Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ II
ІД. Современное состояние применения химических
добавок и перспективы использования супер
пластификаторов II
Типы суперпластификаторов. Физико-химические основы их действия 15
Суперпластификаторы, выпускаемые в СССР и
за рубежом 19
1.3.1. Опыт применения суперпластификаторов
за рубежом 19
1.3.2. Виды и опыт применения отечественных
суперпластификаторов 23
Применение суперпластификаторов в легких ' бетонах. 26
Выводы по литературному обзору и задачи исследований 30
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ 32
2.1. Применяемые материалы 32
.2.1.1. Вяжущие 32
Заполнители 33
Добавка 36
2.2. Составы бетона. Методика подбора и приготов
ления керамзитобетонной смеси 36
2.2.1. Составы бетона 36
. - з - .
Методика подбора и приготовления керамзитобетонной смеси 37
Отработка режимов перемешивания смеси
в турбулентном смесителе 38
Исследование свойств керамзитобетонной смеси 42
Приготовление образцов и тепловая обработка 43
Исследование процессов структурообразования цементного камня и керамзитобетона 43
2.6. Исследование свойств керамзитобетона 45
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА
НА ПРОЦЕССЫ СТРУОТРООЕРАЗОВШЯ ЦЕМЕНТНОГО
КАМНЯ И КЕРАМЗИТОБЕТОНА 49
Исследование адсорбционных свойств цемента и пористого заполнителя по отношению к суперпластификатору 50
Исследование влияния суперпластификатора С-3 на состав жидкой фазы гидратирующегося цемента 54
Влияние добавки суперпластификатора на структурообразование цементного теста и начальную прочность керамзитобетона 58
Влияние добавки суперпластификатора на фазовый состав и количество новообразований 65
Влияние добавки суперпластификатора на состояние контактной зоны в керамзитобетоне 71
ВЫВОДЫ 76
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩЕГО И ПРОЧНОСТНОГО
ЭФФЕКТОВ ПРИ ВВЕДЕНИИ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА С-3
В КЕРАМЗИТОБЕТОННУЮ СМЕСЬ 78
_ 4 -
4.1. Исследование влияния суперпластификатора С-3
на свойства керамзитобетонной смеси 80
Влияние суперпластификатора на удобоук-ладываемость керамзитобетонной смеси 80
Влияние добавки суперпластификатора на расслаиваемость и водоотделение керамзитобетона 90
Исследование воздухововлекающей способности суперпластификатора 94
Сохранение подвижности керамзитобетонной смеси во времени. 97
4.2. Основы выбора оптимальных расходов суперплас
тификатора 100
ВЫВОДЫ 105
ГЛАВА 5. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТОЙКОСТЬ
КЕРАМЗИТОБЕТОНА, 107
Рост прочности керамзитобетона с добавкой суперпластификатора во времени 109
Прочностные и деформативные характеристики керамзитобетона 114
Трещиностойкость керамзитобетона 119
Водопоглощение и показатели пористости керамзитобетона 122
Водонепроницаемость керамзитобетона 127
Морозостойкость керамзитобетона 129
Коррозионная стойкость керамзитобетона в агрессивном растворе 131
Защитные свойства керамзитобетона по отношеншо
к стальной арматуре 135
ВЫВОДЫ 140
ГЛАВА 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА В КОНСТРУКЦИОННОМ КЕРАМ
ЗИТОБЕТОНЕ 142
ВЫВОДЫ 160
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 161
ЛИТЕРАТУРА 164
ПРИЛОЖЕНИЯ 177
Введение к работе
Решениями ГОТ съезда КПСС и постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР "Об усилении работы по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов" предусмотрено преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение стоимости и трудоемкости строительства, массы зданий и сооружений и повышение их теплозащиты. Этим требованиям в полной мере отвечают конструкции на основе легких бетонов.
Технико-экономическую эффективность легкобетонного строительства подтверждает массовое применение легких бетонов в ограждающих конструкциях, покрытиях, комплексных плит перекрытий. Это позволяет снизить массу конструкций зданий на 35 %, расход стали на 20 %, расход цемента на 10 %, а также снизить трудозатраты в строительстве на 20 % / 91 /.
В общем объеме применения железобетонных конструкций в отечественной и зарубежной практике доля легких бетонов на пористых заполнителях увеличивается. В 1975 году в нашей стране было использовано 17,4 млн.м3 легкого бетона / 22 /, а в 1980 году -около 26 млн.м3 / 91 /. Если в настоящее время, в основном, при-меняются конструктивно-теплоизоляционные легкие бетоны, используемые в ограждающих конструкциях, то в будущем предполагается шире применять несущие элементы из конструкционного легкого бетона марок 200 - 400 с объемной массой 1400 - 1700 кг/м3 / 55 /. Это позволит комплексно выполнить все конструкции зданий из легкого бетона, добиваясь значительного снижения их массы с одновременным уменьшением расхода металла.
Расширение области применения, .повышение требований к качеству и долговечности легкобетонных конструкций, а также к снижению трудоемкости их возведения заставляют изыскивать методы совершенствования бетонной смеси и бетонов. Одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности и качества бетона и железобетона является в настоящее время химизация.
Методы химизации могут быть разными, однако-для массового бетона, производимого в огромных объемах, наиболее реальным и доступным является применение в небольших количествах различных химических веществ, влияющих на процессы гидратации цемента и формирование структуры цементного камня, что позволяет активно воздействовать на свойства бетона в нужном направлении.
При производстве изделий и конструкций из легких бетонов добавки применяются все более широко. В 1975 году с использованием добавок работало 56 % всех заводов, выпускающих легкобетонные изделия, а в 1980 году доля таких предприятий возросла до 65 %. Общий объем легкобетонных изделий, приготовленных с применением добавок, за годы десятой пятилетки возрос на 30 % и составил в 1980 году более 10 млн.м3 / 26 /.
Применение добавок для конструкционных легких бетонов марок Ml50 - 400 не имеет принципиальных отличий по сравнению с тяжелыми бетонами. Здесь могут использоваться добавки всех классов, улучшающие реологические свойства бетонных смесей, уменьшающие время твердения бетона, увеличивающие его долговечность.
Наибольший интерес в последние годы вызвали исследования по применению пластификаторов повышенной эффективности, получивших название суперпластификаторов. Отличие этих веществ от обычных пластификаторов состоит в значительно большем пластифицирующем эффекте / 32 /. Это дает возможность при использовании их в
оптимальных условиях снижать на 20 - 30 % количество воды, вводимой в бетонные смеси, а тем самым существенно повышать прочность и плотность бетона без увеличения расхода цемента.
Впервые в мировой практике суперпластификаторы начали применять в Японии. Вслед за этим добавки появились в ФРГ, Англии, США, Франции, Бельгии, Норвегии, Болгарии. В настоящее время около 30 компаний в разных странах мира изготавливают суперпластификаторы.
В 1975 году НИИЖБ совместно с институтами химической промышленности - Научно-исследовательским институтом пластмасс (НИИПМ) и Научно-исследовательским институтом органических полупродуктов и красителей (НИИОПиК) развернул широкие исследования с целью создания отечественных суперпластификаторов. В результате был разработан ряд составов и выпущены производственные партии суперпластификаторов, которые по своему действию не уступают лучшим зарубежным образцам. Весьма существенно, что разработанные добавки готовятся из менее дефицитного и недорогого сырья и по стоимости в 3 - 8 раз дешевле добавок, выпускаемых зарубежными фирмами.
В НИИЖБ Госстроя СССР совместно с НИИОПиК разработан су-перпластификатор-разжижитель С-3, получаемый на основе сульфированных нафталиноформальдегидных соединений. Составы и свойства С-3 не изменяются при хранении в нормальных условиях в течение года и дольше. Нагревание добавки до 120 С и замораживание до -40 С также не влияет на качество продукта.
Введение добавки С-3 позволяет получить бетоны неизменной или несколько повышенной плотности при неизменном составе бетона или значительно повысить плотность в равноподвижных смесях.
При дозировке добавки 0,5 - 0,7 % от массы цемента получено увеличение подвижности смеси по осадке конуса с 2 - 3 см до 20-25 см. При одинаковой подвижности достигается повышение прочности в возрасте 7 сут. - 50 - 80 %, в 28 сут. - 30 - 50 %. Возможная экономия цемента составляет - 15 - 25 % } 9, 10 /.
В 1978 - 1980 г.г. с применением С-3 изготовлено свыше 500 тыс.м3 бетона и железобетона. Экономический эффект от применения С-3 составляет 3-6 руб./м3 / 9 /.
В настоящее время имеется ряд работ, выполненных в МИСИ им. Куйбышева, НИИЖБ, ВНИИЖелезобетоне, ТашЗНИИЭП, ХИИТ и других организациях, показывающих эффективность добавок-суперпластификаторов для конструкционных легких бетонов / 4, 26, 59, 86 /
Таким образом, имеющийся опыт экспериментального и производственного применения суперпластификатора С-3 показывает эффективность и целесообразность применения его в бетонах различного назначения.
Применение суперпластификатора в конструкционном керамзитобетоне даст возможность достичь одного или несколько эффектов:
обеспечить высокую удобоукладываемость смеси и тем самым снизить трудозатраты при формовании изделий;
повысить прочность керамзитобетона без перерасхода вяжущего за счет снижения водопотребности смеси;
снизить расход вяжущего для получения равнопрочных бетонов;
улучшить физико-механические характеристики керамзитобетона, а также его стойкость за счет повышения плотности структуры.
Актуальность работы состоит в том, что применение суперпластификатора в конструкционном керамзитобетоне позволяет ре-
шить задачи как совершенствования формования и снижения трудозатрат при изготовлении конструкций, так и расширения области применения легких бетонов путем повышения его физико-механических характеристик и стойкости.
Целью работы является исследование основных физико-механических свойств и стойкости конструкционного керамзитобетона с добавкой суперпластификатора G-3.
Научную новизну работы составляют:
данные о влиянии суперпластификатора С-3 на процессы структурообразования в легкобетонной' смеси;
результаты исследований влияния добавки на свойства ке-рамзитобетонной смеси в зависимости от ее состава и вида цемента и мелкого заполнителя;
данные о влиянии суперпластификатора на структуру керамзитобетона, его прочность и состояние контактной зоны керамзита с растворной составляющей;
результаты определения основных физико-механических характеристик конструкционного керамзитобетона с добавкой суперпластификатора С-3;
-' результаты исследования коррозионной стойкости керамзитобетона под действием различных агрессивных факторов;
- разработанная технология изготовления конструкционных
керамзитобетонов в смесителе турбулентного типа с оптимальным
количеством суперпластификатора С-3.
Работа выполнена в 1978-82 г.г. в лаборатории бетона и железобетона института "Красноярский Промстройниипроект".
Автор выражает благодарность к.т.н. Замощику А.И., а также сотрудникам лаборатории бетона и железобетона за оказанную помощь при выполнении'работы.
- II -
