Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Бетоны на мелком песке и наполненном цементе Гаврилов, Александр Витальевич

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гаврилов, Александр Витальевич. Бетоны на мелком песке и наполненном цементе : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.05 / Гаврилов Александр Витальевич; [Место защиты: Рост. гос. строит. ун-т].- Ростов-на-Дону, 2013.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/1353

Введение к работе

Актуальность работы. Качество бетона в большей степени зависит от используемых материалов, свойства которых должны удовлетворять соответствующим государственным стандартам и техническим условиям, обеспечивать заданный класс прочности, морозостойкости и другие физико- механические характеристики бетона.

В тоже время среди общих геологических запасов песка в России достаточно большое количество месторождений мелких песков.

Использование мелкого песка приводит к уменьшению подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси вследствие большой удельной поверхности мелких зерен. Мелкие пески ухудшают структуру бетона и снижают его долговечность. В связи с этим для получения бетонной смеси заданной подвижности и бетона заданного класса требуется повышенный расход цемента. Степень перерасхода цемента изменяется в достаточно широких пределах и может достигать 30-40%. Увеличение расхода цемента неизбежно приводит к росту цен на бетонные и железобетонные изделия и конструкции.

Структурообразующую способность мелких песков предлагается повышать методами: механической активизации, заключающейся в промывке песка с последующей обработкой в дезинтеграторах и на бегунах, виброперемешивании компонентов, поличастотном виброуплотнении бетонных смесей и виброштамповании, дополнительном помоле цемента и др.; химической активации путем добавления каталитических веществ, увеличивающих активность цемента; термические, электрические и гидроэлектрические способы активации бетонных смесей на мелких песках.

Однако указанные технологические приемы являются достаточно энергоемкими и зачастую дополнительные затраты на энергоносители превышают по стоимости перерасход цемента.

Наиболее перспективным научным направлением является модификация цементной матрицы путем разбавления цемента дисперсными минеральными порошками. Работа выполнена в направлении повышения экономической деятельности ОАО «РЖД» по разделу «Ресурсосберегающие материалы и технологии».

Целью диссертационной работы является научное обоснование возможности наполнения цемента тонкодисперсными добавками для получения качественных бетонов на мелких песках с нормативным расходом цемента.

Для решения поставленной цели выполнен комплекс следующих научных исследований:

анализ состава и прочностных показателей бетонов на мелком песке, выпускаемых на заводах Ростовской области;

исследован характер воздействия на цементный камень минеральных наполнителей различной природы и дисперсности;

изучены свойства цементного камня, наполненного минеральными тонкодисперсными порошками;

разработана и исследована добавка-наполнитель цемента фулеренного характера;

изучены свойства бетонов на мелких песках и наполненных цементах;

разработаны рекомендации по изготовлению бетонов на мелких песках без увеличения расхода цемента.

Научная новизна работы

Математическим анализом моделей двух- и трехкомпонентных дисперсных структур установлено, что при изготовлении бетонных смесей на мелких песках, имеющих большую удельную поверхность, при нормативном расходе цемента эта поверхность остается незаполненной на 15-25%, что приводит к образованию «сухих» контактов между частицами песка и снижению прочности бетона.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность изготовления бетона заданной прочности на мелком песке и с нормативным расходом цемента путем использования тонкодисперсных добавок, увеличивающих объем вяжущего. Установлено, что добавки из тонкодисперсных минеральных частиц кварцевого песка, силикатного кирпича, золы и сажи (в количестве 20% от массы вяжущего) способствуют формированию более плотной мелкопористой структуры цементного камня и бетона, увеличению прочности, водонепроницаемости и морозостойкости.

Предложена добавка фулеренного действия, состоящая из тонкодисперсного кварцевого песка и сажи, которая наиболее эффективно влияет на физико-механические свойства цементного камня и бетона.

Теоретически обоснован механизм действия этой добавки, обусловленный совокупностью физико-химических процессов:

диссоциация воды на протоны Н+ и гидроксилы ОН-;

взаимодействие фулеренов сажи С60 с протонами Н+ с образованием гидрированных фулеренов С60Н60 или протонирование с образованием катионов С60Н60+ ;

углубление реакций гидратации за счет повышения концентрации гидроксилов ОН- в жидкой фазе;

взаимодействие катионов С60Н60+ с отрицательными активными центрами;

осаждение фулеренов С60 на поверхности SiO2 с образованием микрокристаллических алмазных пленок.

На защиту выносятся:

модельно-математическое обоснование количественного наполнения цемента с тонкодисперсной добавкой для получения равноповерхностного соотношения между вяжущим и мелким песком, имеющим большую удельную поверхность;

теоретическое обоснование выбора для модифицированного вяжущего тонкодисперсных минеральных добавок различного химико-минералогического состава по механизму их влияния на структуру и свойства цементного камня;

результаты исследования физико-механических свойств цементного камня и бетона, изготовленных на комплексном вяжущем из цемента и тонкодисперсной минеральной добавки;

состав добавки уплотнителя фулеренного действия из тонкодисперсного песка и сажи с теоретическим обоснованием физико-химических процессов ее воздействия на структуру и прочность цементного камня;

рекомендации по изготовлению бетонов заданной прочности на мелких песках с нормативным расходом цемента при условии его наполнения тонкодисперсными минеральными добавками.

Практическое значение диссертационной работы заключается: в получении бетона заданной прочности на мелких песках (Мкр 1,0-1,2) при нормативном расходе цемента, наполненном минеральными тонкодисперсными добавками; улучшении физико-механических свойств бетона бинарной добавкой фулеренного действия; в рекомендациях по изготовлению бетонов на мелких песках без увеличения расхода цемента.

Достоверность результатов, основных положений и выводов обоснована использованием общепринятых математических и статистических методов, выполнением экспериментов с применением комплекса физико-механических нормативных и научных методик. Выводы диссертации не противоречат, а только дополняют общие теоретические положения строительного материаловедения. Научно-практические рекомендации подтверждены результатами лабораторных и опытно-промышленных испытаний.

Апробация работы

Основные результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на Второй международной отраслевой научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (Ростов-на-Дону, 2000 г.) , Международной научно-практической конференции «Строительство-2001» (Ростов-на-Дону, 2001 г.), Всероссийских научно-практических конференциях «Транспорт 2004, 2005» (Ростов-на-Дону, 2004, 2005 гг.), XV Академических чтениях РААСН «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии» (Казань, 2010 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ.

Структура и объем работы