Введение к работе
Актуальность. В настоящее время выпускаемые цементы не всегда отвечают требованиям пмепъявляемым стпомтелями к t^komv качественному показателю, как стойкость к высолообразованию.
Процессы, определяющие твердение материалов на цементной связке, сложны и на сегодняшний момент недостаточно изучены. Важно учитывать процессы высолообразования и физико-химической коррозии, протекающие в конструкциях на основе цемента. Обычно, пренебрегая высолообразованием, технологи обращают максимальное внимание на процессы коррозии, но разделить их часто не представляется возможным. Влияние высолов проявляется не только в ухудшении эстетических свойств строительства. Происходит нарушение внутренней структуры материала, снижается его целостность, ускоряется трещино-образование и понижается прочность.
В решении проблемы высолов особенно заинтересованы производители асбестоцементных изделий в связи с выпуском окрашенного шифера. Именно производители окрашенного шифера нуждаются в цементе не способном давать высолы при длительной службе в кровле.
В связи с этим актуальной является задача по разработке физико-химических способов снижения высолообразования на строительных изделиях.
Цель работы заключалась в разработке физико-химических способов снижения высолообразования на строительных изделиях. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
установление фазового состава новообразований, образовавшихся на поверхности строительных изделий, работающих в агрессивных условиях;
разработка ускоренной методики определения склонности цемента к образованию высолов;
изучение механизма подавления высолообразования цементного камня за счет несвязанных оксидов магния и кальция;
обоснование эффективности использования щелочноземельных добавок (СаО и (или) MgO), повышающих высолостойкость цементов;
изучение гидратации и физико-механических свойств цементного камня с щелочноземельными добавками, повышающими высолостойкость;
моделирование высолообразования на поверхности строительного раствора для подтверждения эффективности действия добавок;
разработка рекомендаций по снижению высолообразования на строительных изделиях.
Научная новизна работы. Установлен механизм подавления высолообразования, заключающейся в уплотнении цементного камня за
счет ограниченного увеличения в объеме при гидратации несвязанных оксидов магния (3...5 %) или кальция (1,5...2 %) в цементе. Несвязанные оксиды при гидратации создают противофильтрационный эффект, при этом плотность цементного камня возрастает от 1,71 до 1,79 г/см3 в результате гидратации MgO, и от 1,69 до 1,80 г/см в результате гидратации СаО.
На основе установленного механизма показано, что регулируя процесс гидратации щелочноземельных добавок СаО и (или) MgO создается аналогичный противофильтрационный эффект, сопровождающийся увеличением плотности цементного камня с 1,55 до 2,10 г/см3, прочности с 51,4 до 90,4 МПа и снижением водопоглощения с 27,44 до 18,27%, в зависимости от фазового состава цемента.
Выявлено, что добавление MgO более эффективно в сравнении с СаО вследствие меньшей растворимости гидроксида магния относительно гидроксида кальция.
Показано, что с уменьшением содержания C3S в цементе количество высолов понижается вследствие ограниченного выделения высокодисперсного гидроксида кальция при гидратации алита.
Практическая ценность работы. Предложен ускоренный метод определения склонности цемента к высолообразованию, позволяющий через 3 сут. получить данные о высолообразовании. Метод применим к асбестоцементным изделиям.
Установлена возможность использования доломитизированных известняков для получения специальных высолостойких цементов. Заводы, располагающие долом итизированным сырьем, могут существенно расширить ассортимент продукции, выпуская цементы с пониженным и управляемым высолообразованием.
Определены оптимальные концентрации щелочноземельных добавок (СаО и (или) MgO), использование которых при получении высолостойких цементов, в зависимости от состава добавки позволяет повысить плотность цементного камня до 12 %, существенно увеличить прочность до 30 % и до 20 % снизить водопоглощение. Общая прибыль от реализации продукции повышается на 8,6 %.
Показано эффективное влияние ранее не изученной местной и недорогой гидрофобизующей добавки - соапстока на высолообразование цементного камня. Использование соапстока при выпуске высолостойких цементов позволяет повысить плотность цементного камня до 7 %, прочность до 12 % и снизить водопоглощение до 25%.
Композиционные вяжущие с добавками СаО и (или) MgO, а также с гидрофобизующей добавкой, отличаются повышенной коррозионной стойкостью. Коэффициент стойкости в зависимости от состава добавки увеличивается с 0,76 до 1,29.
Разработаны рекомендации строительным организациям по созданию противофильтрационного эффекта и подбору фазового и химического составов цементов более стойких к высолообразованию. С целью
ПОВЫШеНИЯ ВЫСОЛОСТОЙКОС1И СфииГсЛЬКЫХ ІІЗДСЛІІҐІ .'.'есбхОД.'іМО !!С-
пользовать цементы с высоким содержанием несвязанных оксидов магния (3...5 %) или кальция (1,5...2 %). При недостаточном количестве несвязанных оксидов необходимо использовать цементы, содержащие не более 50 % C3S. Особенностью рекомендаций по созданию противофильтрационного эффекта является близость добавок (щелочноземельных) химическому составу основного вяжущего - портландцемента. Эти добавки не внесут никакого разобщения в монолите вяжущего, что является гарантом его долголетия.
Апробация работы. Основные положения работы представлены на: III Международной студенческой конференции «Образование, наука, производство» (Белгород, 2006); Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (Белгород, 2007); Международной научно-практической конференции «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» (Липецк, 2007).
Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 4 научных публикациях, в том числе 2 статьи в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, включающего 141 наименование и 2 приложений. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, включающего 14 таблиц и 25 рисунков.
