Дрималик Андрій Степанович. Безгіпсові портландцементи з органо-мінеральними додатками для сухих будівельних сумішей

brief description

Дрималик Андрій Степанович. Безгіпсові портландцементи з органо-мінеральними додатками для сухих будівельних сумішей: дис... канд. техн. наук: 05.17.11 / Національний ун- т "Львівська політехніка". - Л., 2005. , табл.

Дрималик А.С. Безгіпсові портландцементи з органо-мінеральними додатками для сухих будівельних сумішей. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2005.
Дисертаційна робота присвячена питанням розробки теоретичних основ одержання безгіпсових портландцементів, модифікованих органо-мінеральними додатками, для сухих будівельних сумішей шляхом раціонального добору хімічних додатків поліфункціональної дії на основі прискорювачів тверднення, пластифікаторів та сповільнювачів тужавіння, оптимізації їх складів, дослідженню процесів гідратації та структуроутворення, а також будівельно-технічних та експлуатаційних властивостей. Досліджено вплив карбонатів лужних металів, які виконують роль прискорюючих додатків, на рівень рН рідкої фази, ступінь гідратації цементу; особливості дії пластифікаторів в лугомісних системах в складі КХД. Показана можливість регулювання швидкості процесу раннього структуроутворення безгіпсових портландцементів шляхом введення сповільнюючих компонентів. Розроблені швидкотверднучі сухі будівельні суміші на основі БГПЦ характеризуються покращеними технологічними та будівельно-технічними властивостями, в тому числі, в умовах низьких додатніх і від'ємних температур.

Теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено можливість одержання безгіпсового портландцементу для СБС шляхом його модифікування органо-мінеральними додатками поліфункціональної дії на основі карбонатів лужних металів, гідрофільних ПАР та сповільнювачів тужавіння несульфатної природи (борна, винна кислоти) в присутності 5-20 мас.% дрібнодисперсного карбонату кальцію, які забезпечують направлене керування процесами структуроутворення в напрямку інтенсифікування його початкових стадій і активного подальшого розвитку, що дозволяє одержати швидкотверднучі сухі будівельні суміші для інтенсивних технологій будівництва в тому числі при понижених додатніх і від'ємних температурах.
Показана сумісність технологічних водоутримувальних і клейових додатків, які є обов’язковими компонентами сухих будівельних сумішей, з органо-мінеральними додатками безгіпсових портландцементів, де вони ефективно працюють за призначенням і, на відміну від звичайного портландцементу, не проявляють негативної побічної дії.
При дослідженні модельної системи СаСО3+ R2CO3, рН цементних суспензій і в результаті енергетичної оцінки дії катіонів K+, Na+, Li+прискорюючих додатків до безгіпсового портландцементу встановлено, що Li2CO3, забезпечуючи вищі значення рН, має максимальну прискорюючу дію на відміну від K2CO3і Na2CO3, які в результаті хімічної взаємодії з тонкодисперсним СаСО3, утворюють нерозчинні сполуки бючлііт та ньєрєіт, частково виводяться із зони реакції і не приймають участі в процесі гідратації.
Досліджені особливості дії пластифікаторів в складі комплексних хімічних додатків з підвищеною лужністю. Експериментально показана можливість використання в системі безгіпсового портландцементу пластифікаторів різних видів лігносульфонатного, сульфонафталінформальдегідного, сульфомеламін-формальдегідного, полікарбоксилатного та казеїну. Показано, що необхідною умовою для забезпечення їх дії є присутність в системі сповільнюючих додатків борної та винної кислот, причому в присутності лужних прискорювачів тверднення їх дія обмежується періодом тужавіння і не має негативного впливу на хід подальшого структуроутворення.
Показано, що використання безгіпсових портландцементів в складі СБС дозволяє в найбільшій мірі реалізувати на практиці метод хімічної модифікації за рахунок поєднання в одному матеріалі різних за механізмом дії і призначенням компонентів. Методом математичного планування експерименту встановлено оптимальне співвідношення органо-мінеральних додатків (0,5 мас.% Li2CO3+ 0,5 мас.% казеїн + 0,75 мас.% H3BO3; 0,25 мас.% Li2CO3+ 0,5 мас.% казеїн + 0,1 мас.% С4Н6О6).
Вивчені особливості фазового складу і мікроструктури штучного каменю на основі безгіпсового портландцементу, модифікованого КХД і тонкодисперсним СаСО3, які свідчать , що на ранніх стадіях гідратації переважає гідроалюмінатний тип тверднення з утворенням спочатку метастабільних карбонат- і боратзаміщених AFtфаз, а пізніше структурноактивних гексагональних AFmфаз C4ACO211H2O, спорідненість структур яких з тонкодисперсним СаСО3забезпечує міцне епітаксіальне зрощення в контактних зонах. В подальшому гідросилікати кальцію омонолічують цементний камінь і сприяють одержанню щільної дрібнодисперсної мікроструктури.
Дослідженнями фізико-механічних властивостей показана ефективність безгіпсового портландцементу, який твердне при -15оС, підтверджена доцільність використання поташу як інтенсифікатора тверднення на морозі поряд з Н3ВО3та полікарбоксилатним пластифікатором в складі КХД, встановлено особливості структуроутворення БГПЦ при від'ємних температурах.
Розроблений безгіпсовий портландцемент, модифікований органо-мінеральними додатками за речовинним складом і міцністю згідно ДСТУ Б В.2.7-46-96 належить до І типу марки 550 і ІІ типу з високою ранньою міцністю марок 400Р і 500Р. Показано, що інтенсивне раннє структуроутворення, особливості фазового складу і мікроструктури поряд з ефективним водопониженням, забезпечує одержання штучного каменю з високим рівнем когезійної, адгезійної та поверхневої міцності, що відповідає вимогам до швидкотверднучих в’яжучих для СБС.
Встановлено, що безгіпсовий портландцемент з органо-мінеральними додатками за своєю природою являє собою багатокомпонентну систему, яка успішно "вписується" в технологію одержання та використання СБС і дозволяє виробляти швидкотверднучі склади різного функціонального призначення, які характеризуються інтенсивним рівномірним ростом міцності, і за всіма технологічними та експлуатаційними властивостями переважають існуючі змішані в’яжучі ПЦ/ГЦ і відповідають вимогам до швидкотверднучих сухих будівельних сумішей згідно ДБН Б В.2.7-22-2001.
На основі розроблених безгіпсових портландцементів здійснено промисловий випуск швидкотверднучих СБС на ТзОВ НВП "Геліос", які використані при ремонтних та опоряджувальних роботах ТзОВ "Феро-буд". Застосування безгіпсових портландцементів в складі СБС забезпечило інтенсифікування ведення ремонтних та опоряджувальних робіт при зниженні виробничої собівартості однієї тони СБС, що дозволило досягти економічної ефективності 160-190 грн. в залежності від виду суміші.