Диссертация (1141519), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Высокая степень достоверности обеспечивается за счет применения статистических методовобработки данных, стандартных методов испытаний и аттестационного лабораторного оборудования.Основные положения работы докладывались и обсуждались на VI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (г. Пенза, 2010);Международной интернет-конференции «Creating Ideas and Building the Future»,(г.
Саратов 2010); Межрегиональной научно-технической конференция посвященной 90-летию основанияпроизводству,экономике»,ТГТУ «Интеграция науки(Тверь2012);14-йи образования-Международнойнаучно-технической конференции: «Актуальные проблемы строительства и строительнойиндустрии», (г. Тула,2013); 7-й Международной научно-технической конференции «Механика разрушения бетона, ж/б и др. стр. м-лов» РААСН, ВГАСУ, (Воронеж, 2013) , 15-я Международная научно-техническая конференция: «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии», г. Тула, 2015, на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ТвГТУ (Тверь, 2009 - 2017), на международнойнаучно-технической конференции «Высокопрочные цементные бетоны: технология, конструкции, экономика», в конкурсе молодых ученых КГАСУ (Казань,2016).Внедрение результатов.
Внедрение результатов научной работы происходило на предприятии ООО «Элтра», где сотрудниками Тверского государственного технического университета выполнена производственная проверка составовтоварного бетона на основе смеси заполнителей оптимального гранулометрического состава и минеральной карбонатной добавки.10Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы состоит в разработке программы экспериментального исследования, получении и обработке результатов исследования, их обобщении и использовании на практике.Публикации.
Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 15 печатных работах, в том числе из перечня ВАК – 5, патент на изобретение – 1.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав иосновных выводов. Содержит 163 страницы машинописного текста, включая 82рисунка, 28 таблиц, 52 формулы и 3 приложения. Список использованных источников включает 140 наименований.11Глава 1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования1.1. Применение карбонатного сырья в технологии бетонаКарбонатные породы широко распространены в природе и используются вкачестве местного сырья, что способствует развитию на их основе производстваактивных минеральных добавок бетона.
В настоящее время расширяется производство местных строительных материалов и изучаются пути, направленные наулучшение свойств бетонов (карбонатное сырье, растворимое стекло и др.). Кроме этого, в последнее время все большее применение в строительном материаловедении находят так называемые многокомпонентные, полиморфные системы,при проектировании которых основная задача – выбор недорогого, доступногосырья. Известняковые заполнители и наполнители, тонкодисперсные порошкимодификаторы являются незаменимыми компонентами карбонатного бетона навсех стадиях его получения. Карбонатные породы содержат в основном углекислый кальций (кальцит). Известняки состоят из кристаллов кальцита различныхразмеров: крупные включения, грубодисперсные, ультра и нано дисперсные порошки.
Для наполнителя бетона в качестве минеральной добавки предпочтительны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. Ввиду полидисперсности карбонатных пород, известняк применяют и как крупный заполнитель и как средний и мелкий наполнитель в производстве карбонатных мелкозернистых бетонов (МЗКБ).Использование карбонатных тонкодисперсных наполнителей в составе мелкозернистого бетона приводит к улучшению его физико-механических свойств,поскольку тонкомолотые минеральные известняковые добавки повышают прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, химическую стойкость бетона[1,3]. Данное использование схематично можно представить следующим образом:12Наполнительв цементв бетоннуюсмесьв карбонатныйбетонКомпонентсвязующегоМикрозаполнительзаместительМодификаторРисунок 1.1 – Три вида функционального использования известняка в карбонатном композитеКаждый из трех случаев (рисунок 1.1) использования известняковогонаполнителя характеризуется своим специфическим набором свойств [4]: какнаполнитель в цемент известняковый наполнитель, как предполагается, не повышает водопотребность, если не используется совместно с водоредуцирующимидобавками и не влияет негативно на долговременную прочность и деформативность.
Последний эффект на данный момент мало изучен. В качестве наполнителя - добавки в цемент, известняковый мелкодисперсный компонент призван удовлетворить техническим, экономическим и экологическим требованиям, таким,например, как повышение ранней прочности, регулирование подвижности тестапри пониженном содержании цемента в вяжущей части и низкую чувствительность к технологическим способам ухода в период набора прочности. Следуетотметить, что в европейских нормах ENV197-1 установлен предельный процентсодержания известнякового компонента в вяжущей части до 5 %, хотя они позволяют повышать это число до 35 %, при условии, что оставшаяся часть вяжущего исключительно портландцемент.
Европейская кодификация известнякового портландцемента – CEM II/B-L и CEM II/B-LL.При повышенном содержании известняка в вяжущей части оговариваетсятакже и чистота самого известнякового компонента, который, согласно указанным нормам, должен состоять не менее чем на 75 % общей массы из карбонатакальция (CaCO3). В качестве добавки в бетонную смесь известняковый порошок13выполняет роль микронаполнителя, замещающего частицы цемента, что не сказывается отрицательно на ранней прочности при содержании известняка от 10 до30 % по массе.
В целом, как добавка в бетон, тонкомолотый известняк не толькоэкономически обусловлен, но, как показали работы Nehdi [5], повышает вязкостьи снижает текучесть бетона, действуя как замещающая тонкий наполнитель помассе фракция.Для анализа и исследования роли известнякового компонента как частивышеуказанных фаз карбонатного композита, были проведены независимо другот друга исследования согласно программам, в которых известняк выступал в качестве: А – компонента вяжущего, Б – компонента МЗКБ, и В – регулятора трещиностойкости, деформативных и прочностных свойств карбонатного бетона, результаты которых изложены ниже.В источнике [1] повышение физико-механических и эксплуатационныхсвойств мелкозернистых бетонов отмечается в том случае, если суммарная поверхность клинкерных частиц вяжущего в единице массы смеси соответствуетсуммарной поверхности частиц портландцемента без тонкомолотых добавок, гдетонкомолотая добавка представлена более крупными частицами, а клинкернаячасть – более мелкими.
Но эту слишком тонкую пропорцию сложно оценить безсоответствующих опытов. Рост прочности в контактной зоне клинкерного зерна и минеральной частицы может объясняться по разному, и адгезионным сцеплением карбонатных заполнителей и эпитаксиальным срастанием, наиболее интенсивным в случае наличия химического сродства как по катиону, так и по аниону.
В работе [2] приводятся данные, где прочность на отрыв цементного камня отразличных известковых пород колеблется в пределах от 0,2 до 2,5 МПа.Наименьшая прочность сцепления цементного камня отмечается с кварцем, анаибольшая с карбонатными породами при хранении в воде (без автоклавной обработки). Последнее говорит в пользу частичного взаимодействия на ионномуровне микрочастиц кальцита, с элементами адсорбции, хемосорбции и поликонденсации в отличие от более инертных и твердых силикатных пород. Данное хи-14мическое взаимодействие происходит между карбонатным заполнителем и продуктами гидратации цемента, что обуславливает самоуплотнение контактной зоны при использовании карбонатных добавок и песков.
Таким образом, контактная зона выступает как самостоятельный элемент структуры бетона и играетсущественную роль в повышении трещиностойкости, прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и химической стойкости бетона, а карбонатный наполнитель играет роль регулятора микропроцессов коагуляции в контактной зоне.Следующая диаграмма увязывает макро-, мезо-, и микро- структуры карбонатногокомпонента бетона и показывает разнообразие методов и форм использования известняка в производстве бетонов нового поколения.ХимическийкомпонентЗаполнительбетонаБойНизкодисперсный наполнительМодульныеблокиГлыбаИзвестняк иегоиспользованиеСтроительныйкамень, плиткаС глинойдобавка к цементамнтуИзвесть, различные химическиесоединенияОбожженныйГрубо- исреднедисперсныйМелко- иультрадисперсныйСреднедисперсный инертныйнаполнительСреднедисперсный наполнительУльтрадисперсный порошок,пигменты, пластикРисунок 1.2 – Диаграмма использования известняка в промышленности истроительстве (производство бетонов) в зависимости от степени дисперсностиДиаграмма (рисунок 1.2) иллюстрирует широкий спектр использования известнякового компонента, свойства которого, через влияние на оные создаваемогона его основе монолита, во многом определяются степенью дисперсности и вариантами технологии, наряду с комбинацией с другими составляющими связующегобетона, тем самым давая возможность оценить уровень модификации конечных15свойств карбонатного бетона.
При применении карбонатного тонкодисперсногопорошка реализуются физико-химические процессы взаимодействия последнего склинкером. В частности, С.С. Гордоном и Р.С. Чеховым [6] установлено, что адгезионное сцепление со срастанием цементного камня обнаружено только с карбонатными заполнителями из семи исследованных минералов. С.С.
Гордон указывает на четыре составляющих сопротивления выдергивания зерна заполнителя изсвоего ложе в цементном камне, отрыв в контакте, сдвиг в контакте, срез раствора и срез заполнителя. Отрыв и сдвиг в контакте относятся к адгезионномусцеплению, а срез раствора и заполнителя – к механическому разрушению. А.А.Плугин [7, 8] отмечает высокую роль минеральных добавок в работах по замоноличиванию стыков при реставрации и реконструкции зданий и сооружений в свете влияния данных добавок на процесс твердения композита, снижения усадки иуровня развития контракционных трещин, и повышения трещиностойкости мелкозернистых бетонов с минеральными (известняковыми) добавками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
