Бетоны, модифицированные золем кремнекислоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат наук Доржиева, Елизавета Валерьевна

• Доржиева, Елизавета Валерьевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Доржиева, Елизавета Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА В ПРОИЗВОДСТВЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

1.1. Современные представления и основные принципы получения высокопрочного бетона

1.2. Модификаторы - основной путь к повышению качества цементных вяжущих и бетонов на их основе

1.3. Золь-гель технология как перспективный способ получения эффективного модификатора для высокопрочного бетона ^ ^ ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИСПЫТАНИЙ, ХАРАКТЕРИСТИКИ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Методы исследований и испытаний, стандарты и ГОСТ

2.2. Характеристики сырьевых материалов

2.2.1. Вяжущие

2.2.2. Заполнители 25 2.2.2. Комплексные коллоидные модификаторы 26 ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ КОЛЛОИДНЫХ МОДИФИКАТОРОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ НА ЦЕМЕНТНОМ КАМНЕ

3.1. Основные способы получения зольсодержащих добавок

3.2. Получение новых комплексных коллоидных модификаторов

3.3. Оценка и анализ эффективности комплексных коллоидных модификаторов на цементном камне

3.4. Исследование свойств комплексного коллоидного модификатора

3.5.Анализ структуры цементного камня с помощью ДТА, РЭМ

3.6. Исследование возможности получения коллоидного модификатора из стекловидного перлита и использование его в цементных композициях

Выводы по 3 главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОГО КОЛЛОИДНОГО МОДИФИКАТОРА

4.1. Разработка составов мелкозернистого бетона с содержанием комплексного коллоидного модификатора

4.2. Оптимизация составов мелкозернистого бетона с использованием комплексного коллоидного модификатора

4.3. Исследование основных физико-механических свойств модифицированного мелкозернистого бетона комплексным коллоидным модификатором

4.4. Эффективность применения комплексных коллоидных модификаторов в составах крупнозернистых бетонов 78 Выводы по 4 главе • 83 ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОГО КОЛЛОИДНОГО МОДИФИКАТОРА

5.1. Разработка и описание технологии производства высокопрочного бетона с применением комплексного коллоидного модификатора

5.2. Технико-экономическая эффективность применения комплексного коллоидного модификатора в получении высокопрочного бетона 89 Выводы по 5 главе 93 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 94 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 96 ПРИЛОЖЕНИЯ Ю7

85

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Бетоны, модифицированные золем кремнекислоты»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Бетон и железобетон по своим техническим и экономическим показателям является одним из наиболее приоритетных материалов строительства, поэтому по-прежнему важной задачей современности является повышение их качества. На данном этапе развития строительства проблемы повышения качества, долговечности, экономичности бетона и железобетона успешно решаются путем химизации этой отрасли [1]. Одним из наиболее перспективных и эффективных направлений химизации в современном строительстве является широкое использование различных органических и неорганических соединений в качестве специальных добавок к бетону. Эти добавки с полным основанием именуются модификаторами бетонной смеси и затвердевшего бетона. Интересным, но малоизученным направлением в области модификаторов для получения бетонов является применение золь-гель технологий. Еще в 1980-е гг. проф.М.М. Сычев высказал идея интереса к золь-гелям как прогрессивному методу, связанному с получением композиционных материалов с улучшенными свойствами [2].

Золь-гель технология обладает преимуществами по сравнению с традиционными методами получения материалов, так как позволяет обеспечивать высокую чистоту исходных материалов и гомогенность получаемого продукта, регулировать микроструктуру материалов на начальной стадии процесса, изменять реологические свойства дисперсной системы в широких пределах. Уникальные свойства золей позволяют создавать слои на гидратирующих частицах цемента посредством моделирования мицеллы или макромолекулы золя - структурированной коллоидной частицы, которая так или иначе будет влиять на гидратационные процессы. Технологическим преимуществом является возможность введения добавки в цементную систему вместе с водой затворения, золь равномерно распределяется в дисперсионной среде, а значит, и в бетонной смеси. Проблемой в применении золей является их низкая устойчивость при

хранении, что устраняется введением стабилизаторов, зачастую приводящих к дополнительному замедлению процессов гидратации. Решением данной проблемы может служить введение дополнительного компонента - ускорителя твердения. До сих пор в качестве золей использовались однокомпонентные дисперсии либо силикатного, либо железистого состава. В данной работе впервые предлагается способ получения многокомпонентного золя и модифицирования мелкозернистого бетона с помощью многокомпонентного золя, в составе которого дновременно содержатся три вида золя: золь кремниевой кислоты, золь гидроксида железа, золь гидроксида алюминия, а также известный ускоритель твердения цемента - кальций хлористый.

Целью работыявляется разработка технологии производства и составовмелкозернистого бетона, модифицированного новой зольсодержащей добавкой, полученной по золь-гель методу, именуемой далее комплексным коллоидным модификатором (ККМ).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- предложить технологию синтеза комплексных коллоидных модификаторов как добавок для цементных композиций и бетонов на их основе;

- изучить возможность получения коллоидного модификатора на основе стекловидного перлита Мухор-Талинского месторождения;

изучить свойства комплексного коллоидного модификатора, закономерности его влияния на технологические и эксплуатационные свойства цементных композиций и бетонов на их основе;

методом математического планированияоптимизировать составы мелкозернистых бетонов с содержанием комплексного коллоидного модификатора;

- исследовать основные физико-механические свойства мелкозернистого бетона с содержанием комплексного коллоидного модификатора.

Научная новизна работы

- предложен принцип повышения качества мелкозернистого бетона за счет его модификации комплексным коллоидным модификатором, получаемым путем

химической поликонденсации и нанодисперсного кремнезема (БЮг) на основе портландцемента по золь-гель методу;

установлен механизм структурообразования цементного камня сприменением комплексногоколлоидного модификатора.

предложен новый путь технологически упрощенного синтеза модифицирующей добавки в виде многокомпонентного золя кремниевой кислоты, гидроксидовжелеза и алюминия и известного ускорителя твердения - кальция хлористого,используемой в низких дозировках.

Практическая значимость работы

- экспериментально подтверждена эффективность применения добавки в виде комплексного коллоидного модификатора для получения изделий из мелкозернистого бетона с повышенными характеристиками прочности — в 1,5-2 раза, морозостойкости в 2-2,5 раза, водопоглощения- в 1,5-2 раза.

- разработанный комплексный коллоидный модификатор позволяет при оптимальном его содержании: повысить прочность бетона до 2,5 раз; снизить усадку и водопоглощение в 1,5-2 раза; повысить марку по морозостойкости в 22,5 раза; снизить расход цемента на 25-30% без потери прочности; ускорить введение тонкостенных конструкцийв эксплуатацию; добавка может использоваться при низких расходах цемента;

предложены оптимальные составы мелкозернистых бетонов с использованием комплексного коллоидного модификатора позволяющие получать изделия с пределом прочности при сжатии до 70-80 МПа и морозостойкостью более 300 циклов;

- получены математические модели зависимости прочности, плотности мелкозернистого бетона через 7 и 28 сут тверденияот расходов цемента и от содержания комплексного коллоидного модификатора

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение способаполучения модифицированного мелкозернистого бетона с использованием комплексного коллоидного модификатора;

, - основные принципы получения комплексного коллоидного

модификатора;

оценкасвойств и эффективность комплексного коллоидного модификаторав цементных композициях с последующим применением их для модифицирования мелкозернистого бетона; '

- свойства мелкозернистого бетона отпроцентного содержаниявводимого комплексногоколлоидного модификатора при различных расходах цемента.

Апробация работы.Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях:

- II Международная научно-практическая конференция«Строительная индустрия: вчера, сегодня, завтра» (Пенза, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства,2011);

- IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы в строительстве» (Новосибирск,Новосибирский государственный архитектурно - строительный университет, 2011);

- Международная научно-практическая конференция «Строительный комплекс России: наука, образование, практика» (Улан-Удэ, Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, 2012 г.);

- Международная научная конференция «Эффективные строительные композиты для архитектурной геоники» (Белгород, Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова,2013);

-12 Международная научная конференция «Экобетон» (Монголия, Улан-Батор, 2013);

- Научная конференция преподавателей, научных работников и аспирантов, посвященная 90-летию образования Республики Бурятия (Улан-Удэ, ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления,2013);

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, отражены в8 научных публикациях, в том числе в 4 статьях в журналах по реестру ВАК Российской Федерации. По результатам исследований получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, основных выводов, списка литературы включающего более 100 наименований, содержит 107страниц машинописного текста, 16 рисунков, 32 таблиц и 2 приложений.

Работа выполнена на кафедре «Производство строительных^ материалов, изделий и конструкций» Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управленияпод руководством кандидата технических наук, доцента Е.В. Гончиковой. Автор благодарит канд.хим.наук,доцента кафедрыН.В. Архинчееву, канд.техн.наук, доцента кафедры З.М. Гончикова за ценные замечания и; помощь при выполнении диссертации, а также всех коллег по кафедре ПСМИ за доброжелательность и постоянное внимание.

ГЛАВАI

АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА В ПРОИЗВОДСТВЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

г**

1.1. Современные представления и основные принципы получения

высококачественных бетонов

Качество материалов для несущих конструкций является основополагающим при строительстве высотных зданий. Не случайно в 4 из 5 небоскребах, входящих в пятерку самых высоких зданий мира, материалом несущих конструкций является железобетон.

Важную роль в том, какой материал используют при строительстве, играют традиции и уровень развития технологий стран.

Безусловно, каждый выбор имеет свои преимущества и недостатки. Однако ужесточение требований к безопасности высотных зданий и их устойчивости к природным и техногенным катастрофам все чаще заставляет проектировщиков и строителей использовать в качестве конструкционных строительных материалов железобетон.

Применение бетона в строительстве обусловлено рядом очевидных преимуществ этого материала: устойчивостью к ветровым нагрузкам, надежными стабилизирующими свойствами и высоким пределом огнестойкости по сравнению со стальными конструкциями [3, 4, 5].

Возможность придания бетону практически любой формы сделала его одним из самых популярных конструкционных строительных материалов XXI в., что существенным образом изменило архитектурный облик высотных зданий.

Развитие высотного строительства потребовало применения новых составов бетонов и разработки инновационных технологий приготовления бетонных смесей, новых видов опалубки, современных средств механизации по доставке

бетона на строительную площадку и транспортировке к месту укладки бетонной смеси.

Основными требованиями, предъявляемыми к бетону для строительства высотных зданий, являются:

- высокий класс прочности материала (не ниже В40) при максимально низком объеме, позволяющий снизить массу высотного здания за счет уменьшения расчетных сечений;

- высокие технологические характеристики, позволяющие подавать бетонную смесь к месту укладки с помощью бетононасосов, что значительно упрощает технологию укладки бетона и сокращает сроки производства работ;

- высокая долговечность бетона и стойкость к различным видам коррозии

[6];

Всемэтим требованиям соответствуют высокопрочные бетоны. Создание высокопрочных бетонов и растворов требует высокой культуры производства, как на стадии приготовления бетонных смесей, так и в процессе строительства объектов. Новая технология бетона и железобетона требует нового мышления, поэтому при возведении уникальных сооружений и ответственных конструкций необходимо научное сопровождение. Для получения высокопрочных бетонов необходимо применение сырьевых материалов более высокого качества и необходимы новые, затрагивающие другие масштабные уровни структуры, средства достижения высокой прочности. Основные механизмы структурообразования таких бетонов соотносится с управлением их микроструктурой, реализуются путем модифицирования микроструктуры цементного камня, например, ультрадисперсными частицами, вводимыми в состав сырьевой композиции. Для перехода в новое качество определяющее значение могут иметь следующие взаимосвязанные механизмы их структурообразования

[7]:

- механизм, обеспечивающий повышение плотности упаковки системы сложения дисперсных частиц, уменьшение ее общей пористости, изменение структуры пористости материала;

- механизм, связанныйс ролью ультрадисперсных частиц, например, частиц микрокремнезема,как центров кристаллизации соответствующим эффектом понижения энергетического порога этого процесса и его ускорения;

- механизм зонирования структуры твердения (микрообъемы структуры твердения будут оказываться в поле энергетического, термодинамического влияния отдельных ультрадисперсных частиц, что может сопровождаться формированием организованной структуры как системы кристаллитов и гидратных фаз);

- механизм, связанный с возможностью непосредственного химического участия ультрадисперсных частиц в гетерогенных процессах фазообразования гидратных соединений (такая возможность определяется как субстанциональным признаком - химико-минералогическим составом частиц, так и повышенными значениями удельной площади их поверхности и удельной поверхностной энергией). . I

Наряду с рассмотренными средствами для получения высокопрочных бетонов потребуется, во-первых, отказ от крупноконгломератной структуры и переход к мелко- и микроконгломератной. Это обеспечит сокращение числа масштабных уровней структуры материала, формирование твердой фазы с более развитой межкомпонентной поверхностью границ раздела и, как следствие, более равномерную локализацию напряжений, снижение уровня концентрации напряжений при действии на материал механической нагрузки. Во-вторых, обоснованным представляется «включение в дело» механизмов структурообразования с участием наноразмерных структурных элементов, поскольку именно модифицирование «тонкой» структуры бетона даст возможность многократного (на несколько порядков) увеличения количества физико-химических связей в системе. Так, например, модифицирование структуры бетона микро- и наномодификаторами на основе кремнезема позволяет

3 7 23

увеличить расчетное число контактов в единице объема (1 м)с4*10 до 1*10 , что в совокупности с другими факторами сопровождается заметным ростом предела прочности при сжатии бетона [8].

На протяжении последнего десятилетия вышеперечисленные

требования, предъявляемые к созданию высокопрочного бетона, остаются неизменными, но появились и новые требования, обусловленные обязательным использованием эффективных модификаторов, условиями перемешивания, укладки, уплотненйя, ухода при твердении. ~ -

Принципиальное значение имеет цемент, используемый для произволствавысокопрочногобетона. Для бетонов прочностью 110... 120 МПа необходимо использовать цемент с активностью, равной или более 50 МПа, а для бетонов М1200-1500 требуется использовать цемент с активностью более 50 МПа. Однако активность цемента является не основным фактором, как считалось ранее. Г. Гоуда и Д. Рой [9] показали, что возможности обычных цементов огромны. Имеются данные, показывающие возможность получения цементного камня с прочностью до 700 МПа на рядовом цементе, но изготовление изделий осуществляется методом горячего прессования, в результате которого выявлены следующие закономерности:

- в условиях горячего прессования прочность возрастает с увеличением температуры и давления;

зависимость «прочность-пористость» свидетельствует о резком увеличении прочности с уменьшением пористости, причем прочность при растяжении увеличивается подобно прочности при сжатии;

- фиксируется дальнейшее увеличение прочности при последующей выдержке образцов в воде.

Эти результаты свидетельствуют о том, что пористость является основным структурным фактором, лимитирующим прочность цементного камня, и что максимально низкая пористость обеспечивает наиболее высокую прочность.

Изменились и требования к минералогическому составу цемента для получения высокопрочного бетона. Требуется повышенное количество Сз8 (не менее 60%) и С3А (не менее 5-8%). , »

Получение высокопрочных бетонов достигается путем

использования специальных цементов, так называемых МБР-цементов (цементов, свободных от макродефектов) [10].

Другим типом цементов являются цементы с галогеналюминатами кальция общей формулы САСХ, где Х=Р, С1, Вг, I. Такие цементы готовятся путем смешения портландцемента с соответствующимигалогеналюминатами. Применение фторалюминатов (фторидов) наиболее перспективно как по экономическим соображениям, так и с учетом меньшей токсичности, возможности исключения высолов на поверхности бетона и коррозионного воздействия на арматуру. Бетоны с вышеописанным цементом отличаются быстрым набором прочности, что обеспечивает им высокую раннюю прочность.

Представляют интерес исследования, проведенные в Шеффилдском университете Великобритании, по определению возможности получения высокопрочного бетона [10-12]. Для получения высокопрочного бетона применялись два метода:

- по первому методу применялся цемент с высокой удельной

л

поверхностью(750 м /кг), содержащий повышенное количество гипса, по остальным показателям отвечающий требованиям стандарта;

- по второму методу использовался цемент с высокой ранней прочностью при сжатии, который характеризовался повышенным содержанием гипса и

л

удельной поверхностью, равной 450 м /кг.

Основное различие между используемыми цементами состояло в том, что высокая удельная поверхность первого способствовала ускоренному протеканию процесса гидратации; во втором случае - ускорение этого процесса в раннем возрасте было обусловлено составом цемента [13-16]. Установлено, что для цемента с высокой удельной поверхностью характерен интенсивный набор прочности только в возрасте до 28 сут.

Данный вид исследований способствовал пониманию того, что мерой прочности особого вида бетона является не повышенная активность цемента, а высокая плотность цементной матрицы.

Важным требованием при производстве бетона является использование высококачественных заполнителей, тщательно

фракционированного прочного щебня, представленного базальтом, бокситом, диабазом, кварцем, который, по сравнению с гравием, обладает лучшим сцеплением с растворной составляющей бетона. Положительным моментом при получении высокопрочных бетонов является использование высокоэффективных суперпластификаторов, а также использование суперактивных минеральных наполнителей - микрокремнезема и особых высокодисперсных зол ТЭС, не содержащих несгоревших остатков. Образование высокодисперсных гидросиликатов кальция, кристаллизующихся в порах и в контактных зонах более крупных частиц цемента и песка, улучшает структуру цементного камня, способствуя повышению ранней прочности. Формирование повышенной ранней прочности обусловлено образованием высокодисперсных гидросиликатов кальция, кристаллизующихся в порах и в контактных зонах более крупных частиц цемента и песка, что улучшает структуру цементного камня[17-21].

Долгое время развитие технологии бетона шло по пути детального изучения свойств и возможностейэффективного использования цемента и заполнителей. Гораздо меньшее внимание уделялось воде затворения. Вместе с тем вода, как структурообразующий компонент сырьевой смеси, играет важнейшую роль в формировании структуры исвойств цементных композитов. В предыдущие годы разработаны методы структурирования воды затворения путем ее омагничивания, воздействия электромагнитным полем, электрохимической, акустической, плазменной активации и др. [22-24]. - Однако широкого применения методы физической активации воды затворения не нашли. Например, вода затворения, активированная магнитным полем, полностью теряет свои вновь приобретенные свойства за очень короткий промежуток времени, при этом для эффективноймагнитоактивации требуется очень тонкая настройка аппаратных средств. При электрохимической активации воды наибольшая трудность заключается в сложности нахождения оптимальных параметров режима электрообработки (напряженность электрического поля, плотность тока,

продолжительность обработки), которые зависят от множества факторов

(свойства используемых материалов, физико-химические характеристики исходной воды, температура среды). Такие параметры можно определить только экспериментальным путем в заводских условиях. Но наиболее существенная причина, затрудняющая повсеместное внедрение методов физической активации, заключается в необходимости дооснащения технологических линий специальным дорогостоящим оборудованием для активации воды и полной переработки технологических регламентов. С развитием нанотехнологий [25] возникают новые способы влияния на структуру и свойства воды [26-27], в связи с чем появляется возможность целенаправленногоуправленияпроцессом структурообразования и свойствами цементных композитов, представляющих собой сложную иерархическую систему, включающую и наноуровень [28].

В России бетоны особо высокой прочности достаточно долгое время были не востребованы. Средние прочности бетонов, применяемых в России, почти вдвое ниже, чем в США, и на 30-50% ниже, чем в европейских странах. Эффективные конструкции из высокопрочных бетонов составляют в России 0,5% от общего объема, в США - более 1% от общего объема, в Норвегии - более 10% [3,29].

В последние десятилетия в России все женачали проявлятьглубокий интерес к высокопрочным бетонам.По-видимому, оправдывается прогноз Ю.М. Баженова, который на международной конференции в Белгороде отмечал: «...в будущем основное внимание будет уделяться не экономии какого-либо материала, например, цемента, а получению качественного конкурентоспособного материала». К таким конкурентоспособным материалам следует отнести высокопрочные бетоны с высокой ранней и высокой нормативной прочностью [30].

Исследования в области получениявысокопрочных бетонов выполнены российскими учеными Ю.М. Баженовым, В.Г. Батраковым, H.H. Долгополовым, С.С. Каприеловым, П.Г. Комоховым, В.Р. Фаликманом и др.[3, 31-36].

»

1.2. Модификаторы - основной путь к повышению качества

цементных вяжущих и бетонов на их основе

Материалы международных симпозиумов последнего десятилетия _____показывают, что магистральным направлением в технологии бетона является

з

использование полифункциональных добавок - модификаторов. Теоретические1 знания в области модифицированного бетона формируются благодаря исследованиям в области твердения и гидратации цемента, физико-химической механики и других направлений строительного материаловедения и отражают специфику механизмов структурообразования и деструкции бетона в присутствии добавок. Однако, несмотря на успехи в создании теоретической базы и накопленный практический опыт, проблема рационального модифицирования бетона является актуальной для строительного материаловедения и технологии. К причинам ее усложнения относится:

1) множественность критериев оценки модифицированных бетонов, что приводит к необходимости принятия компромиссных инженерных решений;

2) многокомпонентность рецептуры добавок, что ведет к необходимости учета как индивидуального, так и совместного влияния добавок;

3) комплексный характер процессов модификации, что затрудняет анализ воздействий добавок исходя из теоретических положений и т.д. [37].

Из вышеперечисленных факторов особое внимание для изучения представляет собой 2-йфактор- многокомпонентность рецептурных добавок. Современные способы высокопрочных бетонов связаны с регулированием ихпоровой структуры путем введения комплексныхорганоминеральных модификаторов [38]. В состав комплексных органоминеральныхмодификаторов чаще всего входят суперпластификаторы, ускорители твердения цемента имикронаполнители в виде высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов техногенного происхождения (микрокремнезем, зола-уноса и т.д). Каждый компонент модификатора выполняет свою определенную функцию:

суперпластификаторыдиспергируют цементные конгломераты, отделяют воду, иммобилизованную в период схватывания твердеющей системы, понижают водопотребность. Однако у суперпластификаторовимеетсяпобочный эффект - частицы суперпластификатора за счет свой полимерной природы блокируют цементныечастицы и тормозят, -процессы гидратации. Негативное воздействие суперпластификаторов" компенсируется введением ускорителей твердения, которые, как правило, являются электролитами [39];

ускорители твердения цементаразрушают гидратные оболочки коллоидных частиц продуктов гидратации цемента, понижают концентрацию извести в жидкой фазе и ускоряют процессы коагуляции гелевидных гидратных новообразований [40];

-высокодисперсные наполнители кольматируют макро- и микропоры, уплотняют структуру цементного камня и бетонов на их основе. Как известно, наполнители содержат микрокремнезем (МК) различной дисперсности, включая и наночастицы. МКможет также играть роль ускорителейтвердения цемента, за счет взаимодействия с портлантидом с образованием дополнительных гидросиликатов кальция. Влияние МК на формирование структуры цементной системы зависит от взаимодействия двух факторов: «физического» и «химического». Первый фактор, связанный в основном с ультрадисперсным размером МК и в меньшей степени с химико-минералогическим составом, оказывает существенное влияние на поведение цементной системы на стадии коагуляционного структурообразования, т.е. когда система находится в пластичном состоянии. Особенности системы с МК связаны с заполнением ультрадисперсными частицами пространства между грубодисперсными частицами цемента и образованием многочисленных, хотя и ослабленных, коагуляционных контактов между частицами твердой фазы. Эти обстоятельства, так же как уменьшение объема свободной воды в системе (за счет увеличения объема адсорбционно-связанной), резко изменяют реологические и технологические свойства: повышают вязкость, пластическую прочность, а также связность (нерасслаиваемость) и тиксотропность смесей. Кроме того,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Доржиева, Елизавета Валерьевна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баженов Ю.М. Бетоны XXI века / Ю.М. Баженов // Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций: материалы междунар. конф. - Белгород. - 2006. - С. 3-5.

2. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита, структура системы и пути ее реализации / П.Г. Комохов // Строительные материалы. - 2010. - №2. - С.60-61.

3. Баженов Ю.М., Фаликман В.Р. Новый век: Новые эффективные бетоны и технологии / Ю.М. Баженов, В.Р. Фаликман // Материалы I Всерос. конф. - М., 2009. - С. 91-101.

4. Баринова Л.С., Песцов В.И. Сборный и монолитный железобетон в Российском строительстве / JI.C. Баринова, В.И. Песцов // Материалы I Всерос. конф. по бетону и железобетону. - М., 2001. - С. 4-53.

5. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве / Ю.С. Волков // Бетон и железобетон. - 1994. - №7. - С.27-31.

6. Годфри К. Новый рекорд прочности бетона / К. Годфри // Гражданское строительство. - 2008. - №10. - С.2-5.

7. Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Высокотехнологичные высокопрочные бетоны: вопросы управления их структурой / Е.М. Чернышов, Д.Н. Коротких // Современные проблемы строительного материаловедения и технологии: материалы междунар. конф. - Воронеж, 2008. - С.424-429.

8. Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Модифицирование структуры цементного камня микро- и наноразмерными частицами кремнезема (вопросы теорий и приложений) / Е.М. Чернышов, Д.Н. Коротких // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. - 2008. -№5. - С.30-32.

9. Gouda G.R., Roy D.M. Characterization of hot pressed cement postes / G.R. Gouda, D.M. Roy // Cer. Soc. - 1976. - № 9-10. - P. 412-413.

10. Попкова О.М. Конструкции зданий и сооружений из высокопрочного бетона / О.М. Попкова // Серия строительные конструкции / Обзорная информация. Вып. 5. М.: Изд-во ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1990. - С. 77.

11. Попкова О.М. Трубобетонные колонны высотных зданий из высокопрочного бетона в США / О.М. Попкова // Бетон и железобетон. -1990.№1. - С.29-31.

12. Попкова О.М. Монолитные железобетонные конструкции зданий повышенной этажности за рубежом / О.М. Попкова // Обзорная информация. М.: Изд-во ВНИИНС, 1990.

13. Волков Ю.С. Монолитный железобетон / Ю.С. Волков // Бетон и железобетон. - 2000. - №1. - С. 27-30.

14. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве / Ю.С. Волков // Бетон и железобетон. - 1994. - №7. - С.27-31.

15. Дыховичный Ю.А. Сборный железобетон унифицированный каркас / Ю.А. Дыховичный. - М.: Стройиздат, 1985. - С.295.

16. Каприелов С.С., Батраков В.Г. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива / С.С. Каприелов, В.Г. Батраков // Бетон и железобетон. - 1996. - №6. - С.6-10.

17. Аганин С.П. Бетоны низкой водопотребности с модифицированным кварцевым наполнителем: автореф. дис. ... канд. техн. наук / С.П. Аганин. -М., 1996.-28 с.

18. Батраков В.Г. и др. Оценка ультрадисперсных отходов металлургических производств как добавок в бетон / В.Г. Батраков, С.С. Каприелов, Ф.И. Иванов, A.B. Шейнфельд // Бетон и железобетон. -1990. -№12. - С.15-17.

19. Волков Ю.С. Новый евростандарт на бетон / Ю.С. Волков // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. - 2000. -№4.-С. 16-17.

20. Высоцкий С.А. Минеральные добавки для бетонов / С.А. Высоцкий // Бетон и железобетон. - №2. - 1994. - С.7-10.

21. Каприелов С.С., Булгакова Н.Г. Высокопрочный пневмобетон для защитных покрытий / С.С. Каприелов, Н.Г. Булгакова // Бетон и железобетон. -1993.-№5.-С. 7-8.

22. Бадьин Г.М., Легалов И.Н. Влияние магнитной обработки воды на свойства цементных растворов и бетонов / Г.М. Бадьин, И.Н. Легалов //, Популярное бетоноведение. - 2006. - №4. - С.85-87.

23. Леонов Б.И. Электрохимическая активация воды и водных растворов: прошлое, настоящее, будущее / Б.И. Леонов // Сб. тр. I Междунар. симпозиума по электрохимической активации. - М.: Изд-во ВНИИМТ, 1997.

24. Юдина А.Ф. Бетонная смесь на воде затворения, предварительно обработанной электрическим полем / А.Ф. Юдина // Популярное бетоноведение. - 2005. - №5. - С. 65-77.

25. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии /

A.И. Гусев. - М.: Физматлит, 2005. - С. 416.

26. Королев Е.В., Баженов Ю.М., Береговой В.А. Модифицирование строительных наноматериалов наноуглеродными трубками и фуллеренами / Е.В. Королев, Ю.М. Баженов, В.А. Береговой // Строительные материалы-2006. - №8[приложение к научно-техническому журналу «Строительные материалы». - 2006. - №9]. - С. 2-4.

27. Пухаренко Ю.В., Никитин В.А., Летенко Д.Г. Наноструктурирование воды затворения как способ повышения эффективности пластификаторов бетонных смесей / Ю.В. Пухаренко,

B.А. Никитин, Д.Г. Летенко // Строительные материалы.- 2006. - №8 [приложение к научно-техническому журналу «Строительные материалы». -2006.-№9].-С. 11-13.

28. Пухаренко Ю.В., Аубакирова И.У., Никитин В.А. Структура и свойства наномодифицированных цементных систем // Наука и инновации в строительстве / Ю.В. Пухаренко, И.У. Аубакирова, В.А. Никитин / Современные проблемы строительного материаловедения и технологии: сб. тр. междунар. конф. - Воронеж, 2008. - Т. 1. - Кн. 2. - С. 424-429.

29. Звездов А.И., Волков Ю.С. Бетон и железобетон: наука и практика

A.И. Звездов, Ю.С. Волков // Материалы I Всерос. конф. по бетону и железобетону. - М., 2001. - С. 288-297.

30. Баженов Ю.М. Технология бетонов XXI века / Ю.М. Баженов // Новые научные направления в строительном материаловедении: Сб. тр. акад. чтений РААСН. - Белгород, 2005. - 4.1. - С. 9-19.

31. Каприелов С.С. Модифицированные высокопрочные мелкозернистые бетоны с улучшенными характеристиками /С.С. Каприелов // Бетон и железобетон. - №2. - 2006. - С. 2-7.

32. Батраков В.Г. Модификаторы бетона: новые возможности и перспективы / В.Г. Батраков // Строительные материалы.- 2006. - №10. -С.23-27.

33. Батраков В.Г. и др. Оценка ультрадисперсных отходов металлургических производств как добавок в бетон / В.Г. Батраков, С.С. Каприелов, Ф.И. Иванов, A.B. Шейнфельд // Бетон и железобетон. -1990. - №12. - С.15-17.

34. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика /

B.Г. Батраков // 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1998. - С. 768.

35. Долгополов Н.И. и др. Высокопрочный бетон из подвижных и литых смесей / Н.И. Долгополов, Ш.Т. Бабаев, Н.Ф. Башлыков, В.М. Несветайло, Э.Н. Касимов // Технологическая прочность и трещиностойкость сборного железобетона: сб. тр. ВНИИ железобетона. - М:, 1988.

36. Долгополов Н.И., Комоцкий В.Н., Суханов M.JL Совершенствование технологии сборного железобетона за счет применения суперпластификаторов / Н.И. Долгополов, В.Н. Комоцкий, M.JI. Суханов // Совершенствование технологии бетона за счет применения новых химических добавок. - М.: Знание, 1984.

38. Тараканов О.В., Пронина Т.В., Теришкина М.С. Применение комплексных органоминеральных добавок в технологии монолитного бетона

/ O.B. Тараканов, T.B. Пронина, M.C. Теришкина // СтройПРОФИль. - 2007. - №6. - С. 7-9.

39. Батраков В.Г. Суперпластификаторы: исследование и опыт применения / В.Г. Батраков // Применение химических добавок в технологии бетона. - М.: Знание, 1980. - С.29-36.

40. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон / В.Б. Ратинов, Т.И. Розенберг // М.: Стройиздат, 1989. - С. 188.

41. Шабанова H.A., Саркисов П.Д. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема / H.A. Шабанова, П.Д. Саркисов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - С. 207.

42. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны / В.Г. Батраков. - 2-е изд., перераб. и доп.- М., 1998. - СП61.

43. Айлер Р.К. Химия кремнезема / Р.К. Айлер: пер. с англ. Т.1, 2. - М.: Мир, 1982.-С.712.

44. Нанотехнологии. Азбука для всех / Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Физматмет, 2008. - С.367.

45. Войтович В.А., Хряпченкова И.Н., Яворский A.A. Нанотехнологии в производстве силикатного кирпича / В.А. Войтович, И.Н. Хряпченкова,

A.A. Яворский // Строительные материалы. - 2010. - №2.

46. Степанова И.В. Разработка и применение новых зольсодержащих добавок для повышения качества бетонов разной плотности: автореф. дис. ... канд. техн. наук / И.В. Степанова. - СПб., 2004. - С.24.

47. Пат. РФ №200411064/03 Высокопрочный бетон / Л.Б. Сватовская,

B.Я. Соловьева, П.Г. Комохов, И.В. Степанова, A.M. Сычева. Заявл. 26.03.2004; опубл. 20.07.2005.

48. Пат. РФ №2331602 СО №33/18 Высокопрочный бетон / Н.В. Коробов, Я.Д. Которажук. Заявл. 19.03.2007; опубл. 20.08.2008.

49. Пат. РФ №2004110 СО №33/18 Высокопрочный бетон / Л.Б. Сватовская, В.Я.Соловьева, П.Г. Комохов, И.В. Степанова, A.M. Сычева. Заявл. 20.08.2005;опубл. 19.03.2007.

50. Пат. РФ №243099 С1 Высокопрочный бетон / Л.Б. Сватовская, В.Я. Соловьева, Н.В. Коробов, И.В. Степанова, Д.С. Старчуков. Заявл. 07.04.2010; опубл. 10.11.2011.

51. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон / В.Б. Ратинов, Т.Н. Розенберг. - М., 1989. - С. 120.

52. Пат. РФ №2278839 С1, МПК6 С01ВЗЗ/18 Комплексная добавка / Л.Б. Сватовская, Д.В. Терчит, A.B. Бородуля, Ю.Н. Темник. Заявл. 31.12.2004; опубл. 27.06.2006.

53. Пат. РФ №2008138 С1, МПК6 С01ВЗЗ/18 Высокопрочный бетон / E.H. Демин, Н.М. Ярчак. Заявл.Д|р1|р;

54. Пат. РФ №2008138 Добавка для бетонной смеси / Н.В. Коробов, Д.С. Старчуков, Н.В. Наумов, П.В. Беляев, Н.М. Ромащенко. Заявл. 26.09.2008; опубл. 27.12.2009.

55. Пат. РФ №2332379С04 В28/04 Высокопрочный бетон / Л.Б. Сватовская, В.Я. Соловьева, И.В. Степанова, A.M. Сычева, Н.В. Коробов, Д.С. Старчуков. Заявл. 11.12.2006;опубл. 27.08.2008.

56. Коренькова С.Ф. Структура и свойства цементного бетона с добавкой микродисперсного карбоната кальция / С.Ф. Коренькова // Строительство. - 2008. - №6. - С. 34-37.

57.Сватовская Л.Б. Нанодобавки из кремне- и железосодержащего-(Ш)-золя для тяжелого бетона / Л.Б. Сватовская // Нанотехнологии в строительстве. - 2010. - №5. - С.61-70.

58. Пат. РФ №2278084С04 В28/04 Сырьевая смесь / Л.Б. Сватовская, В.Я. Соловьева, И.В.Степанова, А.М.Сычева, Н.В. Коробов, Т.В.Смирнова. Заявл. 22.02.2005; опубл. 20.06.2006.

59. ГОСТ 30744-2001 Цементы. Методы испытаний; Общие положения. - М.: Изд-во стандартов. - 2001. - 14 с.

60. ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при сжатии и изгибе. - М.: Изд-во стандартов. - 1981. - 12 с.

61. ГОСТ 10180-90 (2003) Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 34 с.

62. ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 17 с.

63. ГОСТ 10060.0-95 Методы определения морозостойкости. Общие требования. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 5 с.

65. ГОСТ 12730.3-78 (2002) Бетоны. Методы определения водопоглощения. М.: Изд-во стандартов, 2002. - Зс.

66. Урханова JI.A. О комплексном использовании основных и сопутствующих пород Мухор-Талинского месторождения перлитов для производства эффективных строительных материалов // Строительный комплекс России. Наука, образование, практика: Матер, междунар. науч.-практ. конф. - Улан-Удэ, 2006. - С. 176-180.

67. Alexander G.B. The polymerization of monosilicic acid // J. Amer. Chem. Soc. 1954. - V.76. -N8. - P. 2094-2096.

68. Greenberg S.A., Sinclear D. The polymerization of acid // J. Phys. Chem. 1955. - V.59. - N5. - P. 435-440.

69. Gosh B.N., Moulisk S.P. Rate of polymerization of silicic and the effect of organic solvents on it // J. Ind. Chem. Soc. 1962. - V.39. -N5 - P. 801-806.

70. Coudurier M., Baudru В., Donnet G.B. Etude de la polycondensation de aside disilique // Bull. Chem. Soc. Franse. - 1971. - N5. - P. 3154-3160.

71. Рамачандран В., Фельдман P., Бодуэн Дж. Наука о бетоне / В. Рамачандран, Р. Фельдман, Дж. Бодуэн. Пер. с англ. - М.: Стройиздат, 1986.-С.280.

72. Урханова Л.А., Лхасаранов С.А. Мелкозернистый цементный бетон с нанодисперсным модификатором / Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов // Нанотехнологии в строительстве. - №4. - 2010. - С.42-52.

73. Пат. РФ №2489381 Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой / Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов, Э.Г. Дамдинов. Заявл. 20.06.2011 ;опубл. 10.08.2013.

74. Шабанова Н.А., Фролов Ю.Г., Павлов А.И. Исследование процессов старения кремниевых кислот в водных растворах / Н.А. Шабанова, Ю.Г. Фролов, А.И. Павлов // Получение и применение гидрозолей кремнезема / Под ред. Ю.Г. Фролова. - Тр. МХТИ. - 1979. Вып. 107. - С. 5258.

75. Govent G.J.S. Critical factors in the colometric determination of silica//J. Analit. chim. act. - 1964. - V.25. - N8. - P. 69-70.

76. Шабанова H.A., Попов B.B., Фролов Ю.Г. Гель-хромотографическое исследование водных растворов кремниевой кислоты / Н.А. Шабанова, В.В. Попов, Ю.Г. Фролов // Химия и хим.технология. - 1986. -С. 67-70.

77. Yablonskaya O.I., Ryndina T.S., Voeikov V.L., Khokhlov A.N. Paradoxical effect of hydrated C60-fullerene at an ultralow concentration on the viability and aging of cultured Chinese hamster cells// Moscow University biological sciences bulletin, издательство Allerton Press (New York, N.Y., United States). -V. 68. - N 2. - P. 63-68.

78. Строкова B.B., Лесовик В.В. Оценка микроструктуры искусственных композитов /В.В. Строкова, В.В. Лесовик // Строительные материалы. - №3. - 2007. - С. 22-25.

79. Строкова В.В. Описание строительных материалов гидратационного твердения / В.В. Строкова // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Резервы производства строительных материалов». - 1997. - С. 141-142.

80. Соколов В.Н. Формирование микроструктуры / В.Н. Соколов // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 7. - С.83-88.

81. Хализова В.А., Столярова И.А., Хитров В.Г. Определение кремния и алюминия в минеральном сырье / В.А. Хализова, И.А. Столярова, В.Г. Хитров; под ред. Г.В.Остроумова. - М., 1982. - С. 280.

82. Бететхин А.Г. Курс минералогии / А.Г. Бетехтин. - М.: Госгеолтехиздат, 1961. - С 330.

83. Alexander G.B., Heston W.M. The solubility of Amorphous Silica in water// J. Phys. chem.-1954. - V. 58. - P 433.

84. Ugarte D. Morphology and structure of graphitic soot particles generated in arc - discharge C60-production // Chem. Phys. Lett. - 1992. - V. 198. - P. 596602.

85. Данзанов Ц.М. Перлиты Мухор-Талы и эффективность их комплексного использования / Ц.М. Данзанов. - Улан-Удэ: Бурят, кн. изд-во, 1976.-С.48.

86. Власов В.В., Барсукова Л.Г. Влияние щелочной составляющей активного алюмосиликатного сырья на прочность известь содержащих систем твердения / В.В. Власов, Л.Г. Барсукова // Строительные материалы. -2003.-№ 12. - С.23-34.

87. Авт. св-во №791676 (61) Вяжущее / Н.В. Архинчеева, К.М. Марактаев, С.А. Сиденов // Дополнительное к авт. св-ву (22). Заявл. 210279 (21) 2726964/29-33 с присоединением заявки M (51) M. Кл, С 04 В 7/14.

88. Жерновой Ф.Е. Композиционные вяжущие с использованием перлита / Ф.Е. Жерновой. - Белгород, 2010. - С.34-35.

89. Каприелов С.С. Модифицированные высокопрочные мелкозернистые бетоны с улучшенными характеристиками / С.С. Каприелов // Бетон и железобетон. - 2006. - №2. - С. 2-7.

90. Баженов Ю.М. и др. Технология и свойства мелкозернистых бетонов / Ю.М. Баженов, Л.А. Алимов, В.В. Воронин. - Алматы, 2000.

91. Бирюков В.В. Практическое руководство по применению методов планирования экспериментов для поиска оптимальных условий в многофакторных процессах / В.В. Бирюков. - Рига: Зинтыс, 1969.

92. Хикс И. Основные принципы планирования эксперимента / И. Хикс. - М.: Мир, 1967. - С.263.

93. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. -М.: Мир, 1970. - С. 223.

94. Батраков В.Г. Повышение долговечности железобетона добавками-модификаторами / В.Г. Батраков // Бетон и железобетон. - 1987. - № 7. -С.40-42.

95. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера / О.В. Кунцевич. - Л.: Стройиздат, 1983. - С. 130.

96. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. -М.: Стройиздат, 1979.

97. Баринова Л.С., Песцов В.И. Сборный и монолитный железобетон в Российском строительстве / Л.С. Баринова, В.И. Песцов // Материалы I Всерос. конференции по бетону и железобетону. - М., 2001. - С. 44-53.

98. Хозин В.Г., Сальников A.B., Морозова H.H. Влияние комплексной химической добавки на формирование прочности бетона / В.Г. Хозин, A.B. Сальников, H.H. Морозова // Материалы V Акад. чтений РААСН. -Воронеж, 2003. - С.506-508.

99. Вовк А.И. Современные добавки в бетон для современного строительства / А.И. Вовк // Строительные материалы. - 2006. - №10. -С. 67-69.

100. Волков О.И., Скляренко В.К. Экономика предприятия: курс лекций / О.И. Волков, В.К. Скляренко. - М.: ИНФРА-М., 2005. - С .280.

101. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Технология вяжущих материалов.