Содержание к диссертации
Введение
Основы производства строительных материалов на цементном вяжущем
1.1. Влияние фазы гидратации на процесс структурообразования цементного камня 11
1.2. Использование воды в технологических процессах . 21
1.3. Влияние способа обработки на свойства воды. 27
1.4. Выводы по 1 главе и формулировка задач исследований 41
Методика проведения экспериментальных исследований
2.1. Характеристика исходных материалов 43
2.2. Методика приготовления образцов 52
2.3. Методы исследований и аппаратура 53
2.3.1. Определение тонкости помола цемента 53
2.3.2. Определение нормальной густоты цементного теста 54
2.3.3. Определение сроков начала схватывания 56
2.3.4. Определение предела прочности при сжатии 58
2.3.5. Определение предела прочности при изгибе 59
2.3.6. Определение морозостойкости 60
2.3.7. Определение водопоглощения 62
2.3.8. Определение средней плотности 64
2.3.9. Определение удобоукладываемости бетонной смеси 64
Исследование процесса активации жидких и гетерогенных сред
3.1. Применение высокоскоростного смесителя для перемешивания жидкости 66
3.2. Описание лабораторной установки для активации воды и водно-цементной суспензии 69
3.3. Исследование влияния скорости перемешивания на рН воды 72
3.4. Исследование влияния скорости обработки воды на прочностные свойства цементного камня 78
3.5. Совместная механическая обработка компонентов бетонной смеси 84
3.6. Влияние температуры воды затворения на свойства цементного камня и бетона. 94
3.7. Зависимость механических характеристик цементного камня от сроков хранения механообработанной воды 100
3.8. Выводы по 3 главе 105
4. Влияние свойств водно-цементных суспензий на свойства бетона 106
4.1. Исследование влияния режимов обработки воды на прочностные свойства мелкозернистого бетона 106
4.2. Влияние механоактивированной воды на свойства мелкозернистого бетона 109
4.3. Исследование влияния водно-цементной суспензии на свойства мелкозернистого бетона 111
4.4. Проведение экспериментальных исследований на ЗАО «Железобетон» 113
4.4.1. Влияние механической обработки воды затворения на механические свойства тяжелого бетона 113
4.4.2. Влияние механической обработки жидкости затворения на свойства мелкозернистого бетона 115
4.5. Выводы по 4 главе 118
5. Технико-экономическое обоснование предложенной технологии
5.1. Разработка технологической схемы 119
5.2. Технико-экономическая эффективность применения предложенной технологии в производстве строительных материалов 121
5.2.1. Расчет экономии цементного вяжущего 122
5.2.2. Расчет технико-экономических показателей применения предложенной технологии 125
5.3. Выводы по 5 главе 127
Выводы 128
Список использованной литературы 130
- Использование воды в технологических процессах
- Определение нормальной густоты цементного теста
- Исследование влияния скорости обработки воды на прочностные свойства цементного камня
- Влияние механической обработки жидкости затворения на свойства мелкозернистого бетона
Введение к работе
Актуальность работы. В современных условиях бетон занимает передовые позиции в общей мировой номенклатуре производства строительных материалов, изделий и конструкций. Это один из самых массовых строительных конгломератов, во многом определяющий уровень развития общества. Вместе с тем, бетон – достаточно сложный искусственный композиционный материал, обладающий совершенно уникальными свойствами, а именно, способностью работать как в условиях пониженных, так и повышенных температур. Наряду с этим производство бетона связано с большой затратой сырьевых компонентов, особенно вяжущих веществ. Ежегодно для производства бетонных, железобетонных изделий и конструкций расходуются миллионы тонн вяжущих веществ, особенно цемента, стоимость которого достаточно высока. Только на предприятиях г. Иваново и Ивановской области, занятых выпуском строительных материалов на основе цемента, в том числе в виде товарного бетона, ежегодно расходуются сотни тонн этого вяжущего.
Создание высококачественных бетонов и растворов требует новых перспективных методов приготовления бетонной смеси, позволяющих повысить физико-механические свойства готовой строительной продукции и технико-экономические показатели производства. Вопросы экономии цемента и других вяжущих веществ относятся к числу важнейших и трудно решаемых задач.
Одним из основных компонентов, определяющих физико-механические и реологические свойства готовой бетонной смеси является вода. От правильного подбора водоцементного (В/Ц) отношения зависят многие характеристики бетона. Вода является не только затворителем цемента, но и принимает активное участие в его последующих превращениях. В связи с этим проблему бетоноведения невозможно рассматривать без учета свойств затворителя бетона. Поэтому исследования в области влияния жидкости затворения на свойства бетона и изделий на его основе являются актуальными.
Цель работы: Исследование, разработка и промышленное внедрение в производство мелкозернистых и крупнозернистых бетонных изделий метода, основанного на высокоскоростной механической активации водно-цементных суспензий, позволяющей получить строительные материалы с высокой механической прочностью .
Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:
-
Исследовать влияние механоактивированных водно-цементных суспензий на физико-механические и реологические свойства цементного камня и бетона, а также на их строительно-технические показатели.
-
Установить наиболее рациональные режимы активации жидкостей затворения при их высокоскоростной механической обработке.
-
Разработать технологию производства строительных материалов и изделий из бетона с использованием заполнителя различной крупности и применением метода высокоскоростной механоактивации воды затворения и водно-цементных суспензий.
-
Внедрение техники и технологии высокоскоростной механической обработки воды и водно-цементных суспензий в производства, выпускающие различные изделия на основе цементного вяжущего.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Научно обоснована возможность интенсификации процессов гидратации и твердения цементных систем, затворенных водой и водно-цементной суспензией, активированных в смесителе интенсивного действия при высокоскоростной обработке.
-
Установлено, что при механической активации водно-цементной суспензии в смесителе интенсивного действия происходит преобразование структуры жидкости затворения, приводящее к изменению ее ИК спектра, а также взаимное диспергирование компонентов.
-
Доказано, что ускорение процессов гидратации и твердения бетона связано с изменением энергии связи молекул воды в структуре цементного камня при высокоскоростной механической активации компонентов.
-
Исследованы процессы изменения эксплуатационных свойств бетонных изделий на основе механоактивированной жидкости затворения.
-
Найдены наиболее целесообразные параметры механической активации жидкостей затворения (воды и водно-цементных суспензий), при которых достигается наибольшая прочность бетона.
-
Определены закономерности релаксационных процессов, протекающих в структуре воды при её хранении во времени.
Практическая ценность работы
-
Разработана технология производства бетонных изделий различного функционального назначения, с использованием методов механической высокоскоростной обработки компонентов, включающей активацию водно-цементных суспензий с целью повышения прочности и снижения сроков схватывания.
-
Предложена схема технологической линии производства различных изделий на основе активированной водно-цементной суспензии с применением для этой цели смесителя интенсивного действия.
-
Определены и внедрены в производство наиболее рациональные режимы механической активации водно-цементных суспензий с подбором необходимого дополнительного оборудования.
Внедрение результатов работы
Разработана технология и технологическая линия производства различных изделий на основе механоактивированной воды и водно-цементных суспензий, внедрение которых позволит при одинаковых прочностных свойствах готовых изделий экономить от 10 % до 15% цемента.
Технология и технологическая линия производства бетонных изделий внедрена на ЗАО «Железобетон» (153015, г. Иваново ул. 13-я Березниковская, д. 1) с предполагаемым экономическим эффектом более 2,5 миллионов рублей в год.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на международных конференциях и на семинарах, проводимых на различных уровнях:
Пятая научная конференция аспирантов и соискателей ИГАСУ;
XIV Международная Научная Конференция Информационная среда вуза, 2007 г., ИГАСУ;
Ученые записки инженерно-строительного факультета, Вып. 4, 2008 г., ИГАСУ;
XV Международная Научная Конференция Информационная среда вуза, 2008 г., ИГАСУ.
Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов, молодых ученых «Энергия молодых строительному комплексу», 2009 г., БГУ, Братск.
Публикации:
По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 3 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Структура и объем работы
Использование воды в технологических процессах
Необычные свойства воды, установленные в физико-химических экспериментах, и ее роль технологических процессах предопределяют повышенный интерес к изучению структуры воды. Наиболее полно эти два фактора отражены в работах [54-69].
Известно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода (Н) и одного атома кислорода (О). Все многообразие свойств воды и необычность их проявления, в конечном счете, определяются физической природой этих атомов и способом их объединения в молекулу [55, 56]. В отдельной молекуле воды ядра водорода и кислорода расположены так относительно друг друга, что образуют как бы равнобедренный треугольник со сравнительно крупным (88,81 % от массы молекулы) ядром кислорода на вершине и двумя мелкими (11,19 %) ядрами водорода у основания (рис. 1.2.1.). В молекуле воды имеются четыре полюса зарядов: два отрицательных за счет избытка электронной плотности у кислородных пар электронов и два положительных - вследствие недостатка электронной плотности у ядер водорода - протонов. Именно таким образом состоит структура воды. Однако, до настоящего времени единой теории о структуре жидкой воды не существует. Это свидетельствует о недостаточной изученности и чрезвычайной сложности природы воды. Имеются несколько моделей и теорий строения воды.
Согласно одной из них - кластерной - в жидкой воде, наряду с мономерными молекулами, имеются ассоциаты, кластеры молекулы воды [57]. Рой молекул воды, объединенных водородными связями (их называют кластерами), со временем жизни 10"10 - 10"11 сек. находятся в жидкой массе мономерных молекул. Они со временем разрушаются и воссоздаются вновь, поэтому данная модель называется - "мерцающих скоплений". Объединение прочих кластеров является основой длительной структурной памяти воды, а быстро распадающихся - кратковременной.
Существует также теория строения жидкой воды и её растворов, основанная на положении о сохранении ажурной решетки льда в жидкой воде. Эта ажурная структура, состоящая из пустот, частично заполнена одиночными молекулами воды. Согласно этой теории взаимное расположение соседних молекул воды аналогично кристаллическому каркасу льда, несколько нарушенному тепловым движением молекул. В пустотах этого каркаса находятся одиночные молекулы воды [61].
Кроме этих теорий о строении воды имеются и другие представления, которые исходят из однородности ее структуры. Они основаны на том, что в жидкой воде сохраняются неизменными водородные связи кристаллической решетки льда, но происходит их деформация.
По сравнению с другими химическими соединениями вода имеет необычные отклонения по ряду физических свойств [54, 58].
Трудно назвать какое-либо свойство воды, которое не было бы аномальным, то есть ее поведение (в зависимости от изменения температуры, давления и других факторов) существенно отличается от поведения подавляющего большинства других жидкостей. Свойства обычных жидкостей, например, расплавленных металлов, сжиженных благородных газов (за исключением гелия), органические жидкости (бензин, являющийся их смесью, или спирты) похожи между собой и могут быть объяснены исходя из самых общих физических представлений.
Лёд при плавлении и давлении 1 атм имеет меньшую плотность, чем вода, тогда как у других жидкостей плотность уменьшается при плавлении. Аномалия плотности объясняется внутренней структурой воды. В твердом состоянии из-за образования тетраэдрических комплексов с рыхлой упаковкой расположение молекул воды менее плотное, чем в жидкой фазе. При замерзании воды её объем увеличивается на 10%. Другое аномальное свойство воды состоит в том, что при увеличении давления температура плавления льда не повышается, а понижается. Если после замерзания давление превышает определенную величину, то образуются другие модификации льда, более плотные, чем жидкая вода [65].
Вязкость или способность воды оказывать сопротивление различным формам движения уменьшается с возрастанием ее температуры. Вязкость увеличивается при повышении концентрации растворенных в воде солей. Давление действует на вязкость воды довольно своеобразно. При умеренном давлении с понижением температуры его действие на вязкость воды снижается, хотя, по существующим понятиям о жидкостях, она должна бы повышаться. Однако, если давление значительно увеличить, то вода ведет себя как все жидкости.
Вода по сравнению с другими жидкостями имеет наибольшую теплоту испарения. Теплота плавления для воды так же имеет максимальное значение. Она обладает максимальной теплоемкостью по сравнению с другими жидкими и твердыми веществами. Теплоемкость при постоянном давлении увеличивается с уменьшением температуры.
Определение нормальной густоты цементного теста
Тонкость помола цемента определяли согласно ГОСТ 310.2-76 (1992) [107]. Для испытания цемент предварительно высушивали в сушильном шкафу при температуре 105-110С в течении 2 часов. Затем отвешивали 50 г цемента и высыпали его на сито. Просеивание производилось в приборе для механического просеивания цемента. Закрытое крышкой сито устанавливали в прибор, после чего включали электродвигатель на 5-7 минут. После выключения прибора, сито извлекали, снимали крышку и поддон и проводили контрольное просеивание вручную на лист бумаги. Просеивание можно считать законченным, если в течение 1 мин через сито проходит не более 0,05 г цемента. По окончании просеивания производили взвешивание остатка на сите с точностью до 0,01 г.
Тонкость помола определяется как остаток на сите с сеткой № 008 в процентах от первоначальной массы просеиваемой пробы. Согласно требованиям ГОСТ 10178-85 (1989 с изм. 2 1999) [101] тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито с сеткой № 008 остаток на сите был не более 15 %.
При проведении испытания по данной методике остаток на сите № 008 составил 14 %, что соответствует ГОСТ 10178-85(1989 с изм. 2 1999) [101]. Нормальная густота цементного теста определяется по ГОСТ 310.3-76 (1992) [108] при помощи прибора Вика. Прибор Вика (рис. 2.3.2.1) имеет цилиндрический металлический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопор-нос устройство 3. Стержень снабжен указателем 4 для отсчета перемещения его относительно шкалы 5, прикрепленной к станине. Шкала имеет цену деления 1 мм. При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть стержня вставляют металлический цилиндр-пестик 6. При определении сроков схватывания пестик заменяют иглой 7. Пестик должен быть изготовлен из нержавеющей стали с полированной поверхностью. Игла должна быть изготовлена из стальной жесткой нержавеющей проволоки с полированной поверхностью и не должна иметь искривлений. Поверхность пестика и иглы должна быть чистой. Массу перемещающейся части прибора сохраняют взаимной перестановкой пестика и иглы. Отдельные детали перемещающейся части прибора подбирают таким образом, чтобы их общая масса находилась в пределах (300±2) г. Размеры иглы и пестика должны соответствовать ГОСТ 310.3-76 (1992) [108]. Кольцо к прибору Вика и пластинка, на которую устанавливают кольцо, должны быть изготовлены из нержавеющей стали, пластмассы или другого не впитывающего воду материала. Мешалка для приготовления цементного теста должна отвечать требованиям соответствующих технических условий. При проведении исследований использовали дисковую мешалку принудительного действия. Время перемешивания цементного теста и мелкозернистой бетонной смеси было постоянным и составляло 5 минут. Метод состоит в подборе такой консистенции цементного теста, приготовленного по стандартной методике, чтобы пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходил на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента. Перед началом испытания проверяли, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора, соприкасая пестик с пластинкой, на которой расположено кольцо. При отклонении от нуля шкалу прибора соответствующим образом передвигали. Кольцо и пластинку перед началом испытаний смазывали тонким слоем машинного масла. Для ручного приготовления цементного теста отвешивали 400 г цемента, высыпали в чашу, предварительно протертую влажной тканью. Затем делали в цементе углубление, в которое вливали в один прием воду в количестве, необходимом (ориентировочно) для получения цементного теста нормальной густоты. Углубление засыпали цементом и через 30 с после прилипания воды сначала осторожно перемешивали, а затем перемешивали с помощью дисковой мешалки принудительного действия. Продолжительность перемешивания и растирания составляла 5 минут с момента приливання воды. После окончания перемешивания кольцо быстро наполняли в один прием цементным тестом и 5-6 раз встряхивали его, постукивая пластинку о твердое основание. Поверхность теста выравнивали с краями кольца, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после этого приводили пестик прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляли стержень стопорным устройством, затем быстро освобождали его и предоставляли пестику возможность свободно погружаться в тесто. Через 30 секунд с момента освобождения стержня, производили отсчет погружения по шкале. Кольцо с тестом при отсчете не должно подвергаться толчкам. При несоответствующей консистенции цементного теста изменяли количество воды и вновь затворяли тесто, добиваясь погружения пестика на необходимую глубину. Количество добавляемой воды для получения теста нормальной густоты определяли с точностью до 0,25 %. Установлено, что нормальная густота цементного теста 31%. Нормальная густота бетонной смеси В/Ц= 0,5 , Ц/П=1:3 Сроки начала схватывания определялись по ГОСТ 310.3-76 (1992) [108] с использованием прибора Вика. Перед началом испытания проверяли, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое отклонение прибора. Проверяли чистоту поверхности и отсутствие искривлений иглы. Иглу прибора доводили до соприкосновения с поверхностью цементного теста нормальной густоты, приготовленного и уложенного в кольцо так же, как и при определении нормальной густоты цементного теста. В этом положении закрепляли стержень стопором, затем освобождали стержень, давая игле свободно погружаться в тесто. В начале испытания, пока тесто находится в пластичном состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластинку допускается слегка ее задерживать при погружении в тесто. Как только тесто загустевало настолько, что опасность повреждения иглы можно было исключить, игле давали свободно опускаться. Момент начала схватывания определяли при свободном опускании иглы.
Иглу погружали в тесто через каждые 10 мин, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирали. Во время испытания прибор должен находиться в затененном месте, где нет сквозняков, и не должен подвергаться сотрясениям. Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения (момента прилипания воды) до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 2-4 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2 мм. Для контрольных образцов, затворенных на необработанной водопроводной воде, срок начала схватывания составляет 3 часа 10 минут, что соответствует ГОСТу 31108-2003 [102].
Исследование влияния скорости обработки воды на прочностные свойства цементного камня
Из данных ИК-спектроскопии видно, что механическая обработка приводит к структурным изменениям, что отражено на графике (рис. 3.3.4), причем в зависимости от скорости механической обработки интенсивность пиков возрастает. Вероятно, изменения в ИК-спектрах механообработанной воды вызваны разрывом части водородных связей между молекулами, что приводит к перестройке всей системы в целом за счет перехода к новому молекулярному состоянию, подробно описанному с помощью уравнения ( 3.3).
Согласно этой гипотезе, при затворении цемента обработанной водопроводной водой взаимодействие между твердыми частицами и жидкостью становится более интенсивным, что было подтверждено экспериментально.
Свойства жидкой фазы оказывают существенное влияние на процесс гидратации, а, следовательно, и на некоторые физико-механические характеристики конечного продукта. Как было установлено ранее, при обработке воды высокими скоростями происходит изменение ее структуры, что отражается, прежде всего, на величине рН. Установлено также, что в процессе высокоскоростной обработки происходит ассоциация молекул воды. Значительно снижается вероятность протекания донорно-акцепторных взаимодействий и возникновение в активных центрах поверхности когезионных контактов [54]. В этой связи высокоскоростная обработка направлена на деструктурирование молекул воды, изменение рН, повышение ее активности, как химической, так и биологической. Обработанная высокими скоростями вода при затворении может привести к структурным изменениям вяжущего на ранних стадиях его твердения и росту прочности, и, как следствие, к структурообразованию бетона [134].
В нашем случае высокоскоростная обработка воды направлена на решение следующих технологических задач: реализации потенциальных возможностей вяжущего и заполнителя; обеспечения ускоренного твердения на определенной стадии структурообразования; достижения хорошего адгезионного взаимодействия цементного теста с поверхностью заполнителя; получения затвердевшего материала с максимальной для конкретного уровня требований прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, долговечностью. Как уже было отмечено ранее, процесс механической обработки воды проводился при скоростях вращения вала мешалки от 200 до 1400 об/мин. На обработанной воде согласно ГОСТ 10180-90 [106] изготавливались образцы-кубики. По ГОСТ 310.3-76 (1992) [105] определялись сроки схватывания цементного теста. Затем после семи и двадцати восьми суток твердения проводились испытания образцов для определения механических характеристик в соответствии с ГОСТ 310.4-81 (1992) [105]. Результаты этих экспериментальных исследований представлены в таблице 3.4.1. Из таблицы (3.4.1) видно, что с увеличением скорости обработки воды возрастает механическая прочность цементного камня как при 7-суточном твердении, так и при 28-суточном. Одновременно снижается время схватывания цементного теста. Так, например, при скорости перемешивания воды с частотой вращения вала 1200 об/мин время схватывания цементного теста уменьшается на 37%, по сравнению с цементным тестом, полученным на необработанной воде. Причем эта зависимость носит нелинейный характер (рис. 3.4.1). Это свидетельствует о том, что активированная вода интенсифицирует процесс кристаллообразования и твердения цементного теста. Экспериментально установлено, что при использовании для изготовления цементного камня воды затворения, механоактивированной при скорости 1200 об/мин, предел прочности при сжатии в 28-суточном возрасте увеличивается на 30,84 % по сравнению с образцами, затворенными с применением обычной водопроводной воды (рис. 3.4.2). Причем такая закономерность имеет место как при 7-суточном, так и при 28-суточном твердении. При твердении цементного камня одновременно протекает ряд сложных процессов: растворение и гидратация цементных минералов с образованием пересыщенных растворов; самопроизвольное диспергирование этих минералов до частиц коллоидных размеров; образование тиксотропных коа-гуляционных структур; возникновение и рост кристаллизационных структур, начальный каркас которых со временем упрочняется и набирает основную прочность в течение 28 суток и далее. Поскольку в момент твердения цементного камня определяющими физико-химическими процессами являются растворение клинкерных минералов и кристаллизация компонентов в водной среде, то её свойства оказывают существенное влияние на механические характеристики конечного продукта. Эти процессы интенсифицируются механической обработкой воды за счет турбулизации потока жидкости и действия кавитационных явлений, приводящих к увеличению слабощелочной реакционной способности среды. В результате этого наблюдается сокращение времени созревания и твердения цементного камня [128, 129].
Таким образом, затворение бетона механообработанной водой интенсифицирует процессы растворения и гидратации цементных минералов в ранние сроки твердения. Рост срока схватывания приводит к увеличению прочности готовых изделий. Одновременно ускоряется выделение более мелких кристалликов в общем объеме цементного камня и бетона. Эти явления приводят к уменьшению пористости, а, следовательно, снижению его во-допоглощения, повышают морозостойкость и устойчивость к действию агрессивных сред. Эти выводы подтверждены результатами микроскопических снимков, сделанных при 500-кратном увеличении структуры затвердевшего цементного камня (рис. 3.4.3, 3.4.4).
Влияние механической обработки жидкости затворения на свойства мелкозернистого бетона
Также исследовали влияние режима обработки жидкости затворения для мелкозернистого бетона. Как и для исследований тяжелого бетона изготавливались образцы-кубы размером 10x10x10 см мелкозернистого бетона. Исходные материалы брались в следующих пропорциях Ц/П = 0,241: Цемент - 2,890 кг Песок-12 кг Для затворения использовали: Водопроводную воду; Воду, обработанную на скорости 800 об/мин; Воду, обработанную на скорости 1000 об/мин; Водно-цементную суспензию с содержанием 5 % цемента от общего количества, идущего на замес, активированную на скорости 800 об/мин. При затворении добивались одинаковой осадки конуса — 3,5 см, поэтому менялось количество воды. Режимы обработки воды и способы твердения образцов были такими же, как и для тяжелого бетона.
Экспериментальные исследования показали, что использование воды затворения, обработанной на скорости 800 об/мин, вызывает повышение предела прочности при сжатии мелкозернистого бетона на 7 % в возрасте одних и двадцати восьми суток. Применение в качестве затворителя водно-цементной суспензии с содержанием цемента 5 % от общего количества на замес, обработанной также на скорости 800 об/мин, дает дальнейшее повышение предела прочности при сжатии мелкозернистого бетона в возрасте од них и двадцати восьми суток на 5 % по сравнению с образцами на воде, обработанной на скорости 800 об/мин, и на 12,5 % по сравнению с образцами на водопроводной воде.
Исследования в промышленных условиях показали, что полученные бетонные смеси высоко технологичны. Во много раз увеличивается подвижность бетонной смеси. При наборе прочности можно исключить тепловую обработку готовых изделий, тем самым производство отнесли к энергосберегающим.
Тепло-влажностная обработка бетонных изделий показала, что прочность готовых изделий при сжатии снижается на 5-10% по сравнению с изделиями, не подвергавшимися такой обработке. На основании этих исследований установлено, что тепло-влажностная обработка затвердевших бетонных образцов приводит к образованию множества дефектов структуры, которые отрицательно влияют на механические свойства готовых изделий
При тепло-влажностной обработке образцов, когда температура среды составляла 40 С, были получены изделия с высокой механической прочностью.
Уменьшение сроков схватывания бетонной смеси в процессе твердения может привести к образованию внутренних напряжений. Этим можно объяснить снижение прочностных свойств готовых изделий после тепло-влажностной обработки. Если предусмотреть тепло-влажностную обработку после формования, следует в состав бетона вводить вещества, стабилизирующие сроки схватывания, например С-3. Однако, применение С-3 в качестве замедлителя сроков схватывания приводит к повышению себестоимости готовых бетонных изделий, что является нецелесообразным мероприятием.
Снижением температуры тепло-влажностной обработки возможно замедлить процесс набора прочности готовых изделий. Дальнейшие исследования показали, что снижение температуры термической обработки с 80 С до 40 С положительно влияет на механическую прочность готовых изделий, хотя при этом время набора прочности увеличивается на 10-15 %.
На основании этих исследований предложена и разработана энерго-материало-сберегающая технология производства бетонных изделий. По раз работанной технологии изготовлена опытная партия плитки на мелкозернистом заполнителе, а таюке крупнозернистых фундаментных блоков со сред-ней плотностью 2400-2600 кг/м и прочностью при сжатии 42 МПа. 1. В результате лабораторных исследований были выбраны оптимальные режимы механической обработки воды и водно-цементной суспензии для затворения мелкозернистого бетона. 2. Проведены исследования в производственных условиях по приготовлению мелкозернистого и крупнозернистого бетона с применением механоактивированной воды водно-цементной суспензии затворения. 3. Мелкозернистый бетон на механоактивированной воде затворения имеет прочность при сжатии на 7 % выше, чем аналогичный состав бетона на водопроводной воде. 4. Применение механообработанной водно-цементной суспензии с содержанием цемента 5 % от общего количества на замес, в качестве затворителя мелкозернистого бетона, дает дальнейшее повышение предела прочности при сжатии в возрасте одних и двадцати восьми суток на 5 % по сравнению с образцами на механообработанной воде и на 12,5 % по сравнению с образцами на водопроводной воде. Применительно к выпуску материалов, изделий и конструкций на основе гидравлических вяжущих веществ, выполняемых в заводских условиях, интенсификация компонентов массы предполагает решение задач, направленных на повышение эффективности производства, то есть сокращение расхода материалов, прежде всего цемента и дорогостоящих химических добавок; уменьшение времени схватывания массы и увеличение темпов набора прочности бетона; а также уменьшение энергозатрат и повышение качества готовой продукции.
Эффективность любой технологии производства может быть оценена по тому, в какой мере она обеспечивает требуемые сроки создания строительной продукции, ее стоимость и качество. Поиск рационального сочетания отдельных составляющих и осуществление мероприятий, направленных на изменение структуры и свойств по пути подготовки и механохимическои интенсификации этих компонентов актуальны применительно к технологии производства композиционных материалов [141-144].
