Результаты работы получены автором самостоятельно.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1 Перспективы применения сухих строительных смесей с модифицирующими добавками
В настоящее время в связи с новыми технологиями строительства и повышенными требованиями к качеству отделочных работ происходит широкое применение различных новых строительных материалов, в том числе сухих строительных смесей.
В данной работе представлен литературный обзор, в котором рассматриваются результаты научных и практических работ по улучшению качества сухих смесей на основе цементных материалов для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик строительных объектов.
Большой вклад в развитие этих исследований внесли научные исследования и разработки институтов Российской Федерации (НИИЖБ, ГНЦ «Строительство», ВНИИжелезобетон, МГСУ, НИИцемент, МАДИ, МХТИ, ВНИИГ им. , НИЛ ФХММ и ТП), Казахстана (ТОО «НИИстромпроект», КазГАСА, Таразский государственный университет, Карагандинский государственный университет) и других научно-производственных коллективов под руководством и при непосредственном участии , , , , , , , , , , , , , , , , , , и других. Значительные исследования провели зарубежные коллективы таких компаний, как Clariant, Bayer, Wacker, Henkel, Henkel-Nopco, Knauf, Uzin UTZ AG, Dyckerhoff, Celanese Emulsions GmbH, Dow Chemical Co, Optikoc, Hoechst, Rhone Poulenc, Walocel и многие другие.
Сухие строительные смеси, несмотря на свою многокомпонентность, благодаря точной дозировке компонентов и их эффективного перемешивания в специальных смесителях, имеют стабильный состав, гарантирующий заданную марку и другие технические характеристики. Сухие строительные смеси содержат необходимые добавки (пластифицирующие, ускорители или замедлители схватывания, водоудерживающие, позволяющие работать при отрицательных температурах, увеличивающие прочность сцепления с основанием и др. в зависимости от условий применения), которые улучшают технологические и эксплуатационные свойства.
Основные процессы формирования свойств строительных растворов определяются взаимодействиями в системе «минеральное вяжущее - заполнитель – вода», но введение в такую систему неорганических и органических модифицирующих добавок позволяет изменять практически все характеристики материала и получать строительные растворы с заданными свойствами, предназначенные для применения в различных, включая экстремальные, условиях. Применение модифицирующих добавок в составах сухих строительных растворных смесей позволило изменять в широких пределах технологические свойства растворных смесей. Номенклатура таких добавок на сегодняшний день велика: к ним относятся поверхностно активные вещества (ПАВ), водорастворимые полимеры, водные дисперсии полимеров, добавки - электролиты и др.
К настоящему времени во многих промышленно развитых странах доля используемых в строительстве бетонов и растворов, приготовленных с использованием модифицирующих добавок, достигла 90-95 %.
Проведенный анализ показал, что в современном строительстве используется широкий ассортимент сухих строительных смесей различного назначения. Модифицирующие добавки, применяемые при составлении сухих смесей, в основном зарубежного производства и имеют достаточно высокую стоимость.
Среди сухих строительных смесей на основе цементного вяжущего определенный интерес представляют материалы для устройства полов, проведения ремонтно-восстановительных работ. Одним из основных недостатков применяемых в настоящее время смесей для проведения ремонтно-восстановительных работ является недостаточная прочность на сжатие и растяжение при изгибе, адгезионная прочность к бетону, истираемость, химическая и коррозионная стойкость. В этой связи особый интерес представляют исследования по разработке модифицирующих добавок на основе местного сырья и отходов промышленности. Полученные модификаторы в соответствии с поставленной целью должны явиться основой получения эффективных сухих строительных смесей.
Для достижения поставленной цели была принята следующая рабочая гипотеза. Известно, что сухие строительные смеси получают путем совместного помола вяжущих (цемент, известь, гипс) и минеральных компонентов (песок, карбонаты и т. д.) с требуемыми необходимыми химическими добавками. В качестве добавок, как правило, применяют материалы органического и минерального происхождения, например, лигносульфонаты (ЛСТ), кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК) и т. д.
Однако, такие смеси не обеспечивают требуемые строительно-технические характеристики, особенно необходимые для ремонтно-восстановительных работ. В этой связи нами предлагается новый состав модифицирующих добавок на основе высокодисперсного активного метакаолина, который вследствие дисперсности позволяет получать цементный камень нового качества с созданием цементных структур, в которые встраиваются ультрадисперсные частички метакаолина, выполняющего роль инициатора эффекта синергизма в направлении гидратации цементных частиц, обеспечивающих получение высоких строительно-технических свойств - прочности, трещиностойкости, водонепроницаемости, морозостойкости и долговечности.
С целью повышения однородности получаемых смесей и улучшения удобоукладываемости в состав смеси предлагается включить тилозу, которая совместно с прямой эмульсией должна проявить синергирующее действие в направлении улучшения качества сухих строительных смесей.
2 Характеристика сырьевых материалов. Методы исследований
В качестве сырья для компонентов комплексной добавки к сухим смесям приняты природные наноматериалы: каолиновые глины. Для получения компонента добавки метакаолина использовали каолиновые глины Казахстана (каолин Алексеевского месторождения). Метакаолин (МТК) представляет собой химическую фазу, которая образуется при термоактивации каолина. Химический состав каолинита Al2O3·2SiO2·2H2O. В результате термообработки в определенном диапазоне температур кристаллическая вода удаляется и образуется аморфный силикат алюминия, имеющий химическую формулу Al2O3·2SiO2. Метакаолин является высокоэффективной пуццолановой добавкой, представляет собой порошок от белого до серовато-бежевого или розового цветов со средним размером частиц 1 – 5 мкм. По своей химической природе метакаолин существенно отличается от микрокремнезема, представляя собой смесь аморфного кремнезема и глинозема. Частицы МТК имеют пластинчатую форму, что обусловливает при указанном размере частиц высокую удельную поверхность, достигающую 30 м2/г.
В качестве тонкодисперсного ингредиента добавки модификатора применяли золу-уноса, которая образуется при сжигании пылевидных углей из их минеральной части, которая содержит глинистые вещества, кварц и карбонатные породы. В работе использовали золу-уноса Карагандинской ГРЭС-1. Химический состав золы-уноса следующий, %: SiO2 – 57,97; Al2O3 – 3,78; CaO – 0,74; Fe2O3 – 3,78; MgO – 0,6; SO3 – 0,167; П. П.П. – 7,71. Зола - уноса содержит значительное количество стеклофазы, в порах которой содержится тонкодисперсный углерод.
В качестве гидрофилизирующего компонента применяли технические лигносульфонаты или кислую смолку. В качестве гидрофобизирующего компонента добавки применяли кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК) фирмы Омскнефтесинтез (Россия).
В качестве добавки – ускорителя схватывания и твердения использовали сульфат натрия, представляющий собой кристаллы белого цвета с желтым оттенком в виде декагидрата Na2SO4 · 10 H2O или безводной соли.
В качестве вяжущего использованы цементы Карагандинского и Усть-Каменогорского цементных заводов. Результаты испытаний этих цементов показали, что они соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85 «Портландцемент, шлакопортландцемент. Технические условия».
В качестве мелкого заполнителя применяли пески карьеров Новоалексеевский и «Аксай». Испытания показали, что они соответствуют требованиям действующих технических документов.
В качестве полимерной добавки к сухим строительным смесям применяли эфир целлюлозы Тилозу фирмы Clariant (Германия). Тилоза представляет собой сыпучий порошок или гранулы, цвет которых варьируется от белого до слегка желтоватого.
Следует отметить, что в работе уделено внимание вопросам исследования влияния механоактивации компонентов проектируемого комплексного модификатора. Механоактивацию метакаолина проводили в лабораторном дезинтеграторе в компании «Eurochem» (г. Москва). Диспергирование в дезинтеграторе происходит за счет ударного воздействия. На данном этапе исследований было установлено, что механоактивация ингредиентов комплексного модификатора существенно улучшает физико-технические свойства цементных паст и отвердевшего цементного камня.
В работе применяли стандартные методы исследований и методы, разработанные ведущими научно-исследовательскими и учебными институтами: НИИЖБом РФ, ВНИИжелезобетоном, МГУ, МСГУ, НИИцементом, НИИстромпроектом (Алматы), Казахской головной архитектурно-строительной академией и другими.
Прочность образцов при изгибе определялась на приборе МИИ-100, при сжатии на 10, 25 и 50-тонном гидравлических прессах.
Сроки схватывания цемента определялись на приборе Вика. Для определения пластической прочности использовался рычажный конический пластометр.
Электронно-микроскопические исследования проведены с применением японского сканирующего микроскопа типа SEM фирмы «Jeol Ltd» при увеличении от 3500 до 70000 и на сканирующем зондовом микроскопе марки SEM-130 при увеличении от 10 до более 20 000.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
