Введение к работе
Аісгуальность работы
Повышение долговечности бетонов является важной научной и практической проблемой. Одним из наиболее перспективных и эффективных направлений улучшения качества бетона и повышения его долговечности является широкое применение различных добавок, среди которых наибольшее значение имеют пластифицирующие добавки.
С увеличением масштабов строительства потребность в изготовлении цементного бетона стремительно растет. В связи с этим увеличивается необходимость производства цемента с меньшим содержанием клинкерной составляющей на базе использования местных техногенных отходов, что связано со снижением энергозатрат и возможностью утилизации крупнотоннажных отходов различных производств. Одним из самых распространенных видов смешанных цементов является шлакопортландцемент. Однако применение шлакопортландцемента в бетонах, к которым предъявляются требования по морозостойкости, ограничено. Введение высокоэффективных добавок в бетон на основе шлакопортландцемента позволяет получить материал с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Актуальной является также проблема прогнозирования долговечности бетона на стадии его изготовления. Решение поставленной проблемы может быть найдено в результате применения аппарата термодинамики необратимых процессов для исследования процесса твердения вяжущих систем.
Цель работы: Установление закономерностей структурных превращений при твердении бетона на основе шлакопортландцемента с модифицированными лигносульфонатами ЛПМ (лигносульфонатный пластификатор-модулятор) и прогнозирование долговечности бетона с добавками.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
Провести термодинамический анализ процесса твердения шлакопортландцемента с пластифицирующими добавками ЛПМ и определить устойчивость структурных состояний вяжущей системы.
Осуществить прогноз долговечности бетона на основе ШПЦ и разработать рациональные режимы тепловой обработки бетона с добавками.
Определить основные свойства бетонной смеси, физико-механические свойства бетона на основе шлакопортландцемента с добавками и его долговечность.
Определить экономическую эффективность применения добавок ЛПМ в бетонах на основе шлакопортландцемента.
Научная новизна
Экспериментально установлены особенности твердения шлакопорт-ландцемента с добавками ЛПМ, заключающиеся в глубокой перестройке коа-гуляционной структуры в конденсационно-кристаллизационную, обеспечении оптимальной кинетической асинхронности процессов гидрато- и струк-турообразования и повышении термодинамической устойчивости структурных состояний цементного камня. Повышение термодинамической устойчивости структуры цементного камня предопределяет высокую долговечность бетонов на основе шлакопортландцемента с добавками ЛПМ.
Установлено модифицирующее действие добавок ЛПМ на морфологию гидратных новообразований, способствующее формированию термодинамически устойчивой, мелкокристаллической структуры с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность прогнозирования долговечности бетона на стадии изготовления на основании комплексного исследования твердения шлакопортландцемента и бетона на его основе.
На основе установленных закономерностей структурообразования разработаны режимы тепловой обработки бетонов на основе шлакопортландцемента с добавками ЛПМ, реализация которых приводит к уменьшению энергетических затрат, повышению эксплуатационных свойств бетонов.
Практическое значение работы.
1. Применение добавок ЛПМ в бетонах на основе шлакопортландцемента позволяет получить высокоподвижные и литые бетонные смеси; снизить расход цемента при получении равнопрочных бетонов; повысить прочность бетона без увеличения расхода цемента; увеличить сохранность свойств бетонных смесей во времени; повысить морозостойкость, водонепроницаемость и коррозионную стойкость бетона.
Бетоны, полученные с использованием добавок ЛПМ по физико-механическим и эксплуатационным свойствам не уступают аналогичным бетонам с суперпластификатором С-3.
Применение добавок ЛПМ позволяет снизить материальные и энергетические затраты и получить значительный экономический эффект.
Разработаны «Рекомендации по применению химических добавок ЛПМ в бетонах на основе шлакопортландцемента».
Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается проведением экспериментов с необходимым количеством повторных испытаний на поверенном оборудовании, статистической обработкой экспериментальных данных, сопоставлением результатов исследований с аналогичными данными других авторов. Полученные выводы подтверждены сходимостью экспериментальных результатов, полученных в ходе исследова-
ний различными методами.
Внедрение результатов работы.
Результаты проведенных исследований нашли практическое применение при производстве бетона для устройства дорожного основания на объекте «Российский объект уничтожения химического оружия (РОУХО) в г. Щучье Курганской обл. Промышленная зона. Строительный пакет 1.3.». Использование добавок ЛПМ при приготовлении бетонной смеси для дорожного бетона позволило на данном объекте получить экономический эффект в размере 240 тыс. руб.
Разработанные режимы тепловой обработки бетонов на основе шла-копортландцемента с добавками ЛПМ использованы при производстве бетонных изделий на ЗЖБИ ЗАО «Строительный комплекс». Применение данных режимов тепловой обработки бетонов позволило сократить энергозатраты (на 13-15%) при соблюдении нормативных требований по отпускной прочности бетона.
Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены на III и Г/ Международных научно-практических конференциях «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2004, 2006 гг.), на Десятых Академических чтениях РААСН «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения» (Казань, 2006 г.), на 62-й, 64-й и 65-й научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ за 2002-2003 гг., 2004-2005гг., 2006-2007 гг. (Магнитогорск).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 научных работ по теме диссертации. Две статьи опубликованы в изданиях из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, определенных ВАК РФ.
На защиту выносятся:
- результаты экспериментального исследования влияния добавок
ЛПМ на процессы твердения и термодинамическую устойчивость структур
ных состояний шлакопортландцемента;
разработанные на основании кинетических и термодинамических закономерностей структурообразования режимы тепловой обработки бетонов на основе шлакопортландцемента;
результаты исследования строительно-технических свойств бетонных смесей и бетонов на основе шлакопортландцемента с пластификаторами ЛПМ;
результаты исследования долговечности бетонов на основе шлако-
портландцемента с добавками ЛПМ;
- результаты оценки экономической эффективности применения добавок ЛПМ в бетонах на основе шлакопортландцемента.
Структура н объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав и основных выводов. Содержит 180 страниц печатного текста, в том числе 141 страницу машинописного текста, 58 рисунков, 27 таблиц, 3 приложения и список использованной литературы из 194 наименований.
