Введение к работе
Актуальность темы
Самыми массовыми в производстве строительных материалов были и остаются бетон и железобетон. Из всех видов бетонов наиболее важным является тяжёлый бетон для строительства жилых и промышленных зданий, гидротехнических сооружений, мостов, автомобильных дорог, объектов специального назначения.
Для достижения наилучших качественных показателей производимых бетонных и железобетонных изделий используются добавки, различные по результату воздействия на бетон. Актуальной задачей является разработка добавок для тяжёлого бетона, включая добавки многофункционального назначения, на основе доступных отечественных химических продуктов.
Такими являются добавки на основе продуктов олигомеризации
капролактама глицерином в среде растительных масел.
Из множества производимых добавок следует выделить группы замедляющих и ускоряющих процесс твердения бетона, водоредуцирующих и повышающих водонепроницаемость бетона, воздухововлекающих и антиморозных добавок. Необходимым условием для широкого использования добавок является сочетание ряда свойств, присущих отдельно взятым добавкам.
Этими свойствами обладают разработанные в настоящей работе композиции добавок на основе продуктов олигомеризации капролактама, содержащие неорганические и органические вещества синтетического, природного и растительного происхождения.
Тематика исследований, представленных в диссертации, поддержана грантом РФФИ 09-08-13671-офи-ц.
Цель работы. Разработка научно-обоснованных способов создания композиционных многофункциональных добавок на основе производных капролактама для улучшения свойств тяжёлых бетонов и бетонных смесей.
Задачи исследования:
- исследовать возможность применения продуктов олигомеризации капролактама в качестве добавок для тяжёлых бетонов;
- выявить определяющие факторы процесса получения композиций добавок на основе продуктов олигомеризации капролактама, влияющие на их функциональные свойства;
Научный консультант – советник РААСН, д-р т.н М.В. Акулова
- разработать оптимальные рецептуры добавок на основе продуктов олигомеризации капролактама для пластифицирования тяжёлых бетонных смесей, ускорения процесса твердения и уменьшения водопоглощения бетона;
- исследовать механизмы влияния добавок на основе продуктов олигомеризации капролактама на физико-механические свойства и структуру тяжёлого бетона;
- определить оптимальную концентрацию добавок в бетонной смеси для получения бетона класса В 22,5;
- разработать технологическую схему получения добавок для тяжёлого бетона с использованием продуктов олигомеризации капролактама;
- определить экономическую эффективность использования многофункциональных добавок на основе олигомеров капролактама в производстве тяжелого бетона.
Научная новизна. Установлены закономерности процессов образования олигомеров -капролактама, являющихся основой получения добавок для тяжёлых бетонов.
Впервые установлено, что, изменяя параметры процесса олигомеризации капролактама, можно получать вещества, обладающие улучшенными пластифицирующими, водоредуцирующими, поверхностно-активными свойствами.
Выявлена взаимосвязь между поверхностно-активными свойствами новых добавок и изменением подвижности, удобоукладываемости, водопотребности и воздухововлечения тяжёлых бетонных смесей.
Впервые созданы и исследованы добавки на основе олигомеров капролактама, технических лигносульфонатов (ЛСТ), фосфолипидной эмульсии (ФЛЭ), поливинилового спирта (ПВС), низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ) и изучено их влияние на физико-механические свойства тяжёлого бетона класса В 22,5.
Методами математического планирования эксперимента определена взаимосвязь поверхностно-активных свойств синтезированных олигомеров -капролактама с режимными параметрами получения и составом исходных веществ.
Исследованы механизмы влияния добавок на пластификацию бетонных смесей и последующий процесс твердения тяжёлых бетонов. Определены оптимальные составы и концентрации вводимых в бетонные смеси добавок, при которых прочностные свойства тяжелых бетонов возрастают в 1,3 – 1,4 раза, уменьшается водопоглощение по сравнению с образцами без добавок.
Практическая значимость работы. Созданы и апробированы высокоэффективные пластифицирующие добавки на основе олигомеров капролактама и фосфолипидов растительных масел, увеличивающие сроки схватывания бетонных смесей. Это позволяет улучшить качество формуемых бетонных и железобетонных изделий, в том числе на удалённых объектах строительства.
Разработаны оптимальные рецептуры новых многофункциональных добавок, использование которых в тяжёлых бетонах при меньшей концентрации (в 1,33 – 2,0 раза) улучшает их структуру и физико-механические свойства.
На полученные продукты олигомеризации капролактама были разработаны технические условия (ТУ № 0258-005-020-68189-2009). Получено санитарно-эпидемиологическое заключение № 37.ИЦ.02.025.Т. 000033.02.10 от 05.02.2010 г. о соответствии добавок техническим требованиям С.П. 2.2.2.1327- 03.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлялись на: IV Ивановском инновационном салоне «Инновации – 2007», г. Иваново; II Международной научно-практической конференции «Новые разработки и опыт эксплуатации катализаторов в производстве», г. Тольятти, 2010 г.; IV Всероссийской конференции по химической технологии с международным участием, г. Москва, 2012 г.; ХIХ Международной научно-технической конференции, г.Иваново, 2012 г.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований, представленных в диссертации, использованы при изготовлении изделий из тяжелого бетона на предприятиях ОАО «Ивановская ДСК», ОАО «Стройиндустрия-Холдинг», г. Иваново.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 работ, из них в журналах, рекомендованных в перечне ВАК, – 7, получен 1 патент на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения,
5 глав, основных выводов и содержит 141 страницу текста, 42 рисунка,
18 таблиц, библиографический список, включающий 168 наименований, приложение.
