Диссертация (1141513), страница 2
Текст из файла (страница 2)
35» сцелью ликвидации суффозионных разуплотнений грунта перед ротором ТПМКдля выполнения ремонтных работ на ПК 151 и 70,8 м3 на объекте«Третийпересадочный контур от ст. «Деловой центр» до ст. «Нижняя Масловка» в8качестве аналога применяемых материалов, в результате чего полученэкономический эффект в размере 30876,4 рублей.Методология и методы исследованияПроведение исследований осуществлялось в соответствие с требованиямидействующих нормативных документов, с использованием современныханалитических способов изучения структурных характеристик ангидрита,включаярентгенофлуоресцентныйэлектроннуюмикроскопию,аанализ,такжерентгенофазовыйметодовсистемногоанализ,анализаистатистической обработки экспериментальных данных.Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы состоит вразработкепрограммыэкспериментальныхисследований,получениирезультатов исследований, их обобщении и анализе.Положения, выносимые на защиту:- обоснование возможности применения синтетического ангидрита,полученного из отходов промышленности, в закладочных смесях;- зависимости прочностных свойств модифицированного вяжущего оттонкости помола, вида и количества добавок;- оптимизация состава закладочных смесей на основе синтетическогоангидрита, обеспечивающая требуемые эксплуатационные свойства;- рекомендации по получению эффективных закладочных смесей на основесинтетического ангидрита.Степеньдостоверностирезультатовработыобеспечиваетсяиспользованием статистических методов обработки данных, поверенного иаттестованноголабораторногооборудования,соблюдениемстандартныхметодов испытаний, а также применением современных аналитическихспособов исследования свойств материалов.Апробация результатов работы.
Основные положения диссертационнойработы были представлены на следующих конференциях и семинарах:Международная молодежная конференция «Оценка рисков и безопасность встроительстве. Новое качество и надежность строительных материалов иконструкций на основе высоких технологий» (2012 г., г. Москва, Россия),9семинара «Проблемы развития глинобитного зодчества» (2012 г., г.
Ташкент,Узбекистан), 2-ая Международная научно-практическая конференции «Сухоестроительство: товароведческие аспекты развития отрасли» (2012 г., г. Киев,Украина), «Ресурсосберегающие технологии и эффективное использованиеместных ресурсов в строительстве» (2013 г., г. Новосибирск, Россия), 65-аяВсероссийской научной конференции (2013 г., г. Казань, РеспубликаТатарстан), I-я Международная студенческая научной конференция(2013 г., г.Магнитогорск,Россия), 16-аяМеждународнаямежвузовскаянаучно-практическая конференции молодых учёных, аспирантов и докторантов«Строительство – формирование среды жизнедеятельности» (2013 г., г.Москва,Россия), 66-ая Всероссийская научная конференция по проблемам архитектурыи строительства (2014 г., г.Казань, Республика Татарстан), VII Международнаянаучно-практическая конференции «Повышение эффективности производстваи применения гипсовых материалов и изделий» (2014 г., Нижний Новгород,Россия), V Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, вобласти вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей (2015 г, г.
Москва, Россия)«Инновации и моделирование в строительном материаловедении» (2016 г.,г.Тверь, Россия), VII международная научно-практическая конференция«Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалови изделий» (2016 г., г. Майкоп, Россия).Внедрение результатов. Опытная партия модифицированного вяжущеговыпущена на производственной линии ООО «ВОЛМА-Воскресенск» ииспользована для приготовления закладочных смесей в ООО «Нанопром» наобъекте «Ленинградский пр., д.35» с целью ликвидации суффозионныхразуплотнений грунта перед ротором ТПМК для выполнения ремонтных работна ПК 151 и на объекте: «Третий пересадочный контур от ст.
«Деловой центр»до ст. «Нижняя Масловка».Публикации. Результаты исследования, содержащие основные положениядиссертационной работы отражены в 14 научных публикациях, в том числе в 6статьях в журналах из перечня ВАК РФ.10Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из оглавления,введения, основной части, состоящей из пяти глав, заключения, спискалитературы и приложений.
Работа изложена на 189 страницах машинописноготекста, включающего 55 таблиц, 70 рисунков, приложения и список литературыиз 214 наименований.11ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ1.1 Гидратация и структурообразование ангидритовых вяжущих веществЗалежигипсовогокамня,которыйпредставляетсобойводнуюсернокислую соль кальция, отвечающую формуле CaSO4.2H2O, обычносопровождает безводный сернокислый кальций - CaSO4.Это родственный гипсу минерал, ангидрит, который аналогичен поспособу залегания и возникновения, а химическим составом очень похож нагипс [1].Несмотрянапростуютехнологиюпроизводстваангидритовоговяжущего, заключающуюся в добыче ангидрита, дроблении, сушке и помоле сдобавками, т.е. отсутствии термической обработки, на обширные теоретическиеразработки по технологии ангидритовых вяжущих в СССР и РФ, а также зарубежом, их промышленное внедрение в строительстве нашей страны неполучило.
Это связано с тем, что с одной стороны есть мнение онезначительности месторождений чистого ангидрита, а с другой стороны, чтоангидрит не способен к самостоятельному затвердеванию.Уже более века ведутся исследования по активации ангидрита и вданноевремя известны способы, позволяющие получать материалы сзаданными свойствами.Окончательно вопрос о гидратации природного ангидрита не решен досих пор.
Первым источником данных по гидратации ангидрита является Шотт[1], который установил, что тонко измельченный, очень чистый ангидрит послезатворения водой схватывается и твердеет.Три основные теории гидратации и твердения вяжущих веществ всовременном мире пользуются большей популярностью [2].Первая - «кристаллизационная» теория Ле Шателье - процессгидратации происходит из-за растворения исходного вяжущего и образованияпересыщенного раствора по отношению к гидратным новообразованиям,12которые имеют меньшую растворимость и выкристаллизовываются из такихрастворов. Структура прочнеет из-за роста кристаллов, а материал для ростаприходит в жидкую фазу посредством растворения исходных вяжущихвеществ.Две другие теории:«коллоидная–Михаэлиса и«коллоидно-химическая» - Байкова.
Процесс твердения вяжущих делится на три периода:1- смачивание, набухание и частичное растворение исходного вещества; II –коллоидизация; III – кристаллизация. Разница теорий в том, что по теорииБайкова прочность структуры растет из-за перекристаллизации гидратныхновообразований из мелких в более крупные того же состава, а по теорииМихаэлиса рост прочности происходит из-за образования коагуляционныхструктур с их дальнейшим самоуплотнением вследствие перераспределениявлаги от периферийных слоев к центру зерна вяжущего.В современном мире больше приверженцев «кристаллизационной»теории твердения [3-7]. Также многие имеют мнение, что гидратация вяжущихвеществ происходит топохимическим путем [8-9].Некоторые исследователи выдвигают гипотезу, что взаимодействиеразличных вяжущих с водой в реальности происходит по смешанной схеме, т.е.одновременно по Ле Шателье, с растворением частиц вещества в воде,последующей гидратацией его и переходом в остаток гидрата и топохимически,по Байкову, с прямым присоединением воды к твердой фазе[10].П.А.Ребиндер и его последователи [5,6,11,12] изучали вопросыструктурообразования и положили начало физико-химической механикибетона.
По их мнению, структура твердения развиваетсяв два этапа: 1-формирование каркаса кристаллизационной структуры с возникновениемконтактов срастания между кристалликами новообразования; II – ростсоставляющих этот каркас кристалликов. Одновременно идет рост прочностиструктуры, и её уменьшение за счет появления внутренних растягивающихнапряжений, возникающих в результате направленного роста кристаллов.Конечная прочность структуры твердения зависит от величины икинетики пересыщения в жидкой фазе твердеющей суспензии, что, в свою13очередь, зависит от растворимости исходного вяжущего и суммарной скоростиего растворения.
Высокое пересыщение и большая суммарная скоростьрастворения способствуют увеличению числа возникающих зародышейкристаллов и контактов между ними, что влечет к уменьшению напряжений иувеличению прочности структуры. Также считается, что для достижениялучшей прочности структуры необходимы оптимальные условия гидратации,способствующие возникновению кристалликов новообразований достаточнойвеличины при минимальных напряжениях, сопровождающих формирование иразвитие кристаллизационной структуры.Один из технологических приемов повышения кристаллизационнойактивности ангидритовых вяжущих - применение добавок - ускорителей.Академиком П.П.
Будниковым разработана фундаментальная теория поприменению различных химических добавок в качестве ускорителей твердения[1,13-15]. Им было установлено, что «возбудителем» природного ангидритамогут являться различные добавки, такие как: кислоты, щелочи, соли, известь,доменные шлаки и т.д. Наибольший эффект на гидратацию ангидритаоказывают кислые добавки, затем щелочные и нейтральные соли.Гидратация ангидритового вяжущего по работам П.П.Будникова идетследующим образом:неустойчивые сложные гидраты образуются подвлиянием воды+ускорителя на поверхности частиц ангидрита образуютсяСaSO4 + соль (активатор) + H2Ocоль CaSO4 + 2H2OОбразовавшийся неустойчивый двойной гидрат распадается:соль CaSO4 + H2Oсоль H2O + CaSO4 . 2H2OТ.е.
гипс образует коллоидный гель, из-за выкристаллизовывания которогообразуетсясросток.Добавка,оставшаясясвободной,опятьобразуеткомплексное соединение, активируя гидратацию ангидрита.Немецкий ученый И. Оттеман внес огромный вклад в исследованиесвойств ангидритовых вяжущих. По его мнению при растворении ангидрита впроисходит пресыщение гипса, а гидратация протекает в следующем порядке:1-растворение ангидрита, 2-пересыщение, 3-кристаллизация гипса.14Голосовкер И.Я. [16] считает, что схватывание и гидратация ангидритасвязанысегогидратациейвтвердойфазеипоследующейперекристаллизацией.Действие добавок-ускорителей автор объясняет следующим образом:добавки, выделяющиеся из раствора в виде элементарных кристалликов,образуют потенциальные центры кристаллизации. Причем форма кристалловдвугидрата, образовавшихся при гидратации зависит от вида добавки, а смеськристаллов дигидрата образуется при использовании нескольких видовдобавок, каждой из которых присущ определенный вид кристаллов.Следует отметить, что такое предположение применимо только кмалорастворимым добавкам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
