1800, докомпоновочный состав: белый цемент + CaCO3 осажд; б) 2700, докомпоновочный состав:

белый цемент + CaCO3 осажд. + МФ-АР; на рис.а и б: слева – подлинный камень, справа – докомпоновочный состав Для условий Севера и Сибири важнейшей проблемой является создание эффективных теплоизоляционных материалов. Апробация теоретических результатов осуществлена путем выпуска разработанного строительного материала – модифицированного вида ячеистого бетона – пеностеклобетона.

С учетом изложенных результатов разработаны рецептуры и технологии легких и ячеистых бетонов с использованием техногенных компонентов. Кислая зола Экибастузских углей в керамзитобетонах, как кремнеземистая добавка с высоким содержанием стеклофазы, значительно повышает прочность бетона при тепловой обработке за счет образования дополнительных C-S-H фаз между CaO, SiO2 и H2O, что позволяет снизить расход цемента в бетоне до минимальной нормы – 180 кг/мпри обеспечении требуемых свойств.

Степень насыщения объема такого пенобетона гранулами пеностекла (при насыпной плотности 160…200 кг/м3) - 46…52 %. Разработанный пеностеклобетон позволяет улучшить физико-механические показатели минеральной ячеистой системы (пенобетона), уменьшить расход вяжущего за счет введения золы-уноса ТЭС и расширить номенклатуру использования гранулированного пеностекла (получаемого из отходов боя тарного и строительного стекла) после омоноличивания в виде блоков. Знания основных теоретических, технологических приемов и экспериментальные исследования (рис. 15,16) позволили осуществить омоноличивание гранул пеностекла в сплошной поризованной минеральной среде – пенобетоне.

Омоноличивание фиксирует положение гранул в пеностеклобетоне, что повышает его прочность как композита.

а) б) в) Рис. 15. Однородность структуры пенобетона (а) со структурой пеностекла (б) и в зоне контакта «пенобетонпеностекло» (в), 10Показана возможность управления плотностью пеностеклобетона от 450 кг/ми выше за счет введения фракционированного заполнителя с различной объемной концентрацией в поризованный матрицеобразующий материал – пенобетонную смесь. Особые свойства пеностеклобетонной смеси диктуют необходимость тщательного выбора способа ее приготовления и укладки. При этом всегда следует иметь в виду, что методы приготовления и укладки смеси позволяют менять ее свойства, что в итоге влияет на качество и эффективность затвердевшего бетона (в том числе на его плотность, прочность, коэффициент выхода, расход вяжущих и заполнителей на 1 м3 бетона и т. д.).

Характер пористости пеностеклобетона в основном суммируется из двух пористых составляющих бетона: пенобетона и пеностекла, где общая площадь пор для пеностекла – 28,34103 м2/кг, для пенобетона – 21,96103 м2/кг; суммарный объём пор для пеностекла – 1,22510-3 м3/кг, для пенобетона – 0,59810-3 м3/кг. Для сравнения, общая площадь пор для газобетона – 5,99103 м2/кг, для пеногазобетона – 8,31103 м2/кг; суммарный объём пор для газобетона – 0,22210-3 м3/кг, для пеногазобетона – 0,22810-3 м3/кг. Исследования пористости пенобетона и пеностекла свидетельствуют о том, что общая пористость пеностеклобетона в среднем будет достигать более 86 %. Это подтверждают и исследования, проведенные в соответствии с требованиями ГОСТ 12730 по определению водопоглощения материала.

Экспериментально установлены зависимости влияния основных свойств пенобетона (средней плотности и прочности) на плотность, прочность и характер разрушения пеностеклобетонных образцов. Установлено влияние количества введенного пористого заполнителя гранулированного пеностекла в пенобетонную смесь на среднюю плотность пеностеклобетона, которая снижается по сравнению с исходным пенобетоном на 7-25 % в зависимости от объемной концентрации крупного заполнителя.

Предложены способы изготовления пеностеклобетонных изделий по традиционной и раздельной технологиям, адаптированные к условиям действующих предприятий стройиндустрии. Выбранная технология заключается в раздельном приготовлении цементного теста и пенообразователя с последующим получением пенобетонной смеси требуемого качества и введением в неё гранулированного пеностекла, с дальнейшей тепловлажностной обработкой.

а) б) Б/З в) г) Рис. 16. Влияние золы-уноса и пеностекла на состав пеностеклобетона: рентгенограммы а пенобетона, б гранулированного пеностекла, в зона контакта «пенобетон – пеностекло», г дифференциальные термогравиметрические кривые скорости потери массы, 1 – пенобетон; 2 – зона контакта «пенобетон – пеностекло»; 3 – пеностекло; Б/З – пенобетон без золы Определены основные показатели качества предложенных составов пеностеклобетона при средней плотности в сухом состоянии 450-600 кг/м3: предел прочности при сжатии до 3,5 МПа; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии до 0,Вт/мС; водопоглощение 613 %, сорбционная влажность 2,75,6 %, морозостойкость марки по плотности Д 500 более 35 циклов (F 35) (табл. 6).

Таблица Теплофизические и гидрофизические характеристики пеностеклобетона Марка по Класс по Марка по морозостойко- Теплопроводность в плотности, кг/м3 прочности сти, циклы сухом состоянии, Вт/мС Д400 В 0,75 Не нормируется 0,Д500 В 1 Не нормируется 0,Д600 В 3,5 F 35 0,Экономическая эффективность пеностеклобетона определяется областью практического применения материала в качестве штучных строительных изделий (блоков, перегородок, стен и др. видов конструктивных элементов). Применение пеностеклобетона в конструкциях стен позволяет уменьшить толщину ограждающей конструкции в 1,5 раза (R0пр от 1,89 до 3,81 м2С/Вт), сохранив при этом повышенные теплоизоляционные показатели и комфортно-климатические характеристики конструкции в соответствии с требованиями СНиП «Строительная теплотехника» и ТСН 23-338-2002 по R0пр3,6 м2С/Вт.

На основании лабораторных и производственных исследований создана система автоматизированного проектирования составов бетонных смесей для повышения их качества, повышения эффективности производства строительных изделий, прогнозирования свойств бетонов и композитных материалов на этапе их проектирования.

В качестве метода исследования был выбран метод «черного ящика». В качестве методики планирования эксперимента была выбрана методика полного факторного эксперимента. Проведен анализ факторов, влияющих на качество и свойства бетона, установлены требования к факторам и параметрам, предъявляемые к ним при планировании эксперимента. На основании анализа статистических методов в качестве методов обработки данных выбран корреляционный и регрессионный анализ.

После обработки экспериментальных и заводских данных получены новые регрессионные зависимости для прогнозирования свойств бетона.

Как показали исследования, наиболее существенное влияние на прочность, плотность и морозостойкость тяжелого бетона без добавок оказывают следующие факторы: водоцементное отношение смеси, количество цемента и соотношение по массе между песком и щебнем.

На основе корреляционного анализа данных получена зависимость теплопроводности пенобетона от его плотности. В результате обработки экспериментальных данных были получены уравнения регрессии по прочности при сжатии, плотности бетонных смесей и бетонов, морозостойкости:

0,0486e0,0016.

Разработаны алгоритмы расчета состава тяжелого, легкого и ячеистого бетонов, корректировка состава бетона с учетом различных факторов. Построена математическая модель проектирования оптимального состава бетонной смеси.

На основе обработки заводских экспериментальных данных и рекомендаций по проектированию состава тяжелого бетона, изложенных в нормативных документах, получена уточненная зависимость для определения водоцементного отношения:

0,35Rц В/Ц=f(Rц, Rб)=, Rб 0,03Rц где Rц – активность цемента, МПа; Rб – прочность бетона при сжатии, МПа.

Получены новые зависимости для определения количества воды, для определения нормы расхода цемента. Создана программа автоматизированного проектирования составов бетонов, включающая в себя несколько модулей: «Подбор состава бетона», «Корректировка состава», «Прогнозирование свойств», «Планирование эксперимента».

Работа с модулями осуществляется в диалоговом режиме, реализованном в виде мастера, объединяющего в себе ряд шагов и позволяющего по введенным пользователем данным проектировать и корректировать состав, прогнозировать характеристики получившейся бетонной смеси. Предусмотрены следующие возможности: сохранение результатов в файле; открытие ранее сохраненного файла;

вывод результатов на печать; работа со справочным материалом. Порядок работы с модулями выбирается пользователем, на каждом этапе работы можно вернуться в главное окно и выбрать другой модуль (рис. 17, 18).

Модуль «Подбор состава бетона» поНачало зволяет осуществлять подбор состава тяжелого и легкого бетонов с добавками или без Выбор них, а также подбор состава ячеистого бемодуля тона. Для расчета состава бетона необходиМодуль «Подбор да мо выбрать вид бетона: тяжелый, легкий «1» состава бетона» или ячеистый. Далее, в зависимости от вида нет бетона, осуществляется ввод данных и на Модуль да основании этих данных определяется коли«2» «Корректировка состава» чественный состав смеси (рис. 19). нет Откорректировать состав тяжелого или Модуль да «3» «Прогнозирование легкого бетона можно с учетом: влажности свойств» нет компонентов бетонной смеси; фактической да Модуль плотности бетонной смеси; фактической «4» «Планирование плотности влажных компонентов бетонной эксперимента» нет смеси и объема бетоносмесителя. КорректиКонец ровка состава ячеистого бетона осуществляется с учетом фактической плотности рас- Рис.17. Общий алгоритм работы программы творной смеси, ячеисто-бетонной смеси и ячеистого бетона в сухом состоянии (рис.

20). Полученные уравнения регрессии применяются для прогнозирования свойств бетона. Основными техникоэкономическими показателями оценки эффективности применения программы «SAPCoM» является сокращение сроков и повышение эффективности процесса проектирования и, как следствие, повышение качества бетона при его производстве на пред- Рис.18. Главное окно проектирования состава бетона приятиях строительной индустрии.

Интеллектуальная новизна разработанных программ подтверждена свидетельствами об отраслевой регистрации разработки ФАП № 10712 от 05.06.2008 и № 11764 от 29.08.2008 г.

Разработаны и внедрены составы и соответственно способы докомпоновки утраченных или разрушенных участков древней кирпичной и белокаменной кладки на объектах XYII и XYIII веков при реконструкции ансамбля Царицыно, Ростова Великого, церкви Преображения в Пермской области, при реставрации церкви в Болгарии, а также при реконструкции здания – бывшей ставки Колчака (г.

Омск). Их применение позволяет упростить и удешевить технологию соответствующего вида реставрационных работ и одновременно повысить долговечность реставрируемых участков при максимальной сохранности авторского материала.

Разработаны рекомендации по составам и способам применения реставрационных материалов для инъектирования и докомпоновочных работ. Экономический эффект от внедрения разработок составил по применению известковых инъекционных систем 80-530 руб./м2, стоимость работ – докомпоновок по кирпичу и известняку в 2,5-3 раза меньше, чем замена кирпичей или камней.

Рис. 19. Окно подбора состава ячеистого Рис. 20. Окно корректировки состава тяжелого бетона бетона На основе научных исследований и производственного внедрения были предложены рекомендации и разработан технологический регламент по использованию в качестве добавки-ускорителя твердения водного стока химического предприятия, содержащего сульфат натрия. Экономическая эффективность применения данного водного стока с Na2SO4 для бетонов разного назначения на Омском комбинате строительных конструкций получена за счет более быстрого набора отпускной прочности, сокращения предварительной выдержки изделий и времени ТВО, более быстрой оборачиваемости металлоемких форм, экономии топливных ресурсов и электроэнергии.

На ООО «Техстрой» (г. Омск) (по ТУ 5745-002-02068982-2010)внедрена технология по выпуску ряда добавок-пластификаторов на основе сульфированной смолы фенольной. Производство добавки осуществляется по экологически чистой технологии. В соответствии с предложенными рекомендациями разработаны технологические регламенты, которые приняты в качестве нормативных документов при выпуске эффективных тяжелых бетонов с улучшенной структурой и свойствами на предприятиях Новосибирска, Сургута, Омска, Воронежа.

На основе технологических регламентов внедрены технологии и составы на производство тротуарной плитки из мелкозернистого бетона, смешанного вяжущего, сухой строительной смеси (г. Омск, Новосибирск, Сургут).

На основе разработанной технической документации внедрена технология пеностеклобетона на Омском комбинате строительных конструкций (ОКСК) и в Санкт-Петербурге. Изобретательский уровень и научная новизна подтверждены получением патента на изобретение № 2255920. Стеновые камни из пеностеклобетона использованы при строительстве торгового комплекса в г. Омске. Экономический эффект от использования пеностеклобетона с разными техническими показателями составил 88,56-101,4 руб. с 1 м2 стены в зависимости от различного назначения и технических характеристик.

Общий экономический эффект от внедрения результатов представленной работы составил более 170 млн руб.

Основные выводы по работе 1. Разработаны критерии оценки регулирования структурообразования строительных композитов на основе принципа сродства структур и принципа повышения эффективности строительных композитов. Анализ формирования капиллярнопористой системы строительных композитов при гидратации и твердении, принцип сродства структур позволили определить рациональные пути использования техногенного сырья в производстве эффективных строительных композитов.

2. Предложен и реализован системный подход к проблеме регулирования и повышения эффективности строительных композитов на основе техногенного сырья, путем варьирования состава и гранулометрии вяжущих и минеральных добавок, электролитов, органических модификаторов и др. факторов. При этом в качестве элементов системного анализа приняты минеральный и гранулометрический состав цементов, минеральных добавок, неорганических и органических добавок, содержание пор различного размера, в том числе нанопор и т.д.

3. Установлены закономерности кинетики измельчения индивидуальных клинкерных минералов и цементов различных минеральных составов. На этой основе разработана технология производства цементов с регулируемым содержанием С3А от 4 до 11 % из клинкера рядового состава селективным выделением тонкоизмельченной фракции, представленной в основном C3A, серийно выпускаемым сепаратором.

4. Исходя из представлений о том, что скорость гидратации и структурообразования портландцемента в его суспензиях определяется интенсивностью переноса ионов кальция через слой гидратных новообразований, выявлена взаимосвязь между эффективностью ускорителей гидратации и твердения и растворимостью кальциевых солей с различными анионами в воде. Это позволяет объяснить известные закономерности и уверенно прогнозировать выбор добавок, ускоряющих гидратацию и твердение, среди различных соединений (по справочным данным) по их растворимости в воде.

5. Предложена классификация цементов по минеральному составу в зависимости от их влияния на состав модифицированных бетонов, на поровую структуру и физико-механические свойства камня.

Установлены закономерности влияния минерального состава портландцемента на кинетику формирования поровой структуры цементного камня без добавок и с добавками электролитов и органических модификаторов.

Показано, что кинетика изменения содержания связанной воды в цементном камне, суммарной пористости, содержания крупных пор, а также зависимости прочности камня мало зависит от минерального состава цемента в возрасте от до 360 суток. В то же время кинетика изменения содержания наноразмерных пор, а также зависимость прочности от содержания этих пор очень чувствительна к минеральному составу цементного клинкера. Среди четырех типов цементов с различным содержанием С3А и С3S резко выделяется по повышенной чувствительности прочности от содержания нанопор малоалитовый малоалюминатный портландцемент. Прочность бетонов на остальных цементах незначительно варьирует в зависимости от минерального состава клинкера.

6. Пластифицирующее действие добавок СП снижается при увеличении содержания в цементе С3А. В случае использования шлакопортландцементов пластифицирующий эффект возрастает. По величине пластифицирующего эффекта СП можно выстроить в следующей последовательности: на основе 3- и 4-ядерных ароматических углеводородов (Н-1, Н-3) > на основе нафталина (С-3)> на основе меламина (МФ-АР) > на основе фенола (ССФС). Пластифицирующий эффект сохраняется при введении СП в виде сухих порошков. Водоредуцирующий эффект при увеличении дисперсности цемента изменяется незначительно. Добавка Н-замедляет рост пластической прочности в меньшей степени, чем С-3. Повышенная эффективность СП марок «Н» обусловлена тем, что они содержат дополнительные боковые углеводородные гетероциклические радикалы, что обусловлено дополнительным стерическим эффектом стабилизации.

7. Разработаны технология и техническая документация (ТУ и Тех. регламент) новой сильнопластифицирующей добавки ССФС (по патенту РФ 23822005) на основе отхода химического производства и рекомендации по ее использованию в минеральных бетонах и растворах. Теоретически обоснованы и экспериментально разработаны эффективные способы снижения вязкости и усадочных деформаций известково-водных систем, являющихся основой для инъекционных составов, применяемых при реставрационных работах (а.с. № 1583387).

8. Установлен высокий пластифицирующий и водоредуцирующий эффект небольших по величине концентраций добавок СП (порядка 0,1-0,15 мас.%) для известково-водных систем, проявляющийся при совместном введении с тонкодисперсным карбонатным наполнителем.

9. Установлена возможность и выявлены закономерности управления структурой и свойствами реставрационных материалов на основе извести и цементов с помощью добавок СП и тонкодисперсных наполнителей. Обоснована принципиальная роль дисперсности и гранулометрии последних. Доказана возможность резкого повышения однородности структуры таких материалов, в том числе в зоне сочленения с материалом реставрируемого объекта, за счет дезагрегирующего эффекта добавок СП, изменения реологии и водосодержания систем, адсорбционного модифицирования гидратов, изменения свойств поверхности твердой и жидкой фазы и т.д. вследствие использования принципа сродства структур.

Установленные в работе закономерности и новые знания о свойствах модифицированной извести открывают перспективы создания новых эффективных материалов на основе воздушной извести, отличающихся пониженным водосодержанием и усадкой, повышенной водонепроницаемостью, прочностью и долговечностью.

10. Создана база данных для заводов Сибирского региона по различным видам бетонов и материалов, необходимых для приготовления бетонной смеси, получены новые зависимости расхода воды, цемента, водоцементного отношения, объемной концентрации зерен крупного заполнителя от параметров компонентов бетонной смеси на основе производственных данных.

11. На основе установленных математических моделей создана и реализована программа «SAPCoM» по прогнозированию свойств бетонов, для которых установлены новые зависимости качественных показателей бетона (прочность при сжатии, плотность, морозостойкость, теплопроводность) от состава бетонной смеси.

Разработана математическая модель проектирования оптимальных составов бетонов, позволяющая проектировать, корректировать, прогнозировать и осуществлять планирование эксперимента с последующей статистической обработкой составов бетона различного вида (тяжелый, легкий и ячеистый) с заданными свойствами при минимальных затратах, использующая новые зависимости для задания ограничений на свойства бетона.

12. Разработаны новые составы и соответственно новые способы докомпоновки утраченных или разрушенных участков древней кирпичной и белокаменной кладки на основе принципа сродства структур. Их применение позволяет упростить и удешевить технологию соответствующего вида реставрационных работ и одновременно повысить долговечность реставрируемых участков при максимальной сохранности авторского материала.

Практическая эффективность разработанных реставрационных составов подтверждена актами опытно-реставрационных испытаний на объектах ХYII и ХYIII веков в России и Болгарии. На основе экспериментальных данных и натурнореставрационных испытаний разработаны рекомендации по составам и способам применения реставрационных материалов для инъектирования и докомпоновочных работ. Экономический эффект от внедрения разработок составил по применению известковых инъекционных систем 80-530 руб./м2, стоимость работ – докомпоновок по кирпичу и известняку в 2,5-3 раза меньше, чем замена кирпичей или камней.

13. Научно обоснованы и разработаны: рецептуры новых видов сильнопластифицированых химических добавок из промышленных отходов – ССФС (патент РФ № 23822005) и технология их применения в бетонах; технология пеностеклобетона (патент РФ № 2255920), позволяющая получать легкие бетоны на основе пенобетона, содержащего в своем составе золы-уноса ТЭС, пенообразователь из отходов и пеностекла, произведенного из техногенного сырья с оптимальными физикомеханическими свойствами; технология применения ускоряющей добавки схватывания и твердения – сульфата натрия, в виде водных стоков, для производства разных видов бетонов; эффективные реставрационные составы (а.с. № 1583387) на основе разных видов вяжущих с добавками СП и МН определенной гранулометрии, разработаны рекомендации по составам и способам применения реставрационных материалов для инъектирования и докомпоновочных работ; автоматизированная система проектирования разных видов бетонов (свидетельство ФАП № 10712).

14. Научно обоснованы и внедрены на ряде предприятий и в учебном процессе технологические рекомендации и нормативные документы при производстве эффективных строительных композитов и изделий с использованием техногенного сырья. Внедрена концепция повышения качества строительных композитов, основанная на создании принципа сродства структур, принципа управления структурообразованием при получении строительных композитов различного назначения с оптимальными свойствами. Внедрение результатов диссертационной работы позволило получить значительный экономический (более 170 млн рублей), экологический и социальный эффекты.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе для преподавания дисциплин: «Местные строительные материалы», «Современные отделочные материалы», «Технология теплоизоляционных материалов», «Вяжущие вещества», «Химические добавки в технологии бетона и железобетона» и др.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Монография 1. Чулкова И.Л. Автоматизированное проектирование составов бетонных смесей: монография / И.Л.Чулкова, Т.А.Санькова. – Омск: СибАДИ, 2009. – 120 с.

Статьи в рецензируемых изданиях и журналах 2. Исследование эффективности использования суперпластификаторов в инъекционных составах на основе известковых вяжущих /И.Л.Василенко (Чулкова), Т.В. Кузнецова, В.М.

Колбасов и др. // Строительные материалы. – 1988. – № 4. – С. 29–30.

3. Колбасов В.М.Использование суперпластификаторов в реставрационных составах на основе извести / В.М. Колбасов, И.Л.Василенко (Чулкова) // Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева.– 1988. Вып. 159. – С. 115 – 121.

4. Иванова С.М. Композиционный цементный пеностеклобетон / С.М.Иванова, И.Л.

Чулкова // Строительные материалы. – 2005. – № 10. – С. 22 – 28.

5. Чулкова И.Л. Формирование пористой структуры и прочности при твердении образцов из клинкерных минералов / И.Л. Чулкова, Г.И. Бердов // Известия вузов. Строительство.

– 2008. – № 1. – С. 40 – 45.

6. Организационно-технологическая надежность строительных процессов/С.М.Кузнецов, О.А.Легостаева, О.Ю.Михальченко, Е.А.Лабутин, И.Л.Чулкова// Известия вузов. Строительство. – 2008. – № 6. – С. 57 – 65.

7. Чулкова И.Л. Обоснование рациональных областей применения материалов и конструкций для строительства / И.Л. Чулкова, С.М.Кузнецов // Промышленное и гражданское строительство. 2008. – № 10. С. 4445.

8. Оптимизация производства бетонных работ / С.М.Кузнецов, И.Л. Чулкова, Т.А.Санькова и др. // Транспортное строительство. – 2008. – № 10. – С. 18– 20.

9. Чулкова И.Л. Влияние добавки сульфата натрия на состав жидкой фазы в процессе гидратации клинкерных минералов алита и белита / И.Л. Чулкова, Л.Н. Адеева, Г.И. Бердов // Известия вузов. Строительство. – 2008. – № 11, 12 – С.14 – 19.

10. Чулкова И.Л. Вероятностный метод подборов составов тяжелых бетонов / И.Л. Чулкова// Строительные материалы. – 2008. – № 12. – С. 41 – 43.

11. Щербаков А.В. Формирование комплексов машин для добычи строительных материалов способом гидромеханизации/ А.В.Щербаков, С.М.Кузнецов, И.Л.Чулкова // Известия вузов. Строительство. – 2008. – № 8. – С. 48 – 50.

12. Чулкова И.Л. Вероятная модель подбора тяжелых бетонов / И.Л. Чулкова, Т.А.

Санькова, С.М. Кузнецов // Известия вузов. Строительство. – 2008. – № 10. – С.39 – 43.

13. Чулкова И.Л. Влияние суперпластификаторов на свойства водных суспензий клинкерных минералов и формирование механической прочности при их твердении / И.Л. Чулкова, Г.И. Бердов // Известия вузов. Строительство. – 2009. – № 1. – С. 52 – 57.

14. Чулкова И.Л. Вероятностная модель подбора керамзитобетонов /И.Л.Чулкова//Бетон и железобетон. – 2009. – № 1. – С. 13 – 15.

15. Чулкова И.Л. Обоснование использования золы при производстве бетонных работ / И.Л. Чулкова, С.М. Кузнецов // Транспортное строительство. 2009. – № 8. – С. 21 – 25.

16. Оптимизация организационно-технологических решений при строительстве зданий и сооружений/ С.М.Кузнецов, Н.А.Сироткин, К.С.Кузнецова, И.Л. Чулкова // Промышленное и гражданское строительство. 2009. – № 9. С. 5760.

17. Пермяков В.Б. Обоснование организационно-технологической надежности производства бетонных работ/ В.Б.Пермяков, И.Л.Чулкова, С.М.Кузнецов // Бетон и железобетон.

– 2010. – № 1. – С. 18 – 21.

18. Лесовик В.С. Формирование структуры и свойств известково-реставрационных композитов/В.С.Лесовик, И.Л.Чулкова //Вестник БГТУ им.В.Г.Шухова. – 2010. – № 2. – С.41-45.

Публикации в других и зданиях 19. Колбасов В.М. Эффективность влияния суперпластификаторов на цементы разного состава / В.М. Колбасов, И.Л.Василенко (Чулкова) // «Наука-производству»: тез. докл. УП Всесоюзн. научно-техн. совещания по химии и технологии цемента. Карачаево-Черкесск:

НИИЦемент, 1988. – вып. 95. – С. 94–95.

20. Колбасов В.М. Применение суперпластификаторов: Экспресс-инф./ В.М.Колбасов, И.Л.Василенко (Чулкова). Москва: ВНИИЭСМ, 1988. – Промышленность строительных материалов, сер.1. – №12. – 7 с.

21. Kolbasov V.M. Hydration formation regulation under cement curing/ V.M. Kolbasov, I.L.Vasilenko (Chulkova)// 2 Intern. Symp. On Cement and Concrete. – 5-8 September 1989, Beijing. – V.1. – P.295–297.

22. Василенко И.Л.(Чулкова). Управление свойствами цементного камня с помощью химических добавок / И.Л. Василенко, В.М. Колбасов, Госстрой Каз. ССР// Научнотехнический прогресс в технологии строительных материалов: тез. докл. республиканской науч.-техн.конф. Алма-Ата, 1990. – С. 29.

23. Kolbasov V.M. Restoring compositions with binding fondation/ V.M.Kolbasov, I.L.Vasilenko (Chulkova)// TAE, Ostfildern, Germany, 3 International Colloguium “Materials Sciens and Restoration”, 1992.

24. Чулкова И.Л. Управление свойствами ячеистых бетонов путем введения крупнопористого заполнителя / И.Л. Чулкова, С.М. Иванова // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, строительство и архитектура: материалы Международной научно-практической конференции. Омск: СибАДИ, 2003. Кн. 2. – С. 164–166.

25. Иванова С.М. Композиционный цементный ячеистый пеностеклобетон /С.М. Иванова, И.Л.Чулкова // Качество. Инновации. Наука. Образование: материалы Междунар. науч.- техн.

конф.: в 2-х кн. Омск: СибАДИ, 2005. – Кн. 1. – С. 260–268.

26. Пиндюк Т.Ф. Нанотехнологии – инновационное направление развития строительной индустрии / Т.Ф. Пиндюк, И.Л. Чулкова// Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения: материалы IV Междунар. технологич. конгресса. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. – Ч. 2. – С. 384–389.

27. Чулкова И.Л. Производство композиционных строительных материалов с использованием ресурсо- и энергосберегающих технологий/ И.Л. Чулкова// Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сборник статей Международной научно-техн. конференции. – Пенза, 2007. – С. 286–288.

28. Чулкова И.Л. Зависимость усадки и предельной деформации слоя раствора при растяжении от структурных характеристик / И.Л. Чулкова, Т.Ф. Пиндюк, В.П. Михайловский //Машины, технологии и процессы в строительстве: материалы Международного конгресса:

Вестник СибАДИ, выпуск 6.– Омск: СибАДИ, 2007.– С. 270–273.

29. Санькова Т.А. Влияние различных факторов на характеристики высокопрочного бетона /Т.А. Санькова, И.Л. Чулкова // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: сборник статей Междунар. науч.-практич.

конф. – Пенза, 2007. – С. 258–260.

30. Чулкова И.Л. Мелкозернистые бетоны с использованием зол Омских ТЭС и суперпластификатора С-3 / И.Л. Чулкова, Т.Ф. Пиндюк, В.П. Михайловский // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: сб. докл. Международной науч.практич. конф. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2007. – Ч. 1. – С. 310–312.

31. Пиндюк Т.Ф. Использование золошлаковых отходов в производстве современных строительных материалов / Т.Ф. Пиндюк, И.Л. Чулкова // Наука и инновации в современном строительстве – 2007: сб. материалов Международной науч.-практич. конференции. – СанктПетербург, 2007. – С. 145–148.

32. Чулкова И.Л. Автоматизированное проектирование состава бетона / И.Л. Чулкова, Т.А.

Санькова // Актуальные проблемы строительной отрасли: тезисы докл. Всероссийской конф. (НТК НГАСУ (Сибстрин)). – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин),2008. – Кн. 1. – С.173–174.

33. Чулкова И.Л. Автоматизированный расчет состава тяжелого бетона и прогнозирование его свойств / И.Л. Чулкова, Т.А. Санькова // Вестник Воронежского гос. тех. ун-та. – 2008. – Т. 4. – № 11. – С. 46–49.

34. Чулкова И.Л. Использование топливных зол в производстве легких бетонов / И.Л. Чулкова, Т.Ф. Пиндюк // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сб. статей Междунар. научно-практич. конф., посвященной 50-летию Пензенского гос. ун-та арх. и строительства. – Пенза, 2008. – С. 187–190.

35. Чулкова И.Л. Подбор составов бетонов для строительства и реконструкции инженерных сооружений / И.Л. Чулкова, С.М. Кузнецов // Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития: материалы Всерос. науч.-техн. конф. Екатеринбург, 2008. С. 35.

36. Прокопец В.С. Влияние различных факторов на структурную прочность порошков/ В.С.

Прокопец, И.Л. Чулкова // Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: тез.

докл. VII Междунар. конф. –СПб, 2008.– С. 116–118.

37. Чулкова И.Л. Влияние на свойства водных суспензий клинкерных минералов и формирование механической прочности при их твердении / И.Л. Чулкова, Г.И. Бердов // Использование отходов и местного сырья для производства строительных материалов и конструкций: международный сборник научных трудов. – Новосибирск, 2008. – С. 26–29.

38. Чулкова И.Л. Влияние растворов неорганических электролитов на формирование структуры и свойств цементного камня / И.Л. Чулкова, Г.И. Бердов // Использование отходов и местного сырья для производства строительных материалов и конструкций: международный сборник научных трудов. – Новосибирск, 2008. – С.13–14.

39. Чулкова И.Л. Свойства керамзитобетона и пеностеклобетона, изготовленного с использованием золы-уноса / / И.Л. Чулкова, Г.И. Бердов // Использование отходов и местного сырья для производства строительных материалов и конструкций: международный сборник научных трудов. – Новосибирск, 2008. – С.113–115.

40. Чулкова И.Л. Развитие сырьевого комплекса за счет техногенных продуктов в технологии строительных материалов / И.Л. Чулкова // 3 (XI) Междунар. совещания по химии и технологии цемента: сб. докл. – Москва: ООО «АЛИТинформ», 2009. – С. 220–222.

41. Чулкова И.Л. Твердение и свойства водных суспензий цементных минералов под влиянием суперпластификаторов / И.Л. Чулкова, В.С. Лесовик, Г.И. Бердов // Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов»: сб.

науч. статей Всерос. конф. НГАСУ (СИБСТРИН), посвящ. 100-летнему юбилею профессора Г.И. Книгиной и 80-летнему юбилею профессора В.М. Хрулева. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2009. – С. 46–49.

42. Чулкова И.Л. Подбор составов тяжелых бетонов используемых в строительстве объектов железнодорожной инфраструктурой / И.Л. Чулкова, Т.А. Санькова, С.М. Кузнецов // Экономика железных дорог – 2009. – № 3. – С. 81–87.

43. Чулкова И.Л. Формирование структуры и свойств цементного камня в присутствии неорганических электролитов / И.Л. Чулкова, В.С. Лесовик, Г.И. Бердов // Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов»: сб.

науч. статей Всерос. конф. НГАСУ (СИБСТРИН), посвящ. 100-летнему юбилею профессора Г.И. Книгиной и 80-летнему юбилею профессора В.М. Хрулева. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2009. – С. 165–167.

44. Чулкова И.Л. Автоматизированный расчет состава легкого бетона и прогнозирование его свойств / И.Л. Чулкова, Т.А. Санькова // Вестник ИжГТУ. – 2009. – № 1. – С. 119–121.

45. Чулкова И.Л. Эффективность использования золы-уноса в керамзитобетонах и пеностеклобетонах / И.Л. Чулкова, В.С. Лесовик, Г.И. Бердов // Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов»: сб. науч. статей Всерос.

конф. НГАСУ (СИБСТРИН), посвящ. 100-летнему юбилею профессора Г.И. Книгиной и 80летнему юбилею профессора В.М. Хрулева. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2009. – с.

171–172.

46. Чулкова И.Л. Активация внутренних ресурсов композиционных вяжущих для бетонов/ И.Л. Чулкова// Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии: материалы XV Академ. чтений РААСН – Междунар. научно-технической конференции. – Казань: КазГАСУ, 2010. – Т. 1. – С.83–88.

47. Чулкова И.Л. Дисперсность и минералогический состав цементов как факторы формирования структуры при твердении/ И.Л. Чулкова, В.С. Прокопец // Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии: материалы XV Академ. чтений РААСН – Междунар. научно-технической конференции. – Казань: КазГАСУ, 2010. – Т. 1.

С.89–93.

48. А.с. № 1583387 СССР, МПК С 04 В 28/12. Способ склеивания известковой штукатурки при реставрации настенной живописи / И.Л. Василенко (Чулкова), С.Г. Каспаров, В.М. Колбасов, Ю.В. Петушкова; заявка № 4335284/31-33 от 29.10.87; опубл. 07.08.90. – Бюл. № 29.– 8 с.

49. Патент РФ № 2255920 С1, МПК7 С 04 В 38/00, 14/24/ Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона / С.М. Иванова, И.Л. Чулкова, Г.М. Погребинский; заявитель и патентообладатель СибАДИ; заявка № 2003135238/03 от 03.12.2003, опубл. 10.07.2005. – Бюл. № 19. – 8 с.

50. Патент РФ на изобретение № 23822005 С1, МПК С 04 В 24/20, С 04 В 103/30. Пластифицирующая добавка в строительные материалы, включающие минеральные вяжущие вещества / И.Л. Чулкова, А.В. Пастушенко, А.С. Парфенов, Л.Б. Беляев, Л.В. Беляева; заявка № 2008130570/03 от 23.07.2008, опубл. 20.02.2010. – Бюл. №5. – 6 с.

51. Программа для проектирования составов бетонных смесей "SAPCoM" / Т.А. Санькова, И.Л. Чулкова// Свидетельство об отраслевой регистрации разработки ФАП № 10712 от 05.06.2008. – 10 с.

52. Давыдов В.Н. Механические процессы и аппараты измельчения строительных материалов:

учебное пособие: гриф УМО / В.Н. Давыдов, И.Л. Чулкова. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 96 с.

53. Чулкова И.Л. Проектирование цементного завода: учебное пособие: гриф УМО / И.Л. Чулкова, Т.Ф. Пиндюк. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2007. – 120 с.




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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.