ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Салім Мусса Мухамед

УДК 996.94:971.165

ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ БЕТОНІВ

В УМОВАХ СУХОГО І ЖАРКОГО КЛІМАТУ

05.23.05 - Будівельні матеріали та вироби

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Одеса - 2001

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у Вінницькому державному технічному університеті

Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - | доктор технічних наук, професор

Сердюк Василь Романович,

Вінницький державний технічний університет, завідувач кафедри менеджменту організацій

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Нікіфоров Олексій Петрович

ВАТ Дніпропетровський науково-дослідний інститут будівельного виробництва,

перший заступник голови правління

кандидат технічних наук, доцент

Коваль Сергій Володимирович

Одеська державна академія будівництва і архітектури,

доцент кафедри процесів і апаратів в технології будівельних матеріалів

Провідна установа: | Донбаська державна академія будівництва і архітектури, кафедра технології будівельних матеріалів, виробів та автомобільних доріг, Міністерства освіти і науки України, м. Макіївка

Захист відбудеться 15.05.2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.085.01 Одеської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 65029 м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4, ОДАБА, ауд. 210.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Одеської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 65029 м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4.

Автореферат розісланий 13.04.2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, доцент С.С. Макарова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний рівень розвитку будівництва вимагає підвищення ефективності виробництва та використання монолітних бетонів. Підвищення надійності і ресурсозбереження при будівництві будинків і споруджень із використанням монолітних цементних бетонів є актуальною проблемою не тільки для країн з сухим і жарким кліматом.

Передчасне тужавіння цементних бетонів в умовах підвищених температур ускладнює технологію виготовлення, транспортування та догляду за ним. При 5-10 С тривалість транспортування складає 120 хв., при 10-20 С - 90 хв., при 20-30 С - 45 хв., а при 30-40 С транспортування і вкладання бетонної суміші в опалубку є проблематичним. Не менш важливою проблемою є використання товарної бетонної суміші, яка з різних причин не використовується протягом робочої зміни і повертається на завод. Така суміш має бути вкладена в опалубку для виробництва збірних конструкцій або загальмовано її тужавіння на 1-3 доби з можливістю послідуючого її пробудження.

Одним із шляхів підвищення ефективності виробництва і використання монолітних бетонів в умовах жаркого і сухого клімату є використання комплексних добавок поліфункціональної дії. Важлива роль при цьому приділяється науково обгрунтованим технологіям управління процесами гідратації мінерального в'яжучого з урахуванням температурного і часового факторів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконані в дисертації дослідження відповідають державній науково-дослідній роботі “Розробка нових ефективних будівельних матеріалів із використанням відходів промисловості”, що виконується в лабораторії “Енергозберігаючих технологій і спеціальних бетонів” Вінницького державного технічного університету.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка технології виробництва і використання бетонів в умовах сухого і жаркого клімату з використанням хімічних добавок поліфункціональної дії.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

-

-

-

-

-

-

Об'єкт дослідження - технологічні процеси виробництва і використання бетонних сумішей в умовах сухого жаркого клімату.

Предмет дослідження - процес управління властивостями твердіння бетонних сумішей в умовах сухого жаркого клімату за допомогою хімічних добавок.

Методи досліджень. Експериментальні дослідження виконано із застосуванням стандартних методів досліджень: визначення нормальної густини тіста, зручноукладальності розігрітих бетонних сумішей, визначення складу як звичайних бетонів, так і бетонів з комплексними добавками. Строки тужавіння цементного тіста визначались з використанням приладу АПСС-6 та приладу Віка. Розрахунок та оптимізація складів поліфункціональних добавок у складі бетонної суміші проводили з використанням математичного плану експерименту.

Наукова новизна отриманих результатів:

-

-

-

-

-

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено технологічні основи виробництва та використання товарних бетонних сумішей з комплексними поліфункціональними добавками, які дають змогу гальмувати тужавіння та зберігати легкоукладальність бетонних сумішей в умовах сухого жаркого клімату, запропоновані нові склади захисних покрить бетонних поверхонь від сонячної радіації та зневоднення.

Особистий внесок здобувача полягає в: виборі основних напрямків і загальної методики досліджень; проведенні теоретичних і експериментальних досліджень впливу температурно-часового фактору на кінетику гідратації мінерального в’яжучого і властивості цементного каменю; дослідженні впливу комплексних поліфункціональних добавок на зміну зручноукладальності; розробці експериментально-статистичних моделей впливу чинників складу добавок на кінетику зручноукладальності і міцність бетону; розробці та впровадженні технології "консервування" властивостей бетонних сумішей і наступного "пробудження".

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на ІІІ Міжнародній науково-технічній конференції “Матеріали для будівництва конструкцій” (Дніпропетровськ, 1994 рік); Міжнародній науково-технічній конференції “Нові технології і організаційні структури на автомобільному транспорті” (Вінниця, 1994 р.); ІІ Міжнародній науково-технічній конференції “Застосування коливань у технологіях, розрахунок і проектування машин для реалізації технологій” (Вінниця, 1994 р.); І Всеукраїнській науково-технічній конференції “Прогресивні технології і машини для виробництва будматеріалів, виробів і конструкцій” (Полтава, 1996 р.); ІІ Республіканській науково-технічній конференції “Індивідуальний житловий будинок” (Вінниця, 1998 р.); 39 Міжнародному семінарі МОК-39 “Раціональний експеримент у матеріалознавстві” (Одеса, 2000 р.).

Публікації. За материалами дисертаційної роботи опубліковано 10 друкованих робіт, у тому числі 4 публікації в наукових фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 125 стор. машинописного тексту і складається з вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел із 169 найменувань і двох додатків та містить 31 таблицю і 33 рисунки.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дана коротка характеристика стану наукової проблеми, обгрунтовано актуальність темі дисертації, сформульовано мету і задачі досліджень, визначено наукову новизну і практичне значення одержаних результатів, наведені відомості про апробацію роботи.

В першому розділі приведений аналіз стану і наукових розробок у вирішенні проблеми прискореного тужавіння і втрати легкоукладальності монолітних бетонів в умовах сухого жаркого клімату.

Значний внесок у розвиток теорії гідратаційного структуроутворення мінерального в’яжучого внесли В.Ф. Журавльов, А.А. Байков, М.М. Сичов, Ю.М. Бутт, В.І. Бабушкін, В.Д. Глуховський та інші. Особливості впливу температурного фактору на гідратаційне твердіння цементу досліджувалось в роботах С.А. Міронова, Є.Н. Малінського, Г.М. Ідорн, В.М. Пунагіна та інших. В роботах В.Б. Ратінова, Ю.М. Баженова, В.Г. Батракова, М.І. Хігеровича, О.П. Нікіфорова та інших відображено вплив добавок на властивості цементних бетонів.

Сучасний рівень розвитку технологій монолітного будівництва в умовах постійно зростаючих цін на енергоресурси все більше поширюється і вимагає розробки ефективних технологій виробництва, транспортування, укладання та догляду за бетонними виробами, особливо в умовах підвищених температур. Транспортування бетонної суміші і її укладання в умовах підвищених температур ускладнюється швидкою втратою її рухомості. По різних причинах товарна бетонна суміш не завжди протягом зміни може бути використана за призначенням, тому повертається на заводи. Так, в США щорічно з будівельних майданчиків повертається на заводи 7,5 млн. м3 бетону. Суміш має бути вкладено в опалубку для певних збірних конструкцій або загальмовано її тужавіння на 1-3 доби з метою повторного використання.

В другому розділі наведено характеристики сировинних матеріалів і методи випробувань. В якості мінерального в’яжучого використовувався портландцемент Кам’янец-Подільського цементного заводу М400 і цемент виробництва Ізраілю М400.

При проведенні досліджень дрібним заповнювачем служив Дніпровський річний пісок, кварцеві піски, що є відходом виробництва каоліну, овражні піски Могилів-Подільського родовища та кварцеві піски Сектору Газа. Модуль крупності Дніпровських пісків складає 1,17, Могилів-Подільських - 1,61, пісків - відходів виробництва каоліну - 3,33. Гранулометрична характеристика місцевих пісків Сектора Газа наведена в роботі за результатами випробувань, проведених в Ісламському університеті Сектора Газа.

Проектування зернового складу наповнювачів бетонів спрямовано на забезпечення мінімальної пустотності суміші зерен різної крупності. Один з підходів в цьому напрямку - це вибір переривчастого складу суміші наповнювачів, інший - безперервний. Переривчаста гранулометрія заповнювачів витікає з геометричних закономірностей укладки зернистих матеріалів при оптимальних співвідношеннях діаметрів компонентів. Хоча переривчастий зерновий склад забезпечує меншу пустотність зерен, ніж безперервний, але бетонні суміші з безперервним зерновим складом менше схильні до розшарування.

В якості крупного заповнювача використовувався гранітний щебень Гніваньського кар’єру стандартних фракцій 5-10, 10-20 і 20-40 мм. Та по аналогії з місцевим заповнювачем використовувася місцевий гравій Сектора Газа.

Добавками, що гальмують тужавіння цементного тіста слугували: підмильний щелок (ТУ 18-780-78), в складі якого містяться натрієві солі жирних кислот, не омилені і частково омилені жирні кислоти; кормова патока (ТУ 18 РСФСР 409); жировий гудрон, що містить до 40 % жирових компонентів, білкові та фарбуючі компоненти; підмильний луг (ТУ 18 РСФСР 780). При проведенні порівняльних досліджень використовувалась добавка для гальмування тужавіння виробництва Ізраілю.

При розробці комплексних поліфункціональних добавок використано широко відомий і доступний пластифікатор СДБ (ОСТ-183-83) та її нова модифікація ЛСТ (ТУ 13-0281036-05) виробництва Росії.

Основні характеристики цементів, бетонних сумішей та бетонів оцінювали з використанням стандартних методик. Строки тужавіння цементного тіста визначались за допомогою приладів АПСС-6 та Віка, при розробці складів плівкоутворюючих рідин для покриття бетонів використовувався віскозиметр ВЗ-4.

У третьому розділі розкриті теоретичні основи впливу води на динамічну грузькість цементного тіста, показано залежність тіксотропії суміші від виду цементу, його дисперсності, жорсткості води, наявності добавок.

Проведено аналіз впливу добавок-електролітів на процеси гідратації цементу, наведений механізм дії добавок різних класів на процеси гідратації цементу та властивості цементного каменя.

Аналітичними і експериментальними дослідженнями встановлено, що вибірність дій багатьох поверхнево-активних речовин і їх комплексів у відношенні клінкерних мінералів, залежність пластифікуючої дії від мінералогічного складу в’яжучих є різний ступінь модифікування поверхонь частинок в’яжучого і продуктів його гідратації.

Виходячи з основних положень колоїдної хімії і фізико-хімічної механіки дисперсних систем причинами тривалого збереження пластичного стану цементно-водних дисперсій з добавками поверхнево-активних речовин є сольватація частинок, структурно-механічний і ентропійний фактори, наявність сил електростатичного відштовхування.

Добавки, що гальмують тужавіння цементного тіста , адсорбуються тонкими шарами на зернах в’яжучого, гальмують гідратацію і гідроліз клінкерних мінералів, обумовлюють зменшення виділення вільного вапна в розчин, а також процесів коагуляції і зближення зерен цементу і його гідратних новоутворень. Такі добавки не тільки служать регуляторами реологічних властивостей бетонних сумішей, а і суттєво впливають на фізико-механічні, експлуатаційні властивості бетону.

У вітчизняній і закордонній практиці використання добавок, що гальмують тужавіння цементу, здійснюється в трьох головних напрямках (рис. 1).

Зменшення пустотності заповнювачів визначає якість бетонної суміші і інші техніко-економічні показники бетонних виробів. Раціонально складена бетонна суміш приводить до зменшення пустотності з 29-38 до 18% і відповідно зменшується сумарний об’єм цементного тіста на обволакування зерен заповнювачів з 500-380 до 290 л/м3. По мірі зменшення розмірів зерен піска його водопотреба зростає, для змочування зерен крупного піска (Мкр=2,85) необхідно 22,2 л/т, а досить мілкого з Мкр=0,9 необхідно 62 л/т. Графічна інтерпретація залежності потреби води для змочування піска від його модуля крупності приведена на рис. 2.

В четвертому розділі досліджено вплив комплексних добавок на технологічні властивості бетонних сумішей, зокрема вплив температурного фактору і комплексных добавок на зручноукладальність бетонних сумішей, оптимізацію складів добавок для збереження технологічних властивостей бетонних сумішей, технологічні особливості бетонних робіт в умовах жаркого клімату.

Оскільки основним чинником, що визначає тривкість бетону, є водоцементне відношення, а консистенція суміші залежить від витрат цементного тіста при незмінному В/Ц, то зі зміною водопотреби бетонної суміші повинні змінюватись витрати цементу в порівнянні з витратами, що мають місце при стандартній температурі (15-18 °С). На рис. 3 приведена залежність витрат води і цементу від температури бетонної суміші для одержання рівнорухливих складів з В/Ц=0,6.

Підвищення водопотреби для бетонів різних складів неоднакове і коливається в широких межах. За інших рівних умов водопотреба сумішей збільшується при підвищенні алюмінатності цементів, збільшенні їхньої тонини помелу, збільшенні витрат цементу.

Разом із ростом температури твердіння цементного тіста збільшується відношення кількості кристалічних фаз продуктів гідратації до гелеподібних продуктів. Гіпс у цементі, що твердіє, не тільки реагує з трьохкальцієвим алюмінатом, але також бере участь у процесах гідратації трьохкальцієвого силікату.

Цілком очевидно, що в міру підвищення температури суміші скорочуються терміни її тужавлення і знижується зручноукладальність бетонної суміші (рис. 4). Погіршення зручноукладальності бетонної суміші призводить до росту її водопотреби (рис. 5). Ріст водопотреби неоднаковий у різноманітних температурних інтервалах і значною мірою залежить від багатьох технологічних чинників: виду цементу, В/Ц бетону, консистенції бетонної суміші. Необхідно відзначити, що температура суміші в більшому ступені впливає на консистенцію рухливих, чим жорстких бетонних сумішей.

В різних температурних інтервалах водопотреба бетонних сумішей змінюється по-різному. Інтенсивний ріст водопотреби спостерігається лише при підвищенні температури суміші до 50°С. При подальшому підвищенні до 70 °С в інтервалі 50-70 °С вона змінюється несуттєво, що обумовлено впливом температури на хід початкових реакцій гідратації між гіпсом і фазами клінкера, які містять алюмінат. При температурах суміші вище 50 °С трьохсульфатна форма гідросульфоалюміната кальцію, що зв’язує велику кількість води не утворюється, або ж відбувається його швидка руйнація.

Температурний чинник відбивається і на вмісті повітря в бетонній суміші. Так, підвищення температури суміші в природних умовах (від 5 до 23°С) і при попередньому паророзігріві (до 40-70 °С) призводить до зменшення вмісту повітря в бетонній суміші: на 6-7 л/м3 у сумішах із жорсткістю 15-20 см і на 7-10 л/м3 у сумішах з осіданням конуса 5-7 см. Підвищення температури бетонної суміші призводить до збільшення в ній водо- і зменшення повітровмісту, тобто при підвищенні температури змінюється співвідношення між рідкою і газоподібною фазами. При цьому зміна утримання цих фаз значною мірою залежить як від складу бетону, так і від температури суміші.

При затворенні цементу водою й укладці свіжевиготовленої бетонної суміші в окремих випадках під впливом сил гравітації спостерігається явище седиментації часток цементу і зерен заповнювача та витискання води на поверхню або у внутрішні пори цементного тіста і бетонної суміші. Від розміру водовідділення залежать однорідність бетону і тривкість зчеплення розчинної частини з крупним заповнювачем і арматурою.

Водовідділення виявляється в основному в тих випадках, коли цемент відрізняється недостатньою водоутримуючою спроможністю, і коли при затворенні цементу і готуванні бетонної суміші був використаний надлишок води. Водовідділення може відбуватися лише в період, що передує початку формування зміцненої коагуляціонної структури, визначуваної як початок тужавлення цементного тіста.

Вплив добавок на рухливість цементно-пісчаного розчину приведено на рис. 6. Як видно з рис. 6, рухливість розчину без добавки через 1 годину знижується з 10 до 8 см, із добавкою СДБ знижується з 10 до 8 см, але вже через 3 години, а розчин із добавкою КП практично протягом 6 годин збереження при нормальній температурі зберігає вихідну рухливість.

Характер кривих 1 - 3 (рис. 6) для розчинів без і з додаванням добавок залишається ідентичним, але для кожної добавки характерний визначений проміжок часу, коли рухливість розчину залишається незмінної, а потім поступово знижується. Таким чином, добавки ПАВ на ранній стадії гідратації цементу гальмують його на певний час, необхідний для транспортування й укладання суміші. Крім того, у 7 добовому віці зразки з добавками мали відставання в прирості міцності в порівнянні з контрольними зразками, із добавкою СДБ - на 18%, кормової патоки - на 26%.

Вплив речовин, що містять цукор, на процеси початкової гідратації цементів є комплексним. З одного боку вони, як сильні іоногенні гідрофілізуючі ПАВ, адсорбуються на зернах цементу, екранують кристалізаційні контакти і гальмують гідратацію в’яжучого; з іншого боку - цукор, що міститься в комовій патоці, взаємодіє з гідрооксидом кальцію, що виникає в результаті гідратації аліту, і створює кальцієві сахараты. При цьому знижується ступінь пересичення розчину Са(ОН)2 у початковий період гідратації цементу, додатково гальмується створення коагуляційних і кристалізаційних структур цементного каменю.

Сировинні компоненти бетонної суміші, що містить цементу - 280 кг, піску - 650 кг, щебеню - 1260 кг (фракції 5-10), води - 192 кг, нагрівалися з розрахунку, що після її готування осадка конуса складала 24 см, а температура - 28°С. У бетонних сумішах, що містять добавки С-3 і КП, витрати води підбирались дослідним шляхом до досягнення заданої рухливості. Кінетика зміни рухливості бетонних сумішей у часі наведена в табл. 1.

Таблиця 1

Зміна рухливості бетонних сумішей у часі при 28°С

Вид добавки | Час витримування суміші, хв

0 | 3 0 | 60 | 90 | 120

Без добавки | 24 | 18 | 14 | 11 | 6

С-3 (0,5%) | 24 | 21 | 15 | 12 | 8

С-3+КП (0,5%+0,3%) | 24 | 23,5 | 18,5 | 15 | 12

При проведенні випробувань забезпечувались стабільний температурний фактор (t=20 С) і постійна початкова зручноукладальність бетонних сумішей (ОК=22см). Випробування міцності бетонних зразків 10х10х10 см на стиск проводили в 7, 14 і 28-добовому віці.

У якості незалежних перемінних застосовували зміст добавки КП(х1), сульфату натрію (х2), ЛСТ (х3). Межі варіювання компонентів х1, х2, х3 прийняті на підставі результатів попередніх експериментів.

Необхідний елемент технології експериментальних досліджень комплексної поліфункціональної добавки включає планування експерименту, його реалізацію і виконання математичного опрацювання отриманих результатів. У загальному випадку вибору план формується як оптимізація, що забезпечує можливість вибору найкращих варіантів.

Для рішення поставленої задачі був вибраний стандартний план, насичений крапковий, Д-оптимальний. У ньому приводиться 15 дослідів і визначаються відповідні коефіцієнти регресії. Прийнятий план експерименту трьохфакторний, на кубі 15 крапкового типу, Д-оптимальний симетричний.

Отримані результати послужили основою для побудови математичних моделей. При цьому був зроблений послідовний регресійний аналіз, орієнтований на виключення оцінок, що мають найменшу гаусовську точність.

Використання бетононасосів для бетонування армованих конструктивних елементів будинків передбачає наявність рухливості суміші по осіданню стандартного конуса ОК не менше 8 см. При реалізації експерименту ОК бетонної суміші строго обмежена верхньою межею (ОК=22 см) і нижньою (ОК=0см). Для того, щоб ОК, що розраховуються по моделях, не виходили за ці межі, необхідно моделювати перетворену величину:

kV(OK)=ln(V/(1-V)) (1)

де V=OK/22 (знаменник - верхня межа ОК; при цьому всі V=0 і V=1, що виникають, замінюються на технічно рівноцінні величини)

Зміна ОК у часі описується поліномом третього ступеня (табл. 7) із близьким до одиниці коефіцієнтом детермінації і середньою похибкою менше 1 см. Перехід від kV(OK) до ОК, см здійснюється по співвідношенню:

Добавка сульфату натрію виконує функції прискорювача і вводилася в складі комплексної добавки в кількості 0,3; 0,5 і 0,7% від маси цементу.

Результати експериментальних досліджень показують, що максимальна затримка втрат рухливості бетонних сумішей має місце в тих складах, що містять підвищене дозування уповільнювача.

Використовуючи зміни ОК у часі, що описані поліномом третього ступеня, представляється можливим розрахувати час, за який ОК знижується до певного рівня, наприклад до 8 см. Для цього в кожний поліном у ліву частину підставимо KV(ОК=8) = -0,56. Отримані рівняння вирішені чисельним методом у системі МATHCAD.

Вплив складових комплексної поліфункціональної добавки на t(ОК=8) описано моделлю (3) . Модель адекватна з ризиком 0,05 при помилці ексмерименту 0,8 см.

t(ОК=8) = 6,26 + 4,35x1 + 4,19x12 + 1,15x1x3+ 0,92x2 +0,61x3 (3)

Як видно з рівняння регресії, найбільш значимим фактором, що впливає на вихід функції (час збереження рухливості) є добавка кормової патоки. На рис. 7 приведені ізоповерхні осадки конуса. Відзначається суттєве уповільнення падіння ОК при введенні більш 0,4% КП (Х1). Вплив кожної складової комплексної добавки відбито графіками (рис. 8), побудованими в області максимуму і мінімуму. Верхні лінії графіка проходять через точку максимуму 17,5 год. (багато КП (Х1) і ЛСТ(Х3), мало СН(Х2)). Нижні - через мінімум 4,1 год. (багато СН, мало ЛСТ і КП).

Вплив факторів х1, х2 і х3 на міцність бетону в 28 добовому віці описано моделлю (4). Модель адекватна з ризиком 0,05 при помилці експерименту 0,86 МПа.

R28 = 24,8-1,81x1 + 1,08х1x2 -1,22х1x3 + 1,51x2 + 1,19x22 -0,45х2x3 -1,26x32 (4)

Вплив складових добавок (КП, СН, ЛСТ) на міцність бетону, необхідну для розпалубки виробів, описано моделлю (5). Модель адекватна з ризиком 0,05 при помилці експерименту 0,47 доби.

(R=0,7R28) = 10,96 + 2,83x1 + 0,91x12 - 0,74x1x2 -1,83x2 + 0,56x32 (5)

Литі бетонні суміші використовуються із широким діапазоном рухливості 4-22см. Водночас, застосування литих бетонних сумішей з ОК20 см може призвести до деякого погіршення якості поверхні виробів за рахунок її підвищеної поризації. Цей негативний чинник може бути в значній мірі усунутий за рахунок використання зниження рухливості суміші до 12-14 см, дозування добавки.

Практичний досвід використання бетононасосів в умовах Сектори Газу показав, що бетононасоси "Путцмайстер" німецької фірми "Штельк" забезпечують подачу до 100 м3 бетону в час.

Використання бетоновозів і пересувних мобільних машин, оснащених бетононасосами, істотно спрощує організацію виробництва бетонних робіт. Для бетонної суміші, що піддається перекачуванню, рекомендується застосування піску з беззупинною гранулометрією, який сам по собі має малу пустотність. При роботі з високорухливими і литими бетонними сумішами зміст в них дрібного заповнювача повинний бути достатнім для запобігання водовідділення бетонної суміші й одержання поверхні виробів з якісною поверхнею.

При проведенні виробничих випробувань нами використовувався пересувний бетоноукладальник "Putzmeister" німецької фірми "Штельк" марки М36 TRDI KS 62707. Машини такого класу мають ряд переваг. Вони широко поширені в країнах Ближнього Сходу і Західної Європи. Бетононасос і телескопічні бетоноводи розташовані на базовій автомашині типу КАМаз. Основні ТЕП М36 TRDI KS 62707: продуктивність бетононасосу 100 м3/год.; висота подачі бетонної суміші 35,7 м; дальність горизонтального транспортування 32,1 м; транспортування бетонної суміші на висоту 24,3 м.

Практичний досвід виробництва бетонних робіт в умовах Сектору Газу показує, що необхідно уникати перерв у подачі бетонної суміші бетононасосом більш 15-20 хв при нормальній температурі виробництва бетонних робіт. В умовах підвищених температур (суміші і навколишнього середовища) перерви повинні бути скорочені або ліквідовані. При вимушених технологічних перервах через кожні 10 хвилин бетонна суміш прокачується по системі протягом 10-15 с на малих режимах роботи або при великих перервах бетоновод очищають від бетону і промивають.

Рекомендується уникати крутих поворотів (90) бетонопроводів. Тому для розрахунку транспорту бетонної суміші по складній трасі використовують "приведені довжини", приймаючи наступне: 1 м довжини вертикального бетоноводу відповідає 8 м горизонтального, а приведена довжина похилої ділянки з кутом нахилу 90, 45, 30, 22,5 і 15 - горизонтальним ділянкам довжиною відповідно 12, 7, 5, 4 і 3 м.

Багаторічний досвід досліджень і використання рідин, що створюють плівку, для догляду за бетоном дозволяє сформулювати основні вимоги до них. Рідини, що створюють плівку, повинні добре розподілятися на поверхні бетону, а їхня грузькість відповідати характеристикам застосовуваних засобів механізації. Рідина не повинна бути токсичною і не повинна містити компонентів, що реагують із цементом і гальмують його твердіння. Плівки повинні формуватися протягом декількох годин, мати достатню адгезію до бетону і протягом місяця мати достатню паро- і водонепроникність (спроможність утримувати вологу). У жарку і сонячну погоду плівка повинна добре відбивати сонячні промені.

На основі бутадієнстирольного латексу СКС-65ГП нами розроблено ефективна плівкоутворююча рідина (рис. 9)

Відносно ефективним захисним покриттям є бітумна емульсія на органічному розчиннику (солярове масло) кр. 3, 4, що практично на 50% скорочує утрати вологи зі зразка в порівнянні з контрольним зразком. Суттєве зниження утрат вологи забезпечує двошарове покриття бітумною емульсією. Перший прошарок бітумної-солярової емульсії по суті виконує функції грунтовки і не гарантує високу надійність захисту. Найбільше ефективним захисним покриттям бетонної поверхні від випару вологи забезпечила емульсія бутадієнстирольного латексу СКС-65ГП, наповнена меленою крейдою.

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Основні положення дисертаційної роботи викладені у працях

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Особистий внесок автора в публікаціях. Всі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. Здобувачу особисто належить: в роботі [1] - дослідження кінетики збереження легкоукладальності розчинів; в роботі [2] - оцінка впливу добавок на тужавіння цементу; в роботі [3] - розкриття технологічних особливостей бетонних робіт в умовах підвищених температур; в роботі [4] - пропозиція використання для захисту бетону плівкоутворюючих рідин та їх дослідження; в роботі [5] - дослідження впливу добавки КП на властивості розчину; в роботі [6] - розкриття ефективності використання бетонів; в роботі [7] - дослідження впливу вібрації і хімічних добавок на властивості бетону; в роботі [10] - викладення математичних моделей тужавіння бетонів.

АНОТАЦІЯ

Салім Мусса Мухамед. Технологія виробництва і використання бетонів в умовах сухого і жаркого клімату. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали і вироби. Одеська державна академія будівництва й архітектури Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2001.

В дисертаційній роботі теоретично обгрунтована і практично підтверджена можливість управління процесами гідратаційного твердіння монолітних бетонів в умовах підвищених температур за рахунок використання комплексних поліфункціональних добавок, що дозволяють "консервувати" технологічні властивості бетонних сумішей, а при необхідності прискорювати їхнє твердіння. Визначено оптимальні склади і досліджено технологічні і фізико-механічні властивості бетонної суміші і бетону з комплексними добавками. Експериментально-статистичні моделі забезпечують вибір складів бетонних сумішей із добавками з попередньо заданими властивостями. Розроблено склади сумішей захисних покриттів по догляду за бетоном в умовах сухого жаркого клімату.

Ключові слова: гідратація цементу, температурно-часовий фактор, уповільнення тужавлення, зручноукладальність бетону, прискорення твердіння, технологія догляду за бетоном.

АННОТАЦИЯ

Салим Мусса Мухамед. Технология производства и использования бетонов в условиях сухого и жаркого климата. - Рукопись.

Диссертация на получение научной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Министерства образования и науки Украины, Одесса, 2001.

Диссертационная работа посвящена вопросу интенсификации производства, использования монолитных цементных бетонов в условиях повышенных температур и высокой солнечной радиации, когда происходит быстрое схватывание цемента, теряется удобоукладываемость, имеет место обезвоживание смеси и как следствие появление усадочных трещин и снижение качества бетона.

Установлено, что с увеличением температуры на 1С для малоподвижных бетонных смесей в зависимости от вида цемента снижение осадки стандартного конуса составляет 0,1-0,3 см, а при температуре смеси 30-35 С увеличивается водопотребность смеси и растет расход цемента на 15-30 кг/м3 по сравнению с его расходом при стандартной температуре.

В результате теоретических и экспериментальных исследований изучено влияние температурно-временного фактора на удобоукладываемость бетонных смесей. Изучено влияние и других технологических факторов бетонной смеси на процессы гидратационного твердения минерального вяжущего.

Приведены классификации химических добавок в цементных бетонах, раскрыт механизм их действия на процессы гидратации минерального вяжущего. Исследовано влияние добавок подмыльного щелока С-3, КП, ЖГ, ЛСТ, сульфата натрия на управление процессами гидратационного твердения цемента с целью сохранения удобоукладываемости смесей в условиях повышенных температур.

Введение в цементное тесто поверхностно-активных веществ, таких как жировой гудрон, сахарная патока обеспечивает торможение процессов гидратации цемента на 8-24 часа. В результате адсорбции ПАВ на поверхности частиц вяжущего и продуктах его гидратации пассивируется взаимодействие воды с клинкерными минералами цемента. В основе действия ПАВ на цементные системы лежит адсорбционное модифицирование поверхности цементных частиц и изменение условий растворения исходного вяжущего. Образование на границе раздела фаз ориентированных молекулярных слоев, обладающих активной смазочной способностью, позволяет снизить водоцементное отношение смеси с сохранение необходимой подвижности.

Разработанная технология продления жизнеспособности товарных бетонных смесей в условиях жаркого климата в течение рабочей смены предусматривает поэтапное использование добавки замедлителя с пластификатором на стадии приготовления смеси. В случае неиспользования смеси в течение смены она возвращается на завод-изготовитель, где используется для производства сборных изделий или в ее состав дополнительно вводится повышенное количество замедлителя для длительного хранения. Пробуждение бетонной смеси осуществляется добавкой ускорителя и пластификатора. Наиболее эффективной добавкой является эмульсия жирового гудрона и сахарной патоки в соотношении от 1:1 до 2:3, которая обеспечивает сохранение бетонной смеси до 3-х суток с выходом на марочную прочность бетона в течение месяца.

Экспериментально-статистические модели позволили количественно оценить влияние состава (вида и количества) комплексной полифункциональной добавки на параметры неоднородности линейного поля свойств бетонной смеси и бетона, и на этой основе провести многокритериальный поиск решений по обеспечению оптимизации технологии производства бетонных работ в условиях повышенных температур.

Оптимальные составы бетонов с комплексной полифункциональной добавкой из высокоподвижных смесей с повышенной температурой обеспечивают возможность "консервирования" их свойств с последующим "пробуждением" и ускоренным приростом прочности.

При уходе за свежеуложенным бетоном в условиях сухого и жаркого климата необходимо создать влажностные условия, особенно в начальный период его твердения. Наиболее надежным способом ухода за бетоном является консервирование воды затворения водо- и паронепроницаемыми рулонными или пленкообразующими материалами. На основе бутадиенстирольного латекса СКС-65ГП разработаны эффективные защитные пленкообразующие покрытия для свежеуложенного бетона.

Ключевые слова: гидратация цемента, температурно-временной фактор, замедление схватывания, удобоукладываемость бетона, ускорение твердения, технология ухода за бетоном.

ABSTRACT

Salim Mussa Muhamed. The technology of production and uses of concrete in conditions of a dry and hot climate. - Manuscript.

Dissertation research for obtaining of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.23.05 - building materials and products. The Odessa State Academy of Construction and Architecture of Ministry of Education and Science of Ukraine, Odessa, 2001.

In dissertation theoretically is justified and practically capability of management processes of harden of monolithic concrete in conditions of the raised temperatures is confirmed at the expense of use of the complex multifunctional additions, which allow "to preserve" technological properties of concrete mixtures, and if necessary to accelerate them harden. The optimum structures are determined and the technological and physics-mechanical properties of a concrete mixture and concrete with the complex additions are investigated. The experimental-statistical models provide selection of structures of concrete mixtures with the additions with previously specific properties. The structures of mixtures of protective coatings on a care behind concrete in conditions of a dry hot climate are developed.

Key words: hydrotation of cement, temperature-time factor, slackening hardened, plasticity of concrete, acceleration of hardened, process engineering of a care behind concrete.