Понятие гидрофобных цементов и их использование в специализированном строительстве. Безусадочные и расширяющиеся цементы. Особенности состава цемента, виды применяемых добавок. Механизм расширения Как приготовить раствор

Бетоны на основе ранее рассмотренных гидравлических вяжущих при твердении на воздухе уменьшаются в объеме, т.е. их твердение вызывает усадку - крайне негативное явление, сказывающееся на качестве готовых конструкций.

Объемные усадочные деформации - одна из главных причин появления в бетоне трещин, снижающих долговечность инженерных сооружений. В связи с этим в настоящее время применяют новые виды цементов, процесс твердения которых в начальный период сопровождается либо увеличением объема цементного камня (так называемые расширяющиеся цементы), либо компенсированием усадки цемента (безусадочные цементы).

Суть этих явлений заключается в следующем. При гидратации всех минеральных вяжущих их абсолютный объем вследствие химической контракции уменьшается. В случае же применения расширяющегося цемента его объем при затворении водой увеличивается. Такое «неожиданное» увеличение объема может происходить только при условии соблюдения следующего неравенства:

где Ц - масса цемента, г; р ц - плотность цемента, г/см 3 ; В - масса воды, г; Ц х - масса цемента, не вступившего в реакцию с водой, г; В х - масса воды, не вступившей в реакцию с цементом, г; р г - средняя плотность продуктов гидратации цемента, г/см 3 ; а - объем пор цементного камня, см 3 .

Из приведенного неравенства следует, что расширение цементного камня должно сопровождаться увеличением объема пор вследствие «раздвижки» гидратирующих цементных зерен, что и учитывается увеличивающимся объемом пор цементного камня (а). По мнению П.П. Будникова и И.В. Кравченко, такая раздвижка вызывается значительным кристаллизационным давлением растущих кристаллов «цементной бациллы» - гидросульфоалюмината кальция (ЗСа0А1 2 0 3 3CaSO 31Н 2 0).

Известно, что необходимый компонент «бациллы» - гидроалюминаты кальция (ЗСа0А1 2 0 3 6Н 2 0) - образуется при твердении глиноземистого цемента. Поэтому расширяющиеся и безусадочные цементы в своем составе обязательно содержат глиноземистый цемент. Другим «стандартным» компонентом является двуводный гипс. Остальные компоненты состава расширяющегося цемента могут быть представлены портландце- ментным клинкером или другими активными минеральными добавками. Название расширяющегося цемента зависит от его состава (табл. 4.7):

? гипсоглиноземистый цемент;
? быстросхватывающийся расширяющийся портландцемент;
? водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ);
? напрягающий цемент.

Виды расширяющегося цемента и их параметры

Таблица 4.7

			Линейное расширение
	Основные компоненты	Специальные компоненты	Линейное расширение
Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент	Глиноземистый цемент 70 %, двуводный гипс 30 %
Быстросхваты- вающийся расширяющийся портландцемент	Портландцементный клинкер 69...75 %, полуводный гипс 9... 11 %	Сульфоалю- минатный продукт 16...20 %
Водонепроницаемый расширяющийся цемент	Цементный клинкер 60.. .65 %, двуводный гипс 7... 10 %, активная минеральная добавка 20.. .25 %	Высокоглиноземистые доменные шлаки 5...7 %	1 сут. - 0,15 %; 28 сут. - 0,3... 1 %
Напрягающий	Портландцемент 65... 75 % , двуводный гипс 10... 16 %	Глиноземистый цемент 13...20 %

Наибольшее применение нашли гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, расширяющийся портландцемент и напрягающий цемент.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент - быстродействующее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом высокоглиноземистых доменных шлаков (70 %) и природного двуводного гипса (30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, конец - не позднее 4 ч от начала затворения.

Гипсоглиноземистый цемент расширяется только при твердении в воде; при твердении на воздухе он является безусадочным.

Предел прочности при сжатии через 1 сут. твердения должен быть 35 МПа (марка 400) и 50 МПа (для марки 500). Марки цемента соответствуют трехдневному возрасту.

Данный цемент применяют для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, для гидроизоляционных штукатурных работ, для укрепления скважин и др.

Расширяющийся портландцемент - быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака, двуводного гипса и доменного гранулированного шлака.

Цементный камень на расширяющемся портландцементе в начальный период твердения увеличивается в объеме на 0,3... 1,2 %, в связи с чем бетоны и растворы на этом вяжущем обладают большей водопроницаемостью по сравнению с бетонами на обычном цементе.

Бетоны на таком цементе позволяют сокращать сроки их пропаривания для получения проектной отпускной прочности.

Расширяющийся портландцемент применяют при изготовления бетонов и растворов для заделки стыков и омоноличи- вания железобетонных конструкций.

Напрягающий цемент (НЦ ) - быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера (65...70 %), двуводного гипса (8... 15 %) и высокоглиноземистого компонента (10...20 %). Тонкость помола не менее 4000 см 2 /г. Срок начала схватывания - не ранее 30 мин, конца схватывания - не позднее 4 ч. Характеризуется повышенными показателями водо- и газонепроницаемости, морозостойкости, прочности на растяжение и изгиб. Обладает способностью к значительному расширению (до 3,5...4 %) при твердении. Марки цемента 400 и 500.

В железобетоне НЦ создает после отвердевания предварительное напряжение арматуры, что используется при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций. Этот вид цемента используют также для гидроизоляции шахт, подвалов, зачеканки швов, для строительства дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий.

Безусадочный цемент - используется при необходимости получить покрытие из бетона, не пропускающее влагу. Данный вид цементной смеси характеризуется быстрым процессом схватывания (начало схватывания начинается через несколько минут после соединения, а заканчивается не позднее, чем через 5-10 минут). При этом масса быстро затвердевает, уже к концу третьих суток достигая около 60-80% общей марочной прочности. Получившийся цементный камень обладает высокими показателями влагонепроницаемости и способен выдерживать давление воды, равное 0,7 Мпа.

Изначально водонепроницаемый безусадочный цемент был создан на основе другой смеси – глиноземистой. Базовым сырьем для цемента являются бокситы и известняки. Принцип действия водонепроницаемой безусадочной смеси состоит в том, что при затвердевании раствора происходит процесс кристаллизации алюминатов кальция, в условиях противодействия свободному расширению раствора. Это влияет на значительное уплотнение цементного камня, в результате чего он становится водонепроницаемым и приобретает гидроизоляционные качества.

Безусадочный цемент выпускается на заводах, в процессе перемалывания цемента глиноземистого типа с кальцинированной известью и гипсом. Если объемы гипса и извести могут варьироваться, то количество цемента должно составлять 85% от общей массы. Допускается добавление асбеста (не более 5%).

Хорошо приготовленный цементный камень обретает влагонепроницаемость через час, а полную активацию всех своих свойств – спустя 28 суток.

Материал обладает следующими достоинствами:

стойкость к коррозийным образованиям;

герметичность;

надежность;

долговечность.

К недостаткам можно отнести:

невозможность использования в среде, не имеющей достаточной влажности;
непереносимость температуры, превышающей 80 градусов по Цельсию.

Водонепроницаемый безусадочный цемент применяется при заливке фундамента, не подверженного водной фильтрации. Незаменим при устройстве полов в гаражных и подвальных помещениях, в погребах, где требуется изоляция от контакта с грунтовыми водами. Данным цементом заливаю стены выгребных ям, чтобы содержимое не попало в грунтовые воды.

Расширяющийся ПЦ

Усадка цементного камня вызывает растягивающие напряжения, которые часто превосходят прочность бетона и приводят к образованию трещин. При ремонте строительных конструкций (омоноличивание трещин), герметизации участков сопряжения двух и более конструктивных элементов не возможно достичь высокого качества работ из-за того что как правило применяют высокоподвижные ремонтные составы, усадка которых значительна. На площади контакта «нового» бетона со «старым» возникают растягивающие напряжения, значительно снижается прочность контактного слоя.

Цементы, растворы на основе которых дают приращение объема, называют расширяющимися. Все расширяющиеся цементы являются смешанными: состоят из вяжущего и расширяющей добавки.

Механизмы расширения:

Оксидное- в результате гидратации MqO или CaO до образования Mq(OH) 2 , Ca(OH) 2. Расширение обуславливается двукратным увеличением объема при гидратации до гидрооксида.

Сульфоалюминатное при образовании гидросульфоалюминатов кальция.

Расширение вызвано присутствием в составе цемента веществ, образующих газовую фазу

По показателям свободного расширения цементного теста при твердении в воде, цементы классифицируют:

Безусадочные, в котором расширение полностью компенсирует усадку…….2-5 мм/м

Слегка расширяющиеся…………………………………………………………….5-6

Средне расширяющиеся…………………………………………………………….8-10

Сильно расширяющиеся……………………………………………………………12-15

Расширение бетонов (при содержании цемента 250-300 кг/м3 составляет 10% от расширения теста, при содержании цемента 400 кг/м3 – 20%, при содержании цемента 600 кг/м3 расширение достигнет 45% от возможного расширения теста.

Показатель расширения зависит от многих факторов: минерального состав цемента, типа расширяющей добавки ее количества, условий твердения цемента.

В качестве расширяющих добавок применяют:

· высококальциевые алюминаты 4СаО ∙Al 2 O 3 ∙13Н 2 О, 4СаО∙3Al 2 O 3 ∙CaSO 4

· минералы с высоким количеством глинозема (глиноземистый цемент, глиноземистый шлак),

Характеристики цемента: Тонкость помола Т 02 не >1%, Т 008 не >7%,

Начало схватывания не ранее 30 мин, конец не позднее 12 час

Степень расширения 0.4%

Марки 400,500,600. Прочность в возрасте 28 суток превалирует над прочностью портландцемента на 7-8МПа, нет сброса прочности к 28 суткам.

Цемент можно пропаривать,

Расширяющиеся цементы имеют высокую водо-, сульфато-, морозостойкость. Камень имеет высокие марки по водонепроницаемости. Расширяющиеся цементы применяют при усилении железобетонных конструкций, т.к. при отсутствии усадки увеличивается прочность сцепления нового бетона со старым.

Водонепроницаемый безусадочный цемент – один из самых широко используемых типов цементных смесей, поскольку значительно облегчает некоторые виды строительных работ. Используется при необходимости получить покрытие из бетона, не пропускающее влагу.

Данный вид цементной смеси характеризуется быстрым процессом схватывания (начало схватывания начинается через несколько минут после соединения, а заканчивается не позднее, чем через 5-10 минут). При этом масса быстро затвердевает, уже к концу третьих суток достигая около 60-80% общей марочной прочности.
Получившийся цементный камень обладает высокими показателями влагонепроницаемости и способен выдерживать давление воды, равное 0,7 Мпа.

Водонепроницаемый безусадочный цемент M400

Водонепроницаемый безусадочный цемент M500

Водонепроницаемый безусадочный цемент M600

Процесс изготовления

Изначально водонепроницаемый безусадочный цемент был создан на основе другой смеси – глиноземистой. Базовым сырьем для цемента являются бокситы и известняки, которые добываются, в том числе, и на территории нашего государства. Принцип действия водонепроницаемой безусадочной смеси состоит в том, что при затвердевании раствора происходит процесс кристаллизации алюминатов кальция, в условиях противодействия свободному расширению раствора. Это влияет на значительное уплотнение цементного камня, в результате чего он становится водонепроницаемым и приобретает гидроизоляционные качества.

Особенности ВБЦ

Материал обладает следующими достоинствами:

стойкость к коррозийным образованиям;
герметичность;
надежность;
долговечность.

К недостаткам можно отнести:

невозможность использования в среде, не имеющей достаточной влажности;
непереносимость температуры, превышающей 80 градусов по Цельсию.

Применение

Материал незаменим при возведении бассейнов и декоративных прудов. Может использоваться для гидроизоляции туннелей, для создания изолирующего слоя на габаритных железобетонных объектах. Подходит для заделки щелей и стыков в панельных строениях.

Также с помощью цементной смеси можно выполнять водонепроницаемую стяжку на крыше подвала или гаража, если последний имеет подземное расположение.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ 12 ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ существующих стыковых соединений сборных 12 железобетонных конструкций

1.2. Виды омоноличивающих составов для устройства стыков 17 сборных железобетонных конструкций

1.2.1 Омоноличивающие составы на основе портландцемент

1.2.2 Омоноличивающие составы на основе полимерных смол

1.2.3 Омоноличивающие составы на основе расширяющихся 24 цементов с «сульфоалюминатным» принципом расширения

1.3. Модификация как способ интенсификации расширяющих 37 деформаций цемента, твердеющего в среде с пониженной влажностью

1.4. Выводы по главе

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ. 42 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЙ

2.1. Характеристика исходных материалов

2.2. Реологические и технологические методы испытания и 46 исследования цементных композиций

2.3. Физико-механические методы испытания цементных 49 композиций

2.4. Физико-химические методы анализа

2.5. Электрофизические методы исследования

2.6. Методы исследования фазового состава цементного камня

2.7. Физико-механические методы исследования в стыковых 53 соединениях

2.8. Статистическая обработка результатов

ГЛАВА 3. МОДИФИКАЦИИ РЯДОВОГО

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА ДОБАВКАМИ,

ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩИМИ ЕГО РАСШИРЕНИЕ

3.1. Подбор состава расширяющегося компонента и исследование 59 его влияния на свойства портландцемента

3.2. Физико-химическое обоснование выбора модификаторов, 67 интенсифицирующих образования гидросульфоалюмината кальция высокосульфатной формы

3.3. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И 104 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОНТАЖНОГО

РАСТВОРА

4.1. Разработка состава монтажного раствора по цементно-песчаному 104 соотношению

4.2. Технологические свойства монтажного раствора

4.3. Физико-механические свойства монтажного раствора

4.3.1. Деформации усадки-расширения монтажного раствора

4.3.2. Прочность монтажного раствора

4.3.3. Водопоглощение и показатели пористости монтажного 117 раствора

4.4. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ХАРАКТЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОНТАЖНОГО 120 РАСТВОРА С БЕТОНОМ КОНСТРУКЦИИ И АРМАТУРНЫМИ СВЯЗЯМИ В СТЫКОВОМ СОЕДИНЕНИИ

5.1. Когезионно-адгезионные свойства монтажного раствора и старого» бетона

5.2. Моделирование работы стыкового соединения, омоноличенного 122 монтажным раствором

5.3. Моделирование деформаций усадки-расширения монтажного 125 \ раствора в стыке

5.4. Защитные свойства монтажного раствора по отношению 127 к стальной арматуре

5.5. Выводы по главе

ГЛАВА 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 130 И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ МОНТАЖНОГО РАСТВОРА

6.1. Расчет технико-экономической эффективности сухой монтажной 130 смеси

6.1.1 Сравнение себестоимости 1 т сухой монтажной смеси со 130 стоимостью 1 т сухой «напрягающей» смеси

6.1.2. Расчет себестоимости 1 т сухой монтажной смеси

6.2. Разработка технических условий и технологического регламента 133 на производство сухой монтажной смеси

6.3. Защита результатов исследования патентом на изобретение

6.4. Условия и результаты промышленной проверки

6.4.1. Натурное испытание монтажного раствора в стыках колонн

6.4.2. Натурное испытание монтажного раствора на фрагменте 138 сборно-монолитного каркаса здания

6.4.3. Промышленное использование разработанного монтажного раствора

6.5. Выводы по главе

Актуальность работы. Особенностью современного строительства в России является внедрение новых и модернизация существующих конструктивных решений каркасно-связевых систем зданий различного назначения из сборного и сборно-монолитного железобетона. В рамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье» на 2002-2010 годы в регионах России реализуются, хотя и медленно, мероприятия, связанные с модернизацией заводов ЖБИ, КПД и ДСК, с целью перехода от традиционных конструктивных систем к более эффективным, обеспечивающим гибкость планировки зданий и высокое качество строительства. . В результате достигнут даже некоторый подъем объемов выпуска сборного железобетона в период с 1999 г. по 2004 г. на 6,23 У млн. м . В то время как в России растет доля монолита, на Западе наблюдается устойчивая тенденция развития сборного железобетона (в т.ч. КПД). Свидетельством этому служит ряд специальных конгрессов по сборному железобетону, прошедших во Франции, Англии, Финляндии и даже США - стране, традиционно ориентированной на монолитное строительство .

Одновременно с этим в нашей стране значительно возрос интерес и к монолитному железобетону, который существенно улучшает объемно-планировочные и архитектурно-выразительные решения зданий, предлагая потребителю разнообразное и комфортное жилье. Особенное распространение монолитный железобетон получил в таких городах как Санкт-Петербург, Москва, в республиках Чувашия и Татарстан, в Свердловской, Челябинской и других областях.

Рациональное сочетание сборного и монолитного железобетона взаимно компенсирует недостатки обоих типов, и позволяет создавать новые каркасные системы сборно-монолитного типа (например, сборно-каркасномонолитная система домостроения «Аркос», разработанная БелНИИС, безригельная каркасная система типа «КУБ», французские сборно-монолитные каркасные дома системы «САРЕТ» и др.).

Разнообразие каркасных систем ведет к разнообразию стыков их элементов, от качества которых зависит прочность, жесткость и надежность всей конструкции. Одним из немногих эффективных стыков ЖБК, в частности, колонн является бессварной «колодцевый», в котором выпуски арматуры одной конструкции замоноличиваются в специальных углублениях I (колодцах) в бетоне другой. Основным эксплуатационно-техническим требованием к конструкции бессварного стыка (штепсельный, муфтовый, гильзовый и др.) является его монолитность и равнопрочность. А это определяется, в первую очередь прочностью омоноличивающего материала и его сцепления (адгезии) с бетоном и арматурными выпусками сопрягаемых конструкций.

Для стыковых соединений в массовом сборном и сборно-монолитном строительстве применяются мелкозернистые смеси на основе ^ расширяющихся цементов (напрягающего, гипсоглиноземистого, расширяющегося портландцемента, цемента с компенсированной усадкой), которые устраняют и ослабляют главный недостатокбетонов на основе рядового портландцемента - усадочные деформации. Однако, эффект расширения, при всех достоинствах названных цементов, реализуется в них лишь при поступлении в твердеющий состав влаги извне. А это зачастую трудно обеспечить в реальных условиях. В частности, это проблематично для указанного выше бессварного стыка с частично или полностью закрытым объемом. Подтверждением этому являются исследования Михайлова, Кравченко, Тейлора, Ларионовой, Рояка и др., которыми установлено, что твердение расширяющихся цементов в воде сопровождается интенсивным расширением, в нормально-влажностных условиях - незначительным расширением, а в воздушо-сухих условиях сопровождается даже усадкой.

Поэтому, весьма актуальным является поиск способов интенсификации собственных деформаций расширения омоноличивающих композиций, изготовленных на рядовых портландцементах. При этом остаются постоянными задачи улучшения их технологических свойств, повышения прочности и долговечности. Решение этих задач, по нашему мнению, возможно путем модификации портландцемента комплексными полифункциональными добавками, способными направленно регулировать физико-химические процессы гидратации компонентов вяжущего и структурообразования цементного камня.

Цель исследования. Разработка безусадочного монтажного раствора с повышенными технологическими и физико-механическими показателями путем модификации портландцемента добавками, обеспечивающими его твердение с расширением в стыках с ограниченным доступом влаги.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

Обосновать с позиции физико-химии твердения цементов выбор функциональных компонентов комплексного модификатора;

Исследовать структурообразование с расширением цементного камня при гидратации модифицированного портландцемента с целью оптимизации состава комплексного модификатора и его содержания;

Исследовать реологические характеристики модифицированных цементных композиций и изучить технологические и физико-механические свойства монтажного раствора на их основе;

Провести механические испытания стыков для определения характера разрушения, несущей способности и деформативности;

Разработать технологию изготовления сухой монтажной смеси, выпустить опытную партию и применить её в стыках колонн жилых зданий.

Научная новизна.

Обоснована и экспериментально подтверждена возможность интенсификации образования гидросульфоалюмината кальция высокосульфатной формы при твердении портландцемента в среде с пониженным влагосодержанием путем введения комплексного модификатора, способного обеспечивать безусадочность монтажного раствора;

Выявлен механизм интенсифицирующего влияния добавок сульфата натрия и С-3 на образовании эттрингита (ГСАК-3), заключающийся в понижении концентрации гидроксида кальция и увеличения щелочности при твердении портландцемента с расширяющим компонентом;

Установлено, что механизм положительного влияния суперпластификатора С-3 на расширение цементного камня связан с уменьшением открытой и капиллярной пористости и увеличением доли свободной (неадсорбированной) воды (9-10 %), вступающей в реакцию образования эттрингита.

Практическая значимость работы. Разработаны оптимальные составы комплексного модификатора портландцемента и на их основе безусадочного монтажного раствора с повышенными технологическими и эксплуатационно-техническими характеристиками для омоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций зданий и сооружений (патент №2259964 от 05.04.04).

Разработаны технические условия и технологический регламент на производство сухой монтажной смеси, состоящей из портландцемента, комплексного модификатора и песка. Получены положительные результаты опытно-промышленных испытаний монтажного раствора.

Внедрение результатов работы. На основе результатов проведенных исследований на базе кафедры ТСМИК Казанского государственного архитектурно-строительного университета изготовлено 2,5 тонны сухой монтажной смеси, которая была использована для омоноличивания 158 стыков железобетонных колонн при строительстве пятиэтажного жилого дома сборно-монолитного типа в г. Казани.

Достоверность результатов экспериментальных исследований и выводов обеспечена:

Соответствием полученных результатов с общими положениями физико-химии и структурообразования цементных композиций; использованием поверенного оборудования при испытании материалов, современных методов исследования структуры и свойств цементного камня (РФА, ДТА, комлексонометрия, потенциометрия, тепловыделение) и статистической обработкой результатов;

Испытанием фрагмента железобетонного сборно-монолитного каркаса здания, горизонтальные стыки колонн которого были омоноличены разработанным монтажным раствором. Показано, что узлы каркаса обладают достаточной несущей способностью, жесткостью и трещиностойкостью и соответствуют требованиям действующих норм на проектирование. Это позволило рекомендовать разработанный состав монтажного раствора при строительстве сборных железобетонных каркасов зданий.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на: всероссийской конференции «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2006 г.), десятых академических чтениях РААСН «Достижения, проблемы и направления развития теории и практики строительного материаловедения» (Пенза-Казань, 2006 г.), V республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Наука. Инновация. Бизнес» (г.Казань, 2005), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2005г.), ежегодных республиканских научных конференциях Казанского государственного архитектурно-строительного университета (2003-2006 г.г.).

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ, включающих 6 статей, 2 тезиса и патент №2259964 «Сухая цементно-песчаная смесь». За разработку монтажного раствора Академией наук РТ совместно с Инвестиционно-венчурным фондом автору вручен диплом на республиканском конкурсе «50 лучших инновационных идей Республики Татарстан».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка используемой литературы из 156 наименований, изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунка, 29 таблиц, 5 приложений.

Заключение диссертации

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. С целью разработки безусадочного цементного монтажного раствора для стыков железобетонных конструкций обоснована и экспериментально подтверждена возможность интенсификации гидросульфоалюмината кальция трехсульфатной формы (ГСАК-3) при твердении портландцемента в среде с пониженным влагосодержанием путем его комплексного модифицирования добавками высокоглиноземистого шлака (ВГШ), гипса, сульфата натрия и суперпластификатора С-3.

2. Установлено, что для интенсификации образования эттрингита, как основного фактора расширения цементного камня (ЦК) (с помощью высокоглиноземистого шлака и гипса), компенсирующего его усадку, необходимо снизить концентрацию Са(ОН)2 на 20.25 % при твердении цемента и увеличить общую щелочность в нем на 20.30 % путем введения сульфата натрия и суперпластификатора С-3.

3. Экспериментально установлено, что процессы расширения модифицированного портландцемента в условиях низкого водосодержания обеспечивается снижением общей пористости ЦК на 20.23 %, сохранением части свободной воды в цементном тесте (9. 11 %), набором необходимой прочности каркаса кристаллогидратов ЦК (8.13 МПа) через 11. 14 часов твердения, достигаемой введением Na2S04 и С-3.

4. Разработан состав комплексного полифункционального модификатора (КРМ), обладающего расширяющим, ускоряющим и пластифицирующим действием и состоящим из ВГШ (70 %), гипса (18 %), сульфата натрия (6 %), суперпластификатора С-3 (6 %). При совмещении бездобавочного портландцемента с 14,5 % КРМ и песком получен раствор (Ц:П=1:1, В/Ц=0,4) для замоноличивания стыков железобетонных конструкций, твердеющий без усадки в среде с пониженным влагосодержанием (патент РФ №2259964).

5. Установлено, что при твердении нового монтажного раствора в «колодце» бетонной конструкции, то есть при десорбции («отсосе») влаги из него деформации расширения на 60 сутки при 20 °С составляют 0,06 мм/м, что определяет его как безусадочный состав. При влажности окружающей среды 70-80 % расширение составляет 0,7 мм/м.

6. Монтажный раствор имеет повышенные технологические и эксплуатационно-технические показатели: подвижность Пк3 (по ГОСТ 5802), сохраняемость подвижности - 30 мин, высокие темпы набора прочности: через 1 сутки прочность при сжатии асж=20.22 МПа, прочность при раскалывании арас=2,9.3,1 МПа, при изгибе аизг=3,8.4 МПа, через 28 суток Сеж = 40.45 МПа, арас=4.5 МПа, аизг=7.8 МПа. Защитные свойства раствора, как показали 3-летние испытания стальной арматуры в условиях попеременного увлажнения-высушивания, высокие.

7. Испытания образцов, моделирующих в реальных размерах «колодцевый» стык железобетонных колонн, показали, что монтажный раствор обладает высоким сцеплением с бетоном «колодца», большей несущей способностью и жесткостью, чем растворы на портландцементе и напрягающем цементе, обеспечивая равнопрочность и монолитность стыка.

8. Разработана технологическая схема и технологический регламент для производства сухой монтажной смеси для безусадочного раствора и технические условия на неё. Успешно проведены натурные испытания колонн, стыки которых замоноличивали новым монтажным раствором, и фрагмента сборно-монолитного каркаса здания. Выпущено 2,5 т сухой монтажной смеси, на основе которой произведено замоноличивание 158 стыков колонн строящегося жилого дома в г.Казани.

Список литературы диссертационного исследования

1. Михайлов К.В., Волков Ю.С. Сборный железобетон: история и перспективы. Строительные материалы. 2006. - № 1. - С. 7-9.

2. Баринова Л.С., Куприянов Л.И., Миронов В.В. Современное состояние и перспективы развития строительного комплекса России // Строительные материалы.- 2004,- № 9.- С. 2-7.

3. Баринова Л.С., Песцов В.И. Сборный и монолитный железобетон в российском строительстве. В кн.: Бетон на рубеже третьего тысячелетия: Материалы 1-й Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона, 9-14 сент. 2001, с.44-54.

4. Федеральная целевая программа «Жилище» на 2002-2010 годы (утв. постановлением Правительства РФ от 17 сентября 2001 г. N 675) // http://bin-n.narod.ru/other/federalnay.htm.

5. Григораш В.А. Итоги работы строительного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства в 2004 году // Строительные материалы.- 2005.- № 4.- С. 4-5.

6. Направления развития производства и применения железобетона в России // Строительные материалы, 1999.- № 1.- С. 20-21.

7. Даумова Р.И. Стыки элементов железобетонных каркасов многоэтажных каркасов зданий с применением эпоксидных полимеррастворов. Дисс. на соис. уч. ст. к-та техн. наук. М., 1984. - 237 с.

8. Драбкин Г.М., Марголин А.Г. Многоэтажные промышленные здания из сборного железобетона. Л.: Стройиздат, 1974. - 232 с.

9. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.

10. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учебное пособие для техникумов. 2-е изд., переб. И доп. - М.:Стройиздат, 1989.-506 с.

11. Дыховичный Ю.А., Максименко В.А. Сборный железобетонный унифицированный каркас. М.: Стройиздат, 1985. - 296 с.

12. Ковнеристов Г.Б., Русинов И.А, Малышев А.Н., Коваль Ю.В. Прочность и контактная деформативность железобетонных конструкций. -Киев, Будивэльник, 1991. 152 с.

13. Прочность и жесткость стыковых соединений панельных конструкций. Опыт СССР и ЧССР. Под ред. Лишака В.И. М.: Стройиздат, 1980.- 192 с.

14. Сорокин A.M. Бессварные стыки колонн многоэтажных зданий.// Бетон и железобетон.- 1984.- № 1.- С. 17-18.

15. Бондарев В.А. Исследование бессварочных шпоночных стыков тонкостенных сборных железобетонных конструкций. Автореферат дисс. на соис. уч. ст. к-та техн. наук. Киев., 1970. - 16 с.

16. Логунова В.А., Соколов И.Б. Бессварные стыки арматуры для железобетонных конструкций промышленных и гражданских сооружений города // Научно-технические ведомости СПбГТУ, 1997. № 1-2 (7-8). - С. 96-101.

17. Руководство по замоноличиванию цементно-песчаным раствором стыков шпоночного типа в сборных железобетонных ёмкостных сооружениях / ЦНИИПпромзданий. М.: Стройиздат, 1980. - 12 с.

19. Шаров И.И. Замоноличивание и герметизация стыков сборных железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1980. - 232 с.

20. Лагойда А.В., Рубанов А.В. Комплексная противоморозная добавка на основе поташа // Бетон и железобетон. 1988. - № 2. - С. 21-23.

21. Матков Н.Г. Бетоны с суперпластификатором С-3 для сборных элементов и узлов каркасов зданий.// Бетон и железобетон.- 1989,- № 4.-С.24-27.

22. Уотсон С.К. Заделка швов под давлением в гражданском и промышленном строительстве (фирма «Уотсон Боуман»). М., ВНИИЭМ, 1971.-36 с.

23. Юкневичюте Я.А., Багочюнас В.М. О прочности старого и нового бетона с суперпластификатором С-3 // Бетон и железобетон. 1988. - № 10. -с. 33.

24. Москвин В.М., Гаркави М.С., Долгова О.А., Сафронов М.Ф. Бетоны с комплексными добавками для ремонтно-восстановительных работ // Бетон и железобетон. 1988.- № 11.- С. 9-10.

25. Михайлов Н.В., Урьев Н.Б. Коллоидный цементный клей и его применение для склеивания и омоноличивания бетонных и железобетонных конструкций и сооружений. Экспресс-информация. Кишинев: УДСМ МССР, 1961.-28 с.

26. Бовин Г.П., Павлова Т.К. Водонепроницаемые безусадочные составы для замоноличивания вертикальных шпоночных стыков сборных железобетонных резервуаров. М.: Стройиздат, 1972.- 24 с.

27. Мчедлов-Петросян О.П., Филатов Л.Г. Расширяющиеся составы на основе портландцемента. М.: Стройиздат, 1965. - 139 с.

28. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов.-М.: Стройиздат, 1971.

29. Рамачандран B.C. и др. Добавки в бетон. Справочное пособие. М.: Стройиздат, 1988.-572 с.

30. Шейкин А.Е., Якуб Т.Ю. Безусадочный портландцемент. М.: Стройиздат, 1966.- 103 с.

31. Шейнин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня. М.: Стройиздат, 1974. 191 с.

32. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона. Тбилиси: Изд-во АН Груз. ССР, 1963.- 173 с.

33. Александровский С.В. Некоторые особенности усадки бетона // Бетон и железобетон. 1959. - №10. - С.8-10.

34. Александровский С.В. Экспериментально-теоретические исследования усадочных напряжений в бетоне. М.: Стройиздат, 1965. -285 с.

35. Миненко Е.Ю. Усадка и усадочная трещиностойкость высокопрочных бетонов с органоминеральными модификаторами. Автореф. дисс. на соис. уч. ст. к.т.н. Пенза, 2004. - 19 с.

36. Кузнецов B.C. Расчет и конструирование стыков и узлов элементов железобетонных конструкций. М.: Издательство Ассоциации Строительных Вузов, 2002.- 128 с.

37. Сендеров Б.В., Фрайнт М.Я. Работа конструкций и стыков крупнопанельных домов в процессе их возведения и в период эксплуатации // Бетон и железобетон.-1971.- № П.- С. 12-14.

38. Гроздов В.Т. Дефекты стыков стеновых панелей и влияние их на несущую способность крупнопанельных зданий // Известия вузов. Строительство. 1993. - № 1. - С. 71-72.

39. Александрян Э.П. Прочность и деформативность стыков сборных железобетонных конструкций, замоноличенных полимеррастворами. -Тбилиси: Мецниереба, 1976. 118 с.

40. Стыки сборных железобетонных конструкций. Под ред. Васильева А.П. М.: Стройиздат, 1970. - 192 с.

41. Черкинский Ю.С. Полимерцементный бетон. М., Стройиздат, 1984. -212с.

42. Микульский В.Г., Игонин JI.A., Сцепление и склеивание бетона в сооружениях. М.: Стройиздат, 1965. - 128 с.

43. Микульский В.Г. Склеивание бетона. М.: Стройиздат, 1975. - 236 с.

44. Долев А.А. Эффективные клеевые композиции для омоноличивания стеновых блоков. Дисс. на соис. уч. ст. к-та техн. наук. М.: МГСУ, 2003. -162 с.

45. Матков Н.Г., Горшкова В.М. Сопряжение сборных железобетонных элементов с применением полимерных растворов. В Кн: Стыки сборных железобетонных конструкций. Под общ. ред. Васильева А.П. М.: Стройиздат, 1970. - 192 с.

46. Матков Н.Г., Напрасников И.В. Экспериментально-теоретические исследования и расчетная модель сцепления трубчато-клеевых стыков высокопрочной арматуры // Совершенствование стыков железобетонных конструкций. М, НИИЖБ, 1987.- С. 57-70.

47. Соколов Г.М. Клеи и зимнее склеивание бетона.// Известия вузов. Строительство. 2003. - №2. - С. 68-72.

48. Берген Р.И. Прочность клеевых соединений бетона на срез.// Бетон и железобетон.- 1973.- № 11. С. 23-24.

49. Мельников Ю.Л., Захаров JI.B. Стыки элементов сборных железобетонных мостовых конструкций. М., Транспорт, 1971.

50. Горшкова В.М. Сопряжение железобетонных колонн на эпоксидном полимеррастворе // Промышленное строительство. 1974. - № 1.

51. Савин П.Н., Царев В.М., Баранов В.М. Прогрессивная технология монтажа анкерных болтов под технологическое оборудование на эпоксидном клее // Известия вузов. Строительство. 1994. - № 7-8. - С. 122-124.

52. Соколов Г.М. Исследование технологических и конструкционных свойств эпоксидных клеев горячего отверждения для соединения бетонных ижелезобетонных конструкций. Автореф. дисс. на соис. уч. ст. к.т.н. Казань, 1971.-18 с.

53. Соколов Г.М. Эпоксидные пленочные клеи для бетона с улучшенными технологическими свойствами // Известия вузов. Строительство. 2003. - №3. - С. 53-57.

54. Лисенко В.А. Защитно-конструкционные полимеррастворы в строительстве. Киев: Будивельник, 1983.

55. Белов Б.П. Исследование прочности и деформативности клеештыревых стыков конструкций железобетонных мостов. Автореф. дисс. на соис. уч. ст. к.т.н. М., 1982.

56. Химическая технология вяжущих материалов: Учебное пособие. Под ред. Тимашева В.В. М.: Высшая Школа, 1980. - 472 с.

57. Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. М.: Мир, 1996. - 500 с.

58. Кузнецова Т.В. Специальные цементы. В Кн.: Бетон на рубеже третьего тысячелетия: Материалы 1-й Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона, 9-14 сент. 2001, с. 1220-1224.

59. Филатов Л.В., Царенко А.В. Геоцементные композиции с применением вторичного сырья // Строительная газета. 2002. -№33.

60. Филатов Л.В., Царенко А.В. Геоцементные композиции на основе вторичного сырья. В Кн.: Бетон на рубеже третьего тысячелетия: Материалы 1-й Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона, 9-14 сент. 2001, с.44-54.

61. Кравченко И.В. Расширяющиеся цементы. М.: Стройиздат, 1962.164 с.

62. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 464 с.

63. Кузнецова Т.В., Талабер Й. Глиноземистый цемент. М.: Стройиздат, 1988.- 272 с.

64. Ефремова И.А. Бетоны с комбинированным заполнителем на основе портландцемента с расширяющимися добавками. Автореф. дисс. на соис. уч. ст. к.т.н. Ростов-на-Дону, 1997. - 24 с.

65. Кутателадзе К.С., Габададзе Т.Г., Нергадзе Н.Г. Алунитовые безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы. Шестой международный конгресс по химии цемента. Том III Цементы и их свойства. Под общ. ред. Болдырева А.С. М.: Стройиздат, 1976.- 355 с.

66. Клигер П., Грининг Н. Эффективность расширяющегося* цемента. Пятый международный конгресс по химии цемента. Под общ. ред. Мчедлова-Петросяна О.П. М.: Стройиздат, 1973.- 480 с.

67. British Patent No 474917. «Expansiv Cements» (Assigned to Etablissements Poliet et Chausson). Nov. 10 (1937), 4 p.

68. Михайлов B.B. Патент № 68445 «Способ изготовления цемента (расширяющегося)», авг. 1942, Бюл. изобр. №5,1947.

69. Звездов А.И., Будагянц Л.И. Еще раз о природе расширения бетонов на основе напрягающего цемента // Бетон и железобетон.- 2001.- № 4.- С. 3-5.

70. Звездов А.И., Мартиросов Г.М. Бетоны с компенсированной усадкой. // Бетон и железобетон.- 1995.- № 4.- С. 3-5.

71. Звездов А.И., Титов М.Ю. Бетон с компенсированной усадкой для возведения трещиностойких конструкций большой протяженности // Бетон и железобетон.- 2001.- № 4.- С. 17-20.

72. Титова JI.A., Бейлина М.И. Расширяющие добавки для бетонов нового поколения// Бетон и железобетон. 2001. - № 4. - С. 24-27.

73. Фаликман В.Р., Сорокин Ю.В., Вайнер А.Я., Башлыков Н.Ф. Гидроксилсодержащие органические расширяющие добавки для снижения деформаций усадки бетона // Строительные материалы. 2005. - № 8. - с. 911.

74. Кардумян Г.С., Каприелов С.С. Новый органоминеральный модификатор серии «МБ» Эмбелит для производства высококачественных бетонов // Строительные материалы. - №8.-2005.-С.12-15.

75. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Дондуков В.Г. Модифицированные высокопрочные мелкозернистые бетоны с улучшенными деформационными характеристиками // Бетон и железобетон.-2006.- № 2,- С. 2-7.

76. Кристаллографическая и кристаллохимическая база данных для минералов и их структурных аналогов WWW-Минкрист // http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/sfull.php

77. Будников П.П. Кравченко И.В. Расширяющиеся цементы Основной доклад. Пятый международный конгресс по химии цемента. Под ред. Мчедлова-Петросяна. М.: Стройиздат, 1973.- 480 с.

78. Волженский А.В. Теоретическая водопотребность вяжущих, величина частиц новообразований и их влияние на деформации твердеющих систем // Бетон и железобетон.- 1969.- № 9.- С. 35-36.

79. Волженский А.В. Характер и роль изменений в объемах фаз при твердении вяжущих и бетонов // Бетон и железобетон.- 1969.- № 3.- С. 16-20.

80. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гарашин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. М.: Стройиздат, 1977.- 264 с.

81. Ларионова З.М. Образование гидросульфоалюмината кальция и его влияние на основные свойства быстротвердеющего цемента. М.: НИИЖБ, 1959.-64 с.

82. Ларионова З.М. Устойчивость эттрингита в цементных системах. Шестой международный конгресс по химии цемента. Том II Гидратация и твердение цемента. Под общ. ред. Болдырева А.С. М.: Стройиздат, 1976.358 с.

83. Candlot С. Bulletin. Societe d"Encouragement pour l"lndustrie Nationale, v.5 (1890), p.682

84. Michaelis W. Tonindustrie-Zeitung (Goslar), v.16, 1892, p.105.

85. Lerch W., Ashton F.W., Bogue R.H. Sulfoaluminates of calcium, 1. Res. Natl. Bur. Standards, 2, (1929), pp. 715-731.

86. Сиверцев Г.Н. Лапшина А.И. Сравнительные исследования обычных и расширяющихся цементов. В Кн: Совершенствование методов исследования цементного камня и бетона. Под общ. ред. Сиверцева Г.Н. М.: Стройиздат, 1968.-214 с.

87. Сиверцев Г.Н. Лапшина А.И. Расширяемость цементов. В Кн: Совершенствование методов исследования цементного камня и бетона. Под общ. ред. Сиверцева Г.Н. М.: Стройиздат, 1968. - 214 с.

88. Сиверцев Г.Н., Ларионова З.М. НТО ЦНИПС, №5381, 1955.

89. Михайлов В.В., Литвер С.Л. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1974.-312 с.

90. Lossier G. «Silikates Industrielles» №7-8,1960.

91. Lossier G. «La Geniec Civile», № 7-8, 1944.

92. Chassevent V., Stiglitz P. «Comptes rendus» №26, v.222, 1946.

93. Кравченко И.В. Глинозёмистый цемент. M., Стройиздат, 1961. -176 с.

94. Кравченко И.В., Кузнецова Т.В., Власова М.Т., Юдович Б.Э. Химия и технология специальных цементов. М.: Стройиздат, 1979. - 208 с.

95. ГОСТ 11052-74. Цемент гипсоглинозёмистый расширяющийся.

96. Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. М.: Стройиздат, 1993.-416 с.

97. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне. М: Стройиздат, 1962.

98. Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модры С., Шиссль П. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М.: Стройиздат, 1990. - 320 с.

99. Исследование и применение напрягающего бетона и самонапряженных железобетонных конструкций. Сборник научных трудов. Под ред. Михайлова В.В. и Литвера С.Л. М.: Стройиздат, 1984. - 128 с.

100. Самонапряженные и непрерывно армированные конструкции. Под ред. Михайлова В.В., Звездова А.И. М.: НИИЖБ, 1989. - 109 с.

101. Кузнецова Т.В., Розман Д.А., Мингазутдинова Т.В., Лебедев А.О., Волкова Л.С., Комарова Г.И. Влияние дисперсности напрягающего цемента на его свойства. В сб. трудов: Химия и технология специальных цементов. -НИИЦемент, 1985,152 с.

102. Кузнецова Т.В. Самонапряжение расширяющихся цементов. Шестой международный конгресс по химии цемента. Том III Цементы и их свойства. Под общ. ред. Болдырева А.С. М.: Стройиздат, 1976.- 355 с.

103. Будагянц Л.И., Литвер С.Л., Дех О.С. Самонапряженные угловые стыки плитных элементов // Бетон и железобетон.- 1984.- № 12.- С. 25-27.

104. Дех О.С. Прочность и трещиностойкость самонапряженных стыков сборных и сборно-монолитных конструкций. Дисс. на соис. уч. ст. к-та техн. наук. М.: НИИЖБ, 1984. - 262 с.

105. А.с. 310982 СССР МКИ С 04 Ь USA Стыковое соединение железобетонных элементов / В.В. Михайлов, Бердичевский Г.И. (СССР)// Открытия, изобретения, промышленные образцы, торговые знаки. 1971. -№24.

106. Дех О.С., Будагянц Л.И., Чушкин А.П. Самонапряженное стыкование растянутых элементов ёмкостных сооружений // Бетон и железобетон.- 1988.-№4.-С. 10-11.

107. Вексман A.M., Литвер С.Л., Ризоватов В.В., Будагянц Л.И. Замоноличивание стыков сборных железобетонных резервуаров с применением напрягающего цемента // Бетон и железобетон.- 1967.- № 12.

108. Мартиросов Г.М. Будагянц Л.И., Титова Л.А. Бетоны на основе расширяющихся цементов // Адрес: http://proektstroy.ru/informwrites.php?tag=462&deep=2.

109. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. - 768 с.

110. Свешников Г.В., Лузин Ю.Н. и др. Замоноличивание висячей оболочки покрытия закрытой стоянки автобусного парка // Бетон и железобетон.- 1974.- № 4.- С. 31-32.

111. Литвер С.Л., Будагянц Л.И. Напрягающий цемент для самонапряжения железобетона без тепловой обработки // Бетон и железобетон. 1968.- № 4.- С. 4-7.

112. Третьяков О.Е. Влияние комплексных добавок на свойства напрягающего бетона // Бетон и железобетон. 1988. - № 10. - С. 20-22.

113. Третьяков О.Е. Эффективность применения добавок поверхностно-активных веществ для регулирования свойств бетона на напрягающем цементе // Архитектура и строительство Узбекистана. 1982,- № 8.- С. 31-32.

114. Водонепроницаемый расширяющийся цемент и его применение в строительстве. Под общ. ред. Михайлова В.В. М.: Стройиздат, 1951. -164 с.

115. Лейрих В.Э. Расширяющийся цемент ГАШ. В сб. трудов: «Опыт строительства на Урале».- Свердловск, 1947.

116. Лейрих В.Э., Веприк И.Б., Прохоров В.Х. Способы получения безусадочного вяжущего на основе портландцемента и расширяющегося компонента. Английский патент №1, 083, 727.

117. Лейрих В.Э., Прохоров В.Х., Пивень Л.С. Безусадочный конструктивный керамзитобетон // Бетон и железобетон.- 1970.- № 9.- С. 1214.

118. Прохоров В.Х., Белова И.Ф., Лейрих В.Э. Бетон на основе расширяющегося портландцемента для замоноличивания стыков сборных сооружений // Бетон и железобетон 1970.- № 7.- С. 31-32.

119. Арбузова Т.Б. Добавка для омоноличивания стыков сборного железобетона// Бетон и железобетон.- 1988.- № 4.- С. 15-17.

120. А.с. 444746 СССР МКИ С 04 Ъ 7/54 Расширяющая добавка к цементу./ Т.Б. Арбузова, А.Н. Новопашин, Т.А. Лютикова, Э.В. Пименова (СССР)// Открытия, изобретения, промышленные образцы, торговые знаки. -1974. -№36.-С.54.

121. А.с. 835983 СССР МКИ С 04 Ь 7/14 Способ производства расширяющей добавки к цементу./ Т.Б. Арбузова, А.А. Новопашин, A.M. Дмитриев и др. (СССР)// Открытия, изобретения, промышленные образцы, торговые знаки. 1981. - №21. - С. 113.

122. Барсукова З.М. Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 1990 -320 с.

123. Вернигорова В.Н., Макридин Н.И., Соколова Ю.А. Современные химические методы исследования строительных материалов: Учебное пособие. М.: АСВ, 2003 - 224 с.

124. ГОСТ 25094-82. Добавки активные минеральные. Методы испытаний.

125. Методы исследования цементного камня и бетона. Под ред. Ларионовой З.М. М.: Стройиздат, 1970. - 160 с.

126. Липсон Г., Стал Г. Интерпретация порошковых рентгенограмм. М.: Мир.- 1972.-384 с

127. Горшков B.C. Термография строительных материалов. М.: Стройиздат, 1968.-240 с.

128. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1981. - 335 с.

129. Ратинов В.Б., Иванов Ф.М. Химия в строительстве. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1977. - 220 с.

130. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1973.-207 с.

131. Глекель Ф.Л. Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим. Ташкент: «ФАН» АН УзССР, 1975.

132. Курбатова И.И. Химия гидратации портландцемента. М.: Стройиздат, 1977.- 159 с.

133. Тараканов О.В. Структурообразование и твердение цементных бетонов с комплексными ускоряющими и противоморозными добавками на основе вторичного сырья. Дисс. на соис. уч. ст. д-ра техн. наук. Пенза.: ПТУ АС, 2003. - 570 с.

134. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. Москва: Знание, 1958.-64 с.

135. Топильский Г.В., Алданов Е.А., Фролова Л.Н. Клеевые минеральные композиции // Бетон и железобетон. 1996. - № 3. - С. 11-13.

136. Демьянова B.C., Калашников В.И., Миненко Е.Ю., Тростянский В.М., Стасевич А.В. Усадка и усадочная трещиностойкость высокопрочных бетонов. Пенза: ЦНТИ, 2004. - 112 с.

137. Теряев В.Г. Разработка и экспериментальные исследования бессварных соединений сборных внецентренно сжатых железобетонных конструкций / Автореферат дисс. на соис. уч. ст. к-та техн. наук. М., 1971. -16 с.

138. Технология напрягающего и самонапряженных железобетонных конструкций. Под ред. В.В. Михалова и C.JI. Литвера- М., Стройиздат,1975.-183 с.

139. Чмель Г.В. Модифицирование расширяющихся вяжущих веществ с целью управления собственными деформациями и прочностью бетонов. Автореферат дисс. на соис. уч. ст. к-та техн. наук. Ростов-на-Дону, 2004. -24 с.

140. Кузнецова Т.В., Розман Д.А., Мингазутдинова Т.В., Лебедев А.О., Волкова Л.С., Иващенко С.И., Астанский Л.Л. Невзрывчатое разрушающее вещество. В сб. трудов: Химия и технология специальных цементов. -НИИЦемент, 1985, 152 с.

141. Ивянский Г.Б., Белевич В.Б., Зонтов А.Ю. Заделка стыков сборных железобетонных конструкций.-М.: Стройиздат, 1966.

142. Ивянский Г.Б., Белевич В.Б. Механизированная заделка стыков сборных железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1971.

143. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций. -М.: Стройиздат, 1969. 128 с.

144. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Изд-во АСВ, 2002.- 500 с.

145. Баженов Ю.М. Магдеев У.Х., Алимов Л.А., Воронин В.В., Гольденберг Л.Б. Мелкозернистые бетоны: Учебное пособие. М.: МГСУ, 1998.- 148 с.

146. Бут Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1980.- 472 с.

147. Тимашев В.В. Избранные труды. Синтез и гидратация вяжущих материалов. М.: Наука, 1986. - 424 с.

148. Гаркави М.С. Термодинамический анализ структурных превращений в вяжущих системах. Магнитогорск: МГТУ, 2005. - 243 с.

149. Козлова В.К., Ильевский Ю.А., Карпова Ю.В. Продукты гидратации кальциево-силикатных фаз цемента и смешанных вяжущих веществ. Барнаул: АлтГТУ, 2005. - 183 с.

150. Бирюков А.И. Твердение силикатных минералов цемента. -Харьков, ХФИ «Транспорт Украины», 1999. 288 с.

151. Пащенко А.А., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. Киев: Вища школа, 1985. - 440 с.

152. Холмянский М.М. Бетон и железобетон: Деформативность и прочность. М: Стройиздат, 1997. - 576 с.1. Сухая монтажная смесь

Портландцементный камень при твердении на воздухе высыхает и претерпевает усадку, которая нередко является причиной усадочных трещин. Чтобы плотно заделать шов между сборными элементами конструкций и получить практически непроницаемый раствор, или бетон, необходимо использовать вяжущее вещество, способное после затворения в начальный период твердения увеличивать свой объем без структурных нарушений. Расширяющиеся цементы обладают контролируемым расширением , которое, проявляясь в стесненных условиях, вызывает самоуплотнение цементного камня (и бетона). Растворы и бетоны на расширяющихся цементах проктически непроницаемы для воды и нефтепродуктов (керосина, бензина и др.), которые вследствие малого поверхностного натяжения легко просачиваются через капиллярные поры портландцементного камня.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (разработан В.В.Михайловым) являетсябыстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Его получают путем тщательного смешивания глиноземистого цемента (~70 %), гипса (~20 %) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция (~10 %).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (разработан И.В.Кравченко) – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистых клинкера или шлака и природного двуводного гипса (до 30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Гипсоглиноземистый цемент обладает свойством расширения при твердении в воде; при твердении на воздухе он проявляет безусадочные свойства. Применяется для омоноличивания стыков сборных конструкций, гидроизоляционных штукатурок, плотных бетонов в железобетонном судостроении и при возведении емкостей для хранения нефтепродуктов.

Расширяющийся портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением следующих компонентов (% по массе): портландцементного клинкера 58-63; глиноземистого шлака или клинкера 5-7; гипса 7-10; доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки 23-28. расширяющийся портландцемент отличается быстрым твердением в условиях кратковременного пропаривания, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня, а также способностью расширяться в водных условиях и на воздухе при постоянном увлажнении в течении первых 3 сут.

Напрягающий цемент (разработан В.В.Ммихайловым), состоит из 65-75% портландцемента, 13-20% глиноземистого цемента и 6-10% гипса; его удельная поверхность не менее 3500 см /г. В процессе расширения в определенных условиях твердения этот цемент создает в арматуре, независимо от ее расположения в железобетонной конструкции, предварительное напряжение. Следовательно, химическая энергия вяжущего вещества используется для получения предварительно напряженных конструкций без применения механических или термических способов, требующих специального оборудования.

В зависимости от достигаемой энергии самонапряжения, определяемой по специальной методике и выражаемой в МПа, выделяют: НЦ=2, НЦ=4 и НЦ=6. начала схватывания НЦ должно наступать не ранее чем через 30 мин и конец – не позднее чем через 4 ч после затворения. Напрягающий цемент быстро твердеет, прочность НЦ при сжатии через 1 сут должна быть не менее 15 МПа, через 28 сут твердения – 50 МПа.

Самонапряженные железобетонные конструкции на НЦ отличаются повышенной трещиностойкостью, поэтому НЦ применяют для газонепроницаемых конструкций, хранилищ бензина, подводных и подземных напорных сооружений, спортивных объектов.

5. Состав, свойства и применение кислотоупорного цемента.

Состав:
Это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефторида натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кварцевый песок можно заменить в кислотоупорном цементе порошком бештаунита или андезита. Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом; сам же порошок вяжущим свойствами не обладает.

Свойства:
Прочность при сжатии кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа. Будучи стойким в кислотах (кроме фтористоводородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), кислотоупорный бетон теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается.

Применение:
Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит. Из кислотоупорного бетона изготовляют резервуары, башни и другие сооружения на химических заводах, ванны в травильных цехах. Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

Задача №1.

Определить пористость затвердевшего цементного теста из портландцемента, если содержание воды в нем 48%, а для прохождения реакции твердения требуется 20%. Плотность портландцемента 3,1 г/см .

Решение.

1. Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом

2. Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем

3. Объем цементного теста без пор

Ответ: пористость затвердевшего цементного теста = 34,9%

Задача №2.

Масса образца из древесины дуба 2х2х3 см равна 8,6г, при сжатии вдоль волокон предел прочности его оказался равный 37,3 МПа. Найти влажность, плотность и предел прочности дуба при влажности 15%, если масса высушенного такого же образца равна 7г.

Плотность

Предел прочности

R 15 =R 12 *(1 + (W – 12)) = 37.3 * (1 + 0.04 (31.5 - 12)) = 66.4 MПа.

Ответ: влажность = 31.5%; плотность = 0,54 г/см ; предел прочности = 66.4 МПа.

Вопросы

1. Области применения литых, подвижных и жестких бетонных смесей.
Литые бетонные смеси.

Благодаря применению комплексных химических добавок, включающих суперпластификатор, могут быть получены без увеличения расхода цемента нерасслаивающиеся самоуплотняющиеся литые бетонные смеси. Применение таких смесей взамен стандартных виброуплотняемых малоподвижных смесей, укладываемых с применением средств малой механизации на участках инженерного обустройства автомобильных дорог (съезды, переезды, остановочные площадки и т. п.) в городских стесненных условиях при устройстве проездов, тротуаров, а также при ремонте дорожных покрытий позволяет значительно уменьшить затраты труда, повысить его производительность и на этой основе получить экономический эффект при одновременном повышении качества строительства и улучшения условий труда.
К литым самоуплотняющимся бетонным смесям относятся смеси, не имеющие внешних признаков расслоения, подвижность которых, измеренная непосредственно перед укладкой в конструкцию, характеризуется показателем осадки стандартного конуса 20 см и более по ГОСТ 10181.1-81.

Приготовление литых стандартных бетонных смесей производится в два этапа с применением автобетоносмесителей.

Работы по применению литых бетонных смесей в строительстве покрытий и оснований следует производить в соответствии со СНиП 3.06.03-85. приготовление и транспортирование исходной малоподвижной бетонной смеси, устройство деформационных швов, уход за свежеуложенным бетоном и др. Литые бетонные смеси могут применяться при строительстве монолитных оснований и покрытий, как однослойных, так и двухслойных. Конструкция покрытия и всей дорожной одежды определяется проектом. Поперечный и продольный уклоны на участках покрытия (основания), где для бетонирования применяются литые самоуплотняющиеся бетонные смеси, не должны превышать 3%.

Бетоны, полученные из литых смесей, распределяются и уплотняются в основном под действием собственного веса, что и определяет эффективность их применения. Они характеризуются таким же или меньшим на 3-7% по сравнению с бетонами из малоподвижных смесей расходом цемента и не уступают им по прочности, деформативности и морозостойкости.

Технико-экономическая эффективность применения бетонов из литых смесей взамен стандартных обеспечивается также значительным снижением трудозатрат при устройстве дорожных оснований и покрытий, улучшением условий труда, уменьшением энергоемкости и стоимости строительства.

Подвижные бетонные смеси.

Подвижностьбетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Для определения подвижности, т.е. способности смеси расплываться под действием собственной массы, и связанности бетонной смеси служит стандартный конус. Он представляет собой усеченный, открытый с обеих сторон конус из листовой стали толщиной 1 мм. Высота конуса 300 мм, диаметр нижнего основания 200 мм, верхнего 100 мм. Внутреннюю поверхность формы-конуса и поддон перед испытанием смачивают водой. Затем форму устанавливают на поддон и заполняют бетонной смесью в три приема, уплотняя смесь штыкованием. После заполнения формы и удаления излишков смеси форму тотчас снимают, поднимая ее медленно и строго вертикально вверх за ручки. Подвижная бетонная смесь, освобожденная от формы, дает осадку или даже растекается. Мерой подвижности смеси служит величина осадки конуса, которую измеряют сразу же после снятия формы.

В зависимости от осадки конуса различают подвижные (пластичные) бетонные смеси, величина осадки конуса для которых составляет 1...12 см и более, и жесткие, которые практически не дают осадки конуса. Однако при воздействии вибрации последние проявляют различные формовочные свойства в зависимости от состава и использованных материалов. Для оценки жесткости этих смесей используют свои методы. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткие бетонные смеси.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимого для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Цилиндрическое кольцо прибора (его внутренний диаметр 240 мм, высота 200 мм) устанавливают и жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке. В кольцо вставляют и закрепляют стандартный конус, который заполняют бетонной смесью в установленном порядке и после этого снимают. Диск прибора с помощью штатива опускают на поверхность отформованного конуса бетонной смеси. Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер; вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из отверстий диска диаметром 5 мм. Время виброуплотнения (с) и характеризует жесткость бетонной смеси. Ее вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. В лабораториях иногда используют упрощенный способ определения жесткости бетонной смеси, предложенный Б.Г. Скрамтаевым. По этому способу испытание проводят следующим образом. В обычную металлическую форму для приготовления кубов размером 20 Ч 20 Ч 20 см вставляют стандартный конус. Предварительно с него снимают упоры и немного уменьшают нижний диаметр, чтобы конус вошел внутрь куба. Наполняют конус также в три слоя. После снятия металлического конуса бетонную смесь подвергают вибрации на лабораторной площадке. Стандартная виброплощадка должна иметь следующие параметры: кинематический момент 0,1 Н м; амплитуду 0,5 мм; частоту колебаний 3000 мин–1. Вибрация длится до тех пор, пока бетонная смесь не заполнит всех углов куба и ее поверхность не станет горизонтальной. Продолжительность вибрирования (с) принимают за меру жесткости (удобоукладываемости) бетонной смеси. Время, необходимое для выравнивания поверхности бетонной смеси в форме, умноженное на коэффициент 1,5 характеризует жесткость бетонной смеси.

Литые и подвижные смеси имеют жесткость 0, малоподвижные 15...20, жесткие 30...200 и особо жесткие 200 с. Применяют сверхжесткие, жесткие и подвижные бетонные смеси.

2. Способы зимнего бетонирования.

Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже для полной загрузки сооружения.
При любом способе производства бетонных работ бетон следует предохранять от замерзания до приобретения им минимальной (критической) прочности, которая обеспечивает необходимое сопротивление давлению льда и в последующем при положительных температурах способность к твердению без значительного ухудшения основных свойств бетона.

При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока, устанавливаемого в зависимости от заданной прочности. Это достигается двумя способами: первый – использованием внутреннего запаса теплоты бетона; второй – дополнительной подачей бетону теплоты извне, если внутренней недостаточно.
При первом способе необходимо применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент. Кроме того рекомендуется использовать ускоритель твердения цемента – хлористый кальций, уменьшать количество воды в бетонной смеси, вводя в нее пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, и уплотнять ее высокочастотными вибраторами. Все это дает возможность ускорить твердение бетона при возведении сооружений и добиться того, чтобы бетон набрал достаточную прочность перед замораживанием.
Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь; кроме того, в твердеющем бетоне теплота выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента).
В зависимости от массивности конструкций и температуры наружного воздуха подогревают только воду для бетона либо воду и заполнители (песок, гравий, щебень). Воду можно подогревать до 90 С, заполнители – до 40 С, цемент не подогревают. Требуется, чтобы температура бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя была не выше 30 С, так как при более высокой температуре она быстро густеет. Загустевание, т.е. потеря подвижности бетонной смеси, затрудняет укладку, а добавлять воду нельзя, т.к. вода понижает прочность бетона. Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже 5 С, а при укладке в тонкие конструкции – не ниже 20 С.

В последнее время применяют новый способ – электроподогрев смеси в специальном бункере непосредственно перед укладкой в конструкцию. В этом случае электрический ток пропускают через смесь и разогревают ее до 50 – 70 С. Разогретую смесь надо сразу же укладывать и уплотнять, т.к. она быстро густеет.
В процессе твердения бетона цемент выделяет значительное количество теплоты, зависящее от состава и тонкости помола цемента, температуры бетона и срока твердения. Теплота выделяется, главным образом, в первые 3 – 7 дней твердения. Чтобы сохранить ее в бетоне на определенный срок, необходимо покрыть опалубку и все открытые части бетона хорошей изоляцией (минеральной ватой, шевелином, опилками и т.д.), толщина которой определяется теплотехническим расчетом.

Описанный выше способ зимнего бетонирования часто называют способом термоса, т.к. подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Применение данного способа рационально, если теплота, необходимая для его первоначального твердения, сохраняется в бетоне по крайней мере 5 – 7 сут.
Конструкции тонкие или со слабой теплоизоляцией, а также возводимые при очень сильных морозах, должны бетонироваться с подачей теплоты извне. Существуют следующие три разновидности этого способа.

Обогрев бетона паром,пропускаемым между двойной опалубкой, окружающей бетон, или по трубкам, находящимся внутри бетона, или по каналам, вырезанным с внутренней стороны опалубки. Обычная температура пара 50 – 80 С. При этом бетон твердеет быстро, достигая в течение 2 сут такой прочности, которую он набирает за 7 сут нормального твердения.

Электропрогрев бетона, осуществляемый с помощью переменного тока. Для этого стальные пластинки-электроды, соединенные с электрическими проводами, укладывают сверху или с боковых сторон конструкции бетона в начале его схватывания или закладывают в бетон продольные электроды, или вбивают короткие стальные стержни для присоединения проводов. После затвердения бетона выступающие концы этих стержней срезают. Пластинчатые электроды применяют, главным образом, для подогрева плит и стен, продольные электроды и поперечные короткие стержни – для балок и колонн.
При бетонировании массивных сооружений зимой целесообразно применять электропрогрев только поверхностного слоя бетона и углов сооружения (так называемый периферийный электропрогрев), чтобы предохранить его от преждевременного замерзания.
Обогрев воздуха,окружающего бетон, производится следующим образом: устраивают фанерный или брезентовый тепляк, в котором устанавливают временные печи, специальные газовые горелки (при этом нужно строго соблюдать противопожарные правила), воздушное отопление (калориферы) или электрические отражательные печи. В тепляках ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду для твердения, или поливают бетон. Этот способ дороже предыдущего и применяется при очень низких температурах, при малых объемах бетонирования, а также при отделочных работах.
Кроме описанных выше способов зимнего бетонирования, требующих подогрева составляющих бетона или самого бетона, применяется холодный способ зимнего бетонирования, при котором материалы не подогреваются, но в воде для приготовления бетона растворяют большое количество солей: хлористого кальция CaCl , хлористого натрия NaCl, нитрита натрия NaNO , поташа K CO . Эти соли снижают точку замерзания воды и обеспечивают твердение бетона на морозе (хотя и очень медленное). Количество соли, добавляемое в бетон, зависит от ожидаемой средней температуры твердения бетона.

Бетонная смесь с добавкой поташа быстро густеет и схватываются, в результате ее труднее укладывать в опалубку. Чтобы сохранить удобоукладываемость бетонной смеси с поташом, в нее добавляют сульфитно-дрожжевую бражку или мылонафт.
Зимнее бетонирование с применением противоморозных добавок – простой и экономичный способ. Однако большое количество соли, вводимой в бетон, может ухудшить структуру, долговечность и некоторые другие свойства. При эксплуатации конструкции во влажных условиях возможна коррозия арматуры под действием хлористых солей (нитрит натрия и поташ коррозии не вызывают). Кроме того, образующиеся в процессе твердения бетона с добавками едкие щелочи могут вступить в реакцию с активным кремнеземом, содержащимся в некоторых заполнителях, и вызвать коррозию бетона.

Поэтому бетон с противоморозными добавками не рекомендуется применять в ответственных конструкциях, в бетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации во влажных условиях при наличии реакционноспособного кремнезема в зернах заполнителя, а бетон с хлористыми солями – в железобетонных конструкциях.

Похожая информация.

Категории

Популярное