Введение к работе
Актуальность. Все возрастающие темпы строительства во Вьетнаме после 30 лет войны требуют рационального и планомерного производства строительных материалов, в первую очередь, конструкций п изделий из бетона и железобетона. Зарубежный опыт строительства показывает, что использование химических добавок является одним из перспективных направлений усовершенствования технологии бетонов и реальных путей экономии материальных затрат и ресурсов. Эти добавки во Вьетнаме не производятся и их приходится закупать за рубежом.
В России достигнут существенный прогресс в разработке добавок на основа лигносульфонатов. Но во Вьетнаме .лигносульфонатов нет и имеется только черный щелок (ЧЩ), который такяе является отходом производства целлюлозы натронным методом. Поэтому вопрос использования ЧЩ для производства добавок для бетонов с гарантированными свойствами, разработки составов бетонов различного назначения с использованием этих добавок является актуальным. Этот вопрос является актуальным и для России, где черные щелоки для этих целей не используются.
Работа выполнена в соответствии с двумя государственными научно-техническими программами Вьетнама: научно-технической программой по развитию производства цемента 26-01 на І98І-І9В5 и 1986-1990 гг.; научно-технической программой по развитию производства строительных материалов 26-02 на І96І-І985 и 1986-1990 годы и России "Стройпрогресс-2000".
Цель работы заключается в теоретическом обосновании и разработке составов бетонов различного назначения с гарантированными свойствами с использованием добавок на основе ЧЩ.
- 4 -Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать теоретические и практические основы производства многофункциональных добавок для бетонов на основе ЧЩ;
исследовать химический состав и основные свойства ЧЩ, изучить их влияние на свойства системы "цемент-вода" и бетонов различного назначения;
вменить механизм действия и дать теоретическое обоснование принципов регулирования свойств бетона различного назначения при применении в нем добавок на основе ЧЩ в зависимости от их молекулярной структуры и вида модификации;
теоретически обосновать и разработать технологию производства многофункциональных добавок для бетонов на основе ЧЩ о гарантированными свойствами;
теоретически обосновать и разработать оптимальные составы бетонов различного назначения с разработанными добавками;
разработать рекомендации по производству и применению многофункциональных добавок в бетонах;
провести оценку технико-экономической эффективности при их производстве и применении в строительстве.
Цаучная новизна работы:
установлен химический состав черных щелоков и влияние его компонентов на системы "цемент-вода"; получены зависимости взаимосвязи физико-химических и химических показателей ЧЩ со свойствами цементных и бетонных систем;
развита теория регулирования свойств бетонов различного назначения с использованием добавок на основе модифицированных ЧЩ, механизм действия которых основан на одновременной хёмо ;-сорбции молекул лигнинатов ЧЩ и ионообменной адсорбции катионої
натрия на поверхности дисперсных цементных и новообразованных частиц;
выявлено изменение электрокинетических, термодинамических и структурно-механических свойств коллоидно-цементной системы, которые придают высокую агрегативную устойчивость и подвижность бетонным смесям;
выявлены основные закономерности изменения структуры лигнината в процессе выпаривания ЧЩ, состоящие в том, что при его выпаривании под действием температуры, щелочи, воздуха и механического перемешивания одновременно с процессом деструкции высокомолекулярного лигнината происходит и процесс конденсации между кизкомолекулярными лигнинатами. В результате этого происходит перестройка структуры лигнината с повышением содержания в нем молекул со средней молекулярной массой (ММ) и содержания функциональных групп, в результате чего повышается эффективность его действия на систему "цемент-вода";
развита теория о взаимосвязи между степенью полимеризации лигнината и свойствами системы "цемент-вода". Лигнинат с высокой степенью полимеризации (л = 109...122) стабилизирует и препятствует гидратации цемента. Лигнинат с низкой степенью полимеризации (п. s 2) имеет высокую поверхностную активность и высокое воздухововлечение. Лигнинат со средней степенью полимеризации (и = 14.. .16) обладает оптимальной эффективностью воздействия на цементную систему. Пластифицирующий эффект лигнината незначительно зависит от степени полимеризации.
выявлена взаимосвязь между структурой кристаллов новообразований при введении лигнинатов и прочностью цементного камня. Образование волокнистых кристаллов является результатом процесса адсорбционного модифицирования цементного камня лигнинатами, в
результате чего увеличивается контактная поверхность и повышается прочность цементного камня;
выявлена причина снивония прочности в раннем возрасте (особенно при ТБО) бетона, приготовленного из высокоподвишой бетонной смеси с применением добавки на основе ЧЩ, заключающаяся в стабилизирующем тормозящем действии высокомолекулярного яв-гнината ЧЩ на гидратацию цемента, которое ыошо устранить ыода-фицироЕани&'л;
установлены многофакторше зависимости свойств бетонов от агрегативной устойчивости и подвижности бетонной смеси, В/Ц, вида и концентрации добавок и твердой фазы;
выявлены зависимости изменения свойств бетонных смесей и бетонов от вида и концентрации добавок, их ММ и количества функциональных групп, В/Ц, расхода цемента;
теоретически обоснована технология высокоэффективных химических добавок для бетонов (модифицированных лигшшатов ЧЩ).
Практическое значение работы:
разработаны технологии получения многофункциональных добавок КДТ2 и КШ^-ЕТ Для бетонов на основа ЧЩ;
разработаны оптимальные составы различных видов бетонов
с KJCCg n-KKTg-BT, применение которых позволяет получать бетонные смеси с необходимыми свойртвами, экономить расход цемента и повышать физико-механические показатели;
- добавка КДТ нашла применение в производстве клинкера по
мокрому способу, что позволило значительно снизить влажность
шама (на 2,5...6 при сохранении текучести, повысить произво
дительность помольных установок (на 10...16 п насосов (на
40...4252), уменьшить осавдаеыость шлама (до SOuca), повисить
стабильность и водоотделенио шша;
- новизна технологических разработок подтверждается двумя
авторскими свидетельствами Вьетнама на изобретение (№ 8226007 и
№8516091).
Внедрение результатов исследования:
производство добавок КДТ2 я КдТ2-ВТ, начиная с 1983 года, организовано на 7 предприятиях Вьетнама, произведено их около 20 тис.тонн. Эти добавки были использованы при изготовлении массивного, литого подземного, гидротехнического бетонов при строительстве ГЗС в гг.Хаобинь, Чиан, Холинг, высокопрочного бетона для колонн музея Хошимина, сборного бетона на различных ДСК (более 3,3 млн.м3). Эти добавки нашли применение и в цементном производстве. С их применением было изготовлено более I млн.т цементного клинкера. Обший экономический эффект от применения добавок по имеющимся актам составил более 20 млн.руб. (в ценах 1985 г.);
разработан отраслевой стандарт Вьетнама. Пластифицирующая добавка КДТ2 Для бетонов и растворов - 20 TCN 17386;
разработаны нормативные документы по производству и применению добавок.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, 7 нормативній документов, получено 2 авторских свидетельства. Результаты исследований доложены на 5-ой (1983 г.) и 6-ой (1985 г.) научных конференциях "Научно-технический прогресс в стройпромышленности" (г.Ханой, СРВ) и конференциях по рекомендации и руководству применения избранных технических достижений в области строительных материалов и конструкций (г.Хаиой, 1984 г.); представлены на меадународной выставке молодежной творческой (Москва, 1985 г.); получена золотая медаль на ВДНХ Вьетнама (1983 г.) и др.
Обгш работы. Диссертационная работа содержит 344 стр. ш-иаисяисного текста, 71 табл., 57 рио,, список использованной литературы из 239 наименований и 13 страниц приложения.
На зачету выносятся:
теоретические основы получения многофуїшрюїюяьішх добавок для бетонов на основе ЧЩ;
результаты исследования химического состава, химических и $изико-ііеханических свойств ЧЩ и их влияние на свойства цементных и бетонных систем;
вопросы модификации ЧЩ с целью создания на их основе многофункциональных добавок для бетонов со стандартизированными по-іззателями для специфических условий Вьетнама;
технология получения добавок для бетона на основе ЧЩ п организация их производства в промышленном масштабе;
.- теоретические и практические исследования влияния разработанных добавок на цементные и бетонные системы, включившие вопросы улучшения технологических свойств бетонных смесей, погашение физико-механических показателей, подитзмнх бетонов, а яоюко экономии цемента;
закономерности изменения аяегазрашикпачйфлхх, тетдгалтпэ-«аческих ы структуршч.;ехаЕПЧосж2 июїізгз цгагакЕК сгксу прз. применении рззрзботакнш: дейааоа а їй езеязео из аграгоктаз» 5еточивость, подвинцоста Фадакаш шзсей ц на свойотва ж^ваазэ-аэго камня и бетона;
составы бетоншд: скьагй для монолитногоt гидрофєе^нзїжї го, сборного и других Essaa «батонов с добавками ЩР^ и KTOg-ET для реальных условий сдастеаьства;
результате Бнедтретаэ разработанных добгшэг; в еярйнгеша-
тона, а также в производстве цемента по мокрому способу;
- технико-экономические показатели производства и применения разработанных добавок.
