Бетони на основі композиційних цементів, активованих у високовольтному електричному полі

Випуск дослідно-промислової партії виробів (камені бетонні та залізобетонні бортові) з дрібнозернистого бетону, що містить композиційний цемент, активований в полі коронного розряду, здійснено підприємством "Стакон", м. Донецьк. Досягнуто зниження собівартості 1 м3 бетонної суміші за рахунок економії клінкерного портландцементу типу ПЦ-І (економічний ефект 378,3 тис. грн.).

Ключові слова: композиційний цемент, мінеральна добавка, пуцоланова активність, гранулометричний склад, гідратація цементу, властивості бетону, поверхневе модифікування, високовольтне електричне поле, активація.

Халюшев А.К. Бетоны на основе композиционных цементов, активированных в высоковольтном электрическом поле. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. - Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Макеевка, 2010 г.

Диссертация посвящена решению актуальной задачи повышения качества бетонных и железобетонных изделий, а также энерго- и ресурсосбережения на основе теоретического и экспериментального обоснования способов активации композиционных цементов, содержащих в своем составе минеральные добавки с различной степенью дисперсности; установления закономерностей формирования структуры и свойств бетонных смесей и бетонов с композиционными цементами, модифицированными воздействием высоковольтного электрического поля (поля коронного разряда, а также поля коронного разряда в сочетании с высоковольтным переменным полем).

В первом разделе выполнен анализ современного состояния вопроса по направлению темы диссертации, изложены теоретические предпосылки исследований, на основе которых сформулирована научная гипотеза работы.

Во втором разделе приведены основные физико-механические свойства исходных компонентов композиционных цементов и бетонов. Изложены методы исследований, приведены конструктивные характеристики установок для обработки компонентов композиционных цементов в высоковольтном электрическом поле, приведены результаты компьютерного моделирования параметров электрического поля коронного разряда. Разработана экспериментальная установка для обработки композиционного цемента, содержащего добавки-уплотнители. Выполнен расчет сил аутогезии для двух частиц, составляющих сфероидальный агломерат - частицы портландцемента (d1=10 мкм) и частицы микрокремнезема (0,1 мкм).

В третьем разделе комплексом методов исследована пуццолановая активность минеральных добавок из отходов промышленности Донбасса. Определены оптимальные соотношения между минеральными добавками, на основе которых разработаны составы многокомпонентных композиционных цементов типа КЦ V/Б-400, которые содержат вместо части доменного граншлака и золы-уноса молотый шлак ТЭС, молотый известняк или пыль шамотно-каолиновую, и составы композиционных портландцементов типа ПЦ ІІ/Б-К-500, которые содержат вместо части доменного граншлака молотый известняк, пыль шамотно-каолиновую или микрокремнезем, которые по показателям качества отвечают требованиям ДСТУ Б В.2.7-46-96.

В четвертом разделе исследовано влияние высоковольтного электрического поля на реологические свойства и гранулометрию минеральных дисперсий, структурообразование и состав продуктов гидратации композиционных цементов.

По данным термокинетического и дифференциального термогравиметрического анализов установлено повышение степени гидратации модифицированных в электрическом поле композиционных цементов. Результаты рентгенофазоваго анализа камня вяжущего свидетельствуют об уменьшении интенсивности дифракционных отражений портландита и повышения интенсивности линий гидросиликатов кальция.

В пятом разделе приведены результаты исследования реологических характеристик бетонных смесей - вязкости при вибрации (эффективной вязкости), а также механических, деформационных (в условиях краткосрочного и длительного нагружения) и эксплуатационных свойств бетонов на основе композиционных цементов, активированных в высоковольтном электрическом поле.

Установлено, что мелкозернистые бетонные смеси на основе композиционных цементов КЦ V/Б и ПЦ II/Б-К, активированных в высоковольтном электрическом поле при соответствующих режимах, характеризуются меньшими на 23-27 % показателями эффективной вязкости, что обеспечивает снижение водопотребности бетонных смесей на 5-7 %. Это обусловливает формирование более плотной структуры бетона, повышение его деформационных и эксплуатационных свойств.

Выпуск опытно-промышленной партии изделий (камни бетонные и железобетонные бортовые) из мелкозернистого бетона, содержащего композиционный цемент, активированный в поле коронного разряда, осуществлен предприятием "Стакон", г. Донецк. Достигнуто снижение себестоимости 1 м3 бетонной смеси за счет экономии клинкерного портландцемента (экономический эффект 378,3 тыс. грн.).

Ключевые слова: композиционный цемент, минеральная добавка, пуццолановая активность, гранулометрический состав, гидратация цемента, свойства бетона, поверхностное модифицирование, высоковольтное электрическое поле, активация.

Khalushev A.K. Concretes on the base of composite cements activated in the high-voltage electric field. - Manuscript.

The Thesis submitted for the scientific degree of Candidate of Technical Science on a speciality 05.23.05 - Building Materials and Products. - The Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture, Makiyivka, 2010.

Dissertation is devoted to the decision of actual task of upgrading concrete and reinforced concrete products as well as energy and material saving based on the theoretical and experimental methods of composite cements activation, which contain in the composition mineral additives with different degree of dispersion; establishing the objective laws of structure formation and properties of concrete mixtures as well as concretes with composite cements modified with an influence of high-voltage electric-field (corona digit field, corona digit field in combination with AC high-voltage field).

Optimum concentrations between the mineral additives of waste products of Donbas have been established. On the basis of these concentrations the compositions of multiblended composite cements CEM V/B-32,5 which contain the ground slag of thermal power stations, burnt clay-kaolin dust as a part replacement of blast-furnace slag are developed. The compositions of composite Portland cements CEM ІІ/B-M-42,5 which contain burnt clay-kaolin dust, milled limestone or agglomerated micro silica as a part replacement of blast-furnace slag are developed also. These cements are in the accordance with the requirements of the State Standard of the Ukraine.

The production of experimentally-industrial samples of fine-grained concrete containing modified in electric field composite cements has been carried out at the Work "Stakon", Donetsk. The prime price decreasing of 1 м3 concrete mix is due to the economy of Portland cement (economical effect is 378300 UAH).

Key words: composite cement, mineral additive, pozzolanic activity, granulometric composition, hydration of cement, concrete properties, surface modification, high-voltage electric field.

Размещено на Allbest.ru