Модифицирующие органоминеральные комплексы для цементных композиций (стр. 3 )

В четвертой главе рассмотрены вопросы применения результатов теоретических изысканий и научно-экспериментальной проработки в технологии цементных бетонов.

Эффективность вяжущих продемонстрирована на ТМЦ-60/40 и ВНВ-60. Лабораторный подбор составов выполнялся на сухих компонентах, удовлетворяющих заданным нормативным техническим требованиям по показателям прочности, морозостойкости и водопроницаемости. Составы для бетонов класса В20 на различных вяжущих приведены в табл. 7.

Таблица 7. – Составы на бетоны класса В20 на различных вяжущих

Назначение класса и марки бетона	Марка по удоб-ти	В/В	ОК	Состав бетона
Вяжущее, кг/м3	Песок, кг/м3	Щебень, кг/м3	Вода, л/м3
ПЦ М500-Д0
В20 (М250)	П2	0,539	7	320	710	1210	170
В20 (М250)	П4	0,601	19	330	700	1200	195
ТМЦ-60/40
В20 (М250)	П2	0,533	8	300	710	1210	160
В20 (М250)	П4	0,564	19	310	700	1200	175
ВНВ-60
В20 (М250)	П2	0,515	9	290	725	1220	150
В20 (М250)	П4	0,542	20	295	720	1215	160

Предел прочности при сжатии определяли в соответствии с требованиями ГОСТ на стандартных образцах-кубах размером 100×100×100 мм в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток твердения в нормальных условиях (рис. 8).

Рис. 8. – Кинетика набора прочности бетонами на различных вяжущих

Анализируя полученные данные можно сделать вывод о том, что заданная подвижность бетонных смесей на основе ВНВ достигается при более низких дозировках воды. Бетоны на основе таких смесей отличаются лучшей подвижностью и удобоукладываемостью. Кроме того, бетоны на основе ВНВ отличаются более высоким темпом набора прочности на начальных этапах твердения, а также при тепловой обработке, что позволяет значительно снизить ее продолжительность в заводском производстве строительных изделий на их основе без ухудшения их качества.

При изготовлении бетонов использование композиционных вяжущих с применением на основе разработанного органоминерального комплекса, экономия клинкерной части вяжущего составляет порядка 130 – 150 кг на 1 м3 бетонной смеси в зависимости от вида вяжущего.

В процессе исследования свойств бетонных семей определялись сохраняемость бетонной смеси во времени, морозостойкость, водонепроницаемость, расслаиваемость бетонной смеси (табл. 8).

Таблица 8. – Свойства бетонов класса В20 в зависимости от вида вяжущего

Тип вяжущего	Сохраняемость, ОК, см	Морозо-стойкость	Водонепро-ницаемость	Расслаи- ваемость, %
0 мин.	20 мин.	40 мин.	60 мин.
ПЦ М500-Д0	19	18	17	12	F100	W6	6,0
ТМЦ-60/40	19	19	18	16	F100	W7	8,0
ВНВ-60	20	18	15	10	F150	W12	4,0

Для оценки эффективности работы многокомпонентной добавки на основе разработанного органоминерального комплекса по увеличению темпов набора прочности цементными бетонами, проводилось сравнение результатов испытаний пределов прочности при сжатии стандартных образцов тяжелого бетона с введенной добавкой с образцами бетона «контрольного» состава без введения добавки в различные сроки твердения.

Составы подбирались расчетно-экспериментальным способом при условии равной подвижности бетонных смесей для класса бетона В25. Предел прочности при сжатии определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 10на стандартных образцах-кубах размером 100×100×100 мм в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток, данные приведены в табл. 9.

Таблица 9. – Физико-механические характеристики образцов бетона

№	Кол-во добавки, % от массы цемента	ОК, см	Прочность на сжатии, МПа, в возрасте	Класс и марка бетона
1 сут.	3 сут.	7 сут.	28 сут.
1	Контрольный	6	7,8	15,1	25,6	36,8	В25 (М350)
2	5,0	8	11,7	28,3	41,9	52,3	В40 (М500)
3	10,0	9	15,2	31,5	48,4	63,7	В45 (М600)

Данные об испытании образцов свидетельствуют, что бетоны, изготовленные с использованием добавки многокомпонентного состава, характеризуются высокими прочностными показателями, а также ускоренной кинетикой набора прочности по сравнению с образцами бетона без введения добавки.

Важной характеристикой бетонов, получаемых на основе композиционных высокодисперсных вяжущих, является показатель деформаций при усадке. Одним из эффективных методов снижения химической усадки является использование расширяющих добавок, сульфоалюминатного типа, эффект расширения которых основан на реакции образования трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция – эттрингита, увеличивающегося в процессе образования в объеме. Проведенные исследования позволяют предположить содержание в составе органоминерального комплеска реакционноспособных компонентов расширяющей композиции сульфоалюминатного типа для получения бетонов с регулируемыми деформациями усадки. Для установления кинетики усадки получаемых бетонов проводились измерения собственных деформаций (рис. 9).

Рис. 9. – Изменение линейных деформаций усадки бетона

Результаты исследований показали, что бетоны, на ВНВ характеризуются пониженной усадкой в возрасте 180 суток в 2,5 раза, по сравнению с бетоном на ПЦ М500-Д0. Усадка бетонов на ТМЦ и с введением 10 % многокомпонентной добавки составляет 0,76 и 0,69 мм/м соответственно.

В результате проделанной работы, предложен ряд технологических решений для повышения эффективности производства цементных бетонов с применением разработанного органоминерального комплекса, позволяющего достигать изделиями требуемые строительно-технические характеристики и отвечающих требованиям ресурсосбережения.

В пятой главе представлены технологические схемы производства композиционных вяжущих и добавок многокомпонентного состава.

Экономическая эффективность разработанного органоминерального комплекса, показана на основе экспериментальных данных по подбору опти­мальных составов бетонов классов В20. Анализ экономического эффекта проводился без привязки к конкретному предприятию, и только с учетом норм расходов и стоимости материалов, при не меняющихся объемах производства и оптовых цен на материалы. Из табл. 10. следует, что использование композиционных вяжущих позволяет снизить себестоимость 1 м3 бетонной смеси на 145,00 – 215,00 руб. в зависимости от вида применяемого вяжущего, при этом экономическая эффективность составляет 5 – 8 %.

Таблица 10. – Экономический эффект применения композиционных вяжущих

Вяжущее	Расход компонентов, кг/м3	Стоимость бетона, руб./м3	Экономический эффект, руб./м3
ПЦ	пумицит	песок	щебень	пКФ	вода
ПЦ 500-Д0	320	–	710	1210	–	170	2810,00	–
ТМЦ 60/40	180	120	710	1210	6,0	160	2665,00	145,00
ВНВ-60	174	116	725	1220	5,8	150	2640,00	170,00
ВНВ-40	140	210	715	1210	7,0	155	2595,00	215,00

Обобщающий критериальный показатель суммы дисконтированных затрат приведен на примере использования ВНВ-60 в сравнении с ПЦ М500-Д0. Суммарные дисконтируемые затраты при годовом производстве бетона в 10000 м3 класса В20 составляют: ДЗ(ПЦ М500-Д0) = 28320 тыс. руб.; ДЗ(ВНВ-60) = 26670 тыс. руб. Интегральный эффект составляет 1650 тыс. руб., что свидетельствует об экономической целесообразности применения композиционных вяжущих на основе разработанного органоминерального комплекса.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Определена эффективность использования минеральных добавок алюмосиликатного состава, с установлением ряда зависимостей свойств цементных композиций от степени наполнения, вида и дисперсности добавок. Установлено, что молотый пумицит обладает большим показателем гидравлической активности ОП = 44,1 по сравнению с керамзитовой пылью ОП = 35,7 и предпочтителен для получения модифицирующих органоминеральных комплексов.

2. Проведены исследования влияния синтезированной органической добавки пКФ на структурно-реологические свойства и физико-механические характеристики цементных композиций. Определены оптимальные дозировки добавки пКФ, в зависимости от степени наполнения и вида минеральных добавок, для достижения наилучшего водоредуцирующего эффекта при сохранении прочностных показателей цементными композициями.

3. Определены особенности процесса гидратации цементных вяжущих систем с установлением синергетического эффекта при совместном использовании молотого пумицита и пКФ, заключающегося в их активном взаимодействии с образованием эффективного органоминерального комплекса. Методами РФА и ДТА определены механизмы влияния компонентов разработанного органоминерального комплекса на гидратационные процессы и факторы, определяющие эффективность его работы.

4. Оптимизированы составы цементных композиций в зависимости от содержания добавок, с установлением ряда зависимостей структурно-реологических свойств и физико-механических характеристик цементных композиций. Исследование кинетики набора пластической прочности цементными композициями на основе органоминерального комплекса показало, сокращение индукционного периода и сроков схватывания и рост пластической прочности, с отсутствием блокирующего эффекта добавки пКФ. Установлено увеличение степени гидратации клинкерных минералов, в присутствии молотого пумицита и добавки пКФ с уплотнением структуры и повышением однородности цементного камня.

5. Разработаны и оптимизированы составы композиционных вяжущих типов ТМЦ и ВНВ на основе разработанного органоминерального комплекса. Активность ВНВ-80 составила 59,2 МПа, что на 25 % выше, чем на контрольном бездобавочном цементе. Активность ВНВ-60 – 52,1 МПа сопоставима с активностью контрольного бездобавочного цемента. Получаемое ВНВ-40 с заменой 60 % клинкерной части молотым пумицитом, обладает активностью 40,8 МПа. Образцы, получаемые на композиционных вяжущих типа ВНВ характеризуются отсутствием усадочных деформаций при твердении.

6. Экспериментально подтверждена возможность получения многокомпонентных добавок на основе разработанного органоминерального комплекса для получения цементных композиций с высокими темпами набора прочности. Введение получаемой добавки в состав цементной композиции в количестве 10 % позволяет значительно ускорить процесс гидратации вяжущего на 89 – 95 % к 7-м суткам твердения и набора прочности на 73 %.

7. Разработаны составы тяжелых бетонов классов В20 и В25 на композиционных вяжущих, а также с применением добавок многокомпонентного состава. Исследованы основные технологические свойства бетонных смесей, определены физико-механические характеристики бетонов. Бетоны характеризуются снижением усадочных деформаций при твердении.

8. Разработана технология производства композиционных вяжущих и многокомпонентных добавок на основе разработанного органоминерального комплекса с определением технико-экономических показателей их применения для производства бетона. Экономия от внедрения на Заводе ЖБИ-6 – филиал , г. Энгельс при производстве железобетонных плит покрытия дорог серии 1П 35.28-30 составляет 205,50 руб. с 1 м3 бетонной смеси в ценах 2011 г.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих изданиях:

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях

1.  , Эффективность использования минеральной добавки алюмосиликатного состава совместно с пластификатором на основе фенолоацетоновых смол в цементных композициях // Вестник ВолгГАСУ: Стр-во и архитектура, 2011. Вып.С. 110 – 115.

2.  , Эффективный органоминеральный комплекс для модифицирования цементных композиций // Вестник СГТУ: Стр-во и архитектура, 2011. №2 (55). С. 114 – 119.

Публикации в других изданиях

3.  Модифицирующая добавка для цементных композиций на основе алкилированных фенолов / , , , // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 50-летию Пензенского государственного университета архитектуры. Пенза, 2008. С. 56 – 58.

4.  , , Сеньков тонкомолотого пумицита для получения композиционных вяжущих // Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии. Материалы XV академических чтений РААСН – Междунар. науч.-техн. конф. Т.1. Казань, 2010 г. С. 32 – 36.

5.  , , Зинченко композиция с активной алюмосиликатной минеральной добавкой // Разработка современных технологий и материалов для обеспечения энергосбережения, надежности и объектов архитектурно-строительного и дорожного комплекса: сборник статей Междунар. науч.-практ. симпозиума «Социально-экономические проблемы жилищного строительства и пути их решения в период выхода из кризиса». Саратов : СГТУ, 2010. С. 46 – 49.

6.  , Зинченко применения композиционных вяжущих с минеральной добавкой алюмосиликатного состава // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых: в 2 т. Т.2. Саратов : СГТУ, 2011. С. 168 – 170.

7.  , , Зинченко добавки для цементных бетонов с ускоренными темпами набора прочности // Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образование: материалы IV Рос. науч.-техн. конф. с междунар. участием, Волгоград : ВолгГАСУ, 2011 С. 150 – 153.

8.  Зинченко низкой водопотребности на основе добавок алюмосиликатного состава // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-24: сб. трудов XXIV Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 7. Секция 11. – Пенза : Пенз. гос. технол. ак-мия, 2011. С. 140 – 141.

9.  , Зинченко многокомпонентного состава для получения бетонов с высокими показателями набора прочности // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона: сборник науч. трудов по материалам Всероссийской науч.-практ. конф., Саратов : СГТУ, 2011. С. 38 – 40.

10.  Комплексная добавка для бетонной смеси: пат. № 000 Рос. Федерация, МПК C 04 B 28/02. №/03; заявл. 27.05.08; опубл. 20.11.09, Бюл. № 32. 5 с.

ЗИНЧЕНКО Сергей Михайлович

МОДИФИЦИРУЮЩИЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Автореферат

Подписано в печать 23г. Формат 60×84 1/16.

Бумага офсетная. Ризография. Объем усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № ___.

Саратовский государственный технический университет

г. Саратов, Политехническая ул., 77.

Отпечатано в Издательстве СГТУ, Саратов, Политехническая ул., 77.

Тел.: ; , e-mail: *****@***ru