Отсевы дробления бетонного лома и горных пород для получения бетонных композитов Сайдумов, Магомед Саламувич

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние вопроса и анализ источников отечественной и зарубежной литературы 15

1.1 Отходы дробления бетонного лома - как материал для получения заполнителей бетона 15

1.2 Опыт применения отсевов дробления бетонного лома и горных пород в технологии бетона 24

1.3 Использование отсевов камнедробления в качестве активного микронаполнителя для получения многокомпонентных вяжущих 31

1.4 Рабочая гипотеза 34

Цель и задачи диссертационной работы. 36

2 Применяемые материалы и методшси исследований

2.1 Материалы и их свойства 38

2.1.1 Отсевы дробления бетонного лома и горных пород 3 8

2.1.2 Вяжущие вещества 43

2.1.3 Добавки химические 44

2.2 Методика проведения исследований 45

3 Цементобетоны с заполнителями из отходов дробления бетонного лома и горных пород 49

3.1 Изучение влияния пылевидной части отсевов дробления бетонного лома и горных пород на прочность цементного камня 49

3.2 Бетонные композиты на заполнителях из отсевов дробления

3.2.1 Влияние вида отсевов дробления на прочностные показатели бетонных композитов 63

3.2.2 Повышение прочности бетонных композитов на основе отсевов дробления путем механоактивации заполнителя 70

3.2.3 Влияние пластифицирующих добавок на свойства бетонных композитов

3.3 Структура и свойства бетонных композитов, полученных с применением отсевов дробления без их обогащения ифракционирования 88

3.3.1 Структура бетонных композитов на основе отсевов щебня 90

3.3.2 Прочность контактной зоны заполнителя и цементного камня 95

3.3.3 Истираемость бетонных композитов на различных отсевах дробления 101

3.3.4 Морозостойкость бетонных композитов на различных отсевах дробления 102

3.3.5 Прочность сцепления арматуры с бетонным композитом 104

Выводы по третьей главе 106

4 Бетонные композиты на многокомпонентных вяжущих с наполнителем из отсевов дробления бетонного лома 109

4.1 Отсевы дробления бетонного лома как низкомарочное вяжущее и наполнитель для многокомпонентного вяжущего 109

4.1.1 Связующая способность пылевидной фракции отсевов дробления бетонного лома 110

4.1.2 Использование отсевов дробления бетонного лома в качестве активного наполнителя в производстве многокомпонентных вяжущих веществ 115

4.1.3 Составы и свойства многокомпонентных вяжущих на основе отсевов дробления бетонного лома

4.2 Определение рецептуры бетонных композитов на многокомпонентных вяжущих 129

4.3 Составы и свойства бетонных композитов на многокомпонентных вяжущих 137

Выводы по четвертой главе 148

5 Производственное внедрение и технико экономическое обоснование результатов работы 150

5.1 Рекомендации по изготовлению бетонных композитов с

использованием отсевов дробления бетонного лома и горных

пород 150

5.1.1 Общие положения 150

5.1.2 Составы бетонных композитов 152

5.1.3 Технология получения бетонных композитов

5.2 Внедрение результатов работы 154

5.3 Экономическое обоснование эффективности производства бетонокомпозитов на основе отсевов дробления 159

Выводы по пятой главе 166

Общие выводы 168

Список использованной литературы

• Использование отсевов камнедробления в качестве активного микронаполнителя для получения многокомпонентных вяжущих
• Отсевы дробления бетонного лома и горных пород
• Структура и свойства бетонных композитов, полученных с применением отсевов дробления без их обогащения ифракционирования
• Составы и свойства многокомпонентных вяжущих на основе отсевов дробления бетонного лома

Введение к работе

Актуальность темы исследования.Одной из важнейших проблем современной строительнойиндустрии является производствостроительных композиционных материаловс использованием доступного, дешевого, часто невостребованного местного сырья, к которому,помимо природных ресурсов, можно отнести отходы строительства и сноса (ОСС) и производственных предприятий.

Известно, что в России ежегодно образуется более 15 млн. тонн ОСС, 60 % которых составляют кирпичные, бетонные и железобетонные отходы. Темпы роста объема указанных отходов составляют около 25% в год.

Помимо ОСС общий объем отсевов дробления горных пород, образующихся ежегодно в стране на предприятиях по производству щебня, составляет в настоящее время до 50 млн. м . Только в одной Чеченской Республике на предприятиях ГУП «Чеченкарьеруправление» и Департамента автомобильных дорог ЧР«Государственный унитарный комбинат дорожно-

-э

строительных материалов» ежегодно перерабатывается более 1 млн. м³ горной

-э

породы в год с образованием до 300 тыс. м³ отходов камнедробления.

Проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что существующие способы утилизации отсевов камнедробления связаны со значительными дополнительными трудовыми, материальными и энергетическими затратами, что резко ограничивает его применение в строительстве. Разработка альтернативных способов утилизации отходов дробления является актуальной задачей в области эффективного использования данного техногенного продукта в технологии композиционных материалов.

В связи с этим исключительно актуальным является разработка составов и способов производствацементных композитов с использованием данного техногенного сырья и специальных добавок.

Работа выполнена в соответствии с федеральными целевыми программами «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы», «Восстановление экономики и социальной сферы Чеченской Республики на 2002 и последующие годы» и «Социально- экономическое развитие Чеченской Республики на 2008-2011годы».

Цельюдиссертационного исследованияявляется разработка научно- обоснованных способов получения бетонных композитов на основе использования отсевов дробления бетонного ломаи горных пород.

В соответствии с целью исследования в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

изучен механизм действия химических добавок на процессы структурообразования многокомпонентных вяжущих, полученных с использованием отсевов дробления бетонного лома и горных пород;

предложена технология производства, исследованы свойства многокомпонентных вяжущих с наполнителем из отсевов дробления бетонного лома и бетонных композитов на их основе;

разработанарецептура бетонных композитов, получаемыхс применением отсевов дробления бетонного лома и горных пород без их фракционирования и обогащения на основе использования комплексатехнологических приемов для их получения;

исследованы структура и свойствабетонных композитов, полученных с применением отсевов дробления без их обогащения и фракционирования;

разработаны нормативные документы и ТЭО для реализации результатов теоретических и экспериментальных исследований и промышленного внедрения.

Научная новизна диссертационного исследования.Сформулированы принципы повышения эффективности процессов структурообразования систем с использованием многокомпонентных вяжущих и нефракционированных отсевов дробления бетонного лома и горных пород, заключающиеся в двухстадийном перемешивании и поливибрационном уплотнении компонентов, что приводит к синтезу новообразований оптимального состава и строения.Бетоны на основе многокомпонентных вяжущих отличаются повышенной плотностью, прочностью, меньшим радиусом пор, а, следовательно, повышенной стойкостью и водонепроницаемостью, более длительным до 6 ч периодом формирования структуры по сравнению с бетонами на портландцементе и имеют умеренные относительные деформации усадки, не превышающие 0,69-0,84 мм/м.

Установлено, что в составе отсева дробления бетонного лома содержится около 30 % негидратированного портландцемента, что позволяет использовать его в качестве активного микронаполнителя при производстве многокомпонентных высокоактивных вяжущих. Заполнитель из отсева дробления бетонного лома, имеющий частичную или сплошную оболочку на поверхности его зерен из цементного камня дробимого бетона активно влияет на процесс формирования как структурных характеристик цементного камня, так и плотной контактной зоны между ними. Структура бетонных композитов характеризуется меньшим водопоглощением (до 3-7 %) и наличием достаточно мелких (X = 0,7-1,9) и однородных по размеру (а = 0,4-0,5) пор.

Изучениепараметров микротрещинообразования бетонных композитов на основе предложенных в работе многокомпонентных вяжущих показало, что их нижняя граница наступает позже в сравнении с контрольными образцами на основе портландцемента, при этом относительное значение Rt7R_k составляет 0,35-0,52 и увеличивается с повышением прочности бетона и содержания клинкерной составляющей в применяемом вяжущем. Для разработаннойрецептуры бетонных композитов характерно уменьшение разности между верхней и нижней границами микротрещинообразования, что указывает на повышение однородности их структуры и свойств.

Практическая значимость диссертационной работы. Разработана рецептура бетонных композитов с использованием необогащенных и нефракционированных отсевов дробления бетонного лома и горных пород.

Получена зависимость для расчета водопотребности бетонных смесей с учетом водоудерживающей способности пылевидной, песчаной и щебеночной фракций отсевов камнедробления.

Обоснованы способы механоактивации мелкозернистых бетонных смесей на основе отсевов, что позволяет получить бетонных композитов с улучшенными физико-механическими показателями.

Предложена рецептура многокомпонентных вяжущих, получаемых механохимической активацией портландцемента в присутствии поверхностно- активных веществ и наполнителя из отсевов дробления бетонного лома.

Установлена эффективная дозировка химической добавки, позволяющая получить значительный водоредуцирующий, пластифицирующий и цементосберегающий эффект.

Разработаны нормативно-технические документы:

технологический регламент на производство бетонных композитов на многокомпонентном вяжущем с наполнителем из отходов дробления бетонного лома;

стандарт предприятия на производство многокомпонентных вяжущих веществ для бетонных композитов на заполнителе из необогащенных отсевов дробления бетонного лома и горных пород.

Внедрение результатов работы. Результаты проведенных исследований позволили апробировать и внедрить в производство научно- обоснованные способы получения бетонных композитов, полученных на основе использованиянеобогащенных отсевов дробления бетонного ломаи горных пород.

Разработанные нормативно-технические документы были использованы в условиях производственного внедрения результатов работ вГУП «ГЗЖБК № 2» иООО СКФ «АРТ» при производстве железобетонных плит заборов и бортовых камней, а также при строительстве монолитного 6-ти этажного жилого дома вг.Грозный.

Результаты работы использовались при реализации Федеральных целевых программ: «Восстановление экономики и социальной сферы Чеченской Республики на 2002 и последующие годы»,«Научные и научно- педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» и «Социально-экономическое развитие Чеченской Республики на 2008- 2011годы». При этом получен значительный экологический, социальный и экономический эффект.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных и лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке специалистовв рамках направления 270000 «Архитектура и строительство» по специальностям 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» и 270102 «Промышленное и гражданское строительство», а также бакалавров и магистров.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

использованием апробированных методов экспериментальных исследований, применением математических методов планирования эксперимента и поверенного оборудования;

применением современного программного обеспечения (Excel, Statistik, Mathcad) при обработке экспериментальных данных, испытанием необходимого количества контрольных образцов, обеспечивающих доверительную вероятность 0,95 при коэффициенте вариации менее 10% .

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований, представленных в диссертационной работе докладывались и обсуждались на:

1. 1. Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в производстве, науке и образовании», посвященной 90-летию Грозненского государственного нефтяного института им. акад. М.Д. Миллионщикова, г. Грозный, 2010;

   2. Пятоймеждународной конференции «Горное, нефтяное, геологическое и геоэкологическое образование в XXIвеке», г. Грозный, 2010;

   3. III - ем Республиканском конкурсе проектов и программ «Научно- техническая творческая молодежь Чеченской Республики 2011» (НТТМ ЧР- 2011), Комитет правительства ЧР по делам молодежи, г. Грозный, 2011;

   4. 14-м Московском международномсалоне изобретений и инновационных технологий «Архимед - 2011», г. Москва, 2011;

   5. Всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование в Чеченской Республике: состояние перспективы развития», посвященной 10-летию со дня основания Комплексного научно- исследовательского института Российской академии наук (КНИИ РАН), г. Грозный,2011;

   6. IV-ойРеспубликанской выставке молодежных проектов и программ «Научно-техническое творчество молодежи Чеченской Республики 201 2» (НТТМ ЧР-2012), Комитет правительства ЧР по делам молодежи, г. Грозный, 2012;

   7. 15-м Московском международномсалоне изобретений и инновационных технологий «Архимед - 2012», г. Москва, 2012.

   Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 работ, в том числе 2 - в изданиях, определенных ВАК, получен патент на изобретение№ 2439019 «Бетонная смесь и способ ее приготовления».

   Структура и объем работы. Диссертация содержит 216 страниц машинописного текста, 51 таблицу, 32 рисунка и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 224 наименований и 4 приложений.

   Использование отсевов камнедробления в качестве активного микронаполнителя для получения многокомпонентных вяжущих

   Одной из важнейших проблем современной строительной индустрии является получение композиционных строительных материалов с использованием доступного, дешевого местного сырья, к которому помимо природных ресурсов относят техногенные отходы производственных предприятий.

   В настоящее время бетонный лом образуется во всем мире в огромных количествах из-за природньк и техногенных катастроф, вооруженных конфликтов или в рамках реализации различных программ по утилизации отходов разборки зданий и сооружений и т.д. Такие отходы представляют интерес, прежде всего, как сырье для производства вторичных заполнителей для бетонов и растворов [36,40,49]. При дроблении бетонного лома и классификации полученного продукта по размеру зерен получают вторичный щебень и побочный продукт - отсев дробления. Количество последнего, достигающего, как правило, до 30 %, зависит от состава дробимого бетона, его прочностных характеристик, вида дробильно-сортировочного оборудования и т.д.

   Помимо этого, по приближенным оценкам известно, что общий объем отсевов дробления горных пород, образующихся ежегодно на предприятиях по производству щебня, составляет в настоящее время 28-35 млн. м [29]. ВНИПИИСтромсырье приводит несколько иные цифры. По их оценочным данным, в 2000 г. в России было переработано около 140 млн. т. только скальных пород. Если принять выход продукта дробления фракции 0-5 мм за 20-25 %, то это составит около 28-35 млн. т., т.е. 20-25 млн. м [30,125].

   В настоящее время отсевы дробления бетонного лома и горных пород используются в малых объемах. На данный момент потребителями данного продукта являются различные дорожно-строительные предприятия. В первую очередь это связано с тем, что их применение в дорожном строительстве обосновано в целом ряде действующих нормативных документов [31-33]. Использование отсевов дробления горных пород при приготовлении асфальтобетонных смесей дает возможность значительно снизить стоимость строительства [35]. Мелкозернистые асфальтобетоны на основе отсевов дробления изверженных горных пород нашли применение на автомобильных дорогах северо-западной части страны, а также в других регионах при устройстве нижних и верхних слоев дорожного полотна [38,39]. Следует отметить, что фракционированные пески из отсевов дробления горных пород успешно применяются для дорожного строительства в США, Японии, Германии и ряде других стран [43-45].

   Кроме того, отсевы дробления могут применяться как антигололёдная посыпка [48], в мелкозернистых смесях, укрепленных цементом [46], а также при устройстве морозозащитных и дренирующих слоев [47].

   Общеизвестно, что для обеспечения архитектурной выразительности зданий и сооружений широко используются декоративные бетоны с обычными и цветными вяжущими и другие виды строительно-отделочных материалов. Заполнителями в таких бетонах, как правило, являются специально изготовленные декоративные щебень и песок из природного камня, однако, в последнее время наряду с ними начинают применять и отсевы дробления горных пород.

   Декоративные плиты на основе использования отсевов камнедробления на синтетическом или неорганическом вяжущем применяются при внутренней и наружной облицовке зданий и сооружений, т.к. материалы на их основе характеризуются высокими декоративными, эксплуатационными и механическими свойствами, а их производство не требует специального технологического оборудования и больших энергетических затрат [50,51].

   Для поверхностной отделки стеновых панелей также применяют отсевы различной крупности. Известны различные способы обработки поверхности стеновых материалов — посыпка отсевами дробления по лицевому слою, внедрение в лицевой слой плоских околов типа «брегчия», обнажение декоративного заполнителя и др. [52-55].

   По мнению авторов работ [56-59], эффективным способом заводской отделки панелей стен зданий является создание на их поверхности защитно-декоративного слоя из отсевов дробления гранитов, мраморов. Для этих целей ими предложены различные способы поверхностной обработки материала, в том числе обработка кремнийсодержащими органическими жидкостями, а также низкотемпературной плазмой.

   Следует отметить, что в настоящее время в строительстве широко применяются навесные вентилируемые фасадные системы на основе разработок отечественных и зарубежных строительных компаний [60,61]. Среди них важно отметить разработки отечественных производителей, полученные с использованием отсевов дробления габбро, пегматита, гранита и других видов горных пород [62-64]. Имеется опыт использования фасадных плит с поверхностной их обработкой отсевами камнедробления в строительстве административных зданий и других объектов в Новосибирске, Екатеринбурге и ряде других городов страны [65-68].

   Результаты исследований полов с применением брекчеевидных и мозаичных материалов на основе цементного вяжущего с использованием в качестве наполнителей отсева дробления горных пород, свидетельствуют о повышении прочности готовых изделий. Кроме того, использование различных отсевов улучшает декоративные и физико-механические свойства материала [69,70], а также в ряде случаев повышает химическую стойкость покрытий пола промышленных зданий к агрессивным средам [71,72].

   В настоящее время в практике строительного материаловедения находят применение сухие строительные смеси (ССС) [73] на основе заполнителя из кварцевых песков. Однако острый дефицит в ряде регионов местных сырьевых материалов вынуждает производителей применять техногенное сырье, в том числе пески из отсевов дробления горных пород и бетонного лома. Так в строительстве для ССС отделочных работ уже применяют в небольших количествах в качестве заполнителей отсевы камнедробления [75,76]. Декоративными штукатурками из сухих строительных смесей, получаемых из отсевов дробления горных пород, создаются оригинальные структуры поверхности за счет различных технологических приемов их нанесения [77].

   Опыт использования песков из отсевов при производстве различных ССС за рубежом несколько шире. Так в США применяется рецептура ССС на основе использования песка из дробленой породы в пределах 20-95 % от массы смеси [78]. В Германии разработаны и запатентованы штукатурные сухие строительные смеси с применением в качестве заполнителей отсевов дробления гранита и базальта фракций 0,2-2,5 мм, которые позволяют получать поверхности, имитирующие различные горные породы [79].

   Отсевы дробления бетонного лома и горных пород

   Структура и свойства бетонных композитов, полученных с применением отсевов дробления без их обогащения ифракционирования

   Если предположить, что бетонные композиты на основе отсевов камнедробления могут быть получены из смесей соотношением компонентов (цемент: отсев дробления) 1:2; 1:2,5 и 1:3, то количество пылевидных частиц в таких составах будет достаточно велико - 0,08-0,2 частей пылевидной фракции в единице массы отсева дробления.

   Тонкодисперсные пылевидные частицы неизбежно будут влиять на основные свойства цементного камня и бетонного композита в целом.

   В настоящее время исследования российских и зарубежных ученых в области совершенствования свойств цементной матрицы ведутся в направлении введения тонкодисперсных добавок различной природы. Установлено, что введение высокодисперсных минеральных частиц различной природы и фракционного состава в матрицу вяжущего вещества улучшает физико-механические свойства строительно-композиционных материалов. При этом выявлено, что использование высокодисперсных минеральных наполнителей с одной стороны приводит к образованию дополнительных центров кристаллизации в цементно-водных композициях в процессе их твердения, а с другой - повышению физико-механических свойств цементного камня вследствие реализации дополнительной энергии на поверхностностях дисперсных частиц [134,135].

   В.И. Соломатовым впервые было использовано понятие наполненные композиционные материалы [136], подчеркивающее значительный положительный эффект целенаправленного наполнения цементных структур. П.Г. Комоховым изучены теоретические аспекты технологических особенностей конструкционных бетонов, как строительно-композиционных материалов [137]. В работе [138] указано, что тонкодисперсные микронаполнители совместно с вяжущим веществом участвуют в процессах структурообразовании цементного камня.

   Характеристики цементных композитов в основном определяются свойствами и структурой цементного камня, состоящего из гидратных новообразований, пор различных размеров и непрореагировавших зерен клинкера [139,140]. Гидратными новообразованиями являются гидроалюминаты, гидросиликаты и гидроферриты кальция. Только определенная часть зерен клинкера вступает в реакцию с водой. Согласно исследованиям [141,142], количество непрореагировавших зерен в цементном камне может достигать до 30 %. В таком случае зерна, не вступившие в реакцию гидратации цемента, играют роль наполнителя. Таким образом, замена клинкерных «наполнителей» другим более дешевым видом материала техногенного происхождения является весьма целесообразной задачей как с экономической, так и с экологической точек зрения. Кроме того, тонкодисперсные наполнители, связывая гидрооксид кальция, позволяют повысить стойкость цементобетонов в растворах кислот, которые являются одними из наиболее распространенных агрессивных сред. Широкое применение в строительстве получают строительно-композиционные материалы на тонкомолотых цементах. Такие вяжущие вещества готовят путем совместного помола портландцемента и кварцевого песка [67,108].

   В первой главе было отмечено, что применение тонкодисперсного инертного микронаполнителя позволяет при соблюдении соответствующих технологических приемов улучшить структуру и повысить прочность цементного композита.

   В.В. Бабков и П.Г. Комохов утверждают, что введение тонкодисперсного наполнителя с тонкостью помола So = 950-1330 м /кг при его содержании в составе вяжущего 30-35 % приводит к повышению прочности цементного камня в два и более раз.

   При этом, эффект упрочнения понижается со снижением дисперсности наполнителя и полностью исчезает с выходом на удельную поверхность мелкого заполнителя.

   Исследованиями установлено, что пылевидная фракция отсевов дробления имеет тонкость помола 120-160 м кг. Такое значение гораздо меньше значения удельной поверхности высокодисперсного микронаполнителя. Поэтому ее добавка в цементное тесто может не привести к улучшению показателей прочности композита. Даже может произойти процесс разупрочнения цементной матрицы, как, например, при использовании молотых горелых пород [143].

   Таким образом, чтобы оценить степень воздействия пылевидной фракции отсевов на показатели прочности готового цементного композита, были проведены экспериментальные исследования.

   Прочность цементного раствора изучалась на образцах, изготовленных согласно ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии». Образцы 4x4x16 см приготавливались с содержанием мелкодисперсной (пылевидной) фракции {Mfl ) отсевов 0; 10, 20 и 30 % от массы цемента (Ц). Для определения консистенции цементного раствора отвешивали 1500 г нормального песка по ГОСТ 6139, 500 г цемента и 200 г воды (В/Ц =0,40). В/Ц для образцов с содержанием пылевидной фракции отсевов определялось таким образом, чтобы полученные смеси имели расплыв конуса на встряхивающем столике в пределах 106-115 мм. Перемешивание компонентов производилось в лабораторной растворной мешалке ЛРМ-15 в течение 1 мин. После формования осуществлялось виброуплотнение образцов согласно ГОСТ на виброплощадке СМЖ - 739 (А = 0,35-0,5 мм) в течение 3 мин. При уплотнении бетонной смеси водоотделение не наблюдалось. Твердение бетонных образцов происходило в ваннах с гидрозатвором при нормальных условиях.

   Составы и свойства многокомпонентных вяжущих на основе отсевов дробления бетонного лома

   Среди факторов, влияющих на физико-химические и механические свойства бетонов на клинкерных вяжущих веществах, важное место занимают параметры порового пространства и пористость цементного камня.

   Наличие разветвленной сети пор различных размеров от значений порядка 1 мм до значений, приближающихся к размерам молекул, является отличительной особенностью цементного камня и бетона. Объем и структура порового пространства цементного камня в значительной степени определяют наиболее важные строительно-технические, в частности, механические и физико-химические свойства самого композита.

   Термин «пористость» означает совокупность всех пустот бетона, не заполненных твердой фазой исходными материалами и новообразованиями.

   Из разных источников [216-221] известно, что пористость затвердевшего цементного камня колеблется в пределах 25-40 %, плотного бетона - 8-20 %, а специального бетона с искусственными порами - до 80 %.

   В основном, встречаются три группы пор цементного камня, имеющие в различных источниках литературы различные названия и размеры. Такое положение подтверждается классификацией пор, приведенной в таблице 3.12. Терминологические расхождения обусловлены отсутствием общепринятой методики исследования раздельно гелевой, контракционной, капиллярной и других групп пор. Однако классификация А.В. Лыкова и М.М. Дубинина [158], основанная на делении пор и капилляров по силе связи жидкой фазы с твердыми телами, принята как в теории сушки, так и в физической химии. Таблица 3.12

   Согласно данным таблицы 3.12 структура капиллярно-пористых тел характеризуется совокупностью макро- и микропор. При адсорбции твердым телом паров жидкости из окружающей среды для микропор размером менее 0,1 мкм характерна капиллярная конденсация, а для макропор радиусом более 0,1 мкм, наоборот, способность к десорбции, т.е. они обладают свойством отдавать свою влагу в окружающую среду.

   В плотных бетонах основная часть пор сконцентрирована в цементном камне, однако, нельзя переносить результаты исследования структуры порового пространства цементного камня на бетон. В отличие от цементного камня, в бетоне могут образовываться различные дефектные структуры. Среди опасных дефектов структуры бетона, ограничивающих пригодность железобетонных изделий, важное место занимает седиментация (расслоение) бетонной смеси. Так, В.В. Стольников и Р.Е. Литвинова [159] ввели в классификацию группу пор, образующуюся при седиментации бетонной смеси. По их данным известны два вида водоотделения: наружное и внутреннее. В первом случае часть воды, обтекая заполнитель, стремится наверх, образуя капилляры, во втором - другая часть воды скапливается под зернами заполнителя, насыщая зоны контакта.

   В теле бетона, в отличие от цементного камня, имеются и другие структурные дефекты - раковины, каверны, щели у поверхности заполнителей не седиментационного происхождения, трещины, пустоты в заполнителе и т.п.

   Изучая структурные параметры бетона, Ф.М. Иванов [160] отмечает, что все пространства между твердыми телами в бетоне, чем бы они ни заполнены (водой или воздухом), являются порами, причем все они в бетоне классифицируется на три вида: цементные поры, поры заполнителя и контактные поры на границе «цементный камень - заполнитель. В практике подбора состава бетона с заданными теми или иными свойствами часто возникает необходимость количественной оценки объема и строения порового пространства бетона. Пористость цементного камня и бетона, в зависимости от цели исследования, может быть охарактеризована общим объемом пор (интегральной пористостью) и распределением этого объема на интервалы по среднему размеру условного радиуса (дифференциальной пористостью), а также показателями удельной поверхности пор. Интегральные показатели - общая (истинная), открытая (кажущаяся) и условно-замкнутая пористости - количественно оценивают объем пор. А дифференциальными показателями характеризуются размеры пор и распределение их в зависимости от занимаемого ими объема.

   В качестве дифференциального показателя обычно используют интегральные и дифференциальные кривые распределения пор по размерам. Интегральная кривая имеет по оси абсцисс радиус капилляров г, а по оси ординат объем пор V в единице объема тела. Дифференциальную кривую строят в осях соответственно г и dV/dr.

   Удельной поверхностью характеризуется суммарная поверхность всех пор в единице массы или объема затвердевшего цементного камня или бетона.

   В зависимости от цели исследований, применяют различные условные размеры пор (например, средний, эффективный, гидравлический радиусы) и геометрические характеристики пор (в частности, форма и расположение пор, их извилистость, замкнутость).

   Учеными разработаны достаточно много методов для исследования пористости структуры бетона: ртутная порометрия; адсорбция газов и жидкостей, электронная микроскопия, на основе изменения контракционного бетона [161,162] и по кинетике водопоглощения [158,163].

   В ходе исследований, направленных на изучение поровой структуры бетонных композитов на отсевах дробления, использован метод, заключающийся в исследовании пористости по кинетике водопоглощения бетона с одновременным расчетом такого показателя как удельная поверхность порового пространства. При этом определялись: водопоглощение Wm по массе, показатель среднего размера пор X, показатель однородности размера пор а и показатель удельной поверхности So (табл. 3.13), согласно ГОСТ 12730.3-78 «Бетоны. Метод определения водопоглощения» и ГОСТ 12730.4-78 «Бетоны. Методы определения показателей пористости».

   Похожие диссертации на Отсевы дробления бетонного лома и горных пород для получения бетонных композитов

   Шлакощелочные вяжущие и бетоны с добавками молотых компонентов отсева дробления бетонного ломаФатыхов, Габдельахат Альфритович

   

   Эффективный неавтоклавный пенобетон с использованием отсевов дробления бетонного ломаКраснов Михаил Валерьевич

   Эффективные декоративные фасадные бетонные изделия с использованием отсевов дробления бетонного ломаПилипенко, Антон Сергеевич

   Моделирование дисперсных систем из гипсовых техногенных ресурсов для получения композитов строительного назначенияНовиченкова, Татьяна Борисовна

   

   Разработка составов и получение полимерного строительного композита на основе модифицированных эпоксидных вяжущихБаранникова, Ольга Евгеньевна

   

   Научные основы получения вибропоглощающих строительных полимерных композитовЖарин Денис Евгеньевич

   

   Модифицированные мелкозернистые бетоны на основе отсевов дробления известнякаГусенков Александр Сергеевич

   

   Битумоминеральные композиции, модифицированные отсевами дробления керамзита для асфальтовых материалов с повышенными термостабильностью и трещиностойкостьюБорисенко Ольга Анатольевна

   

   Элементы мощения с использованием отсевов дробления флювиогляциальных горных породЛитвинова Юлия Владимировна

   

   Мелкозернистые бетоны с использованием отсевов дробления щебня изверженных горных породГорностаева Татьяна Александровна