Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в Российской Федерации наибольшее распространение получили добавки-пластификаторы в бетон на основе лигносульфонатов и продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и их комплексы.
Одной из актуальных проблем при использовании вышеуказанных добавок в строительстве монолитных бетонных и железобетонных конструкций является обеспечение длительного сохранения удобоукладываемости готовых бетонных смесей при обеспечении всех требуемых свойств получаемых из них бетонов.
В технологии товарного бетона имеется опыт решения данной задачи, заключающийся во введении части пластификатора не только при приготовлении бетонной смеси на цементобетонном заводе, но и непосредственно перед укладкой бетонной смеси для восстановления необходимой подвижности. Сложность данного метода заключается в необходимости на месте бетонирования постоянно контролировать свойства смеси и принимать решение о зведений дополнительной дозировки пластификатора, определять при этом количество вновь вводимой добавки и режим дополнительного перемешивания смеси в автобетоносмесителе.
Альтернативным методом обеспечения сохраняемости удобоукладываемости бетонной смеси является введение пластификатора, адсорбированного на каком-либо твердом (обычно, порошкообразном) носителе. Данный способ основан на поэтапном, растянутом во времени, выходе из адсорбтива некоторой части пластификатора. При этом носитель сам по себе, являясь материалом с высокоразвитой удельной поверхностью, не должен ухудшать свойства бетонной смеси и бетона.
Перспективным вариантом такого метода является использование в качестве носителя волокнистых материалов, как синтетических (полипропиленовых, полиакрилнитрильных, полиамидных и др.), так и натуральных (хлопковых, шерстяных, целлюлозных, асбестовых, базальтовых и др.). Характерными особенностями их использования являются простота получения гомогенной смеси при смешивании с органическим компонентом (добавкой пластификатора), высокая адсорбирующая способность, а также благоприятное влияние на свойства бетонной смеси и бетона.
В этой связи, а также учитывая относительно низкую стоимость, высокую доступность и хорошее сцепление с цементным камнем, было принято решение об использовании в работе базальтового волокна (микрофибры) в
качестве минерального носителя для получения комплексной модифицирующей добавки.
Для применения в бетонных смесях гранулированного пластификатора с пролонгированным действием (ГПЗ) на основе минерального волокна и рационально подобранной органической части (химических добавок) необходимо было провести соответствующие исследования его свойств, технологаи получения и применения.
Цель диссертационной работы - увеличение сохраняемости удобоук-ладываемости бетонных смесей в процессе транспортирования в автобетоносмесителях за счет применения гранулированной добавки пролонгированного действия и исследование основных строительно-технических свойств бетонных смесей и бетонов с данной добавкой.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
определить эффективность применения добавки ГПЗ для повышения сохраняемости удобоукладываемости бетонных смесей;
обосновать выбор пластификатора для использования в комплексном модификаторе ГПЗ при оптимизации сохраняемости подвижности бетонной смеси и кинетики набора прочности бетоном в начальный период твердения;
оптимизировать технологию гранулирования, определив при этом оптимальное количество минерального наполнителя в комплексной добавке;
изучить свойства комплексной гранулированной добавки в бетонной смеси в зависимости от основных характеристик гранул модификатора;
установить оптимальные дозировки комплексной добавки ГПЗ для бетонных смесей;
исследовать основные строительно-технические свойства бетонов, в том числе, кинетику набора прочности, деформативные показатели, морозостойкость;
разработать основные положения технологии приготовления бетонных смесей с добавкой ГПЗ на заводах товарного бетона.
Научная новизна работы.
Установлены принципы увеличения времени сохранения бетонной смесью удобоукладываемости до 3...7 ч, заключающиеся в применении гранулированного пластификатора с пролонгированным, поэтапным выходом его части в жидкую фазу бетонной смеси.
Обоснован выбор пластифицирующей части модификатора ГПЗ из условия достижения оптимума сохраняемости подвижности бетонной смеси и темпа набора прочности бетоном в начальный период твердения с примене-
ниєм математического планирования эксперимента. Установлена тесная корреляция между цементными суспензиями и мелкозернистыми бетонными смесями при определении оптимальных дозировок пластификаторов, составляющих органическую часть комплексной добавки.
Обоснованы результаты выбора органической части модификатора с использованием в качестве модели мелкозернистых бетонных смесей.
Выявлены оптимальные параметры грануляции и определено наилучшее соотношение органической части добавки ГПЗ (комплексной химической пластифицирующей добавки) и минерального носителя.
Обоснованы основные свойства гранул комплексной добавки и предложены методы их определения, характеризующие прочность, плотность, удельную поверхность, динамику пролонгированного действия и др.
Установлены оптимальные дозировки добавки ГПЗ в бетонной смеси, обеспечивающие высокие показатели сохраняемости удобоукладываемости.
Практическая значимость.
Применение добавки ГПЗ позволяет значительно увеличить сохраняемость удобоукладываемости бетонных смесей, практически, без заметного снижения прочности бетона в начальный период его твердения.
Выявлено, что введение модификатора способствует повышению ряда физико-механических и эксплуатационных характеристик бетона.
Показано, что использование гранулированного пластификатора пролонгированного действия позволяет устранить технологическую операцию, связанную с корректировкой подвижности бетонной смеси в процессе транспортировки и на объекте строительства, непосредственно перед её укладкой.
Разработана технология приготовления бетонных смесей с пластификатором пролонгированного действия на заводах товарного бетона, позволяющая обеспечивать сохраняемость требуемой (проектной) удобоукладываемости смеси в течение 3...7 часов после приготовления, исследованы строительно-технические свойства получаемых бетонов.
Реализация работы.
Добавка ГПЗ опробована и принята к внедрению на заводах товарного бетона ООО «ЭЛГАД Бетон» и 000 «Компания «ТраК-Бетон» г. Москвы.
Теоретические положения диссертационной работы и результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270205.
Апробация работы.
Основные результаты проведенных исследований были представлены на:
XXI Всероссийском (V Международном) совещании начальников лабораторий цементных заводов, г. Москва, 19-22 апреля 2005 г.;
XXII Всероссийском (VI Международном) совещании начальников лабораторий цементных заводов, г. Москва, 13-16 ноября 2007 г.;
ежегодной научной сессии ОНИЛ «Цемент», г. Москва, 4 февраля 2008 г.;
семинаре «Актуальные вопросы строительства и эксплуатации цемен-тобетонных покрытий», г. Новосибирск, 25-26 сентября 2008 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 статья в научном журнале по списку ВАК РФ.
На защиту выносятся:
установленные закономерности оптимизации выбора органической части модификатора;
результаты экспериментальных исследований по определению оптимальных режимов грануляции;
выявленные закономерности изменения во времени основных характеристик гранул модификатора в жидкой фазе цементного теста;
результаты определения оптимальных дозировок комплексного модификатора ГПЗ;
выявленные особенности строительно-технических свойств бетонов с гранулированным пластификатором пролонгированного действия;
разработанная технология приготовления бетонных смесей с добавкой ГПЗ на заводах товарного бетона.
Достоверность исследований и выводов по работе обеспечена использованием стандартных методов и средств измерений, а также применением математических методов планирования эксперимента и статистической обработкой результатов, опытом применения комплексной добавки ГПЗ на заводах товарного бетона.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и трех приложений. Диссертация содержит 182 страницы машинописного текста, 55 рисунков, 30 таблиц.
