Бетони на механоактивованих мінеральних в'яжучих

Побічними доказами прискорення хімічних реакцій слід вважати зміну інтенсивності температури твердіючих активованих композицій. Досліди показали, що в залежності від режиму активації та складу цементних композицій швидкість зміни температури зростає в 1,5...2 рази в порівнянні з неактивованими системами.

Зростання хімічної активності механоактивованих часток в'яжучого, що підтверджується зміною термоефектів тужавіючих систем, та зміною рН- середовища, приводить до скорочення періодів формування структури, рис. 8.

Досить обробити цементно-водну суспензію протягом 2 хв. в трибоактиваторі при швидкості обертання ротора 3600 об/хв., щоб початок і кінець тужавлення наступили на 2,5...3 год. раніше у порівнянні з періодами формування структури цементних композицій, отриманих за стандартною технологією. Зміна періодів формування структури, яка зв'язана зі зміною кількості хімічно зв'язаної води в ранні періоди твердіння підтверджена зміною структурної міцності в залежності від параметрів роботи трибоактиватора. Різкий ріст структурної міцності для механоактивованих цементних систем настає на 4...6 годин раніше, ніж для композицій, приготовлений за традиційною технологію.

В міру того, що організація структури активованих систем відрізняється від організації структури неактивованих систем і значним чином залежіть від кількісного та якісного складу часток дисперсної фази, то було вивчено вплив кількості та питомої поверхні наповнювачів різного виду на властивості твердіючих цементних композицій. Досліди підтвердили, що зміна питомої поверхні наповнювачів викликає зміну властивостей твердіючих композицій. Так як в період механічної обробки активуються частки наповнювачів, то це приводить до зміни їх оптимальної питомої поверхні по відношенню до неактивованих систем. Подібна незбіжність оптимальних параметрів наповнювачів для активованих і неактивованих систем підтверджує, з одного боку, запропоновані раніше механізми організації структури збуджених композицій, а з другого - показує, що при назначені кількості та питомої поверхні мінеральних наповнювачів слід урахувати їх поверхневу активність.

Проведений комплекс дослідів показав, що зміна режимів активації на зміну початкового складу систем за рахунок наповнювачів, дозволяє в досить широкому діапазоні регулювати властивості твердіючих цементних композицій в залежності від технологічних умов виготовлення та подальшого використання активованих сумішей.

В шостому розділі розглядаються властивості затверділих активованих в'яжучих, розчинів та бетонів на їх основі. В силу того, що ефекти механохімічної активації притаманні, як було вказано в передумовах, практично всім ліофобним системам з ліофільною границею розподілу фаз, то для підтвердження цього розглядались силікатні (вапняно-кремнеземні та вапняно-шлакові) системи, та системи на основі портландцементу різних складів, умов та режимів тужавлення.

При проведенні досліджень по вибраним планам експериментів в якості незалежних факторів були прийняті: - кількість та вид ПАР; - умови та режими твердіння; - кількість та дисперсність молотого кварцового піску. Контролювали: - фазовий склад та структуру силікатного каменю; - міцністні характеристики; - фізичні характеристики (водопоглинання, пористість, водостійкість); - пошкодженність; - тріщиностікійсть. Для виявлення ефективності механоактивації паралельно готували зразки, одержані як на активованих, так і на неактивованих в'яжучих. У випадку використовування розчинів та бетонів окремо в трибоактиваторі виготовляли в'яжучі суміші (в'яжуче + наповнювачі + ПАР) з частиною води замішування з послідуючим їх змішуванням з заповнювачами в розчино- та бетонозмішувачах. Контрольні зразки розчинів та бетонів одержували по звичайним технологіям.

Проведені рентгенофазові, диференційно-термічні, ІК-спектроскопічні, електронно-мікроскопічні та хімічні дослідження силікатного каменю показали, що механохімічна активація викликає прискорення процесу утворення нових сполук в залежності від кількості вапна та часу автоклавної обробки, рис.9.

Електронно-мікроскопічний та хімічний аналіз дозволив встановити, більш мілкозернисту структуру силікатного каменю, одержаного на активованому в'яжучому при знижені пористості з 16,4 до 14,0 %. В сукупності це дозволило одержати мілкозернисті силікатні бетони з поліпшеними фізико-механічними властивостями. На рис.10.а. приведений приклад ефективності механохімічної активації при виготовлені силікатного бетону в залежності від кількості вапна та часу автоклавної обробки на співвідношення ж = RA/RT, де RA - міцність при стиску зразків на активованому в'яжучому, RT - міцність зразків, одержаних по традиційній технології.

Аналіз отриманих експериментально-статистичних моделей впливу рецептурних та технологічних факторів на властивості силікатних матеріалів показав, що механоактивація вапняно-кремнеземного в'яжучого підвищує міцність при стиску силікатного бетону в середньому на 50...60%, міцність на розтяг при згині на 60...70%. Коефіцієнт розм'якшування такого бетону досягає значення 0.92. Температура ізотермічного видержування знижується при цьому зі 180^оС до 140...150^оС. Аналогічний вплив механоактивації спостерігається і для бетонів на вапняно-шлаковому в'яжучому. Механохімічна активація такого в'яжучого найбільш ефективна для бетонів, твердіючих при температурі 90 ^оС. Така температура ізотермічного видержування дозволяє отримувати бетони з міцністю при стиску 25 МПа і більше. Максимальна міцність аналогічних по складу бетонів, виготовлених за традиційною технологією не перевищує 7 МПа, тобто в 3,5 рази нижче. Механохімічна активація дозволяє уже через 3 години ізотермічного видержування (Т = 180 ^оС) досягати міцності бетону при стиску 25 МПа. Для досягнення аналогічної міцності бетону, виготовленого за традиційною технологією, потрібно 7 год. Крім того, механохімічна активація дозволяє знизити витрати вапна в вапняно-шлаковому в'яжучому з 15 до 5 %, тобто в 3 рази. Подібна ефективність справедлива для бетонів на основі портландцементу, рис.10.б.

Механохімічна активація цементних суспензій дозволяє отримувати бетони з міцністю при стиску 30 МПа і більше при твердіні по режиму: ізотермічне видержування при Т = 40 ^оС протягом 4 год. + твердіння при температурі +20^оС протягом однієї доби. Традиційна технологія дозволяє отримати бетони заданого складу міцністю при стиску не більше 15 МПа. В 28-и денному віці бетони на механоактивованому цементу досягали міцності 78 МПа, в той час як традиційно виготовлені бетони характеризувалися міцністю при стиску 42 МПа.

Проведені дослідження та отриманий на їх основі комплекс експериментально-статистичних моделей дозволив провести техніко-економічний аналіз одержаних результатів та провести оптимізацію складів та технологічних умов виготовлення розчинів та бетонів на основі силікатних та цементних в'яжучих в залежності від їх призначення в конструкціях та виробах. Це дозволило розв'язати задачі матеріало- та енергозберігання та рекомендувати запропоновані склади бетонів, умов та режимів їх тужавлення в виробництво.

В сьомому розділі приведені дані по практичному використанні результатів досліджень в виробництві, а також основні технологічні схеми одержання механоактивованого в'яжучого. Промислова серія трибоактиваторів виготовлена АТ “Одеський завод радіально-свердлильних станків”. Запропонована конструкція трибоактиватора припускає реалізацію в одному апараті двох технологічних процесів: 1 - механохімічну активацію часток в'яжучого; 2 - змішування компонентів в'яжучого. Раціональними областями застосування трибоактиваторів, як показали дослідження і їх практична реалізація, є:

- механохімічна активація мінеральних в'яжучих для ремонтних робіт і захист покрить;

- виготовлення і активація мінеральних в'яжучих з наповнювачами різної природи, кількості і дисперсності;

- одержання механоактивованих мінеральних в'яжучих з хімічними добавками різних видів і призначення;

- механохімічна активація мінеральних в'яжучих з наступним використанням їх в розчинах і бетонах самої широкої номенклатури;

- одержання цементних композицій з мінеральними пігментами.

По результатам досліджень в м.м. Одесі, Львові, Миколаєві, Києві випущено більш ніж 3000 метрів квадратних бетонної бруківки. Механохімічна активація портландцементу дозволила знизити температуру ізотермічного видержування бетону до 30...35 ^оС і забезпечити сумарний економічний ефект 2,8 грн./м3 виробів.

Висновки

1. Проведений комплекс експериментально-теоретичних досліджень дозволив підтвердити видвинуту гіпотезу про можливість підвищення хімічної активності в'яжучих в будівельних матеріалах за рахунок використання ідей і методів їх трибохімічної активації. Запропоновано механізм активації мінеральних в'яжучих як грубодисперсних систем, який враховує часте зіткнення без руйнування часток дисперсної фази в турбулентних потоках дисперсійного середовища з послідуючою реалізацією трибоефектів при взаємодії часток в'яжучого з водою замішування.

2. Запропонований і реалізований механізм організації “миттєвих структур” при механоактивації грубодисперсних висококонцентрованих систем, в яких враховуються міжчасткові взаємодії та ефекти, які виникають при зіткненні часток, ліофілізація поверхні часток за рахунок “вибивання” іонів і за рахунок появи продуктів нової фази. Визначені умови і режими роботи трибоактиватора, дозволяючи максимально модифікувати площину поверхонь часток дисперсної фази.

3. Розроблений механізм організації початкової структури механоактивованих грубодисперсних систем з урахуванням орієнтації часток дисперсної фази при їх взаємодії. Експериментально підтверджено підвищення кількості хімічно зв'язаної води в механоактивованих цементних композиціях. Вивчено вплив режимів механоактивації на зміну степеня гідратації цементу.

4. Вивчено вплив режимів механоактивації на зміну реологічних характеристик композицій на основі мінеральних в'яжучих (цемент, вапно). Показано вплив добавок ПАР, концентрації і величини питомої поверхні молотого кварцового піску на зміну в'язкості суспензій в'яжучого. Рекомендовані оптимальні режими механоактивації в залежності від видів в'яжучого, ПАР і дисперсності молотого кварцового піску (швидкість обертання ротору - 2400-3600 об/хв., час активації 90-120 с.).

5. Експериментально встановлено прискорення процесів формування структури, зміну температури, початкових об'ємних деформацій і зміну структурної міцності механоактивованих цементних композицій.

6. Аналіз рентгенограм показав, що фазова будова механоактивованого силікатного каменю представлена такими ж новоутвореннями, що і в звичайному силікатному камені, але швидкість структуроутворення збільшується. В механоактивованому силікатному камені утворення низькоосновних CSH і тобермориту виникає за чотири години ізотермічної витримки при Т = 150 ^оС. В немеханоактивованому силікатному камені аналогічні новоутворення виникають після 8-ми годинної ізотермічній витримці при аналогічній температурі.

7. Проведені комплексні експериментальні дослідження дозволили встановити вплив режимів механохімічної активації на зміну міцностних характеристик цементного каменю, розчинів і бетонів. Рекомендовані оптимальні склади бетонних сумішей на основі портландцементу, вапняно-кремнеземного і вапняно-шлакового в'яжучих, що твердіють в різних умовах з добавками ПАР і молотого кварцового піску, які дозволяють підвищити ефективність використання в'яжучих в 1,5...2 рази.

8. Експериментально-теоретичні дослідження дозволили розробити устаткування для механоактивації композицій на основі мінеральних в'яжучих. Розроблені технологічні схеми виготовлення виробів на механоактивованих в'яжучих, проведено промислове впровадження результатів досліджень. Досвід експлуатації виробів на основі механоактивованих в'яжучих підтвердив їх техніко-економічну доцільність.

Основний зміст дисертаційної роботи викладений у таких публікаціях

1. Барабаш И.В., Соломатов В.И. Интенсивная раздельная технология бетонов на наполненном известковом вяжущем // Строительные материалы. 1992. №1. С. 4-5.

2. Интенсивные гидродинамические воздействия на наполненную известесодержащую суспензию в раздельной технологии приготовления бетонной смеси / Барабаш И.В., Шинкевич Е.С., Сааков В.В., Щербина С.Н. // Ресурсосберегающие решения в технологии строительных материалов и конструкций: Сб. науч. тр. Одесса: ОИСИ. 1992. С. 20-29.

3. Барабаш И.В., Шинкевич Е.С., Джусупова М.А. Экспериментально-статистическое моделирование в производстве стеновых строительных материалов с использованием дисперсных отходов промышленных производств // Экспериментально-статистическое моделирование и оптимизация композиционных материалов: Сб. науч. трудов. Киев УМК ВО.1990. С. 117-124.

4. Моделирование влияния полиминеральных наполнителей на свойства полимерных композитов для ремонтно-восстановительных работ / Вознесенский В.А., Николов И.И., Барабаш И.В., Дьяченко В.И. // Местные строительные материалы: Сборник научных трудов. Омск: ОмПИ. 1985. С. 15-20.

5. Барабаш И.В., Выровой В.Н., Барабаш Т.И. Влияние концентрации и дисперсности молотого кварцевого песка на процесс гидратации механоактивированных цементных суспензий // Вісник ОДАБА.Одеса: ОДАБА. 2004. Вип. 16. С. 15-20.

6. Использование отходов литейного производства // Барабаш И.В., Вознесенский В.А., Сааков В.В., Мишин В.Н. “Строительные материалы и конструкции”. Киев. 1987.№2. С. 13.

7. Резервы ресурсо- и энергозбережения в интенсивной раздельной технологии / Барабаш И.В., Шинкевич Е.С., Гнып О.П., Мишин В.Н. // Эффективные материалы и конструкции для сельскохозяйственного строительства: Межд. сб. науч. трудов. НГАУ. Новосибирск.1995. С. 40-42.

8. Влияние наполнителей на структурообразование и свойства силикатных бетонов, приготовленных по интенсивной раздельной технологии / Барабаш И.В., Шинкевич Е.С., Мишин В.Н., Щербина С.Н., Гнып О.П. // Строительные материалы, конструкции и инженерные системы: Сб. трудов.Одесса: ОГАСиА. 1996. С. 221-235.

9. Управление технологией приготовлений бетонной смеси на высоконаполненной известесодержащей суспензии / Барабаш И.В., Шинкевич Е.С., Щербина С.Н., Пласконь Н.Н. // Строительные материалы и конструкции, 1994. №1, С. 39-40.

10. Механизмы организации структуры механоактивированных грубодисперсных систем / Барабаш И.В., Выровой В.Н., Арроб А., Сильченко С.В., Бабий И.Н. // Вісник ДДАБА. Макіївка: ДДАБА. Вип. 2(22). 2000. С. 12-15.

11. Барабаш И.В. Трибохимические эффекты в технологии строительных композитов // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. Рівне: РДТУ. 2000. Вип. 5. С. 10-14.

12. Барабаш И.В., Барабаш Т.И., Выровой В.Н. Свойства твердеющих механоактивированных цементных композиций // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наукових праць. Рівне: РДТУ. 2001. Вип. 7. С. 3-7.

13. Барабаш И.В., Выровой В.Н. Особенности структурообразования механоактивированных полиминеральных и полидисперсных вяжущих // Будівельні конструкції: Зб. наук. праць. Київ: НДІБК. 2002.вип. 56. С. 171-177.

14. Барабаш И.В., Выровой В.Н. Свойства твердеющих и затвердевших механоактивированных цементных композиций // Строительство и техногенная безопасность: Сб. науч. трудов. Симферополь: КАПКС. 2002.Вып. 6. С. 207-210.

15. Барабаш И.В. Технологические особенности получения механоактивированных композитов // Вісник ОДАБА. Одеса: ОДАБА. 2003.Вип. 9. С. 19-26.

16. Барабаш И.В., Бабий И.Н., Матковский В.Д. Цементные бетоны на механоактивированном вяжущем // Вісник ОДАБА.Одеса: ОДАБА. 2003. Вип. 10. С. 15-19.

17. Барабаш И.В. Эффективная вязкость механоактивированных композиций на неорганических вяжущих // Вісник ОДАБА. Одеса: ОДАБА. 2003. Вип. 12. С. 12-32.

18. Барабаш И.В. Влияние механохимической активации на трещиностойкость цементных композиций // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Зб. наук. праць. Київ: Український транспортний університет. 2003. Вип. 68. С. 160-170.

19. Герега А.Н., Барабаш И.В., Выровой В.Н. О персистентности стесненного потока. // Серія “Технічні науки”: Зб. наук. праць.Луганськ: ЛНАУ. 2004. №40(52). С. 397-399.

20. Барабаш И.В. Механохимическая активация в технологи приготовления бетонных смесей. // Вісник ОДАБА.Одеса: ОДАБА. 2004. Вип. 13. С. 16-23.

21. Барабаш І.В., Бабій І.М., Барабаш Т.І. Аналіз механізмів організації структури механоактивованих полідисперсних та полімінеральних систем // Вісник ОДАБА. Одеса: ОДАБА. 2004. Вип. 15. С. 24-36.

22. Барабаш И.В., Соломатов В.И., Шинкевич Е.С., Пастер Н.М., Дырикова С.Г. Способ приготовления бетонной смеси. Авторское свидетельство АС. SU 1761731A1 C04B40/00. 15.05.1992.

23. Влияние физико-химической активации на кинетику набора прочности КСМ на основе портландцементов / Барабаш И.В., Щербина С.Н., Бабий И.Н., Матковский В.Д. // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. Рівне: РДТУ. 2000. Вип. 5. С. 3-10.

24. Роль наполнителей в формировании структуры и свойств грубодисперсных известесодержащих суспензий / Шинкевич Е.С., Соломатов В.И., Барабаш И.В., Выровой В.Н. // Ресурсосберегающие решения в технологии строительных материалов и конструкций: Сб. науч. трудов. Одеса: ОИСИ. 1992. С. 30-41.

25. Барабаш И.В., Выровой В.Н., Гречаный А.П. Строительные и отделочные материалы. Технология, структура, свойства // Материалы симпозиума “Строй-экспо-98”. Одесса. 1998. С. 18-19.

26. Барабаш И.В. Моделирование механизмов структурообразования механоактивированных грубодисперсных систем // Рациональный эксперимент в материаловедении: Мат-лы к 39-му международному симпозиуму по моделированию и оптимизации композитов. Одесса. Астропринт. 2000. С. 75.

27. Барабаш И.В., Щербина С.Н., Бабий И.Н. Влияние механической активации на уровень критического коэффициента интенсивности напряжений цементного камня // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Мат-лы к 42-му международному симпозиуму по моделированию и оптимизации композитов. Одесса. Астропринт. 2003. С. 42.

28. Барабаш И.В. Бетоны на механоактивированных минеральных вяжущих // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Мат-лы к 43-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов. Одесса. Астропринт. 2004. С. 79-83.

Особистий внесок здобувача:

1. Виявлення впливу механоактивації на швидкість структуроутворення грубодиспесрних систем [1, 2, 7, 8, 13, 24, 25].

2. Виявлення ролі механоактивації на міцність при стиску бетонів [9, 16, 23, 28].

3. Проведення експериментальних досліджень і обґрунтування висновків [3, 4, 5, 6, 19, 22].

4. Виявлення впливу наповнювачів на фізико-механічні властивості цементних суспензій та на кінетику гідратації цементу [10, 12, 14, 17, 18, 21, 27].

5. Запропонування конструкції трибоактиватора [15].

Анотація

Барабаш І.В. Бетони на механоактивованих мінеральних в'яжучих. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук із спеціальності 05.23.05 - будівельні матеріали і вироби. Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса, 2005 р.

Захищається рукопис дисертації, основний зміст якої викладено у 51 наукових працях.

В роботі наведені результати теоретичних і експериментальних досліджень технології виготовлення бетонних виробів на механоактивованих мінеральних в'яжучих.

Запропонований механізм активації мінеральних в'яжучих як грубодисперсних систем, який враховує часте зіткнення без руйнування часток дисперсної фази в турбулентних потоках дисперсійного середовища. Визначені умови і режими роботи трибоактиватора, дозволяючи максимально активувати поверхневий шар часток мінерального в'яжучого і наповнювача.

Розглянутий механізм організації “миттєвих структур” при механоактивації грубодисперсних висококонцентрованих систем, в яких враховуються міжчасткові взаємодії, виникаючі при зіткненні часток, ліофілізація поверхні часток. Вивчено вплив режимів механоактивації (швидкість обертання ротора, час змішування), виду ПАР, дисперсності і кількості молотого кварцового піску на зміну ефективної в'язкості суспензії на основі вапна і портландцементу. Рекомендовані оптимальні режими механоактивації суспензій.

Експериментально підтверджено підвищення степені гідратації механоактивованих цементних композицій. Вивчено вплив режимів механоактивації на зміну степені гідратації, міцностних характеристик цементного каменю, розчинів і бетонів. Рекомендовані оптимальні склади бетонів, дозволяючи підвищити ефективність використання в'яжучих в 1,5...2 рази.

Створений промисловий трибоактиватор для механоактивації композицій на основі мінеральних в'яжучих. Розроблені технологічні схеми виготовлення виробів на механоактивованих в'яжучих, проведено їх промислове впровадження. Досвід експлуатації виробів на основі механоактивованих в'яжучих підтвердив їх техніко-економічну доцільність.

Ключові слова: активація, технологія, бетонні суміші, трибоактиватор, грубодисперсні висококонцентровані системи, турбулентність.

Аннотация

Барабаш И.В. Бетоны на механоактивированных минеральных вяжущих. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса, 2005 г.

В работе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии изготовления бетонных и железобетонных изделий на механоактивированных минеральных вяжущих.

Предложен механизм активации минеральных вяжущих как грубодисперсных систем, который учитывает частое столкновение без разрушения частиц дисперсной фазы в турбулентных потоках дисперсионной среды. Вследствие соударений происходило появление дефектов на поверхности зерен вяжущего и внутренних поверхностях раздела. Они, являясь по сути локальными, приводят к неравномерному распределению продуктов гидратации на поверхности зерна, что мешает на ранних стадиях растворения достигать критической концентрации с образованием зародышей. Это ведет к вовлечению в зону реакций новых поверхностей растворения, что углубляет фронт реакции и, как следствие, ускоряет процесс структурообразования. Определены условия и режимы работы трибоактиватора, позволяющие максимально активизировать поверхностный слой частиц минерального вяжущего и наполнителя.

Предложен и реализован механизм организации “мгновенных структур” при механоактивации грубодисперсных высококонцентрированных систем, в которых учитываются межчастичные взаимодействия, эффекты, возникающие при столкновении частиц, лиофилизации поверхности частиц.

Изучено влияние режимов механоактивации на изменение эффективной вязкости суспензий на основе извести и портландцемента. Показано влияние добавок ПАВ, дисперсности и количества молотого кварцевого песка на изменение з_эф суспензий.

Экспериментально подтверждено повышение степени гидратации механоактивированных цементных композиций. Изучено влияние режимов механоактивации на изменение степени гидратации, структурной прочности, изменений температуры твердеющих композиций, прочностные характеристики цементного камня, растворов и бетонов.

Установлено, что механоактивация повышает прочность на сжатие силикатного камня в среднем на 50…60%, прочность на растяжение при изгибе на 60…70%. Коэффициент размягчения такого бетона достигает значения 0,92. Температура изотермической выдержки при этом может быть снижена с 180 ^оС до 140…150 ^оС. Механохимическая активация известково-шлакового вяжущего позволяет получать бетоны с прочностью при сжатии 25 МПа и более при температуре твердения 90 ^оС. Максимальная прочность аналогичных по составу бетонов приготовленных по традиционной технологии, не превышает 7 МПа. Механохимическая активация цементных суспензий позволяет получать бетоны с прочностью при сжатии 70 МПа и более, в то время как традиционно приготовленные бетоны заданных составов характеризовались прочностью при сжатии 40 МПа.

Проведенные исследования и полученный на их основе комплекс экспериментально-статистических моделей позволили провести технико-экономический анализ полученных результатов и провести оптимизацию состава и технологических условий приготовления растворов и бетонов на основе силикатных и цементных вяжущих в зависимости от их предназначения в конструкциях и изделиях. Это позволило решить задачи материало- и энергосбережения и рекомендовать предложенные составы бетонов, а также режимы их приготовления в производство.

Изготовлен промышленный трибоактиватор для механоактивации композиций на основе минеральных вяжущих. Предложенная конструкция трибоактиватора позволяет реализовать в одном аппарате два технологических процесса: 1 - механохимическую активацию частичек вяжущего; 2 - смешение компонентов вяжущего. Рациональными областями использования трибоактиваторов как показали исследования и их практическая реализация, есть:

- получение цементных композиций с минеральными пигментами;

- получение механоактивированных минеральных вяжущих с химическими добавками разной природы и назначения;

- механохимическая активация минеральных вяжущих с последующим использованием их в растворах и бетонах широкой номенклатуры;

- механохимическая активация минеральных вяжущих для ремонтных работ и защитных покрытий.

Разработаны технологические схемы производства изделий на механоактивированных вяжущих, осуществлено их промышленное внедрение. Опыт эксплуатации изделий на основе механоактивированных вяжущих подтвердил их технико-экономическую целесообразность.

Ключевые слова: активация, технология, бетонные смеси, трибоактиватор, грубодисперсные высококонцентрированные системы, турбулентность.

Abstract

Barabash I.V. Concretes on mechanically activated mineral binders. - Manuscript.

The thesis to gain the doctor of science degree on speciality 05.23.05 - Building materials and products. - Odessa State Building and Architecture Academy, Odessa, 2005.

The results of theoretical and experimental studies into technology of concrete products on mechanically activated binders are presented.

The mechanism of activation of mineral binders as coarse disperse systems, accounting for frequent collisions (without disruption) between dispersed phase particles in the turbulent stream of dispersion medium, has been put forward. The operating conditions of triboactivator have been determined that would allow the surface layer of mineral binder and filler particles to be maximally activated.

Considered has been the mechanism for organising “momentary structures”, through mechanical activation of high-concentrated coarse disperse systems, with account of collision interactions between the particles and lyophilisation of particle surface. The influence of mechanical activation process parameters (speed of rotation, mixing time), of the kind of surface-active reagent, of dispersity and quantity of grinded quartz sand on effective viscosity of the suspensions based on lime and Portland cement have been studied. Optimal parameters of mechanical activation of the suspensions are recommended.

The increase in degree of hydration of mechanically activated cement compositions has been experimentally confirmed. The influence of mechanical activation conditions on hydration degree and strength characteristics of cement stone, mortars, and concretes has been studied. The optimal compositions recommended increase the effectiveness of binders 1.5 to 2 times.

The industrial triboactivator has been built for mechanical activation of compositions on mineral binders. The technological schemes for products on mechanically activated binders have been developed and used in industrial conditions. Operating experience of the products on mechanically activated binders supports their technical and economical expediency.

Key words: activation, technology, concrete mixes, triboactivator, high-concentrated coarse disperse systems, turbulence.

Размещено на Allbest.ru