Пунагін Володимир Володимирович. Безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення

brief description

Пунагін Володимир Володимирович. Безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення: дис... канд. техн. наук: 05.23.05 / Донбаська держ. академія будівництва і архітектури. - Макіївка, 2004

Пунагін В.В. Безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 Будівельні матеріали та вироби”. Донбаська державна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, м. Макіівка, 2004.
У дисертації приведено теоретичне узагальнення і вирішення питання, що полягає у розробці безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення шляхом застосування фізико-хімічної активації цементної матриці бетону.
Проведеними дослідженнями доведено доцільність виключення технологічної операції теплової обробки бетонних і залізобетонних конструкцій, що дозволяє одержувати вироби із заданими експлуатаційними властивостями. З цією метою розроблена безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення, основною ознакою якої є фізико-хімічна активація цементної системи, фізична частина якої створює умови для підвищення дисперсності в'яжучої речовини, а хімічна частина міститься у введенні спеціального органо-мінерального комплексу. Укладання бетонної суміші може провадитися трьома способами як при заводському виготовленні конструкцій, так і при зведенні монолітних споруд.
Безпрогрівна технологія бетонів передбачає можливість використання звичайних портландцементів для будівництва споруд спеціального призначення внаслідок нівелювання негативного впливу трьохкальцієвого алюмінату дією органо-мінерального комплексу з утворенням малорозчинних кристалогідратів зміненої морфології та мінералогічного складу.
Встановлено зміну фізико-механічних і експлуатаційних характеристик безпрогрівного бетону на активованій в’яжучій речовині, зокрема, зниження загальної пористості до 5%, й зміну структури і властивостей контактної зони цементної матриці з заповнювачами. Активована цементна матриця бетону характеризується щільною структурою, ступінь гідратації її складає 68...81%. ВідношенняRзг/Rстпідвищується до 0,42...0,44, гранична деформативність збільшується з 36103МПа до 62103МПа і з 2,210-1% до 2,910-1% при підвищенні міцності до 240% у порівнянні з бетоном нормального тверднення. Безпрогрівний бетон має марку по морозостійкості F 200 і вище.

У дисертації приведено теоретичне узагальнення і вирішення питання, що полягає у розробці безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення шляхом застосування фізико-хімічної активації цементної матриці бетону.
Основні наукові і практичні результати, отримані у дисертаційній роботі, полягають у наступному.

Розроблена безпрогрівна технологія бетонів спеціального призначення, що полягає у наступному: фізико-хімічній активації цементної системи, фізична частина якої створює умови для підвищення дисперсності в'яжучої речовини, а хімічна частина полягає у введенні спеціального органо-мінерального комплексу; розробці складу органо-мінерального комплексу; розробці способів укладання бетонної суміші як для заводського виготовлення конструкцій, так і для монолітного будівництва.
Встановлено доцільність використання гіпсу в якості хімічного оптимізатора структуроутворення, що є складовою частиною органо-мінерального комплексу, яка забезпечується наступним. Присутність гіпсу у цементній системі, що активується, сприяє утворенню гідратованого продукту ізоморфного типу, іон SO42-заміщає іон SiО44-у гідросилікатному гелі, не змінюючи макроструктури, прискорює реакцію гідратації з утворенням додаткової кількості низькоосновних гідросилікатів, що сприяє зростанню міцності цементної матриці безпрогрівного бетону.
Встановлено, що відмінною рисою активованої цементної матриці безпрогрівного бетону є перекристалізація тригідросульфоалюмінату кальцію у моносульфатну форму у пластичному стані на відміну від аналогічного процесу, що проходить у цементній матриці звичайного бетону у затверділому стані, порушуючи мікроструктуру і підвищуючи пористість системи.
Введення в цементне тісто органо-мінерального комплексу у визначені моменти процесу активаційних дій забезпечує ріст кристалів гідросилікатів кальцію у трьох площинах. Утворення первинної коагуляційної структури, що складається з анізометричних кристалогідратних елементів різної конфігурації, забезпечує високі показники міцності бетону при згині і стиску. При укладанні бетонної суміші на активованій в'яжучій речовині анізометричні кристалогідратні елементи упаковуються таким чином, що утворюють на 2...3 порядку більше контактів на одиницю об'єму, ніж у цементній матриці пропареного бетону та нормального тверднення.
Встановлено можливість використання звичайних портландцементів для будівництва споруд спеціального призначення за безпрогрівною технологією внаслідок нівелювання негативного впливу трьохкальцієвого алюмінату дією органо-мінерального комплексу з утворенням малорозчинних кристалогідратів зміненої морфології та мінералогічного складу.
Встановлено зміну фізико-механічних і експлуатаційних характеристик безпрогрівного бетону на активованій в’яжучій речовині, зокрема, зниження загальної пористості до 5%, й зміну структури і властивостей контактної зони цементної матриці з заповнювачами. Активована цементна матриця бетону характеризується щільною структурою, ступінь гідратації її складає 68...81%. ВідношенняRзг/Rстпідвищується до 0,42...0,44, гранична деформативність збільшується з 36103МПа до 62103МПа і з 2,210-1% до 2,910-1% при підвищенні міцності до 240% у порівнянні з бетоном нормального тверднення. Безпрогрівний бетон має марку по морозостійкості F 200 і вище.
Техніко-економічна ефективність розробленої безпрогрівної технології бетонів спеціального призначення базується на комплексі технологічних факторів, які гарантують одержання бетонів із заданими експлуатаційними властивостями. Економічна ефективність складається із зниження витрат цементу до 30% за рахунок заміни його мінеральним мікронаповнювачем, підвищення в’яжучого потенціалу цементу в 1,82,3 рази, підвищення міцності бетону на звичайних цементах у 1,7...2 рази, можливості використання тонкодисперсних шламових відходів промисловості у середньому до 20% від маси цементу, а також виключення із технологічного процесу найбільш енергоємної операції теплової обробки бетону, що має особливе значення в умовах енергетичної кризи. При цьому досягається зниження собівартості бетону до 40% без урахування підвищення довговічності конструкцій. Сумарний економічний ефект при роздільному бетонуванні склав близько 98 тис. грн.
Результати досліджень впроваджено в об'єднанні «Гідромонтажспецбуд» (м. Дніпропетровськ), де випущено партію залізобетонних елементів колодязів. Бетонна суміш на активованій в'яжучій речовині використовувалася при ремонті аварійних гідротехнічних споруд. Виготовлено 380 м3залізобетонних конструкцій підсилення М 700 відстійних басейнів, загальна площа відновлених залізобетонних резервуарів склала більш 1700 м2