Содержание к диссертации
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 9
1.1. Классификация, химический состав и области применения
пластифицирующих добавок 9
Механизм пластифицирующего действия добавок в цементных системах 15
Свойства бетонных смесей и бетонов с пластифицирующими добавками 22
1.4. Коллоидно-химические представления о механизме действия
пластифицирующих добавок 25
Влияние суперпластификаторов на реологические свойства водных минеральных суспензий 26
Адсорбция суперпластификаторов продуктами гидратации вяжущих 29
Изменение электрокинетических свойств минеральных суспензий пластифицирующими добавками 32
1.5. Использование комплексных добавок в технологии производства бетона
и железобетона 34
1.5.1. Улучшение свойств бетонных смесей и бетонов
полифункциональными модификаторами (ПФМ) 35
1.5.2. Классификация полифункциональных модификаторов и
представления о механизме их действия 37
1.6. Технологические свойства бетонных смесей, физико-механические и
технологические свойства бетона с ПФМ 41
1.6.1. Влияние полифункциональных модификаторов на технологические
свойства бетонных смесей 41
1.6.2. Свойства бетонов с полифункциональными модификаторами 43
1.7.Выводы 46
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СИНТЕЗ
з
ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА СБ-7 49
Приборы, оборудование и методы исследований 49
Применяемые материалы 54
2.3. Синтез полифункционального пластификатора СБ-7 на основе легкой
пиролизной смолы 56
2.5. Выводы 59
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПЛАСТИФИЦИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ
ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА СБ-7 60
Поверхностная активность СБ-7 на границе раствор-воздух 60
Поверхностная активность СБ-7 на границе твердое тело-раствор 61
Адсорбция СБ-7 на границе твердое тело-раствор 63
Влияние СБ-7 на агрегативную устойчивость суспензий мела 64
Влияние СБ-7 на реологические свойства меловых суспензий 66
Влияние СБ-7 на электрокинетический потенциал частиц мела 70
Обсуждение механизма действия СБ-7 71
Выводы 73
4. КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА НА
ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СУПЕРПЛАСТИФИКА
ТОРА НА ОСНОВЕ ЛЕГКОЙ ПИРОЛИЗНОЙ СМОЛЫ 75
Адсорбция суперпластификатора СБ-7 на цементе 75
Влияние СБ-7 на электрокинетический потенциал цемента 76
Реологические свойства цементного теста с суперпластификатором СБ-7 78
4.4. Влияние СБ-7 на сементационную и агрегативную устойчивость
цементных суспензий 85
4.5. Выводы 90
5. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА И
ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ С ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СУПЕРПЛАСТИ
ФИКАТОРОМ СБ-7 91
Влияние суперпластификатора СБ-7 на сроки схватывания и нормальную густоту цементного теста 91
Влияние СБ-7 на кинетику твердения цементных композиций 92
5.3. Влияние СБ-7 на водопоглощение и пористость цементных
композиций 95
5.4. Выводы 96
6. ВЛИЯНИЕ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА
СБ-7 НА СВОЙСТВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И БЕТОНОВ НА ЦЕМЕНТАХ
РАЗЛИЧНОГО МИНЕРАЛЬНОГО И ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТА
ВА 98
Пластифицирующее действие СБ-7 98
Влияние СБ-7 на сокращение водопотребности бетонных смесей 101
5.3 Влияние СБ-7 на сокращение расхода цемента 104
Кинетика набора прочности бетона с СБ-7 104
Влияние СБ-7 на водопоглощение и пористость бетона 106
Выводы 108
7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА СБ-7 110
7.1. Расчет технико-экономической эффективности использования СБ-7... 110
7.2. Выводы 113
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 114
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 116
ПРИЛОЖЕНИЕ 135
Введение к работе
Наиболее эффективным и перспективным направлением модифицирования бетона является применение суперпластификаторов, особенно полифункционального действия, которые позволяют значительно увеличить производительность, сократить расход вяжущих, а также повысить качество бетона, его прочность и долговечность.
Основным недостатком применяемых в настоящее время суперпластификаторов является их производство на основе чистых веществ и высокая стоимость, что сдерживает их широкое применение в строительной индустрии.
В качестве рабочей гипотезы выдвинуто предположение о возможности получения суперпластификатора, обладающего полифункциональными свойствами, на основе легкой пиролизной смолы. Она образуется при пиролизе углеводородов, содержит смесь различных ароматических соединений и в настоящее время не находит квалифицированного применения.
В связи с этим актуальным является повышение качества бетонной смеси и бетона за счет применения нового полифункционального суперпластификатора на основе легкой пиролизной смолы.
Данная работа выполнена в рамках направления научных исследований «Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов» по критическим технологиям Российской Федерации, утвержденным Распоряжением Правительства РФ (2008 г.).
Цель работы. Повышение эффективности производства бетонов за счет применения разработанного полифукционального суперпластификатора на основе легкой пиролизной смолы (СБ-7).
Задачи исседования:
получение полифукционального суперпластификатора для бетонов на основе легкой пиролизной смолы, изучение его состава и строения;
исследование свойств бетонных смесей и бетонов в зависимости от характеристик СБ-7 на цементах различного минералогического состава;
6 — внедрение результатов работы, обоснование технико-экономической эффективности применения СБ-7 в тяжелых бетонах.
Научная новизна:
Предложены принципы оптимизации цементных бетонов за счет использования полифункционального суперпластификатора СБ-7, заключающиеся в ускорении процессов твердения в ранние сроки, значительном уменьшении водопотребности бетонной смеси и повышении качества бетона, его прочности и долговечности. Это дает возможность применять менее качественные заполнители или сокращать расход цемента без снижения марочной прочности бетона.
Доказана возможность синтеза полифункционального суперпластификатора СБ-7, обладающего пластифицирующим и ускоряющим действием за счет наличия в его составе олигомерных соединений (60-70 %) со средней молекулярной массой 1900, которые обеспечивают пластифицирующее действие и сульфата натрия (30-40 %), который обуславливает ускоренное действие цемента.
Установлено, что вследствие адсорбции олигомерных молекул на поверхности частиц цемента происходит ее гидрофилизация и увеличение заряда частиц. Это приводит к значительному повышению агрегативной устойчивости, пептизации агрегатов, высвобождению иммобилизированной воды, переходу от тиксотропного к ньютоновскому характеру течения суспензий.
Практическое значение работы.
Предложена технология производства бетонной смеси и бетона с использованием нового суперпластификатора СБ-7. Введение СБ-7 в количестве 0,9 % от массы цемента позволяет уменьшить водопотребность бетонной смеси на 27 %, при этом прочность бетона возрастает на 15 МПа, что дает возможность сокращать расход цемента на 20-25 % без снижения марочной прочности бетона или применять вместо высококачественного крупного заполнителя менее прочный заполнитель' из местных осадочных
пород.
Предложена рациональная область использования многотоннажного отхода пиролиза углеводородов — легкой пиролизной смолы - в качестве сырьевого компонента для получения полифункционального суперпластификатора для бетонов СБ-7.
Разработан технологический регламент на производство полифункционального суперпластификатора и технических условий.
Экономическая эффективность при применении суперпластификатора СБ-7 составляет до 200 рублей на 1 м бетона.
Внедрение результатов исследований.
Внедрение результатов исследований осуществлено на заводе железобетонных конструкций в г. Белгороде.
Теоретические положения диссертационной работы, а также результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», а также бакалавров и магистров по направлению «Строительство».
На защиту выносятся:
способ получения и оптимальные условия синтеза полифункционального суперпластификатора для бетона на основе легкой пиролизной смолы, исследование его состава и строения;
закономерности влияния суперпластификатора СБ-7 на свойства бетонных смесей и бетонов на цементах различного минералогического состава;
технико-экономическое обоснование производства и применения суперпластификатора СБ-7, результаты промышленных испытаний.
Публикации. По результатам работы опубликовано 6 научных работ, в том числе две в научных журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста,
включающего 15 таблиц, 35 рисунков и фотографии, списка литературы из 175 наименований, _2_ приложений.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
