Общие выводы по применению тонкодисперсных
минеральных наполнителей в цементных композициях
1. На основе теоретических и экспериментальных исследований выявлена роль дифференциальной пористости, характеризуемой неоднородностью распределения пор в обьеме и многоранговостью порового пространства (разноразмерностью пор), как сильного самостоятельного структурного фактора, соизмеримого по влиянию на прочность пористых материалов с действием общей пористости. Количественная оценка влияния факторов дифференциальной пористости на прочность пористых материалов показала, что степень влияния неоднородности пористости материалов с хрупкой структурообразующей фазой в области малых значений интегральной плотности V=0,1...0,3 достигает десятичного порядка и более, в области средних значений V=0,3...0,7 составляет до 2...5 раз. В области высоких значений V (низкой пористости) влияние структурной неоднородности на прочность оказывается минимальным. Многоранговость пористости снижает прочность в 8...16 раз.
2. Экспериментальными исследованиями показано влияние взаимодействия пор разных рангов (макропор и микропористой структуры) на прочность цементного камня. Макропористость в этих экспериментах моделировалась в цементных призмах сквозными круговыми отверстиями и гранулами пенополистирола разных фракций.
3. Оптимизация структуры пористых материалов типа цементного камня, с целью повышения прочности сводится к направленному регулированию дифференциальной пористости и, в частности, к понижению уровня многоранговости. Использование тонкодисперсных минеральных наполнителей различной природы в цементных композициях дает возможность понизить уровень многоранговости пористости через снижение среднего размера капиллярных пор, повышения однородности распределения пор в обьеме.
4. Получены теоретические зависимости среднего размера капиллярных пор в цементном камне от степени гидратации, дисперсности наполнителей, их обьемной концентрации, гидравлической активности и плотности для различных вариантов введения наполнителя в водовяжущую пасту. Показано, что наибольшее влияние на снижение среднего размера капиллярных пор оказывает дисперсность и обьемная концентрация наполнителей.
5. Исследован ряд материалов разной минералогической природы из числа неорганических отходов промышленности и природного сырья с точки зрения их пригодности для использования в качестве тонкодисперсных наполнителей в цементные композиции. Основными критериями при выборе отходов явились: энергозатраты при размоле до требуемой дисперсности; наличие в составе отходов химических соединений, накладывающих ограничения по использованию их в цементных композициях (удовлетворение санитарным требованиям по предельно допустимым концентрациям токсичных соединений).
6. С применением комплекса физико-механических и физико-химических методов (ртутной порометрии, металлографической микроскопии, рентгеновского анализа) экспериментально подтверждено влияние дисперсности и обьемной концентрации тонкодисперсных наполнителей на дифференциальную пористость и прочность на сжатие цементного камня. Эксперименты на портландцементе ПЦ500-Д0 с использованием кварцевого наполнителя (Sf=9000 см2/г) и суперпластификатора С-3 показали максимальную прочность цементного камня 140 Мпа в трехмесячном возрасте.
7. Исследованы основные строительно-технологические свойства смешанных вяжущих, получаемых:
- смешиванием портландцемента с тонкодисперсными наполнителями из известняка-ракушечника (Sf=10200 см2/г), горелой породы (Sf=11500 см2/г), золы гидроудаления ТЭС (Sf=10800 см2/г), пиритных огарков (Sf=9500 см2/г) и керамзитовой пыли (Sf=9800 см2/г). Активность вяжущих при 20...30%-ном содержании наполнителей не ниже активности исходного портландцемента;
- совместным измельчением портландцемента с мелкодисперсной фракцией отхода известняка-ракушечника в дезинтеграторной установке. Активность вяжущего не ниже активности портландцемента при 30%-ном содержании наполнителя;
- смешиванием портландцемента с добавкой активированной горелой породы, получаемой совместным измельчением с сухим суперпластификатором С-3 в лабораторной шаровой мельнице. Активность вяжущего на 10% выше активности портландцемента при 30%-ном содержании наполнителей.
8. Методом математического планирования эксперимента оптимизирован состав смешанного вяжущего на портландцементе ПЦ500-Д0 с добавкой наполнителя в виде горелой породы с удельной поверхностью Sf=11500 см2/г. При 20%-ном содержании наполнителя в составе вяжущего прочность на сжатие составила 53 Мпа, на растяжение при изгибе 6,8 МПа.
9. Использование тонкодисперсных наполнителей в составах цементно-песчаных растворов позволяет увеличить водоудерживающую способность на 15...25% и способствует сохранению нерасслаиваемости растворов.
10. Бетоны с 20%-ным содержанием тонкодисперсных наполнителей с удельной поверхностью Sf=9000...11000 см2/г имеют марку по прочности на сжатие и растяжение при изгибе не ниже марочной прочности бетонов без наполнителей. Введение суперпластификатора С-3 в количестве 0,7% от массы дисперсных продуктов, позволило увеличить прочность бетонов на 68...92% и прочности на растяжение при изгибе на 57...67%.
email:
KarimovI@rambler.ru
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа,
почтовый ящик 21
Теоретическая механика Сопротивление
материалов
Прикладная механика Детали
машин Теория машин и механизмов