WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ С МИНЕРАЛЬНО-ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ НА ОСНОВЕ МЕСТНОГО СЫРЬЯ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ...»

-- [ Страница 1 ] --

1

На правах рукописи

САИДОВ Джамшед Хамрокулович

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ С

МИНЕРАЛЬНО-ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ

НА ОСНОВЕ МЕСТНОГО СЫРЬЯ

РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ростов–на–Дону – 2013 г.

2

Работа выполнена на кафедре «Производство строительных материалов, технология и организация строительства» Таджикского технического университета имени академика М.С.Осими Министерства образования Республики Таджикистан и в отделе «Инновационные технологии и научно-образовательные исследования» Института водных проблем, гидроэнергетики и экологии Академии наук Республики Таджикистан

Научный консультант: Кобулиев Зайналобудин Валиевич доктор технических наук, профессор, Официальные Курочка Павел Никитович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ оппоненты:

ВПО «Ростовский государственный университет путей сообщения», зав. кафедрой «Изыскания, проектирование и строительство железных дорог»

Перцев Виктор Тихонович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет», профессор кафедры «Технология строительных материалов, изделий и конструкций»

Хежев Толя Амирович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М.Бербекова», профессор кафедры «Строительное производство»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Защита состоится «6» декабря 2013 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.207.02 в Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, главный корпус, ауд. 111. Тел/факс. (863)201-90-03.





Е-mail: dis_sovet_rgsu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета и на сайте www.rgsu.ru.

Автореферат разослан «01» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент А.В. Налимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие экономического потенциала страны тесно связано с необходимостью внедрения наиболее эффективных технологических решений во всех сферах жизнедеятельности. Существенное место в области строительных материалов и изделий занимают вопросы снижения расходов материальных, трудовых и денежных ресурсов в контексте рационального использования местного сырья.

Последние десятилетия ХХ века ознаменовались значительными достижениями в технологии производства бетона. Именно в эти годы появились и получили широкое распространение новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, новые технологические приемы в производстве заполнителей и самих бетонов – сложнейших искусственных конгломератов.

Приоритеты в развитии производства и использования бетонов меняются, наблюдается переход от традиционных путей совершенствования структуры и составов в сторону модернизации технологии их получения. При таком подходе вполне естественным становится повышенное внимание к структуре, прежде всего, цементных бетонов. Исследования И.Н. Ахвердова, Ю.М. Баженова, Г.И.

Горчакова, В.Г. Батракова, П.С. Красовского, З.М. Ларионовой, В.Г. Микульского, О.П. Мчедлова-Петросяна, А.Н. Ребиндера, В.И. Соломатова, В.В. Стольникова, А.Е. Шейкина и многих других ученых-исследователей получают новое развитие.

Следует отметить, что в настоящее время в необходимом объеме отсутствуют исследования физико-химических и физико-технических свойств цементных бетонов на основе местного сырья Республики Таджикистан, и крайне мало изучены способы комплексного укрепления грунтов цементом и химическими добавками, а также процессы структурообразования и определения эксплуатационно-технических свойств конструкций с использованием низкомарочных бетонов на основе глинистых грунтоцементов, что затрудняет прогнозирование их долговечности в резкоконтинентальных климатических условиях Республики Таджикистан.

Вместе с тем, ежегодный экономический ущерб от коррозии бетона значителен, что требует повышения коррозионностойкости цементсодержащих материалов, применяя различные способы и методы. Обычно, для производства материалов, конструкций и изделий, подвергаемых влиянию агрессивных веществ, применяют сульфатостойкие цементы. Однако в настоящее время их производство в Таджикистане не налажено, и при производстве материалов и изделий применяют обычный портландцемент.

Наиболее эффективным и технологически легко выполняемым способом повышения коррозионностойкости цементсодержащих материалов является модифицирование цемента добавками химического и минерального происхождения, такими как волластонит, отходы производства флюорита (ОПФ), декстрин, модифицированный лигносульфонат технический (МЛСТ), щелочной экстракт стеблей хлопчатника (ЩЭСХ) и многими их комплексными составами.





Применение смешанных минерально-химических добавок в составе цемента, с одной стороны, значительно улучшает качество цементсодержащих материалов, с другой стороны – позволяет существенно уменьшить расход цемента в бетоне при получении равнопрочностных составов.

Одним из способов снижения расходов при производстве бетонных материалов и изделий является эффективное использование местного сырья. В связи с этим, актуальным является также и использование лссового грунта при производстве строительных материалов, учитывая то, что в Республике Таджикистан лссовые породы занимают более 70% общей площади осваиваемых территорий и преимущественно распространены на межгорных равнинах и низких предгорьях.

Исследованиями установлено, что строительные материалы и изделия из цементного бетона обладают большим собственным весом, хрупкостью, относительно невысокой стойкостью в минеральных грунтовых водах и др. Однако в случае дефицита цемента их можно заменить на совмещенное вяжущее. При этом одним из перспективных материалов, позволяющих заменить бетон, является грунтоцементная смесь.

В связи с вышеизложенным, в диссертации сделана попытка теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность получения и применения бетонов из композиционных вяжущих, содержащих минеральнохимические добавки с использованием местного сырья, путем проведения исследований физико-химических свойств их компонентов, физико-химических основ структурообразования и физико-технических свойств материалов на их основе.

Диссертационная работа выполнена: в соответствии с «Концепцией развития топливно-энергетического комплекса Республики Таджикистан на период 2003-2015 годы», утвержденной Постановлением Правительства Республики Таджикистан №318 от 03 августа 2002 года; по плану координации научно-исследовательских работ в области естественных наук Академии наук Республики Таджикистан.

Цель работы заключается в выявлении физико-химических механизмов структурообразования бетонов из композиционных вяжущих с минеральнохимическими добавками из отходов некоторых производств с целью повышения их стойкости к воздействию различных агрессивных сред, а также обосновании и разработке технологических процессов получения строительных материалов из минерального сырья месторождения г.Душанбе.

В качестве минерального вяжущего в работе использованы цемент, гипс и лессовый грунт месторождения г.Душанбе, а в качестве минерально-химических добавок – отходы производства флюорита (ОПФ), минеральная добавка из молотого керамзита, химические добавки из декстрина и щелочного экстракта стеблей хлопчатника (ЩЭСХ).

Поставленная цель достигается решением следующих задач исследований:

- анализ состояния минерального сырья в Республики Таджикистан и его использования в производстве строительных материалов;

- определение физико-химических и физико-технических свойств структурообразующих компонентов материалов и минерально-химических добавок из местного сырья;

- изучение влияния минерально-химических добавок из ОПФ, молотого керамзита, декстрина и ЩЭСХ, применяемых как в отдельности, так и совместно, на свойства цемента и гипса;

- выявление физико-химических аспектов структурообразования бетонов из композиционных вяжущих с минерально-химическими добавками из местного сырья;

- проведение рентгенофазового анализа твердения, выяснение химических механизмов формирования и определение состава твердой фазы композиционной смеси из смешанных вяжущих;

- экспериментальные исследования физико-химических и физико-технических свойств цементных бетонов и низкомарочных бетонов на основе местного глинистого грунтоцемента;

- изучение кинетических основ изменения физико-технических свойств цементных бетонов и кинетики изменения прочности цементного бетона и грунтоцемента при сжатии и изгибе при замораживании-оттаивании;

- изучение коррозионностойкости портландцемента с минерально-химическими добавками при длительном воздействии агрессивных сред: дистиллированной и минерализованной воды, растворов MgSO4 и H2SO4;

- выяснение физико-химических механизмов структурообразования строительных материалов на основе композиционных вяжущих при воздействии различных агрессивных сред;

- выявление физико-химической закономерности структурообразования в грунто-цементах и определение влияния химических добавок и гранулометрического состава на комплексное укрепление грунтов цементом;

- определение технико-экономической целесообразности применения бетонов из композиционных вяжущих с минерально-химическими добавками на основе местного минерального сырья Республики Таджикистан.

Научная новизна работы: На основе исследований физико-химических и физико-технических свойств процессов структурообразования разработаны и получены энерго- и ресурсосберегающие строительные материалы из композиционных вяжущих с минерально-химическими добавками из местного сырья Республики Таджикистан:

- выяснены физико-химические механизмы структурообразования цементных бетонов и научно обоснована возможность получения бетонов на основе исследований процессов гидратации безобжигового минерального сырья;

- обоснована возможность модифицирования портландцемента минерально-химическими добавками из отходов производства флюорита (ОПФ), молотого керамзита, декстрина и щелочного экстракта стеблей хлопчатника (ЩЭСХ) для повышения прочности и стойкости в различных агрессивных средах в условиях возникновения коррозии выщелачивания Ca(OH)2;

- выявлен послойный механизм разрушения цементного камня с первоначальным уплотнением его структуры под действием растворов H2SO4 и положительным влиянием минерально-химических добавок на снижение скорости разрушения цементсодержащих материалов;

- установлены основные закономерности и выяснены механизмы структурообразования строительных материалов из грунтоцементных смесей на основе лссового грунта с учетом особенностей их структурного строения, а также гранулометрического и химического состава;

- на основе рентгеноструктурного анализа выявлена взаимосвязь структурной прочности лссовых грунтов с коагуляционно-кристаллизационными связями с учетом прямой пропорциональности содержания глинистых частиц показателю агрегатности Пам;

- на основании химического анализа частиц различной крупности лссового грунта определено, что по мере перехода от крупных частиц к мелким, содержание SiO2, CaO, MgO, K2O, Na2O, P2O5 убывает, а Al2O3, Fe2O3, Мn3O4 и гумуса – возрастает. Изменения в химическом составе частиц различной крупности являются причиной соответствующего изменения среднего химического состава грунтов, различающихся по гранулометрическому составу. По мере увеличения дисперсности относительное содержание полуторных оксидов в лссовых грунтах возрастает;

- определена кинетика изменения процесса структурообразования цементных бетонов под воздействием вибрации.

Практическая ценность работы:

- результаты работы расширяют возможности использования портландцемента для производства коррозионностойких строительных изделий: использование минерально-химических добавок для модифицирования цемента повышает прочность и коррозионностойкость цементсодержащих материалов, а также уменьшает удельный расход цемента при получении равнопрочностных изделий, что приводит к уменьшению их себестоимости; использование ОПФ в качестве минеральной добавки цементов позволяет также утилизировать отходы Такобского горно-обогатительного комбината, что улучшает экологическое состояние местности;

- получение коррозионностойких цементсодержащих материалов из обычного портландцемента с минерально-химическими добавками из местных видов сырья и отходов производства позволяет вместо сульфатостойких цементов использовать обычный портландцемент, что освобождает строительные объекты от необходимости завоза специальных коррозионностойких цементов из-за пределов Республики Таджикистан;

- разработан технологический режим получения цементных бетонов, позволяющий прогнозировать качество нового материала при различных изменениях его физико-химических и физико-технических свойств, а также технологических факторов производства;

- разработаны рекомендации по применению цементных низкомарочных бетонов – грунтоцементных материалов в качестве основания зданий и сооружений;

- на основе комплекса экспериментально-теоретических исследований и технико-экономического анализа для условий Республики Таджикистан обоснована целесообразность замены однослойных керамзитобетонных панелей на конструкции наружных стен из грунтоцементных материалов; экономический эффект на 1 м3 смеси составил 2,08 у.е., а при внедрении бетонных составов, содержащих минеральные добавки из ОПФ и молотого керамзита и химической добавки из декстрина, экономия цемента составила 53,6 кг на 1 м3 бетона.

Результаты исследований апробированы и внедрены:

- в АООТ «Хонасоз» («Домостоитель») и «Хонасоз-4» («Домостроительпри разработке ресурсосберегающей технологии получения бетонных изделий и конструкций;

- в Таджикском НИИ проблем архитектуры и градостроительства – в инженерно-физических расчетах по проектированию ограждающих конструкций зданий;

- в ООО «Самт-2» («ЖБК-2») Республики Таджикистан – при разработке технологических процессов производства строительных теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов;

- в Таджикском техническом университете имени академика М.С.Осими Министерства образования Республики Таджикистан при разработке комплексного модуля НИР по новым материалам, конструкциям и технологиям.

Некоторые результаты исследований, представленные в диссертации, нашли также отражение в научно-технических отчетах НИР, выполненных в 1991-1995 гг. и 1996-2000 гг. в Таджикском техническом университете имени академика М.С. Осими по тематическому комплексу «Разработка и внедрение эффективных строительных материалов из местных видов сырья».

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты экспериментальных исследований физико-химических и физико-технических свойств композиционных вяжущих и минерально-химических добавок из местного сырья Республики Таджикистан и строительных материалов на их основе;

- данные по исследованию гидратаций цементов Душанбинского цементного завода в зависимости от условий их технологической обработки;

- результаты рентгенофазовых анализов лссовидного суглинка, цементных бетонов и низкомарочных глинистых грунтоцементов и процессов их кристаллизации в воде в различные сроки гидратации и твердения;

- результаты исследования модифицирования портландцемента минерально-химическими добавками из отхода производства флюорита (ОПФ), молотого керамзита, декстрина и щелочного экстракта стеблей хлопчатника (ЩЭСХ) для повышения его прочности и коррозионностойкости в различных агрессивных средах;

- математическая модель процессов коррозии цементсодержащих материалов в агрессивных средах, что позволяет определить закономерности протекания коррозии и факторы, влияющие на скорость разрушения бетонных изделий;

- методика расчета рационального состава цементных бетонов и низкомарочных бетонов – глинистых грунтоцементов по соотношениям составляющих компонентов;

- технологическая схема производства строительных материалов с использованием грунтоцементных смесей;

- результаты исследований по выяснению физико-химических механизмов гидратации цемента в полимерцементных суспензиях;

- технико-экономическое обоснование применения строительных материалов из композиционных вяжущих и минерально-химических добавок из местного сырья Республики Таджикистан.

Вклад автора заключается в осуществлении научного обоснования работы, предложении новых критериев оценки качества материалов, разработке методик и программ экспериментальных исследований, анализе и обобщении результатов, получении новых и уточнении известных зависимостей, участии в разработке нормативных документов, организации и участии в производственном внедрении. В работах, выполненных в соавторстве, автором сделан основной вклад, выражающийся в формулировании целей и задач исследований, теоретической и методологической разработке основных положений, обобщении и анализе результатов.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-практической конференции (НПК) «Современные проблемы аппроксимации и ее применения» (г.Куляб, 1995г.); Республиканской НПК «Проблемы энергоэффективности и энергосбережения в коммунальном хозяйстве» (г.Душанбе, 1997г.); Республиканской НПК «Проблемы экономического и социального развития Таджикистана» (г.Душанбе, 1998 г.);

Международном семинаре по моделированию и оптимизации композитов МОК-37 (г.Одесса, 1998г.); Республиканской НПК «Гидрометаллургические ресурсы и их рациональное использование в промышленности строительных материалов» (г.Исфара, 1998г.); Республиканской НПК «Химия и проблемы экологии» (г. Душанбе, 1998г.); 6-International conference on composites engineering (ICCE/6) (Orlando, Florida, USA, 1999); XLV Konferencji Nau-kowej KILIW PANI KN PZITB, KRUNICA”99 (Poland, 1999); Международной конференции «Горные регионы Центральной Азии. Проблемы устойчивого развития» (Душанбе, 1999г.); Республиканских НПК молодых ученых Таджикистана (г.Душанбе, 1999, 2000гг.); ICCE/7 (Colorado, Denver, USA, 2000); ICCE/9 (Can-Diego, California, USA, 2002); International Symposium «Contri-bution of Tajiks and Persian speakers in the World Civilization: Past and Prezent» (Dushanbe, 2002); Международной НПК «16 сессия Шурои Оли Республики Таджикистан (12 созыва) и ее историческая значимость в развитии науки и образования» (г.Душанбе, 2002г.);

WM”03 Conference (Tucson, Arizona, USA, 2003); Республиканской НПК «Основные направления переработки местного сырья и пути повышения производства строительных материалов» (г.Душанбе, 2003г.); WM”04 Conference (Tucson, Arizona, USA, 2003); 7 TPC (7 Международная конференция по изучению свойств бетона, Шотландия) (Dundee, 2005); Международной НПК «Современная химическая наука и ее прикладные аспекты» (г.Душанбе, 2006г.); Международной НПК «Перспективы развития науки и образования в XXI веке» (г.Душанбе, 2007г.); II Республиканской НПК «Из недр земли до горных вершин» (г.Чкаловск, 2008г.); Республиканской НПК «Строительное образование на современном этапе» (г.Душанбе, 2009г.); Республиканской НПК «Современные проблемы химии, химической технологии и металлургии» (г.Душанбе, 2009г.); Конференции «Нумановские чтения» (г.Душанбе, 2009г.); Республиканской НПК «Прогрессивные методы производства» (г.Душанбе, 2009 г.); Республиканской НПК «Горные, геологические и экологические аспекты развития горнорудной промышленности в XXI веке» (г.Душанбе, 2010г.); Республиканской НПК «Наука и энергетическое образование» (г.Курган-тюбе, 2011г.); Республиканской НПК «Наука и строительное образование на современном этапе» (г.Душанбе, 2011г.);

Республиканской НПК «Современные проблемы химии, химической технологии и металлургии» (г.Душанбе, 2011, 2012гг.); Восьмой Международной теплофизической школе (Душанбе-Тамбов, 2012г.); Республиканской НПК «Энерго- и ресурсосбережение при использовании природных ресурсов в энергетике и промышленности» (г.Курган-тюбе, 2012г.); Международной НПК «Архитектурное образование и архитектура Таджикистана: 50 лет развития и совершенствования» (г.Душанбе, 2013г.); Международной НПК «Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов» (г.Йошкар-Ола, 2013г.) и др.

Под руководством автора защищены две диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 2 монографиях (26,75 п.л.), 23 статьях в журналах (7,66 п.л.), в т.ч. 19 (6,56 п.л.) – в ведущих рецензируемых журналах и 1 (0,30 п.л.) в электронном журнале из перечня ВАК, 35 (9,93 п.л.) – в материалах научных конференций, 6 (2,38 п.л.) в научных трудах в различных изданиях, 1 авторском свидетельстве.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 225 наименований на русском и иностранных языках и 12 приложений. Общий объем диссертационной работы состоит из 301 страницы компьютерного набора. Основной текст диссертации изложен на 245 страницах, включая 53 рисунка и 41 таблицу.

Автор выражает глубокую признательность за научные консультации академику АН Республики Таджикистан У.М. Мирсаидову, д.т.н., профессору А. Шарифову и д.т.н., профессору Г.В. Несветаеву.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, научная гипотеза, обозначены научная новизна и практическая значимость работы, перечислены основные выносимые на защиту положения и результаты.

В первой главе приведен анализ состояния проблемы. На территории Республики Таджикистан для производства цемента разведано три месторождения. Наиболее крупным из них является Харангонское, расположенное в Гиссарской зоне строительства (с запасами по категории А+В+С 1 - 157,0 млн. т), со следующим химическим составом (% масс.): СаО - 51,49; MgO – 46,53; Fe2O3 SiO2 - 0,59; SO3 - 0,14 и т.д.), что, безусловно, отвечает необходимым требованиям, предъявляемым промышленностью к качеству сырья. На его базе и на базе Варзобского месторождения суглинков (с запасами 26,3 млн. т) функционирует Душанбинский цемзавод, обеспеченный запасами карбонатного сырья примерно еще на 100 лет. Лссы и лссовидные грунты, которые занимают более 60% общей площади территории Таджикистана, локализованы преимущественно на равнинах и склонах гор до высоты 4000-5000 метров.

Развитие производства строительных материалов в современных масштабах требует вовлечения в хозяйственный оборот все больших объемов сырья и материалов. Наблюдаемое в последние годы истощение сырьевых ресурсов вызывает необходимость поиска возможностей получения продукции с минимальными издержками. Поэтому одним из важных направлений ускоренного развития народного хозяйства республики является максимальное использование распространенных и доступных ресурсов.

В аналитическиом обзоре литературы, в части повышения стойкости строительных материалов к агрессивной среде, показано, что наиболее эффективным способом повышения коррозионностойкости портландцемента является его модифицирование минеральными и химическими добавками из местного сырья. Отмечена эффективность применения минерально-химических добавок из отходов флюоритового производства (ОФП), молотого керамзита, декстрина и щелочного экстракта стеблей хлопчатника (ЩЭСХ) для повышения прочности и качества цементсодержащих материалов, однако мало изучены физикохимические процессы коррозии этих материалов в различных агрессивных средах. Нет данных по определению оптимальных содержаний добавок для повышения коррозионной стойкости цементсодержащих композиций, не изучено влияние минерально-химических добавок на строительно-технические свойства гипсовых вяжущих. Не определены закономерности протекания коррозионных процессов. В этой связи возникла необходимость в выполнении исследований, направленных на повышение стойкости строительных материалов из композиционных вяжущих и минерально-химических добавок на основе местного сырья.

На основе проведенного анализа имеющихся литературных данных о физико-химических и физико-технических свойствах бетонов из смешанных вяжущих с минерально-химическими добавками из местного сырья и отходов, обосновано основное направление исследований.

Объектами исследования явились цементсодержащие, гипсовые и грунтоцементные композиции (строительные растворы, бетоны, цементные и гипсовые тесты, грунтоцементные смеси) с минеральными добавками и химическими модификаторами.

В качестве основного материала использовали обычный среднеалюминатный портландцемент М400 с удельной поверхностью 3000-3200 см2/г, производимый на Душанбинском цементном заводе. Минералогический состав портландцемента М400, мас.%: 3СаО·SiO2 (C3S) - 55; 2СаО·SiO2 (C2S) - 22;

4СаО·Al2O3 Fe2O3 (C4AF) - 13; 3СаО·Al2O3 (C3A) - 8. На рентгенограмме исследуемого цемента обнаружено присутствие минералов:

-C2S (d=4,22; 3,90; 3,27;

2,87; 2,80; 2,60; 2,41; 1,788); C3S (d=3,022; 2,77; 2,73; 2,602; 2,185; 1,77);

C4AF (d=2,77; 2,63; 2,04; 1,92); SiO2 (d=4,26; 3,34; 1,817); CaSO4 2H2O (d=7,56; 4,27; 3,059); C4AH19 (d=2,88; 2,78; 2,53; 2,48).

Выбор добавок, вводимых в состав цементных вяжущих, определялся эффектом улучшения структурных, физико-механических и химических свойств получаемых материалов. Важное значение имели также доступность добавки или ее компонентов, расход добавки для достижения нужного технического эффекта, стоимость добавки или ее соизмеримость с экономическим или иным эффектом, полученным от ее введения, побочные действия добавки на некоторые свойства материалов и т.п.

В качестве минеральной добавки к цементам применялись отходы производства флотационного обогащения флюоритовых руд Такобского горнообогатительного комбината и молотый керамзит. Определены минеральный и химический состав ОПФ. Проведено сравнение фазовых составов отходов производства флюорита и цемента. На рентгенограмме ОПФ обнаружено присутствие следующих минералов: кварц (d=4,24; 3,68; 3,34; 2,45; 2,28; 1,975);

флюорит (d=3,148; 1,928; 1,644); магнетит (d=2,99; 2,54; 2,098; 1,61); кальцит (d=3,029; 2,09; 1,91; 1,86); биотит (d=3,70; 3,34; 2,73; 2,63); сульфиды кальция (d=3,58; 3,10; 2,22; 1,685).

Химическими модификаторами цементных и гипсовых композиций в исследованиях являлись декстрин и ЩЭСХ. Декстрин представляет собой продукт расщепления высокополимеризованных молекул крахмала при его быстром нагревании. Декстрин имеет химическую формулу C 6H10O5, или в более простой форме C2H7O2(OH)3, и в одной молекуле мономера содержит три гидроксильные группы. Каждая из группировок ОН- занимает определенное положение в элементарном звене и отличается по полярности, что по-видимому, обеспечивает поверхностно-активные свойства декстрина. ЩЭСХ имеет близкие к декстрину состав и свойства.

Физические свойства отходов обогащения флюоритовых руд характеризуются следующими показателями: средняя плотность частиц - 2,5 г/см3; средняя насыпная плотность - 1,2 г/см3; межзерновая пустотность частиц - 52%.

В исследованиях использованы лссовидный суглинок, супесь легкая, суглинок легкий пылеватый и суглинок тяжелый пылеватый.

При исследовании физико-химических особенностей гидратации цемента в полимерцементных суспензиях выполнено следующее: на основе шлакопортландцемента в лабораторной растворомешалке готовилась инъекционная суспензия В/Ц=1,0 с процентным содержанием добавки полимера в виде фурилового спирта от 0 до 5%. Отвердитель – солянокислый анилин в количестве 12% от количества фурилового спирта.

С целью проведения механохимического синтеза заполнителей для новых огнестойких материалов из вторичных минеральных ресурсов использовались: огнеупорная глина вскрышных пород Анзобского угольного разреза Республики Таджикистан; шлам из отвалов Исфаринского гидрометаллургического завода (ГМЗ) (продукт высокоглиноземистый (ПВГ)); отход производства карбида кремния (SiC) Яванского химического завода (10-50%).

Во второй главе «Свойства структурообразующих компонентов материалов и минерально-химических добавок из местного сырья» рассмотрено следующее: методы исследования физико-химических свойств вяжущих материалов с добавками; гранулометрический и минеральный состав и структура лссовых грунтов; химический состав лссовых грунтов; физико-химические свойства лссовых грунтов; влияние минерально-химических добавок из местного сырья на физико-химические свойства композиции из вяжущих материалов.

При изучении свойств вяжущих материалов и композиций на их основе были применены методы исследований, которые позволили сравнить качественные характеристики разработанных материалов. В ходе исследования при добавлении минеральных добавок к цементам образовывалось вяжущее типа смешанного цемента. Свойства полученного вяжущего определяли по стандартным методам изучения свойств цементов согласно ГОСТ 310-81. Влияние добавок на строительно-технические и физико-химические свойства гипсовых и цементсодержащих композиций также и с использованием лссового грунта изучено по соответствующим методам и примам, принятым при исследовании данных материалов.

Коррозионную стойкость композиций изучали путем хранения образцов бетона или строительного раствора в растворах H2SO4, CH3COOH, 6% MgSO4, дистиллированной и минерализованной воды, составы которых были выбраны в соответствии со СНиП П-28-73*. Растворы, по степени воздействия на строительные конструкции, являлись сильноагрессивной средой.

Коррозию образцов исследовали в течение 360 сут. их нахождения в соответствующих агрессивных средах. Степень разрушения или стойкость образцов была оценена также и по результатам химического и рентгеноструктурного анализов проб цементного камня, изменениям массы и объема образцов в агрессивных средах, количеству выщелачиваемой извести в дистиллированной воде и по определению остаточных концентраций используемых кислот в отработанных растворах.

Степень однородности гранулометрического состава грунта количественно выражается коэффициентами неоднородности Кн и сортировки S0: Кн = d60/d10; S0 = d 75 / d 25, где d10, d25, d60 и d75 – диаметры, менее которых в грунте содержится (по массе) соответственно 10, 25, 60 и 75 % частиц.

Насыщенность обменного комплекса Са2+ и Мg2+, обогащенность электролитами, наличие пленки солей на поверхности частиц способствуют повышению содержания механически устойчивых микроагрегатов пылеватой и мелкопесчаной размерности. С этой точки зрения первичный состав лссовых грунтов является более тонкодисперсным, чем их микроагрегатный состав.

Результаты гранулометрических анализов лссовидных суглинков и супесей месторождения г.Душанбе зависят от способа подготовки грунта к анализу, результаты которого приведены в табл. 1. Как видно из таблицы, подготовка грунта наиболее существенно влияет на содержании частиц 0,002-0,0002 и 0,0002 мм. Максимальный «выход» этих частиц отмечается при анализе по Н.А. Качинскому. Удаление карбоната кальция без добавки к суспензии NaOH не предотвращает коагуляцию наиболее тонкодисперсных частиц. В этом случае не удается полностью диспергировать микроагрегаты и в какой-то мере происходит коагуляция суспензии.

Влияние способа подготовки грунта на результаты гранулометрических анализов лссовых грунтов месторождения г.Душанбе добавка NH4OH без введения в суспензию NаОН * В числителе результаты гранулометрического анализа лёссового супеса, в знаменателе – лёссовидного суглинка месторождения г.Душанбе.

Исследования показали, что по мере повышения класса структуры, т.е.

при переходе от структуры зернисто-пленчатой к агрегативной, количество глинистых частиц возрастает от 6,5 до 16,0%, а данные анализа по дисперсной схеме - с 19,0 до 34,0%; Пма - с 12,0 до 19,0; S0 - с 2,10 до 3,40; отношение содержания крупнопылеватых к мелкопылеватым частицам уменьшается с 4,5 до 2, (при анализе по дисперсной схеме - с 4,0 до 1,5), а d50 - с 0,035 до 0,025 мм.

Cудя по значению коэффициента сортировки, грунты классов II, IIа и IIа(II) отличаются хорошей, а грунты класса IIа (III) и III (IIа) – средней и ниже средней отсортированностью.

Основные породообразующие минералы лссовых грунтов: кварц, полевые шпаты и кальцит. На долю легкой фракции приходится 98-99% и более от общей массы пород, содержание тяжелой фракции составляет 0,5-2,0%.

Как известно, Al2O3·2SiO2·2H2O, Al2O3·4SiO2·nH2O – глинистые минералы каолинит, монтмориллонит, K2O·MgO·4Al2O3·7SiO2·H2O – иллит, являются водными алюмосиликатными и при затворении с водой образуют тесто, способное формоваться. Глинистые минералы оказывают существенное влияние на физико-механические свойства грунтов. Глинистая фракция (0,002 мм), содержащаяся в лссовых грунтах в количестве 5-30%, полиминеральна. В каждом образце лссовой породы насчитывается до 7-12 минералов.

Минералогический и гранулометрический составы глинистой части грунтов взаимосвязаны. Монтмориллонитовые минералы концентрируются в наиболее высокодисперсной части грунтов (главным образом 0,0005 мм); каолинитовые минералы приурочены к фракции 0,004-0,001 мм. Гидрослюды, сосредоточенные, главным образом, во фракции 0,0005-0,001 мм, занимают промежуточное положение по степени дисперсности и водно-физическим свойствам.

Содержание глинистой фракции в лссе незначительно, и поэтому наличие в ней монтмориллонита, насыщенного Са2+, существенно не повышает его гидрофильности. Это объясняется тем, что лсс имеет незначительные величины пределов и числа пластичности и является просадочным.

Особенности химического состава грунтов в ряде случаев более отчетливо выделяются по некоторым коэффициентам, получаемым на основании результатов химического анализа: SiO2/Аl2O3; SiO2/(Аl2O3+Fe2O3); СаО/МgО;

К2O/Nа2О и т.д.

Химические анализы частиц различной крупности, выделенных из лссовых грунтов, показывают, что по мере перехода от крупных частиц к мелким содержание SiO2, CaO, MgO, K2O, Na2O, P2O5 убывает, а Al2O3, Fe2O3, Мn3O4 и гумуса – возрастает. Изменение в химическом составе частиц различной крупности является причиной соответствующего изменения среднего химического состава грунтов, различающихся по гранулометрическому составу. По мере увеличения дисперсности содержание полуторных оксидов в лссовых грунтах относительно возрастает. В лссовых грунтах города Душанбе: SiO2/Al2O3=6,5;

SiO2/R2O3 = 5,0. В табл. 2 приведен химический состав частиц различной крупности для лссовых грунтов. Для монтмориллонита отношение SiO2/R2O составляет не менее 4:1.

Фракции Химические компоненты и их содержание, % 0,05-0,01 83,53-88,98 5,23-8,30 1,40-2,18 3,69-6, 0,001-0,00054 50,50-53,87 26,30-31,46 8,74-11,24 16,58-21, 0,00040-0,00028 45,92-48,65 28,40-31,62 9,53-10,66 9,82-11, 0,00020 43,59-45,29 28,69-33,24 9,79-11,98 19,20-21, В монтмориллонитовых минералах, часто присутствующих в лссовых породах, Si4+ частично замещен Al3+, Fe2+ и Mg2+. Среди глинистых минералов лссовых грунтов преобладают гидрослюды, значительно реже встречаются минералы группы каолинита. Для данных двух групп глинистых минералов отношение SiO2/R2O3 равно примерно 2, поэтому суммарное отношение в глинистой фракции лссовых грунтов составляет не 4, а несколько меньше – 3.

Между химическим составом и физико-механическими свойствами лссовых грунтов существует некоторая корреляционная связь. Так, например, в просадочных и непросадочных разновидностях лссовых грунтов Республики Таджикистан содержится соответственно, %: 69SiO267; 12Аl2O39;

5Fe2O32, 11СаСО310, СаSO4·Н2О=0,05 и 0,03. Следует отметить, что данные о химическом составе не могут заменить прямое определение просадочности.

Физико-химическими свойствами грунтов, имеющими важное значение, являются реакция среды, емкость обмена и состав обменных катионов. Состав обменных катионов, например, замена Са2+ на Nа+ (или наоборот), существенно сказывается на степени агрегатности и физико-механических свойствах глинистых грунтов. В результате присутствия карбоната кальция и ряда других причин лссовые грунты приобретают палевую (с оттенками) окраску, специфические (микроагрегатную и макропористую) структуру и свойства, а грунтовые воды и поровые растворы – слабощелочную реакцию и гидрокарбонатносульфатно-кальциевый состав с типооморфными ионами Са2+ и гидрокарбонатионами - (НСО-3).

Преобладание в лссовых грунтах частиц пылеватой фракции понижает их емкость поглощения (табл. 3). Как видно из табл. 3, емкость поглощения сильно возрастает для частиц 0,001-0,00054, в особенности 0,00040 мм. При одинаковом минералогическом составе емкость поглощения пропорциональна содержанию в грунте наиболее тонкодисперсных частиц.

Емкость поглощения частиц различной крупности Совокупное действие факторов катионного обмена обусловливает малую емкость поглощения лссовых грунтов. Емкость поглощения полиминеральных глинистых грунтов колеблется от 5 до 80, а для лссовых грунтов она не превосходит 35-40 мг-экв/100 г.

Обращает на себя внимание относительно высокое содержание Мg2+. В лссах Душанбинского месторождения содержание обменного Мg2+ составляет 10,1-11,3 мг-экв – ниже, чем в ископаемых почвах (12,4-24,6 мг-экв). Это обстоятельство объясняется повышенной (по сравнению с Са2+) миграцией Мg2+ в аридной обстановке эпох формирования лссов. Отношение Са2+/Мg2+ в обменном комплексе в большинстве случаев не превосходит 0,5, но иногда, в верхнем горизонте лсса достигает 0,7.

Содержание обменного К+ в лссах составляет 0,25-0,40 мг-экв. Калий – биогенный элемент, и, кроме того, он прочно закрепляется в кристаллических решетках глинистых минералов. Количество поглощенного натрия сверху вниз по разрезу лссовой толщи возрастает с 1,5-2,0 до 2,5-4,5 мг-экв, что свидетельствует о повышенной минерализации поровых растворов, при которой возможно вхождение Nа+ в поглощающий комплекс.

Состав обменных катионов существенно влияет и на гранулометрический состав, а также и физико-механические свойства грунтов. Следует отметить, что замена в поглощающем комплексе грунтов Са 2+ на Nа+ привела к дезагрегации микроагрегатов и заметному увеличению содержания глинистой фракции.

Изучено влияние минеральных добавок из ОПФ и молотого керамзита на свойства цемента, и для сравнения, строительного гипса. Минеральные добавки используют в приготовлении смешанного цемента, состав которого по содержанию минерала С3А будет соответствовать составам сульфатостойких цементов.

На рис. 1 приведены кинетические зависимости возрастания прочности смешанного цемента от содержания ОПФ и от времени твердения образцов в нормальных условиях.

Прочность смешанного цемента из обычного клинкера и ОПФ при содержаниях добавки до 20% во всех сроках твердения выше значения прочности обычного цемента без добавки, в то же время для сульфатостойкого цемента эта закономерность, в основном, соблюдается при содержаниях добавки до 15%. По-видимому, такое различие объясняется тем, что при введении добавки в состав сульфатостойкого цемента содержание быстротвердеющих минералов клинкеров С3S и C3A уменьшается больше, чем для состава на обычном цементе. Это замедление с увеличением времени твердения устраняется. Так, при 20%-м содержании минеральной добавки через 28 и 360 сут. твердения образцов, прочность смешанного цемента больше, чем прочность сульфатостойкого цемента их основы.

Рис. 1. Зависимость прочности образцов 1:3:0,4 от содержания ОПФ в составе обычного (а) и сульфатостойкого (б) цементов при их твердении в нормальных условиях в течение, сут: 1/, 1-3; 2/, 2-7; 3/, 3-28; 4/, 4-360. 1/, 2/, 3/, 4/ – при изгибе; 1, 2, 3, 4 – при сжатии.

Кинетические зависимости процесса твердения смешанных цементов показывают, что основную прочность образцы набирают в начальный период до сут. их упрочнения. Прочность образцов в 7 суточном возрасте при изгибе и сжатии в среднем составляет 65-75% от соответствующих марочных значений в 28 суточном возрасте, а к 360 сут. прирост их прочности составляет 120-130% от их марочного значения. В это же время прочность смешанного цемента при расходах ОПФ 10-20% в 1,08-1,20 раза выше прочности цемента без добавки.

Эффективность применения ОПФ в качестве минеральной добавки цементов показана также при исследовании промышленных бетонов М200 и М300 с заменой 20% цемента их состава на молотую добавку. В табл. 4 приведены результаты исследования тяжелого бетона М300 состава 1:1,51:2,57:0, при расходе смешанного цемента 475 кг/м 3.

Зависимости состава смешанного цемента и прочности бетона Исследование составов бетона в промышленных условиях также подтверждает положительное влияние керамзитовой добавки на увеличение прочности цементсодержащих материалов. Если для бетона М 300 прочность для образцов на цементе через 28 сут. всего 27,3 МПа, то при замене 15% цемента на керамзитовую добавку прочность образцов возрастает до 31,1 МПа, т.е. на 14,1%. Кроме того, для бетонов с молотой добавкой из керамзита прочность в ранние сроки значительно больше, чем для бетона без добавки, она составляет 84-96% марочного показателя.

В табл. 5 приведены результаты исследования легких бетонов с молотой керамзитовой добавкой. В качестве заполнителя применяли керамзитовый гравий и гранитный тяжелый песок.

Во всех составах с добавками прочность образцов выше планируемой марки бетона при одновременном снижении расхода цемента на 15%. Совместное применение добавок позволяет снизить расход цемента в бетоне до 30% при одновременном повышении прочности бетона. Минеральные добавки также эффективно влияют на возрастание прочности гипсобетона. Наиболее эффективным является совместное использование минерально-химических добавок в составе вяжущих.

Зависимости состава легких бетонов и их прочности На рис. 2 показана кинетика твердения бетонных образцов вышеуказанного состава в зависимости от содержания добавок. Для всех составов вяжущих при расходах ЩЭСХ 0,05 0,15% прочность бетона больше прочности бетона без химической добавки.

Можно отметить, что при совместном введении ЩЭСХ с ОПФ значение прочности бетона сравнительно выше, чем при использовании ЩЭСХ с молотым керамзитом, что зависит от влияния химических и минеральных составов добавок на скорость гидратации и структурообразование цементных минералов.

Аналогичный характер влияния добавок на прочность бетона обнаружен и при использовании декстрина. Рентгенофазовый анализ показывает, что химические добавки в составе смешанных цементов с минеральными добавками способствуют ускорению гидратации цемента. На рентгенограммах цементного камня, содержащего минеральную добавку и декстрин, 3CaO Al2O3 3CaSO4х х(31-32)H2O (эттрингит) отсутствует, в то же время появляется моногидросульфоалюминат кальция – C3A CaSO4 12H2O. В составах, содержащих ЩЭСХ, наблюдается присутствие эттрингита.

На ренгенограммах обнаружено присутствие тоберморита, а также 2CaO SiO2 H2O и в некоторых составах карбо- и сульфоалюмосиликатов кальция 3Сa(Al2Si2O8) CaSO4 NaCO3 и гидроалюмосиликатов типа Ca2Al2(OH)6х х(SiO4) 5H2O.

Таким образом, совместное применение химико-минеральных добавок способствует не только повышению прочности цементсодержащих материалов и расширению диапазона оптимального количества минеральной добавки до 25%, но и снижению удельного расхода цемента в бетоне до 20-25%, что существенно повысит эффективность применения цементсодержащих материалов в строительстве.

Рис. 2. Кинетика твердения бетонной смеси 1:1,51:2,57:0,4 в нормальных условиях для вяжущего (цемент: минеральная добавка), масс. %: а) 90:10 и б) 80:20 (ОПФ); в) 90:10 и г) 80:20 (молотый керамзит) через 1-3, 2-7 и 3-28 сут.

В третьей главе «Особенности структурообразования материалов с минерально-химическими добавками из местного сырья» рассмотрены: физико-химические методы определения закономерности структурообразования цементных бетонов; рентгеноструктурный анализ и ДТА компонентов грунтоцементных смесей; химический механизм формирования и состав твердой фазы цементного бетона; физико-химические закономерности структурообразования в грунтоцементах; коррозионностойкость цементных композиций со смешанными минерально-химическими добавками из отходов некоторых производств.

В исследованиях, в основном, использовали цементы, выпускаемые на Душанбинском цемзаводе, активность и минералогический состав которых приведены в табл. 6.

Активность и минералогические составы цементов Душанбинский При разработке материалов с заданными свойствами важно иметь четкое представление о процессах формирования структуры возникающих новообразований, что изучается на макро- и молекулярно-ионном уровне. На рентгенограмме обычного негидратированного цемента марки М400, выпускаемого на Душанбинском цементном заводе, присутствуют линии, относящиеся к фазам C3S, C2S, C4AF. В составе цемента также обнаруживаются линии слабой интенсивности эттрингита (3CaO·Al2O3·СаSО4·(32-34)H2O) (d=3,474; 3,662; 5,608).

Исходным сырьем для низкомарочного бетона являлся и лссовидный суглинок. О химическом составе лссовидного суглинка можно судить по данным (% по массе): SiO2 - 51,40; Al2O3 - 11,98; Fe2О3 - 2,10; СаО - 15,90; MgO Na2O - 1,09; K2O - 1,06; п.п.п. - 15,31. Характеристики минералов, полученные по результатам рентгенограммы лссовидного суглинка месторождения г.Душанбе, приведены в табл. 7.

Структура внутреннего ритма формируется, в основном, из продуктов гидратации C3S и -C2S. Продукты C3S в первые минуты представляют собой силикагель, высокоосновный гидросиликат – двуводный трхкальциевый силикат (C3SH2), неустойчивые (метастабильные) новообразования, постепенно превращающиеся в более стабильные гидросиликаты сложного состава типа nCaOхSiO2уH2O. В связи с этим, щелочность среды твердения постоянно изменяется. При концентрации Са(ОН)2 в жидкой среде от 0,05 до 1,1 г/л (в пересчете на CaО) в растворе возникают новообразования типа СSН (I), СSH (В) или (0,61,5)CaO·SiO2·(0,52,5)Н2О. С увеличением концентрации СаО в растворе свыше 1,25 г/л в пространстве между зернами создаются условия для формирования внешних гидросиликатов кальция состава (1,52)СаО·SiO2·nН2О, CSH (II) и C2SH2. А чешуйки гидросиликатов способны сворачиваться в трубочки – тончайшие иглы и волокна, при соотношении СаО/SiO21,3 отличающиеся более высокой степенью закристаллизованности по сравнению с CSH (I).

Характеристики минералов, полученные по рентгенограммам лссовидного суглинка месторождения г.Душанбе Минералы Химическая Рентгеновские характеристики Мусковит КAl2[OH]2{AlSi3O10} 10,30; 4,53; 3,50; 3,34; 2,56; 2, Структура внешнего ритма, образующаяся вне исходной поверхности цементного зерна и состоящая из кристаллов, состоит из небольшого количества гидросиликатов, крупных кристаллов гидрооксида (СН) и эттрингита. В результате взаимодействия трехкальциевого алюмината С3А с водой, в зависимости от температуры и щелочности среды, влажности окружающей среды и длительности твердения, образуются гидроалюминаты переменного состава. Первоначально здесь формируются кристаллы продуктов гидратации алюминатов, представляющих собой рыхлый слой неустойчивых гидратов 4CaOAl2O3·13H2O (C4AH13) и 2CaOAl2O3·6H2O (C2AH6) в виде тонких гексагональных пластинок, образующих структуру «карточного домика». Затем они быстро перекристаллизовываются в стабильную форму гидроалюмината 3CaOAl2O3·6H2O(C3AH6) с кристаллами кубической формы.

При длительном взаимодействии в водной среде с различными компонентами, входящими в состав клинкера, или привносимыми в камень с водой затворения или фильтрующейся водой, в структуре твердого сростка появляются частицы: гидросиликоалюминатов кальция (3CaO·Al2O3·CaSiO3·12H2O и 3CaOх хAl2O3·3CaSiO4·31H2O); гидрохлоридалюминатов кальция (3CaO·Al2O3·CaCl2 х х10H2O); гидрокарбоалюминатов кальция (3CaO·Al2O3·CaСO3·10H2O и 3CaOх хAl2O3·3CaСO3·31H2O); гидроферритов кальция (CaO·Fe2O3·3H2O), перекристаллизовывающихся в 4CaO·Fe2O3·13H2O и способных, подобно гидроалюминатам, давать комплексные соединения с гипсом, хлористым кальцием и др.

Одновременное образование трех и четырех кальциевых гидроалюминатов и гидроферритов приводит при гидратации С4AF к возникновению кубических кристаллов твердых растворов типа: 3CaO·(Al2O3·Fe2O3)·6H2O; 4CaOх х(Al2O3·Fe2O3)·13H2O. Гидратация компонентов клинкерного стекла насыщает твердую фазу кристаллами гидрогранатов 3CaO·(Al2O3·Fe2O3)·SiO2·(8-2х)·H2O, a также кристаллами NaOH, KOH, Na2SO4, K2SO4, Ca(OH)2, Mg(OH)2, CaCO3, MgCO3 и другими, каждый из которых имеет свою характерную структуру.

Для исследования процессов структурообразования грунтоцементов были приняты грунты, характеристика которых приведена в табл. 8, 9. Грунты укреплялись портландцементом марки М400 Душанбинского цемзавода. Всего было исследовано около 70 различных составов смеси. Полученные данные доказывают, что пластическая прочность Рт в начальный период после затворения смеси водой изменяется незначительно, и только через определенный промежуток времени значения Рт начинают резко возрастать (рис. 3, 4; кривые 1).

Такой характер кривых структурообразования цементогрунта позволяет выделить два периода. Первый период – индукционный, характеризуется преобладанием в системе коагуляционно-обратимой структуры, образующейся путем беспорядочного сцепления мельчайших частиц грунта и цемента через тонкие прослойки воды.

Грунтоцементовая смесь обладает пластичностью. Второй период – упрочнение структуры, характеризуется интенсивным кристаллообразованием вяжущего с появлением кристаллических сростков, создающих достаточно жесткий каркас цементогрунта. Смесь теряет подвижность.

Грунтам с развитой глинистой частью соответствует более продолжительный индукционный период. Для супесчаного грунта №1 время индукционного периода составляет 30-40 мин, а для тяжелого суглинка №3 – 60-70 мин.

Физико-механические показатели грунтоцементовых образцов (d=h=5 с м ) снижаются, когда время с момента увлажнения смеси до формования образцов превышает время индукционного периода (рис. 3, 4).

Наиболее эффективное влияние на кинетику процесса структурообразования оказывает поверхностно-активная добавка ССБ. Из рис. 3, следует, что введение в смесь 0,2% ССБ от веса обрабатываемого грунта увеличивает индукционный период с 30-40 до 170-180 мин. С момента увлажнения смеси до формования образцов, равном 170-180 мин, прочность образцов с 0,2% ССБ выше на 68-70% прочности образцов, отформованных без добавки ССБ.

Для исследования влияния добавок различных полимеров на свойства инъекционных суспензий был взят шлакопортландцемент марки М300 Душанбинского цемзавода, имеющий следующий расчетный минералогический состав клинкера: C3S - 57,53%; C2S - 17,91%; С3А - 4,05%; C4AF - 14,58%. Количество гранулированного шлака в цементе составляло 15%.

Заманчивыми являются результаты влияния ОПФ, керамзитов, декстрина и ЩЭСХ на повышение коррозионностойкости цемента.

2. 0,103 0,44 0,268 0,24 0,0084 0,57 0,0144 0,19 0,0029 0,36 0,0173 0,28 0,0064 0,34 0,34 10,38 9, При эксплуатации бетонных и других цементосодержащих изделий в агрессивных средах они, чаще всего, подвергаются влиянию мягких (дождевой или талой) и минерализованных (грунтовых) вод, а также таких сильных агрессивных ионов, как Mg2+, SO4-2, Cl-, HCO3- и т.д. При влиянии этих агрессивных веществ и ионов протекают коррозия выщелачивания извести из структуры бетона и магнезиально-сульфатная коррозия цементного камня, которые являются наиболее сильными и разрушительными видами коррозии бетона. Исходя из этого, в наших исследованиях в качестве агрессивных сред приняты: дистиллированная вода, минерализованная вода, растворы 6%-ного MgSO4 и 0,5н H2SO4.

Минерализованная вода характеризовалась содержанием ионов, мг-ион/л:

HCO3- – 305; Ca2+ – 265,2; Mg2+ – 132,4; Cl- – 1645; SO42- – 1382; Na+ – 1318, при суммарном их количестве 5098,3 мг-ион/л.

Результаты исследования проведены в табл. 10. Изменение количества выщелачиваемой извести в дистиллированной воде (табл. 11) и изменения массы образца под действием H2SO4 показывают положительное влияние добавок на уплотнение структуры цементного камня. Сравнение содержания компонентов для различных проб показывает, что при твердении образцов в нормальных условиях и в дистиллированной воде, химический состав цементного камня достаточно стабильный, в воде происходит лишь снижение содержания щелочных оксидов K2O+Na2O вследствие их выщелачивания. В то же время изменение химического состава цементного камня, в основном, происходит для внешних слоев образцов, хранившихся в растворе H2SO4. На поверхности образцов происходит диффузия раствора H2SO4. При этом содержание серного ангидрида SO3 значительно возрастает вследствие образования гипса, эттрингита и других серосодержащих соединений.

Близость химического состава проб цементного камня внутренних слоев образцов, находившихся в растворе H2SO4, к составу цементного камня нормального твердения или находившихся в дистиллированной воде, подтверждает механизм послойного поверхностного разрушения бетона под влиянием ионов кислоты. При таком механизме разрушения цементного камня уплотнение его структуры введением минерально-химических добавок в состав цемента является наиболее эффективным способом повышения стойкости цементсодержащих композиций в агрессивных средах.

Результаты рентгенофазового анализа цементного камня показывают, что в наружных слоях образцов всех составов содержание Ca(OH)2 значительно меньше, чем во внутренних слоях – гидроксид кальция превращается в гипс CaSO4 2H2O.

Рис. 3. Кинетика структурообразования Рис. 4. Влияние добавок ССБ на кигрунтоцемента (грунт №2 +10% цемен- нетику структурообразования и фита) и зависимость его прочности, плот- зико-механические показатели грунности и времени выдерживания смеси тоцемента. 1 - грунт №1 +10% цеперед формованием образцов при раз- мента +11,2% воды; 2 - то же с доличных значениях В/Ц. 1 - В/Ц=1,2; бавкой 0,1% ССБ; 3 - с добавкой Составы цементсодержащих вяжущих и количество Состав вяжущего, масс.% 360 сут. нахождения образцов в дистиллированной Однако внутренние слои цементного камня содержат малое количество SO3 (всего 3,21-3,62%). Градиент изменения содержания SO3 по толщине образца очень большой, т.е. на очень незначительном расстоянии количество SO изменяется от 28,65% до 3,21%, что свидетельствует о малой диффузии ионов кислоты в поры цементного камня.

Во внутренних слоях образцов, хранившихся в растворе H2SO4, обнаруживаются также линии эттрингита 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O, который выявлен даже во внутренних слоях цементного камня.

Составлена математическая модель процессов коррозии бетонных материалов, описанная подобно уравнению Аррениуса. Предложенная модель позволяет определить наиболее медленную стадию коррозии, которая лимитирует общий процесс разрушения бетона для принятия практических мер по ее устранению и повышению долговечности бетонных изделий. Она использована для определения параметров скорости коррозии бетона, эксплуатируемого в засоленных грунтовых водах.

В четвертой главе «Кинетика изменения физико-технических свойств материалов с минерально-химическими добавками из местного сырья»

рассмотрено: кинетика процесса начального структурообразования цементного теста; кинетика изменения прочности грунтоцементных смесей при воздействии агрессивной среды; влияние химических добавок и гранулометрического состава на комплексное укрепление грунтов цементом; кинетика изменения прочности грунтоцемента при сжатии и изгибе при влиянии замораживанияоттаивания.

На рис. 5 представлены кинетические кривые, характеризующие процесс схватывания цементного теста. Варианты выполненных испытаний легко «прочитываются» по ходу графиков 1-4, если принять во внимание, что вертикальные линии на графиках соответствуют разрушению структуры цементного теста и доведению его консистенции до нормальной густоты.

До нормальной густоты разрушенного по достижении первого «начала схватывания» цементного теста во всех испытаниях требовалось 7-8 мл воды, по достижении второго “начала схватывания” – 10-11 мл, после достижения первого «конца схватывания» - 19-21 мл, т.е. прослеживается связь между началом схватывания и потерей цементом строго определенного количества воды. При этом получим (В/Ц)ост = 0,23.

Экспериментальные исследования проведены в двух аспектах, с целью:

- установления оптимального соотношения между временем приложения “пов-торного вибрирования”;

- установления кинетикой водоотделения и оценки значимости эффекта переукладки зерен цемента в зависимости от влажности цементного теста.

В качестве оценочной характеристики выступала прочность при сжатии цементного камня в образцах-балочках, твердевших в нормальных условиях.

Рис. 5. Кинетика схватывания цементного теста.

Наиболее информативными же оказались кинетические графики прочности образцов (рис. 6), подвергнутых «повторному вибрированию». Здесь особенно четко прослеживается итог конкурирующего взаимодействия выделенных факторов структурообразования. Действительно, для цементного теста с В/Ц=0,3, для которого характерна достаточно совершенная начальная структура и эффект от переукладки зерен цемента не может быть значительным, применение «повторного вибрирования» вызвало весьма заметное (примерно в 8-10 раз) понижение прочности образцов суточного возраста.

С целью определения кинетики изменения прочности грунтоцементных смесей при воздействии агрессивной среды, в исследованиях использован лессовый грунт опытного участка «Ховарон» г.Душанбе. Данные о солевом комплексе приведены в табл. 12.

Результаты анализов водной и солянокислой вытяжек показывают, что грунт слабо засолен. В качестве вяжущего использовался портландцемент марки М400 Душанбинского цементного завода. Опыты проводились на образцах из грунтоцементных смесей с 10-, 15- и 20%-ными дозировками портландцемента. Возраст испытываемых образцов – 7; 28; 90; 180; 270; 360 и 540 дней.

Одновременно с ними испытывались образцы из цементного раствора (портландцемент + вольский песок).

остаток 1,060 0,037 0,006 0,632 0,190 0,014 0,272 3,590 8,630 1, Рис. 6. Кинетика твердения образцов из цементного теста.

1 – контрольные образцы; 2 - образцы, подвергнутые «повторному вибрированию».

Исследованием установлено, что все факторы, способствующие получению плотной и прочной грунтоцементной смеси, увеличивают стойкость к агрессивным воздействиям растворов солей.

Как показали опыты, увеличение концентрации раствора приводит к уменьшению механической прочности грунтоцементной смеси независимо от концентрации растворов (рис. 7).

Так, при дозировке 10% портландцемента, смесь в растворе с содержанием 60 г/л соли сернокислого магния разрушается, а при дозировке 15% портландцемента смеси оказались стойкими к разрушающим действиям соли сернокислого магния. Исследования показали, что при длительном хранении образцов из грунтоцементных смесей при дозировке 10% портландцемента (содержание соли в растворах 3; 6 и 60 г/л) наблюдалось нарастание механической прочности. Полученные результаты по изучению изменения поведения цементного раствора в растворах сернокислого магния показали, что механическая прочность во времени у образцов из цементного раствора с увеличением содержания соли в воде постепенно падала (рис. 8), и через полтора года ее значения (при хранении в растворе 60 г/л) оказались ниже прочностей образцов из грунтоцементной смеси.

Причина стойкости грунтоцементной смеси к разрушающему действию сернокислого магния заключается в следующем: глинистые фракции лссового грунта, обволакивая частицы цемента, препятствуют проникновению раствора сернокислого магния, а в цементном растворе, где частицы цемента обнажены, наблюдается обратное явление, т.е. происходит разрушение частиц цемента.

Исходя из вышеуказанного, можно сделать вывод: устойчивость грунтоцементных смесей на основе лссовых грунтов в растворах соли сернокислого магния (MgSO4·H2O) зависит от концентрации раствора, срока хранения и дозировки портландцемента. Образцы из грунтоцементной смеси с дозировками портландцемента 15% оказались более устойчивыми в агрессивной среде, чем образцы цементного раствора (вольский песок + портландцемент).

Для определения влияния химических добавок и гранулометрического состава на комплексное укрепление грунтов цементом, укреплению подвергались 3 вида глинистых грунтов: 1) супесь легкая с содержанием песчаных частиц 62%, числом пластичности 3,8 и рН=6,3; 2) суглинок легкий пылеватый с содержанием песчаных частиц 15%, числом пластичности 10,5 и рН = 5,9; 3) суглинок тяжелый пылеватый с содержанием песчаных частиц 23%, числом пластичности 16,8 и рН = 5,6.

Изучение процессов структурообразования и морозостойкости укрепленных цементом глинистых грунтов проводилось в различные интервалы времени (7, 28, 60, 120 сут) с введением в обрабатываемые грунты добавок химических веществ: NaOH, Са(ОН)2, СаС12, Na2S04, взятых в количестве от 0,5 до 2% от веса грунта.

Рис. 7. Влияние раствора (60 г/л) сернокислого магния на кинетику изменения механической прочности опытных образцов.

1 – грунтоцементная смесь (портландцемент – 15%), 2 – цементный раствор.

Рис. 8. Влияние растворов сернокислого магния на изменение механической прочности образцов из грунтоцементных смесей с добавкой портландцемента (20%).

1, 2, 3 и 4 – соответственно при содержании соли в растворе 0; 3; 6 и 60 г/л.

На рис. 9 приведены результаты исследований, характеризующие кинетику формирования структуры указанных выше цементогрунтов с добавками химических веществ при твердении цементогрунтовых образцов во влажной среде. При укреплении супесчаного грунта (кривые 1, 2, 3) 8% цемента с добавкой 1% СаС12 (кривая 2 ) или 1% Na2S04 (кривая 3 ) процессы структурообразования протекают в два этапа.

На первом этапе наблюдается ускорение процессов структурообразования в начальные сроки твердения (7 и 28 с у т ) с относительно постоянным нарастанием прочности в более поздние интервалы времени (60, 120 сут). Второй этап протекания процессов структурообразования сопровождался относительно постоянным набором прочности цементогрунтов в интервале времени 60- сут, в связи с гидратацией безводных силикатов портландцементного клинкера, в результате чего в цементогрунтах обеспечивалась прочная кристаллизационная структура твердения, представленная относительно стабильными гидросиликатами кальция.

Образцы цементогрунтов испытаны на морозостойкость. Определено, что глинистые грунты, укрепленные цементом с оптимальными дозировками химических веществ: NaOH, Na2S04, Ca(ОН)2, CaCl2 обладают высокой морозостойкостью. С увеличением в укрепляемых грунтах глинистых фракций (тяжелый или лгкий суглинок) добавка NaOH оказывает весьма благоприятное влияние на протекание процессов структурообразования в сторону получения морозостойкого материала из цементогрунта.

При укреплении же тяжелого суглинка интенсивное нарастание механической прочности наблюдалось в срок до 60 сут (кривые 8, 9 ) с последующим замедлением процессов структурообразования к 120 сут, т. е. в данном случае процессы формирования структуры цементогрунта происходили как бы в 3 этапа. Особенно интенсивно происходило нарастание механической прочности в интервале времени 28-60 сут при укреплении тяжелого суглинистого грунта цементом с добавкой 1% NaOH (кривая 9 ).

Очевидно, что образование в указанном интервале времени дополнительных структурных связей обусловливалось наличием в поровой среде обрабатываемого грунта подвижных форм SiО2 и А12О3, образовавшихся в результате действия на грунт добавок NaOH.

Проведенные химические исследования показали, что количество подвижного SiО2 и А12О3 существенно увеличивается в обрабатываемом грунте при действии на него добавки 1% NaOH. Указанные подвижные соединения, очевидно, образуют с продуктами гидролиза и гидратации цемента дополнительные новообразования типа гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция.

Рис. 9. Кинетика структурообразования глинистых грунтов, укрепленных 8, 12, 14% цемента с добавками: 1 – супесь + 8% цемента; 2 - то же + 1% CaCl2; 3 - то же + 1% NasSO4; 4 - суглинок легкий + 12% цемента; 5 - то же + 1,5% CaCl2 ; 6 - то же + 0,5% NaOH; 7 - суглинок тяжелый + 14% цемента; 8 - то же + 2% Са(ОН)2; 9 - то же + 1% NaOH.

Проведенные исследования определили, что эффективность добавок химических веществ в глинистые грунты, характеризующаяся примерно одинаковым химико-минералогическим составом (с рН = 5,6-6,2), при получении цементогрунтов высокой морозостойкости и механической прочности зависит от вида и количества добавляемого химического вещества, количества цемента и гранулометрического состава обрабатываемого грунта.

При укреплении супесчаного грунта эффективны добавки СаС1 2, Na2S04, и С а (OH)2. Для легко- и тяжелосуглинистого грунта наиболее эффективны добавки Са(ОН)2, NaOH, СаСl2.

Установлено, что при укреплении глинистых грунтов цементом с оптимальными количествами добавляемых химических веществ процессы структурообразования протекают неравномерно, как бы в 2-3 этапа, в зависимости от гранулометрического состава укрепляемого грунта. При этом наблюдается ускорение формирования структурно-механических свойств цементогрунта в ранние сроки твердения (7 - 28 сут).

Выявлено, что ускорение процессов структурообразования в ранние сроки твердения обусловлено наличием в цементогрунтах с химическими добавками дополнительных связей кристаллизационного типа, что подтверждается результатами определения количества химически связанной воды при гидратации и гидролизе портландцемента при укреплении исследуемых глинистых грунтов.

Определена кинетика изменения прочности грунтоцемента при сжатии и изгибе при влиянии замораживания-оттаивания. Образцы изготавливались из смеси портландцемента марки М500 и мелкозернистого песка (рН=7,05) определенного гранулометрического состава. Результаты коэффициентов морозостойкости приведены в табл. 13. Как видно из таблицы, влияние замораживания-оттаивания на прочность цементогрунта при сжатии и изгибе различно.

Значения коэффициента морозостойкости по сжатию находятся в основном в пределах 0,70,8, а средние значения, близкие для образцов с содержанием цемента в количестве 18 и 20%, удовлетворяют требованиям к морозостойкости укрепленных грунтов ( К 0,75).

Однако почти все значения коэффициента морозостойкости по изгибу меньше, чем по сжатию, и находятся в пределах 0,50,7. Почти все значения соотношений коэффициентов морозостойкости по изгибу и сжатию меньше единицы и находятся, в основном, в пределах 0,60,8, средние значения для образцов с содержанием цемента в количестве 18 и 20% довольно близкие и могут быть приняты равными 0,7.

В пятой главе «Разработка составов и технологические особенности изготовления и внедрение низкомарочных бетонов на основе грунтоцемента» рассмотрены: управление свойствами бетонной смеси и ее факториальная зависимость; свойства грунтоцементных материалов на основе грунтового сырья различных месторождений; разработка составов и технологии производства грунтоцементных материалов; экономическая эффективность применения строительных материалов на основе лессового грунта; опытно-промышленное внедрение минерально-химических добавок для повышения качества цементсодержащих композиций.

Результаты вычислений коэффициентов морозостойкости Содержание № Коэфф-ты морозостойкости М= Кизг/Кcж цемента, образцов по прочности по прочности Проведены испытания грунтоцементных блоков методом полусухого прессования. Подготовка исходных материалов осуществлялась следующим образом: лссовидный суглинок и глинистое сырье высушивали в естественных условиях до остаточной влажности 5-6%, пропускали через активатор в композиции с определенным содержанием песка и добавок. Процесс активации исходных сырьевых материалов в активаторе-смесителе способствует более тонкому измельчению, лучшей гомогенизации и приводит к повышению прочности блоков в среднем на 38-42% по сравнению с блоками из неактивированных смесей.

Результатами экспериментов установлены оптимальные составы из смесей лссовидных суглинков и глин, активизированных портландцементом, последрожжевой бардой, сульфатом натрия, а также подвергшихся механической активации. Оптимальные характеристики грунтоцементных блоков, изготовленных в полузаводских условиях, приведены в табл. 14.

Сравнительные данные показателей прочности образцов (Сг – суглинок; Гл – глина; Пц – портландцемент; Сп – суперпластификатор) Расчет экономической эффективности производился согласно формуле где З1 и З2 – приведенные затраты на заводское изготовление конструкций с учетом стоимости транспортировки до строительной площадки по сравниваемым вариантам, у.е.; ЗС1 и ЗС 2 – приведенные затраты по изготовлению строительных материалов и конструкций на стройплощадке (без учета стоимости заводского изготовления) по сравниваемым вариантам, у.е.; - коэффициент изменения срока службы, рассчитывается по формуле:

где Р1 и Р2 – доли сметной стоимости в расчете на 1 год службы по сравниваемым вариантам; Ээ – экономия в сфере эксплуатации материалов и конструкций за срок их службы – определяется по формуле где И1 и И2 – годовые издержки в сфере эксплуатации; А – годовой объем внедрения.

Из расчета следует, что применение низкомарочных бетонов на основе грунтоцементных смесей в малоэтажном строительстве Республики Таджикистан является экономически выгодным, так как экономический эффект при применении разработанных строительных материалов из грунтоце-ментных смесей по отношению к существующей керамзитобетонной составляет 2, у.е. на 1 м3 смеси, что достигается за счет применения недефицитного связующего материала – лссовидного суглинка.

В качестве внедрения проведено промышленное испытание бетонных составов, содержащих минеральные добавки из ОПФ и молотого керамзита и химической добавки из декстрина.

С 12 сентября по 12 октября 2007 г. на территории АООТ «Хонасоз» проведено промышленное изготовление бетонных изделий из составов бетонной смеси, изготовленной из портландцемента, минеральных добавок из отхода производства флюорита (ОПФ), молотого керамзита и химической добавки – декстрина. Для сравнения проведено изготовление бетонных изделий без добавок. Всего изготовлено изделий из 16 м3 бетона. При этом экономия цемента составила 53,6 кг на 1 м3 бетона.

Составы и свойства промышленных бетонов с минеральной добавкой из ОПФ и химической добавки из декстрина приведены в табл. 15.

Составы и свойства промышленных бетонов с минеральной добавкой Цемент Щебень Песок ОПФ Вода Декстрин,% 14

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе комплекса физико-химических и физико-технических исследований выявлено, что процесс формирования структуры цементного камня происходит через химическое взаимодействие минералов с водой и кристаллизацию новообразований, протекающую на границе раздела фаз, формируется из небольшого количества гидросиликатов, крупных кристаллов гидрооксида (СН) и эттрингита (3CaO·Al2O3·СаSО4·(32-34)H2O). Исследованием физико-химических и строительно-технических свойств цементсодержащих и гипсовых композиций с минерально-химическими добавками из отходов производства флюорита (ОПФ), керамзита, декстрина и щелочного экстракта стеблей хлопчатника (ЩЭСХ) показано, что названные добавки в оптимальных количествах повышают прочность и улучшают другие строительно-технические свойства вяжущих материалов.

2. Минеральные добавки снижают содержание клинкерных минералов в составе цемента, что способствует получению коррозионностойких вяжущих на основе обычного портландцемента. Рентгеноструктурный фазовый анализ цементного камня с добавками показывает, что декстрин и ЩЭСХ способствуют ускорению структурообразования цементных минералов типа С 3А CaSO4х х12Н2О, тоберморита и т.п., обеспечивающих высокую прочность цементсодержащих материалов. Применение декстрина совместно с нитратом натрия и суперпластификатором С-3 в составе гипсового вяжущего повышает степень пластификации гипсового теста и прочность гипсобетона, уменьшает время его сушки. Гипсовые композиции с высокой степенью пластификации и прочности можно использовать для изготовления самонивелирующих покрытий полов в зданиях.

3. Выявлен послойный механизм разрушения цементного камня под влиянием H2SO4: в начальный период влияния кислоты происходит поверхностное взаимодействие Ca(OH)2 с H2SO4, затем поверхностное уплотнение структуры образца продуктами коррозии цемента и далее разрушение этой структуры. При этом уплотняющее действие минерально-химических добавок способствует возрастанию стойкости к коррозии: при содержании SO3 на поверхности образца 27-28% его содержание на глубине до 30 мм всего 3,2-3,6%, что свидетельствует о малой диффузии агрессивных ионов вглубь образца в результате уплотнения структуры цементного камня минерально-химическими добавками.

4. Методом рентгенофазового анализа продуктов процесса кристаллизации и гидратации трехкальциевого алюмината 3CaO·Al2O3 (С3А) в воде установлено, что продукты трхкальциевого силиката в первые минуты представляют собой силикагель, высокоосновный гидросиликат – двуводный трхкальциевый силикат (C3SH2), неустойчивые новообразования, постепенно превращающиеся в более стабильные гидросиликаты сложного состава типа nCaO·хSiO2·уH2O. При концентрации гидрооксида кальция в жидкой среде от 0,05 до 1,1 г/л (в пересчете на CaО) в растворе возникают новообразования типа (0,61,5) CaO·SiO2·(0,52,5)Н2О, CaO·SiO2·Н2О (СSН (I)) или CaO·SiO2·Н2О (СSH (В)).

5. Определено, что при длительном взаимодействии в водной среде с различными компонентами, входящими в состав клинкера, в структуре твердого сростка появляются частицы: гидросиликоалюминатов кальция (3CaO·Al2O3·CaSiO3·12H2O и 3CaO·Al2O3·3CaSiO4·31H2O); гидрохлоридалюминатов кальция (3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O); гидрокарбоалюминатов кальция (3CaO·Al2O3·CaСO3·10H2O и 3CaO·Al2O3·3CaСO3·31H2O); гидроферритов кальция (CaO·Fe2O3·3H2O), перекристаллизовывающихся в 4CaO·Fe2O3·13H2O и способных подобно гидроалюминатам давать комплексные соединения с гипсом, хлористым кальцием и др. Одновременное образование трех и четырех кальциевых гидроалюминатов и гидроферритов приводит при гидратации С 4AF к возникновению кубических кристаллов твердых растворов типа: 3CaOх х(Al2O3·Fe2O3)·6H2O; 4CaO·(Al2O3·Fe2O3)·13H2O.

6. Установлено, что эффективность химических добавок в глинистые грунты (с рН=5,6-6,2) при получении цементогрунтов высокой морозостойкости и механической прочности зависит от вида и количества химической добавки, количества цемента и гранулометрического состава обрабатываемого грунта; при укреплении супесчаного грунта эффективны добавки СаС12, Na2S04 и С a (OH)2. Для легко- и тяжелосуглинистого грунта наиболее эффективны добавки Са(ОН)2, NaOH, СаСl2. Также при этом наблюдается ускорение формирования структурно-механических свойств грунтоцемента в ранние сроки твердения (7 - 28 сут).

7. Химические анализы частиц различной крупности, выделенных из лссовых грунтов, показывают, что по мере перехода от крупных частиц к мелким, содержание SiO2, CaO, MgO, K2O, Na2O, P2O5 убывает, а Al2O3, Fe2O3, Мn3O4 и гумуса – возрастает. Определено, что по мере увеличения дисперсности относительное содержание полуторных оксидов в лссовых грунтах возрастает.

8. Определена устойчивая щелочная реакция раствора лссовых грунтов:

Са(НСО3)2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2СО3. Выявлено, что в поровом растворе лссовых грунтов одновременно присутствуют Н2СО3 и Са(НСО3)2. Н2СО3 диссоциирована очень мало, а Са(НСО3)2 – почти полностью. Установлено, что изменение физико-механических свойств исследуемых грунтов в зависимости от состава обменных катионов происходит главным образом в связи с изменением степени их дисперсности.

9. Результатами проведенных исследований по определению стойкости грунтоцементных смесей на основе лссовых грунтов в растворах соли сернокислого магния (MgSO4·H2O) установлено, что устойчивость образцов из грунтоцементной смеси с дозировками портландцемента 15% в агрессивной среде намного выше, чем образцов цементного раствора состава вольский песок + портландцемент.

10. Экономический эффект при применении разработанных строительных материалов из грунтоцементных смесей по отношению к существующей керамзитобетонной составляет 2,08 у.е. на 1 м 3 смеси, что достигаеттся за счет применения недефицитного связующего материала – лссовидного суглинка. Опытное внедрение химико-минеральных добавок привело к повышению качества бетонных материалов и снижению расхода цемента (53,6 кг на 1 м3 бетона).

Основные положения диссертации опубликованы в:

1. Саидов Д.Х. Физико-химические и технологические основы разработки строительных материалов из композиционных вяжущих: Монография [Текст] / Д.Х. Саидов / Под ред. д.т.н., проф. Кобулиева З.В. -Душанбе: Дониш, 2011. -308 с.

2. Саидов Д.Х. Новые строительные материалы на основе цементсодержащих композиций: Коррозионностойкие строительные материалы на основе цементсодержащих композиций со смешанными минерально-химическими добавками: Монография [Текст] / Д.Х. Саидов. –Берлин: Изд-во «LAP LAMBERT Academic Publishing GmdH & KG», 2012. -116 с.

- статьях в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК РФ:

1. Саидов Д.Х. Температурное поле наружных стен при изменении внешних и внутренних факторов [Текст] / Д.Х. Саидов // Естественные и технические науки.

-2011. -№4(54). –С.75.-81.

2. Саидов Д.Х. Теплопроводность строительных материалов на основе растительных отходов [Текст] / Д.Х. Саидов // Естественные и технические науки. -2011.

-№4(54). –С.82-86.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«Чесноков Александр Сергеевич МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Специальность 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук Воронеж – 2011 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский...»

«Фролов Владимир Олегович РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОНОМНОГО ГАЗОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Саратов – 2014 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет...»

«ХОАНГ НГУЕН ТУНГ МАЛОЭТАЖНЫЕ ГОРОДСКИЕ ЖИЛЫЕ ДОМА ДЛЯ УСЛОВИЙ ВЬЕТНАМА Специальность 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2010 г. Диссертация выполнена в Московском архитектурном институте (государственной академии) на кафедре Архитектура жилых зданий Научный руководитель :...»

«Глазачев Антон Олегович ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЕРТИКАЛЬНО НАГРУЖЕННЫХ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ С ОСНОВАНИЕМ И ИХ РАСЧЕТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Специальность: 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2014 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Пермский национальный...»

«Ракитин Борис Андреевич НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕЗНАПОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА Специальность 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Челябинск 2010   Работа выполнена в ГОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет на кафедре Строительные конструкции и инженерные сооружения. Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Максимов...»

«ХАМЗИН САБИТ КУРАШ-УЛЫ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (УЧЕБНИК ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО) 05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства Автореферат диссертации в виде учебника на соискание ученой степени доктора технических наук Омск-2001 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Постоянное совершенствование организационно-технологических решений в строительстве, определяемое...»

«СОЛОГАЕВ Валерий Иванович ПРОГНОЗЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ПОДТОПЛЕНИЕ И ДРЕНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИЙ 05.23.08 — технология и организация строительства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Омск 2002 Работа выполнена в Сибирской государственной автомобильнодорожной академии (СибАДИ). Научные консультанты: доктор технических наук, профессор |А.Ж. Муфтахов доктор технических наук, профессор Д.Г. Одинцов...»

«БУРУКИН АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЛУБИННОГО УПЛОТНЕНИЯ СЛАБЫХ ОСНОВАНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА Специальность: 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (технические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального...»

«МАРКЕЛОВА Елена Александровна ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ АКВАТОРИЙ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ 05.23.16 –Гидравлика и инженерная гидрология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2011 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Научный руководитель –...»

«Балабанова Юлия Петровна АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГОРОДСКИХ САДОВ КАЗАНИ кон. XVIII – нач. XX ВЕКА 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2013 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ГОУ ВПО КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель Фазлеев Марат Шигабатдинович кандидат архитектуры,...»

«Волынсков Владимир Эдуардович ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В АРХИТЕКТУРНОМ ФОРМООБРАЗОВАНИИ Специальность 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2012 г.   Диссертация выполнена в Московском архитектурном институте (государственной академии) на...»

«БЕЛЕНЦОВ Юрий Алексеевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Белгород – 2010 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова – доктор технических наук, профессор, Научный консультант академик...»

«Акатьева Анна Олеговна АРХИТЕКТУРНАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ КАК СРЕДСТВО КОММУНИКАЦИИ В АРХИТЕКТУРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция архитектурного наследия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2012 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГОУ ВПО КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель кандидат архитектуры Новиков Николай Михайлович Официальные оппоненты :...»

«Кокорина Елена Валерьевна АРХИТЕКТУРНЫЙ РИСУНОК КАК КРЕАТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЯЗЫКА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОММУНИКАЦИЙ 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2011 1 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГБОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель доктор архитектуры, профессор Кармазин Юрий...»

«Каюмов Марат Закиевич ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА ЗАГЛУБЛЕННОГО СООРУЖЕНИЯ С ОСНОВАНИЕМ НАД КАРСТОВОЙ ПОЛОСТЬЮ Специальность 05.23.02 – Основания и фундаменты, подземные сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 Работа выполнена в государственном унитарном предприятии Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и производственный институт строительного и градостроительного комплекса Республики...»

«ПЕРМИНОВ Евгений Олегович САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ АГЛОМЕРАЦИЯ И ГАРНИЗОНЫ (градостроительный аспект) Специальность 05.23.22 - Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва 2011 Работа выполнена на кафедре военной архитектуры и автоматизированных систем проектирования ГОУ ВПО Военный инженерно-технический институт (г.Санкт-Петербург). Научный руководитель : кандидат архитектуры, доцент...»

«Шумеев Павел Андреевич ГРАДОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОХРАНЕНИЯ ИСТОРИЧЕСКОЙ ЗАСТРОЙКИ НА ОСНОВЕ МОНИТОРИНГА СРЕДЫ (НА ПРИМЕРЕ Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ) 05.23.22 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ростовский государственный строительный...»

«ХУДЯКОВ Александр Владимирович ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОЛЬЦЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПЛОСКОЙ СИСТЕМЫ СИЛ Специальность 05.23.02 – Основания и фундаменты, подземные сооружений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ВОЛГОГРАД 2003 Работа выполнена в Тамбовском государственном техническом университете. Научные руководители: доктор технических наук, профессор Леденев Виктор Васильевич; кандидат...»

«Гыбина Майя Михайловна ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ИТАЛЬЯНСКОГО ФУТУРИЗМА Специальность 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва, 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский архитектурный институт (государственная академия) на кафедре Советская и современная зарубежная...»

«Ефименко Сергей Владимирович ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЁТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ (на примере районов Западной Сибири) 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Омск-2006 2 Работа выполнена в Томском государственном архитектурностроительном университете Научный...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.