Особливості процесів раннього структуроутворення портландцементів з додатками полікарбоксилатів (механізми їх впливу). Основні фізико-хімічні особливості формування фазового складу та мікроструктури мономінеральних систем з комплексними модифікаторами.
Аннотация к работе
Національний університет “Львівська політехніка”Робота виконана в Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України Науковий керівник-доктор технічних наук, професор Саницький Мирослав Андрійович Національний університет “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України, директор Інституту будівництва та інженерії довкілля Офіційні опоненти-доктор технічних наук, професор Кривенко Павло Васильович Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри будівельних матеріалів Захист відбудеться “20” лютого 2006 р. о 12 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.09 в Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м.Тому актуальними з теоретичної та практичної точок зору є дослідження, спрямовані на вивчення впливу комплексних модифікаторів на процеси гідратації та тверднення портландцементних систем, а також розробка модифікованих суперпластифікованих портландцементів для монолітного бетонування, що забезпечують необхідні ранню та марочну міцності, високі експлуатаційні характеристики бетонів. Розробка портландцементів з комплексними модифікаторами на основі суперпластифікаторів нового покоління - полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів - натрію тіосульфату та роданіду, що забезпечують необхідні будівельно-технічні властивості бетонів, а також оптимізація складів суперпластифікованих портландцементних систем, дослідження процесів їх гідратації та структуроутворення. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: - виконати експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей портландцементів з модифікаторами на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів; На основі отриманих експериментальних даних розроблено суперпластифіковані портландцементи з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів для бетонних сумішей, що характеризуються підвищеною рухливістю (Р5), пролонгованою в часі, та забезпечують задану ранню та марочну міцності бетону. Матеріали дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на конференціях: Всеукраїнській науково-технічній конференції “Сучасні проблеми бетону та його технологій” (Київ, 2002 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Химические и минеральные добавки в цементы и бетоны” (Запоріжжя, 2002 р.); науково-практичному семінарі “Нові закономірності в бетонознавстві та їх практичне застосування” (Київ, 2002 р.); науково-практичному семінарі “Попередження руйнувань та аварій будівельних конструкцій” (Чернівці, 2003 р.); 42-му міжнародному семінарі “Моделювання і оптимізація в матеріалознавстві” (Одеса, 2003 р.); І-му міжнародному науково-практичному семінарі “Теорія і практика виробництва і застосування ніздрюватого бетону в будівництві” (Дніпропетровськ, 2003 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні бетони: компоненти, технологія, якість” (Запоріжжя, 2003 р.); науково-технічному семінарі “Ресурсозберігаючі технології цементів, бетонів та будівельних розчинів” (Київ, 2003 р.); науково-практичному семінарі “Добавки для бетонів та їх технології” (Київ, 2004 р.); 9-ій міжнародній науковій конференції “Актуальні проблеми будівництва та екології” (Жешів, Польща, 2004 р.); науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу Національного університету "Львівська політехніка" 2001-2005 рр.На основі розгляду літературних джерел встановлено можливість одержання суперпластифікованих портландцементних систем за рахунок синергічної дії комплексних модифікаторів поліфункціональної дії на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів - натрію тіосульфату і роданіду. Проведено оптимізацію складів пластифікованих портландцементів з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів та високорозчиних електролітів. Показано, що особливості раннього структуроутворення портландцементів з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів - натрію тіосульфату та роданіду, обумовлені спрямованою синергічною дією його компонентів, адсорбційним модифікуванням полікарбоксилатами гідратних фаз, поєднанням електростатичного та стеричного механізмів дефлокуляції цементних зерен із зменшенням величини надлишкової міжфазної енергії системи. Встановлено принципи композиційної побудови портландцементних систем з підвищеними значеннями рухливості та ранньої міцності, в основу яких покладена синергічна дія поліфункціональних комплексних модифікаторів на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів. Дослідженнями будівельно-технічних властивостей бетонів встановлено, що застосування портландцементів з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів дозволяє забезпечити високу тривалу рухливість бетонної суміші та досягнути підвищеної міцності бетонів; розшарування високорухливої бетонної суміші на модифікованих портландцементах вдвічі менше, ніж звичайної.
Вывод
1. На основі розгляду літературних джерел встановлено можливість одержання суперпластифікованих портландцементних систем за рахунок синергічної дії комплексних модифікаторів поліфункціональної дії на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів - натрію тіосульфату і роданіду.
2. Експериментальними дослідженнями впливу різних видів суперпластифікаторів на структуроутворення та фізико-механічні властивості портландцементів встановлено, що найбільшим водоредукуючим і пластифікуючим ефектом характеризуються полікарбоксилатні естери. Згідно з ГОСТ 310.1-4, портландцементи з полікарбоксилатами відповідають вимогам ДСТУ Б В.2.7-46-96 щодо пластифікованих, однак характеризуються сповільненою кінетикою набору міцності.
3. Досліджено вплив комплексних модифікаторів на основі полікарбоксилатів та електролітів на структуроутворення та фізико-механічні властивості портландцементів. Встановлено компатибільність комплексних модифікаторів на основі полікарбоксилатів і прискорювачів тверднення - натрію тіосульфату та роданіду в складі портландцементних систем, що сприяє зростанню та збереженню рухливості сумішей.
4. Проведено оптимізацію складів пластифікованих портландцементів з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів та високорозчиних електролітів. Підвищення ефективності дії вяжучого та зниження вмісту клінкерної складової забезпечується введенням золи-виносу до його складу, що дозволяє одержати пластифікований портландцемент з високою міцністю в ранньому віці типу ПЦ ІІ/А-К-500Р-ПЛ ДСТУ Б В.2.7-46-96.
5. Показано, що особливості раннього структуроутворення портландцементів з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів - натрію тіосульфату та роданіду, обумовлені спрямованою синергічною дією його компонентів, адсорбційним модифікуванням полікарбоксилатами гідратних фаз, поєднанням електростатичного та стеричного механізмів дефлокуляції цементних зерен із зменшенням величини надлишкової міжфазної енергії системи.
6. Комплексом методів фізико-хімічного аналізу виявлено особливості процесів гідратації та тверднення клінкерних мінералів С3S та С3А з комплексним модифікатором, а також фазового складу та мікроструктури каменю на їх основі. Встановлено прискорення процесів гідролізу алітової фази та ущільнення мікроструктури каменю алюмінатних фаз за рахунок стабілізації структурно-активних гексагональних пластинчастих кристалів гідроалюмінатів кальцію, що забезпечує зростання міцності мономінеральних систем.
7. Встановлено принципи композиційної побудови портландцементних систем з підвищеними значеннями рухливості та ранньої міцності, в основу яких покладена синергічна дія поліфункціональних комплексних модифікаторів на основі полікарбоксилатів та високорозчинних електролітів.
8. Дослідженнями будівельно-технічних властивостей бетонів встановлено, що застосування портландцементів з комплексними модифікаторами на основі полікарбоксилатів дозволяє забезпечити високу тривалу рухливість бетонної суміші та досягнути підвищеної міцності бетонів; розшарування високорухливої бетонної суміші на модифікованих портландцементах вдвічі менше, ніж звичайної. Модифіковані бетони характеризуються висолостійкістю, підвищеною морозостійкістю (F200) та корозійною стійкістю (Кзг=1,08).
9. Проведено дослідно-промислове впровадження розроблених портландцементів з комплексними модифікаторами при монолітному будівництві. При цьому скорочується витрата цементу в бетонах та зменшуються трудозатрати. Розрахований економічний ефект із використанням сучасних методів монолітного бетонування при обємі виробництва 200 м3 складає 14,48 тис. грн.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В ПРАЦЯХ: 1. Малоенергомісні композиційні цементи / М.А. Саницький, Х.С. Соболь, О.Р. Позняк, О.Т. Мазурак // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - 2001. - № 426. - С. 37-39.
2. Фізико-хімічні особливості процесів гідратації модифікованих багатокомпонентних цементів / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, Б.В. Федунь, О.Т. Мазурак // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - 2002. - № 447. - С. 65-67.
3. Мазурак А.В., Мазурак О.Т. Вплив водопонижуючих реагентів на технологічні та експлуатаційні властивості цементного бетону // Вісник Львівського державного аграрного університету “Архітектура і сільськогосподарське будівництво”. - 2002. - № 3. - С. 155-159.
4. Концепція застосування модифікаторів для підвищення якості та довговічності залізобетону / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, О.Т. Мазурак, М.М. Чемерис // Міжвідомчий наук.-техн. збірник “Будівельні конструкції”. - Вип. 59. - К.: НДІБК, - 2003. - С. 448-455.
5. Фізико-механічні особливості гідратації портландцементів з комплексними модифікаторами системи “Релаксол” / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, О.Т. Мазурак, М.М. Чемерис // Будівельні матеріали та вироби. - 2003. - № 3. - С. 17-20.
6. Мазурак О.Т. Структуроутворення портландцементів з додатками полікарбоксилатів // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - 2004. - № 516. - С. 136-141.
7. Бетони з комплексними модифікаторами нової генерації / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, О.Т. Мазурак, М.М. Чемерис // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Теорія і практика будівництва”. - 2004. - № 495. - С. 169-172.
9.Модифіковані композиційні цементи для бетонів спеціального призначення / Саницький М.А., Позняк О.Р., Мазурак О.Т., Ярицька Л.І. // Доп. Всеукраїн. наук.-техн. конф. “Сучасні проблеми бетону та його технологій”. - Київ: НДІБК. - 2002. - С. 182-185.
10. Цементи, модифіковані комплексними хімічними та мінеральними додатками / М.А. Саницький, У.Д. Марущак, О.Р. Позняк, О.Т. Мазурак // Доп. Міжнар. наук.-практ. конф. “Хімічні і мінеральні додатки в цементи і бетони”. - Запоріжжя: Будіндустрія ЛТД. - 2002. - С. 21-24.
11.Багатокомпонентні цементи для виготовлення ніздрюватого бетону / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, О.Т. Мазурак, В.М. Мельник // Матеріали І-го міжнародного науково-практичного семінару “Теорія і практика виробництва і застосування ніздрюватого бетону в будівництві”. - Дніпропетровськ. - 2003. - С. 125-127.
12. Оптимізація комплексних органомінеральних додатків для зниження висолоутворення портландцементів / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, О.Т. Мазурак, В.А. Пристай // Матеріали 42-го міжнародного семінару “Моделювання і оптимізація в матеріалознавстві”. - Одеса. - 2003. - C. 82.
13. Структуроутворення портландцементів з додатками полікарбоксилатів / О. Позняк, О. Мазурак, В. Пристай, Є. Болкун / 9 Konferencja Naukowa Rzeszowsko-Lwowsko-Koszycka “Aktualne problemy budownictwa і inzynierii srodowiska”. - P.1. - Rzeszow: Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. - 2004. - S. 311-317.