свойства бетонных смесей в широких пределах. Варьируя видами ОМД, возможно получать равноподвижные бетонные смеси, оцениваемые техническими показателями и характеризующиеся при этом различными величинами реологических свойств в физических единицах: предельное напряжение сдвига изменяется в 1,4 раза, а эффективная вязкость в 2,8 раза.
Показано, что при прочих равных условиях способ приготовления ОМД в виде суспензии с последующей сушкой позволяет получить более эффективные ОМД по пластифицирующе-водоредуцирующему действию, что способствует большему, на 10 … 15 %, повышению прочности бетона по сравнению с использованием ОМД, приготовленных другими разработанными способами.
С применением разработанных ОМД подобраны и оптимизированы составы бетонных смесей для производства бетонов с повышенными физикомеханическими свойствами: классом по прочности - В90, морозостойкостью - F400, водопоглощением - 3,2 %, истираемостью - 0,4 г/см2, водонепроницаемо-
стью - W20.
Показано, что технико-экономический эффект достигается за счет снижения затрат на получение ОМД, снижения дозировки гиперпластификатора в составе ОМД, повышения качества бетонных смесей и бетонов и составляет (при сопоставлении с производством выпускаемых в настоящее время высококачественных бетонов мощностью 10000 м3) 650000 рублей в год (в ценах 2010 г.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вмонографии описаны авторские исследования, посвященные разработке составов и способов приготовления новых эффективных комплексных ОМД с использованием минеральных компонентов, полученных на основе местного сырья и ПАВ различного вида, для регулирования реологических свойств бетонных смесей и повышения физико-механических характеристик бетонов.
Вработе приведены разработанные методологические подходы к исследованию реологических свойств обводненных дисперсно-зернистых систем, растворных и бетонных смесей, их структуры с учетом фрактально-кластерных проявлений на различных масштабных уровнях. Проведенные исследования позволили уточнить и дополнить существующие представления о механизме реологического поведения обводненных дисперсно-зернистых систем при их течении в условиях изменяемого напряжения сдвига. Показано проявление с увеличением напряжения сдвига «кластерного» характера течения дисперснозернистых систем, заключающегося в трех стадиях изменения эффективной вязкости: первоначальное ее снижение с увеличением напряжения сдвига, последующий рост и дальнейшее снижение в результате разрыва сплошности систем.
Показано, что в качестве количественной характеристики структуры обводненных дисперсно-зернистых систем на микроуровне и микроструктуры
121
цементного камня может выступать показатель их фрактальной размерности – D, позволяющий оценить свойства формирующихся структур.
Установлено влияние природы, свойств поверхности, дисперсности минеральных компонентов, полученных из местного сырья, на структурнореологические характеристики минеральных паст, являющихся основой комплексных ОМД. Показано, что варьирование свойствами минеральных компонентов дает возможность регулировать реологические параметры обводненных дисперсий: предельное напряжение сдвига от 16,3 Па до 547,5 Па и эффективную вязкость от 5,4 Па·с до 39,5 Па·с, а также плотность формирующихся структур от 1332 кг/м3 до 2004 кг/м3.
Разработаны составы и эффективные способы приготовления комплексных ОМД: предадсорбционным сухим нанесением ПАВ на поверхность минерального компонента; дискретным распределением ПАВ на поверхности минерального компонента; в виде суспензии с последующей сушкой. Показано, что разработанные ОМД обеспечивают снижение водопотребности бетонных смесей от 25 до 47 %, уменьшение водо- и раствороотделения бетонных смесей от 30 до 60 %, повышение марки бетонных смесей по удобоукладываемости, увеличение прочности бетонов на сжатие в 1,8 … 2,3 раза.
Также установлено, что способ приготовления ОМД в виде суспензии с последующей сушкой вследствие большего пластифицирующеводоредуцирующего действия способствует большему, на 10 … 15 %, повышению прочности бетона по сравнению с использованием ОМД, приготовленных другими разработанными способами.
Были определены пути повышения эффективности использования поликарбоксилатного гиперпластификатора в ОМД за счет его частичного замещения, на 25 … 50 %, в составе комплексной химической добавки на полиэтиленгликоль, являющийся более дешевым и доступным химическим сырьем.
Установлено, что применение разработанных ОМД позволяет регулировать реологические и виброреологические свойства бетонных смесей в широких диапазонах. Так, варьируя видами ОМД, возможно получать равноподвижные бетонные смеси, характеризующиеся различными величинами реологических свойств: предельное напряжение сдвига изменяется в 1,4, а эффективная вязкость в 2,8 раза.
Показано, что использование разработанных ОМД в оптимизированных составах бетонных смесей позволяет получить бетоны с улучшенными физикомеханическими свойствами: классом по прочности - В90, морозостойкостью - F400, водопоглощением 3,2 %, истираемостью - 0,4 г/см2, водонепроницаемостью - W20. При этом технико-экономический эффект, достигается за счет снижения затрат на получение ОМД, снижения дозировки гиперпластификатора в составе ОМД, повышения качества бетонных смесей и бетонов и составляет (при сопоставлении с производством выпускаемых в настоящее время высококачественных бетонов мощностью 10000 м3) 650000 рублей в год (в ценах
2010 г.).
122
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Кругляков, П. М. Физическая и коллоидная химия [Текст] : учеб. пособие / П. М. Кругляков, Т. Н. Хаскова. – М.: Высшая школа, 2005. – 319 с.
2.Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение [Текст] : учеб. пособие / А. А. Абрамзон, Л. П. Зайченко, С. И. Файнгольд. – Л.: Химия, 1988. – 200 с.
3.Щукин, Е. Д. Коллоидная химия [Текст] : учеб. / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. – М.: Высшая школа, 2007. – 444 с.
4.Сумм, Б. Д. Основы коллоидной химии [Текст] : учеб. пособие / Б. Д. Сумм. – Москва: «Академия», 2006. – 240 с.
5.Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды [Текст] : учеб. / П. А. Ребиндер. – М.: Наука,
1978. – 368 с.
6.Розенберг, Е. М. Модификация чугуна присадками силицида кальция и ферросилиция [Текст] / Е. М. Розенберг // Модифицирование чугуна. М. – Л. –
1942. – С. 137 – 138.
7.Семенченко, В. К. Модификация как физико-химический процесс [Текст] / В. К. Семенченко // Модифицирование чугуна. М. – Л. – 1942. –
С. 22 – 38.
8.Батраков, В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика [Текст]: 2-е изд., / В. Г. Батраков. – Москва: Технопроект, 1998. – 768 с.
9.Ратинов, В. Б. Добавки в бетон [Текст] : учеб. / В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. – Москва: Стройиздат, 1989. – 188 с.
10.Добролюбов, Г. Прогнозирование долговечности бетона с добавками [Текст] : учеб. / Г. Добролюбов, В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. – Москва: Стройиздат, 1983. – 212 с.
11.Юнг, В. Н. Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах [Текст] : учеб. / В. Н. Юнг, Б. Д. Тринкер. – Москва: Госстройиздат, 1960. – 166 с.
12.Хигерович, М. И. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов [Текст] : учеб. / М. И. Хигерович, В. Е. Байер. – Москва: Стройиздат, 1979. – 126 с.
13.Глекель, Ф. Л. Гидратационное структурообразование. Основы его регулирования с помощью добавок [Текст] / Ф. Л. Глекель // Успехи коллоидной химии. – Ташкент: Фан, 1975. – С. 191 – 198.
14.Иванов, Ф. М. Добавки в бетоны и перспективы применения суперпластификаторов [Текст] / Ф. М. Иванов // Бетоны с эффективными суперпластификаторами / НИИЖБ. – М., 1979. – С. 6 – 20.
15.Иванов, Ф. М. Современное состояние применения химических добавок в технологии бетона [Текст] / Ф. М. Иванов // Применение химических добавок в технологии бетона / МДНТП. – М.: Знание, 1980. – С. 11 – 12.
123
16.Батраков, В. Г. Пластифицирующий эффект суперпластификатора С-3 в зависимости от состава цемента [Текст] / В. Г. Батраков, Т. Е. Тюрина, В. Р. Фаликман // Бетоны с эффективными модифицирующими добавками / НИИЖБ. – М., 1985. – С. 8 – 14.
17.Иванов, Ф. М. Основные направления применения химических добавок к бетону [Текст] / Ф. М. Иванов, В. Г. Батраков, А. В. Лагойда // Бетон и железобетон. – 1981. - № 9. – С. 3 – 4.
18.Рамачандран, В. С. Добавки в бетон [Текст] : справ. пособие / В. С. Рамачандран [и др.]. – М.: Стройиздат, 1988. – 575 с.
19.Тарнаруцкий, Г. М. Новые пластифицирующие добавки к цементу и бетону [Текст] / Г. М. Тарнаруцкий, Ю. С Малинин // Цемент. – 1980. - № 9. – С. 13 – 15.
20.Ушеров-Маршак, А. В. Воздействие суперпластификатора на гидратацию трѐхкальциевого силиката [Текст] / А. В. Ушеров-Маршак, Н. И. Осенкова, В. Р. Фаликман // Цемент. – 1986. - № 5. – С. 12 – 18.
21.Фаликман, В. Р. Физико-химические предпосылки поиска и разработки новых химических добавок для совершенствования технологии бетона [Текст] / В. Р. Фаликман // Совершенствование технологии бетона за счет применения новых химических добавок / МДНТП. – М.: Знание, 1984. – С. 71 – 76.
22.Шестоперов, С. В., Любимова Т. Ю., Иванов Ф. М. // ДАН СССР. – 1950. – Т. 70, № 6. – с. 1045.
23.Баженов, Ю. М. Технология бетона [Текст]: учеб. / Ю. М. Баженов. - Москва : АСВ, 2007. – 528 с.
24.Колбасов, В. М. Структурообразующая роль суперпластификаторв в цементном камне бетонов и растворов [Текст] / В. М. Колбасов // Бетоны с эф-
фективными |
модифицирующими добавками / НИИЖБ. – М., 1985. – |
С. 126 – 134. |
|
25.Каприелов, С. С. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива [Текст] / С. С. Каприелов, В. Г. Батраков, А. В. Шейнфельд // Бетон и железобетон. – 1999. - № 6. – С. 6 – 10.
26.Шаповалов, Н. А. Теоретические аспекты механизма действия суперпластификаторов [Текст] / Н. А. Шаповалов, М. М. Косухин, Р. В. Лесовик, О. Н. Белолапоткова // Седьмые академические чтения РААСН. – 2001. – С. 608 – 611.
27.Байрамов, Ф. А. Влияние суперпластификатора с высоким содержанием гидрофильной группы на гидратацию и твердение цементов / Ф. А. Байрамов, Ф. М. Оруджев, Т. В. Кузнецова и др. // Цемент. – 1986. - № 5. – С. 14 – 15.
28.Слюсарь, А. А. Регулирование агрегативной устойчивости и реологических свойств водных минеральных суспензий модификаторами на основе оксифенолфурфурольных олигомеров [Текст] : автореф. дисс. … докт. техн. наук:
02.00.11/ Слюсарь А. А. – Белгород, 2009. – 52 с.
29.Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии [Текст]: учеб. / Д. А. Фридрихсберг. – Л.: Химия, 1984. – 368 с.
124
30. Касторных, Л. И. Добавки в бетоны и строительные растворы [Текст]
учеб. / Л. И. Касторных. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007. – 221 с. |
|
|
|
31. Ахвердов, И. Н. |
Основы физики бетона [Текст]: |
учеб. |
/ |
И. Н. Ахвердов. – М.: Стройиздат, 1981. – 464 с. |
|
|
|
32. Калашников, В. И. Влияние концентрации добавок – пластификаторов |
|||
на реологическое поведение |
высокодисперсных композиций |
[Текст] |
/ |
В. И. Калашников, Ю. И. Мирецкий, Л. П. Шкляренко // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи. – 1982. – С. 173 – 176.
33.Вовк, А. И. Анализ взаимосвязи строения ПАВ с их адсорбционными характеристиками в системе цементный минерал – вода [Текст] / А. И. Вовк // Коллоидный журнал. – 1997. – Т. 59. - № 6. – С. 743 – 746.
34.Вовк, А. И. Поверхностно-активные свойства полиметиленнафталинсульфонатов [Текст] / А. И. Вовк // Коллоидный журнал. – 1998. – Т. 60. -
№2. – С. 182 – 187.
35.Вовк, А. И. Механизм адсорбции суперпластификаторов на силикатных и алюминатных компонентах портландцемента [Текст] / А. И. Вовк // Коллоидный журнал. – 2000. – Т. 62. - № 3. – С. 303 – 308.
36.Несветаев, Г. В. Гиперпластификаторы «Melflux» для сухих строительных смесей и бетонов [Текст] / Г. В. Несветаев // Строительные материалы. – 2010. – С. 38 – 39.
37.Захаров, С. А. Оптимизация составов бетонов высокоэффективными поликарбоксилатными пластификаторами [Текст] / С. А. Захаров // Строительные материалы. – 2008. - № 3. – С. 42 – 43.
38.Несветаев, Г. В. Технология самоуплотняющихся бетонов [Текст] / Г. В. Несветаев // Строительные материалы. – 2008. - № 3. – С. 24 – 28.
39.Collepardy M. The New Concrete. Published by Grafishe Tintoretto [Текст] / M. Collepard. – Italy : 2006. – 421 p.
40.Химические и минеральные добавки в бетон [Текст] : учеб. для вузов / под ред. А. В. Ушерова-Маршака. – Харьков: Колорит, 2005. – 285 с.
41.Ушеров-Маршак А. В. Товарный бетон – тема бетоноведения и проблема технологии бетона [Текст] / А. В. Ушеров-Маршак // Строительные материалы. – 2008. - № 3. – С. 5 – 8.
42.Ушеров-Маршак, А. В. Добавки в бетон: прогресс и проблемы [Текст] / А. В. Ушеров-Маршак // Строительные материалы. – 2006. - № 10. – С. 8 – 12.
43.Несветаев, Г. В. Эффективность применения суперпластификаторов в бетонах [Текст] / Г. В. Несветаев // Строительные материалы. – 2006. - № 10. – С. 23 – 25.
44.Рояк, Г. С. Пути развития пластификации бетонных смесей [Текст] / Г. С. Рояк, И. В. Грановская, А. Ю. Тарасова // Транспортное строительство. –
2007. - № 9. – С. 29 – 30.
45. Высоцкий, С. А. Минеральные добавки для бетонов [Текст] / С. А. Высоцкий // Бетон и железобетон. – 1994. - № 2. – С. 7 – 10.
125