Безусадочные золо-цементно-песчаные стяжки для использования в гражданском строительстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Музалевская, Наталья Владимировна

• Музалевская, Наталья Владимировна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Музалевская, Наталья Владимировна

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 БЕЗУСАДОЧНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ:

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СОСТАВЫ

1.1 Виды усадочных деформаций

1.2 Факторы, влияющие на усадку цементного камня

1.3 Способы обеспечения безусадочности цементной композиции

1.3.1 Цементные композиции с добавкой оксидов кальция

и магния

1.3.2 Цементные композиции с образованием

эттрингитоподобных фаз

1.4 Состав и строительно-технические свойства высококальциевых

зол

1.5 Собственные деформации цементной композиции, содержащей высококальциевую золу

1.6 Стяжки для пола

1.6.1 Основные проблемы при устройстве стяжек и

пути их решения 3

Выводы к главе 1

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Методы исследования

2.1.1 Стандартные методы испытания 3

2.1.2 Оригинальные методы испытания

2.1.3 Рентгенофазовый анализ

2.1.4 Дифференциально-термический анализ

2.1.5 Статистическая обработка результатов

2.2 Характеристика сырьевых материалов

2.2.1 Высококальциевая зола ТЭЦ

2.2.2 Портландцемент

2.2.3 Глиноземистый цемент

2.2.4 Строительный гипс

2.2.5 Песок 47 2.3 Методика изготовления и испытания стяжек для пола

3 СОБСТВЕННЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ЦЕМЕНТНО-ЗОЛЬНОГО

КАМНЯ И ИХ РЕГУЛИРОВАНИЕ

3.1 Собственные деформации цементно-зольного камня

3.2 Изменение фазового состава цементно-зольных композиций

при гидратации и твердении

3.2.1 Результаты рентгенофазового анализа

3.2.2 Результаты дифференциально-термического анализа

3.3 Регулирование собственных деформаций цементно-зольного

камня введением дополнительных расширяющих компонентов

3.4 Изменение фазового состава цементно-зольного вяжущего

при введении дополнительных расширяющих компонентов

3.4.1 Результаты рентгенофазового анализа

3.4.2 Результаты дифференциально-термического анализа 71 Выводы к главе 3

4 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ СТЯЖКИ ДЛЯ ПОЛА НА ОСНОВЕ ВКЗ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ СТАБИЛЬНОСТИ СОБСТВЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

4.1 Оптимизация количества золы вводимой в состав стяжки

4.2 Изменение подвижности растворной смеси и ее влияние на собственные деформации золо-цементно-песчаного камня

4.3 Регулирование собственных деформаций золо-цементно-песчасного камня введением дополнительных расширяющих компонентов 90 Выводы к главе 4

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И УКЛАДКЕ СТЯЖЕК ДЛЯ ПОЛА

5.1 Существующие проблемы при укладке и твердении цементных

стяжек для пола

5.2 Производство работ с использованием высокоподвижной растворной смеси

5.3 Изготовление сухих строительных смесей

5.3.1 Экономическая эффективность применения стяжки для

пола в виде сухой смеси

5.4 Опыт устройства золо-цементно-песчаной стяжки для пола 108 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 110 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 111 ПРИЛОЖЕНИЕ А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Безусадочные золо-цементно-песчаные стяжки для использования в гражданском строительстве»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Ежегодно в России вводится в эксплуатацию 55 -60 млн. м2 жилья. Для устройства стяжки применяют, как правило, обычный цементно-песчаный раствор. При этом имеющееся оборудование не позволяет перекачивать растворные смеси малой подвижности, вследствие чего происходит усадка и трещинообразование покрытия, как за счет испарения избыточного количества воды, так и за счет «химической» усадки цементного камня. Для устранения отрицательных деформаций раствора необходимо введение в состав смеси компонентов, обеспечивающих расширение. Применение безусадочных или расширяющихся цементов позволяет добиться положительных линейных деформаций за счет образования эттрингита и/или гидроксидов кальция и магния. Одним из материалов, способствующих расширению растворов и бетонов, может являться высококальциевая зола (ВКЗ) ТЭЦ. Благодаря ее фазовому составу, включающему алюминаты кальция, алюмоферритно-стекловидную фазу, ангидрит, свободные СаО и М^О, расширение будет обеспечиваться как за счет гидратации «пережженных» оксидов кальция и магния, так и за счет образования дополнительного количества эттрингита и эттрингитоподобных фаз. Однако, при оценке степени расширения золосодержащих композиций необходимо учитывать постоянно изменяющийся состав ВКЗ.

Работа выполнялась в рамках договора ЕЗН № 8Н-08 «Исследование закономерностей структуро- и фазообразования в минеральных дисперсиях и строительных материалах на их основе» и гранта РФФИ 10-08-98028 р_сибирь_а «Исследование закономерности фазо- и структурообразования цементных строительных материалов с применением высококальциевых зол ТЭЦ».

Цель работы. Разработка составов и технологии устройства стяжек для пола на основе высококальциевой золы ТЭЦ, обеспечивающих безусадочное

твердение и соответствие прочностных характеристик требованиям нормативных документов.

Задачи исследования.

1. Исследовать фазовый состав вяжущего стяжек для пола на основе цемента и высококальциевой золы ТЭЦ, а так же дополнительных расширяющих компонентов: строительного гипса и глиноземистого цемента.

2. Оценить влияние количества высококальциевой золы и дополнительных расширяющих компонентов в составе стяжек для пола на собственные деформации растворного камня и его прочностные характеристики. Определить оптимальные составы стяжек.

3. Оценить влияние статистики колебаний состава высококальциевых зол на собственные деформации растворного камня и его прочностные характеристики. Предложить технологические решения по получению стабильных характеристик материала из изменяющегося по составу сырья.

4. Проверить выявленные закономерности в производственных условиях.

Научная новизна. Разработаны безусадочные золо-цементно-песчаные стяжки для пола на основе высококальциевой золы ТЭЦ от сжигания бурых углей Канско-Ачинского Бассейна, обеспечивающие нормативные требования по прочности и деформациям расширения до 1 мм/м в воздушно-сухих условиях. При этом установлено, что :

- деформации расширения золо-цементной стяжки обусловлены наличием в золе свободной извести, а так же фазами, формирующими эттрингит. Деформации главным образом зависят от содержания в стяжке ВКЗ, свободной извести в золе и подвижности растворной смеси;

- собственные деформации расширения в пределах до 1 мм/м стяжек из растворных смесей Пк2 для зол с содержанием свободной извести более 3,5 % достигаются за счет дозировки ВКЗ в количестве 60-70 % от массы портландцемента;

- для зол с содержанием свободной извести менее 3,5 % предложены составы расширяющих композиций на основе строительного гипса, гипса и глиноземистого цемента. Оптимальный состав безусадочных стяжек в этом случае включает 60 % ВКЗ и 10-15 % гипса или 10-15 % гипса и 5-15 % глиноземистого цемента от массы ПЦ. Необходимые деформации расширения в этом случае обеспечиваются расширяющими добавками за счет дополнительного синтеза эттрингита.

Практическое значение. Разработанные составы золо-цементно-песчаных стяжек позволяют при экономии портландцемента до 9 % получить материал, соответствующий требованиям СНиП 2.03.13-88 «Полы» по прочности при сжатии не ниже М150 и деформациям расширения до 1 мм/м.

Реализация работы. Разработанный состав золо-цементно-песчаной стяжки применялся для устройства пола на строящемся объекте г. Барнаула (пос. Южный, ул. Чайковского, 47). В результате получено безусадочное покрытие, компенсирующее усадку цементного камня без нарезки деформационных швов и имеющее марку по прочности М150.

На защиту выносится:

- особенности формирования фазового состава в цементно-зольных композициях и в этих композициях с добавлением гипса и глиноземистого цемента при их длительной (до года) гидратации;

- установленные особенности и математические модели изменения собственных деформаций и прочности при сжатии золо-цементно-песчаной стяжки для пола в зависимости от состава стяжки и высококальциевой золы;

- установленные особенности и математические модели изменения собственных деформаций и прочности при сжатии золо-цементно-песчаной стяжки для пола с добавлением расширяющих компонентов в виде гипса, гипса и глиноземистого цемента;

- результаты опробования разработанных составов и технологии производства работ по устройству стяжки на строительном объекте.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» г. Челябинск, 2010 г., Всероссийской научно-технической конференции «Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве» г. Челябинск, 2011 г., а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АлтГТУ, г. Барнаул 2008 - 2011 гг.

Публикации. Результаты исследований изложены в 14 научных публикациях, в том числе в шести статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, содержит 122 страницы машинописного текста, 11 таблиц, 58 рисунков, список литературы из 105 источников и 1 приложение.

1 БЕЗУСАДОЧНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ: МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СОСТАВЫ

Процесс твердения цементных композиций сопровождается объемными изменениями, в результате которых возникают деформации усадки, обусловленные характером физико-химических процессов, протекающих в сложной гетерогенной капиллярно-пористой структуре цементного камня [1]. Известно [2], что деформации усадки зависят от влагопотерь материала, но эта зависимость носит достаточно сложный характер. У цементного камня, твердевшего на воздухе в течение 5 лет, она составляет около 3 мм на 1 м. Для бетонов - примерно 0,2 - 0,4 мм/м в течение года [3]. Усадка увеличивается пропорционально логарифму времени. Впоследствии, она ведет к появлению трещин, а в результате к уменьшению прочности и долговечности изделий.

Физико-химические процессы схватывания и твердения обычных цементов сопровождаются суммарной усадкой, выражающейся в уменьшении внешнего объема твердеющего цемента на протяжении длительного периода, что приводит к увеличению пористости, а в некоторых случаях - к напряжению структуры и частичному разрушению цементного камня.

1.1 Виды усадочных деформаций

И.В. Кравченко, систематизировав представления о явлении усадки, выделяет 3 вида усадки: физическая, химическая и термическая [4].

Физическая усадка вызвана, в первую очередь, избытком воды затворения, постепенно испаряющейся из бетона и цементного камня. Этот процесс происходит медленно, причем сначала вода будет испаряться из крупных полостей и пор, а затем из капилляров все меньшего диаметра. Внешние слои будут терять влагу быстрее, чем внутренние. Испаряться вода

будет до того момента, когда установится равновесие между содержанием влаги в образце и в окружающей среде (относительная влажность). Вода может испаряться также из образца не полностью насыщенного водой, но влажность которого, выше значения, соответствующего относительной влажности окружающей среды [5-9].

Процессы, происходящие при усадке на молекулярном уровне, называют химической усадкой. Гидраты, образующиеся при затворении ПЦ водой, занимают меньший объем, чем сумма безводных соединений и воды [10]. Уменьшение истинного объема системы «цемент + вода» составляет 4-5 см на 100 гПЦ [7].

Одна из теорий объясняет процесс усадки действием капиллярного давления, возникающих в микропорах и капиллярах цементного и увеличивающегося с уменьшением влажности внешней среды. Под действием этого давления происходит сжатие цементного камня и уменьшение его объема [6]. Согласно теории Михаэлиса, усадка является результатом высыхания набухших коллоидов. Ф. Ли рассматривает усадку как необратимое уменьшение объема цементного камня в результате снижения его водосодержания.

По данным А. Шейкина, усадка зависит от соотношения кристаллических и гелевидных частиц: чем больше гелевидных частиц, тем больше конструкция предрасположена к усадке [11].

К химической усадке также относят явление контракции (стяжения), которая отражает характер гидратации и твердения минеральных вяжущих, когда при возникновении гидратов образуется более плотное расположение атомов [5, 6].

Термическая усадка вызвана постепенным охлаждением бетона, при уменьшении скорости тепловыделения [6].

С точки зрения современных физико-химических представлений о механизме процессов схватывания и твердения минеральных вяжущих, усадка цементного камня и бетона обусловливаются сочетанием и

взаимосвязью физико-химических и физико-механических явлений, протекающих в твердеющем цементе.

1.2 Факторы, влияющие на усадку цементного камня

Капиллярные силы являются решающим фактором в развитии усадки при влагообмене в среде с относительной влажностью в пределах от 98 до 50 %. При 35-50 % влажности усадка является, в основном, следствием испарения межкристаллической воды на участках контактов коагуляционного типа. Величина усадки в значительной мере зависит от прочности кристаллизационных контактов, степени гидратации и удельной поверхности цемента, водоцементного отношения и времени твердения. Внутренние напряжения, при которых возникают усадочные трещины, зависят не только от величины усадки, но и от возраста, модуля упругости и ползучести цементного камня [6].

Минералогический состав цемента

Различие в усадке за счёт применения различных сортов цемента может достигать 50 %. Так, быстротвердеющий цемент даёт усадку примерно на 10 % большую, чем обычный цемент, для пуццоланового портландцемента также характерна большая усадка. Но наибольшая усадка характерна для высокопрочных цементов [4, 12 - 15].

Чем выше содержание в цементе С3А, тем больше расширение раствора в воде, что связано с образованием большего количества крупнокристаллического эттрингита, уменьшающего усадочные деформации. Чем выше содержание С28, тем больше усадка раствора на воздухе и меньше его растворение в воде [16 - 18].

Тонкость помола

Усадка цементного камня тем больше, чем дисперснее цемент. Но это справедливо лишь для начальных сроков твердения (до 1-2 месяцев). При дальнейшем же твердении показатели усадки обычно выравниваются [3].

Водоцементное отношение

При повышении В/Ц усадочные деформации затухают значительно медленнее [3, 10]. Вместе с тем данные, положенные в СН 365-67, говорят о том, что усадка не зависит ни от расхода цемента, ни от В/Ц [3].

Температура

Волженский A.B. [3] утверждает, что влияние температур (до 100 °С) на усадку относительно невелико, если при этом не изменяется относительная влажность среды. Милованов А.Ф. [19] имеет другое мнение: усадка при нормальной температуре возрастает по мере высыхания раствора или бетона. Естественно предположить, что при нагреве температурная усадка также будет возрастать и достигнет своего наибольшего значения при 60 — 90 °С и составляет при этих температурах 220—390 % относительно деформаций усадки ненагревавшегося бетона.

По другим данным процесс гидратации при твердении расширяющихся цементов зависит от температурного режима нагрева, температуры изотермического участка, времени выдерживания и скорости охлаждения [20, 21]. При этом установлено, что расширяющийся цемент относительно интенсивно твердеет даже при температурах до -5 °С. В диапазоне более низких температур выше точки замерзания достигаемая степень расширения больше, чем при комнатной температуре или при тепловой обработке [22].

Относительная влажность среды

Волженский A.B. и Пащенко A.A. [3, 23] представляют график усадки цементных образцов при твердении в воздушной среде с различной относительной влажностью (рисунок 1.1).

Исследования Лермита и Мамилана [6] при различной относительной влажности (30, 50, 70 %), а так же опыты Троксела при относительной влажности 50 и 70 %, показали, что результаты можно поместить на одну кривую. Это важное обстоятельство позволяет рекомендовать такой способ расчета усадки для широкого диапазона относительной влажности воздуха.

Рисунок 1.1- Набухание и усадка цементных образцов при их твердении в воде и в воздушной среде с различной относительной влажностью (ф=25-99 %)

Дорф связывает колебания температуры и влажности в один фактор. Он показывает, что механизм дополнительной ползучести бетона при колебании температуры совпадает с механизмом дополнительной ползучести при колебании влажности [20].

Экспериментально подтверждено, что кажущаяся вязкость ползучести является функцией скорости изменения влажности, а, как следствие, усадки и температуры.

Высушивание и карбонизация

Усадка теста может быть обратима или необратима при циклах увлажнения и высушивания в зависимости от особенностей процесса сушки. При высушивании величина усадки различных цементов значительно уменьшается с введением оптимальной добавки БОз , при этом увеличение содержания С3А и щелочи в клинкере требует повышения содержания 803 [4, 24].

Действие на бетон С02 в присутствии влаги приводит к развитию физических и химических процессов. При карбонизации поверхность бетона начинает покрываться сетью тонких трещин. Это явление особенно нежелательно для сборных изделий, для которых важен декоративный внешний вид. В пористых изделиях СОг способен более активно

взаимодействовать с составляющими цементного камня, вызывая карбонизационную усадку, которая может быть нежелательной; на ее долю приходится до 1/3 общей усадки бетона. Карбонизация способствует развитию усадки при относительной влажности воздуха менее 100 %.

Возраст образцов

Цементно-водные системы по окончании схватывания начинают проявлять усадку, то есть объемную деформацию сокращения геометрических размеров, длящуюся до пяти лет. Начальный период гидратации сопровождается расширением, которое при В/Ц=0,5 начинается непосредственно после затворения. В процессе гидратации это увеличение объема через некоторое время (~ 3 ч) прекращается, и начинается усадка, продолжающаяся до образования прочной структуры цементного камня. Наиболее интенсивно усадка протекает в первые 8-10 суток, а после 14 суток твердения наблюдается ее стабилизация [3,6].

Характерные величины линейной усадки в течение 24 ч - 1 года у отдельных видов затвердевших цементно-водных систем следующие: для цементного камня (затвердевшего цементного теста нормальной густоты)- до 0,3 %, для строительного раствора, включающего цемент, песок и воду с соотношением компонентов (по массе) цемент: песок: вода 1:1:0,35 - до 0,15 %, с соотношением 1:3:0,4 - до 0,08 %, а для бетона с соотношением компонентов (по массе) цемент: песок: щебень: вода, равным 1: 2: 4: 0,5 - до 0,015 % [6].

Содержание цемента и извести

Основное влияние на усадку цементно-известкового раствора оказывает содержание цемента, известь влияет меньше. При повышении содержания цемента и извести усадка увеличивается, и при этом рост ее происходит с меньшей скоростью. Это можно объяснить тем, что повышенное содержание цемента и извести требует большого количества воды для приготовления раствора, что является основной причиной возрастания усадки. Повышенный расход цемента в большей степени увеличивает деформации усадки. При

снижении соотношения цемент: песок деформации усадки уменьшаются. Содержание извести в цементно-известковых растворах уменьшает скорость роста деформаций усадки [8].

Свойства заполнителей

Заполнители уменьшают усадку, причем имеет значение вид заполнителя. Усадка бетона с мелкозернистым песком и пористым щебнем больше. Влияние заполнителя на уменьшение усадки тем сильнее, чем меньше его способность к механическим деформациям, то есть чем выше модуль его упругости. Усадка бетона плотной структуры, изготовленного на щебне меньше, чем бетона на гравии. При введении инертного заполнителя усадка уменьшается, но не пропорционально его количеству [9].

Считают, что при твердении цемента зерна заполнителя обволакиваются цементным гелем, который гасит сжимающие силы при усадке. Уменьшение усадки будет лишь в том случае, если введение наполнителя не сопровождается увеличением водопотребности. Переход к системам с крупным и мелким заполнителем (бетонам) способствует резкому снижению усадки [21].

1.3 Способы обеспечения безусадочности цементной композиции

В настоящее время нет единой точки зрения, объясняющей природу расширения цемента. Г.Н. Сиверцев [25] выдвинул гипотезу «сольватного» расширения, согласно которой, увеличение объёма происходит в результате образования сольватных оболочек вокруг коллоидных частиц твердеющего цемента. Торвальсон [3] рассматривает расширение, как результат действия осмотических сил при образовании геля, увеличивающего объём цементного теста.

А. Е. Шейкин с сотрудниками [11, 12] предполагает, что цемент расширяется под действием осмотических сил, но экспериментальных подтверждений своей гипотезы они не приводят.

Большинство исследователей склонны объяснить способность цементов расширяться образованием в твердеющем цементном камне комплексных соединений, имеющих сложную структуру с большим количеством связанной в ней кристаллизационной воды и направленным ростом кристаллов, в частности, гидросульфоаллюмината кальция [26 - 29]. Это находит подтверждение в представлениях школы академика П.А. Ребиндера.

Образование центров кристаллизации и рост кристаллов новообразований в длительные сроки твердения после установления прочной кристаллизационной структуры будут приводить к разрушению структуры, что выразится в снижении прочности [4].

Гидросиликаты кальция, образующиеся при твердении в виде большого количества мелких кристаллов, придают высокую прочность портландцементному камню. Медленный рост и сравнительно малый размер этих кристаллов являются причиной присутствия гелеобразной составляющей в цементном камне, обладающей способностью в зависимости от условий твердения набухать или высыхать.

Алюминаты, алюмоферриты и гидроксид кальция образуют сравнительно крупные быстрорастущие кристаллы, увеличивающие

закристаллизовавшиеся участки и препятствующие деформационным изменениям. При этом количество кристаллов и скорость их роста недостаточны для расширения цементного камня [27].

Для получения расширяющихся цементов необходимо, чтобы расширение происходило в первые сроки твердения — до установления прочной жесткой структуры, способной противостоять растягивающим напряжениям. Основным структурным элементом многих существующих расширяющихся цементов является гидросульфоалюминат кальция высокосульфатной формы, быстро кристаллизующийся со значительным увеличением объема. Для полноценного расширения необходимо, чтобы образование и рост кристаллов гидросульфоалюмината кальция происходили в начальный период твердения при достаточно плотной структуре. Рост

кристаллов гидросульфоалюмината кальция до установления такой структуры не вызывает заметного расширения твердеющего цемента, а при очень прочной структуре приводит к разрушению цементного камня.

Таким образом, расширение цементного камня обусловливается скоростью образования и роста кристаллов гидросульфоалюмината кальция в определенный период твердения до установления прочной структуры [4].

Аналогичный механизм расширения имеет место также в том случае, когда в качестве расширяющей добавки используются СаО и М^О. Причиной расширения таких цементов является реакция гидратации оксидов кальция и магния в затвердевающей структуре цементного камня, сопровождающаяся увеличением объёма твёрдых фаз более, чем в 2 раза. Известно, что гидратация СаО происходит уже при весьма низких значениях упругости водяных паров, т.е. в отсутствие жидкой фазы, с чем связано, в частности, его применение в качестве осушающего средства [10, 30].

Таким образом, что компенсация усадки цемента может быть достигнута путём введения в его состав дополнительных веществ, способствующих образованию гидросульфоалюмината кальция, а также оксидов кальция и магния.

1.3.1 Цементные композиции с добавкой оксидов кальция и магния

Весьма перспективным является изготовление расширяющихся и безусадочных цементов на оксидной основе: гидраты оксидов кальция и магния являются стабильными соединениями, и, в отличие от цементов на основе сульфоалюминатных композиций, в цементном камне на их основе не происходят фазовые изменения, ведущие к нарушению структуры и сбросам прочности.

Составы с СаО

Теоретически и экспериментально было показано, что введение добавки извести увеличивает начальное расширение цементного камня, а добавка

поверхностно-активных веществ стабилизирует полученное расширение. С учетом этих данных был разработан безусадочный состав на основе портландцемента. В качестве поверхностно-активного вещества была принята газообразующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94. Этот цемент может быть получен на рядовом портландцементном клинкере с введением добавки 0,1 % ГКЖ-94 при помоле клинкера и 10 % СаО с водой затворения. Безусадочный цемент по прочности не отличается от контрольного, так как указанное снижение прочности находится в пределах точности опыта [31, 32].

В исследовании В. С. Рамачадрана было показано, что объемное расширение дисков из цемента с СаО больше, чем с М§0 при их эквивалентном содержании в образцах. Однако, при превращении СаО в Са(ОН)2 молярный объем изменяется на 90 %, а при превращении ]\^0 в М§(ОН)2 - на 117 %, т.е. должна наблюдаться противоположная зависимость. Это объясняется разной гидратационной активностью СаО и М^О. Кроме того, различны механизм их гидратации, размер частиц, степень их закристаллизованности и кристаллизационного давления [33].

Составы с MgO

Использовать в качестве расширяющей добавки оксид магния с точки зрения энергозатрат предпочтительнее, чем оксид кальция: температуры разложения карбоната и гидроксида магния ниже, чем у аналогичных кальциевых соединений. Однако производство расширяющихся и безусадочных цементов с использованием М§0 не получило широкого распространения вследствие того, что при определенных условиях гидратация М£,0 может приводить к неравномерности изменения объема твердеющего цемента.

Расширение зависит от размера кристаллов периклаза, который с повышением температуры обжига увеличиваются и снижают активность М^;0. В заводской лаборатории ОАО «Теплоозерский цемент» и параллельно - в лаборатории БГТУ им. Шухова были испытаны цементы

марки М500, содержащие до 1 % Результаты измерений деформации

свидетельствуют, что к 15 суткам расширение цементов опытных партий заканчивается и составляет 0,2-0,3 %. Это обеспечивает компенсацию усадочных деформаций при твердении цемента на воздухе. Физико-механические испытания образцов из ТНГ с 1 % расширяющей добавки не выявили возможных деструктивных изменений.

С увеличением содержания в ПЦ до 5 % при увеличении

расширения от (0,2-0,3) % наблюдается значительное снижение прочности (до 15 %). Твердение цементов в гидротермальных условиях (избыточное давление 2 МПа, Т=180 °С) увеличивает расширение до 2,5 % при сохранении высокой прочности.

Таким образом, введение добавки 1 % М§0 в портландцемент позволяет компенсировать усадку при твердении бетонов и растворов, причем прочностные показатели не ухудшаются, а водопроницаемость снижается в 2 раза, что является большим преимуществом. Незначительное расширение данного цемента позволяет отнести его к классу безусадочных [31]. Существует несколько причин, обусловливающих невысокие объемные расширения образцов, содержащих М§0, К ним относятся: лучшее распределение ?^(ОН)2 в порах бетона, возможное образование смесей, включающих М§0, и меньшее кристаллизационное давление при росте кристаллов М§(ОН)2. Крупные частицы приводят к большим объемным расширениям, чем мелкие. При автоклавной обработке портландцементных образцов наименьшими деформациями характеризуются те из них, в которых размеры частиц были менее 5 мкм [7]. Применение данного цемента

экономически выгодно. Широкое использование ограничивается необходимостью налаживания промышленного производства на базе местного сырья.

1.3.2 Цементные композиции с образованием эттрингитоподобных фаз

Значительная доля расширения цементного камня обеспечивается за счет образования эттрингита - трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция. Образование эттрингита имеет место в насыщенном известково-гипсовом растворе. Согласно термодинамическим расчетам, эттрингит устойчив до температуры 70 °С. Наличие эттрингита позволяет компенсировать усадку цементных растворов и бетонов [4, 34 - 43]. Для безусадочных цементов важны характер образования и морфология эттрингита. При высоких концентрациях СаО эттрингит образуется в тонкозернистой форме, а при отсутствии Са(ОН)2 он кристаллизуется в виде длинных тонких игл [44]. Исследования двух различных портландцементных клинкеров, смешанных с гипсом и расширяющимся клинкером с малым содержанием свободной извести, показали, что увеличение содержания свободной извести в цементе увеличивает скорость образования эттрингита, но не значительно влияет на его морфологию [40].

Наиболее широко используемая однокомпонентная добавка -сульфоалюминат кальция - состоит из 30 % C4A3S, 50 % CaS04 и 20 % СаО. Ниже приведены химические и физические свойства обожженной добавки Denka CSA:

Si02 - 1,4 % , А1203 - 13,1 %, Fe203 - 0,6 %, СаО - 47,8 % , MgO - 0,5 % , SO3 - 32,2 %; потери при прокаливании - 0,9 % , нерастворимый осадок - 1,4 %, свободная известь - 19,4 % , плотность - 2930 кг/м , удельная

л

поверхность - 2280 см /г. Ее частицы грубее, чем частицы портландцемента. Больший размер частиц обеспечивает увеличение расширения, поскольку период гидратации удлиняется. Добавки на основе CSA в результате реакции с водой образуют эттрингит и расширяются. Соединение C4A3S и известь реагируют с образованием твердого раствора, состоящего из пластинчатых кристаллов гексагонального типа моносульфата и гидрата алюмината кальция типа С4АН13. При последующей реакции моносульфата с гипсом

образуются игольчатые кристаллы эттрингита. Очевидно, что моносульфат не содействует расширению, в то время как образование эттрингита обеспечивает расширение [26, 45, 46]. Было установлено, что оптимальное количество расширяющей сульфоалюминатной добавки в безусадочном цементе равно (10-15) % от его массы, при этом не играет существенной роли, каким образом эта добавка введена в цемент. Наиболее эффективна расширяющая добавка, обожженная при температуре 1000 °С.

При использовании добавок на основе CSA наибольшее расширение наблюдается на ранней стадии при влажной выдержке. При выдержке с более низкой относительной влажностью, например при воздушной выдержке, со временем происходит постепенное снижение расширения. В зависимости от достигнутой в начальный период выдержки степени расширения и скорости усадки после прекращения водной выдержки может произойти значительное сжатие.

При повышении температуры смеси и окружающей среды снижается ее пластичность и уменьшается предельное расширение. Снижение расширения происходит также при низких температурах. Обычно наибольшее расширение достигается при умеренных температурах ((18-25) °С).

Однако Й. Штарком [47] было установлено, что расширяющийся цемент относительно интенсивно твердеет даже при температурах приблизительно до -5 °С. В диапазоне более низких температур выше точки замерзания достигаемая степень расширения больше, чем при комнатной температуре или при тепловой обработке (рисунок 1.2).

Предлагается также расширяющаяся добавка для снижения усадочных деформаций при твердении цементов, растворов и бетонов, и получения безусадочных композиций на ее основе. Получение добавки складывается из двух стадий. На первой стадии эттрингит при взаимодействии с водой и алюминатом кальция в присутствии извести превращается в моносульфат 3Ca0Al203 CaS04-12H20; на второй стадии этот моносульфат путем взаимодействия с гипсом в водной среде переводится в высокосульфатный

гидросульфоалюминат кальция, составляющий основу предлагаемой расширяющейся добавки. Температура указанных превращений составляет (40-150) °С, а величина рН поддерживается больше 9,0 [37].

Кроме того, безусадочные цементы могут быть получены смешением бездобавочного ПЦ и расширяющейся добавки. В качестве добавок могут использоваться глиноземистые цементы, гипс, гидратная известь и др. Наличие этих добавок способствует образованию эттрингита, и возникающее расширение обеспечивает компенсацию усадки [4, 12].

I :.шш|шура шерления. Г

Рисунок 1.2 - Степень расширения искусственного камня за счет образования эттрингита при твердении расширяющегося цемента при

различных температурах

На Харьковском опытном цементном заводе [38] получен гидроизоляционный быстротвердеющий расширяющийся цемент на основе добавки «Релаксол». Основу добавки составляют специально подготовленные продукты коксохимической отрасли. В их состав входят прошедшие многоступенчатую очистку роданиды и тиосульфаты натрия, интенсифицирующие твердение цемента и бетона. Механизм действия добавки основан на ускорении кристаллизации новообразований типа

гидросульфоалюмината кальция, что обусловливает увеличение объема гидратной фазы и расширение цементного камня. Введение данной добавки устраняет усадку и обеспечивает расширение не более 1 мм/м. Цемент с этой добавкой можно отнести к безусадочным.

Компенсация усадки обеспечивается расширяющейся добавкой на основе сульфоалюминатного клинкера, вводимой в портландцемент или в его модификации. Она содержит минеральный компонент (сульфоалюминатный клинкер) и органический компонент (ароматические и высокомолекулярные жирные кислоты), при этом сульфоалюминатный клинкер содержит 20 - 65 % мае. низкощелочного алюмината кальция, 15-30 % масс, высокощелочного алюмината кальция, 0,5-55 % мае. монокальциевого алюмината, 3-10 % мае. ангидрита и остальные добавки [26].

1.4 Состав и строительно-технические свойства высококальциевых зол

Изучению состава и свойств высококальциевых зол посвящено множество работ [48 - 94].

Химический состав

Наиболее изученными в настоящее время являются золы от сжигания бурых углей, в частности Канско-Ачинских. В [52, 57] показано, что золы углей КАТЭКа являются довольно нестабильным техногенным сырьем. Содержание основных оксидов (8Ю2, А12Оз, Ре203, СаО) в них колеблется в широком диапазоне. Эти золы относятся к средневысококальциевым. По среднестатистическим данным характеристик состава зол, полученных на ТЭЦ при сжигании бурых углей в котлоагрегатах с жидким шлакоудалением, можно определить, что золы углей КАТЭКа в порядке возрастания основности и содержания свободного СаО распределяются следующим образом: Ирша-Бородинские, Назаровские, Березовские. При этом конкретный состав золы того или иного угля зависит как от типа котлоагрегатов, так и от зольности угля. Особенно это характерно для зол

Березовского угля. Кроме того, с учетом величины колебаний химического состава зол имеется практически непрерывный, перекрывающийся ряд изменений химического состава без четких границ между золами углей различных разрезов.

Химический состав проб высококальциевых зол приведен в [52, 56]. Высокоосновные золы встречаются достаточно редко и лишь при сжигании только Березовского угля. Как известно, этот уголь не сжигается (вне смеси) на ТЭЦ с жидким шлакоудалением. Наиболее кислые золы характерны лишь для сжигания Ирша - Бородинских углей и в настоящее время ограничены по распространенности (без смесей).

Показатели статистического анализа химического состава зол свидетельствуют о довольно высокой изменчивости содержания отдельных оксидов. Коэффициент вариации содержания 8Ю2, А1203, М§0, БОз составляет 17 - 23 %, свободного СаО достигает 34 %, а потерь при прокаливании -51%.

По данным [60] характерной особенностью зол от сжигания углей Канско-Ачинского угольного бассейна является значительное количество СаО + 1^0 до 20 - 35 % в том числе М§0 до 4 - 6 %, а по данным [48] количество 1у^Осв0б может достигать 11%.

Фазовый состав

Имея достаточно сильно отличающийся химический состав, золы углей разных разрезов будут иметь различный фазовый состав, который необходимо конкретизировать, ибо он определяет свойства зол [49, 61, 87 - 92].

Фазовый состав золы определяет физико-механические процессы, происходящие при ее твердении. Зола бурого угля имеет сложный полиминеральный состав, поэтому определение его представляет большие трудности и невозможно без применения комплексных методов [62 - 69].

Содержание гидравлически активных клинкерных минералов в высококальциевых золах колеблется от 2-3 до 20-25 %. Для зол эстонских

сланцев приводятся следующие данные: содержание Р-С28 составляет 2,5-25 %, содержание СА-0,3-2,1 % [70].

В золе от сжигания Канско-Ачинского бассейна Назаровского разреза (3-С28 содержится до 10 %, СА - до 2, С2Р - до 20, М&0 - до 3, Са804 - до 10 %. Однако колебания в содержании могут быть значительными, поскольку на процессы минералообразования в золах влияют многие факторы [48].

Как показывает рентгенофазовый анализ, в золе Ирша-Бородинского угля отчетливо фиксируются наиболее интенсивные линии кварца (4,26; 3,34; 2,45; 2,28; 1,98; 1,81; 1,54)-Ю"10 м. Далее в порядке убывания интенсивности отмечены линии СаО (2,76; 2,39; 1,69; 1,45>10'10 м, С4АР (7,35; 2,63; 2,05; 1,93; 1,81)-10"10 м, периклаза (2,42; 2,10; 1,48>Ю"10 м, ангидрита (3,49; 2,85; 2,32; 1,86; 1,64)-Ю"10 м, магнетита (2,99; 2,54; 1,48)-10"10 м, гематита (2,68; 1,61; 1,49)-10'10 м, мелилита (2,86; 2,45; 1,76>Ю"10 м. В области углов 20 15 -18 0 имеются множественные суммирующиеся отражения в которых можно ожидать наличие линий (3-С28 (2,77; 2,72; 2,60)-10"10 м, различных по основности алюминатов и алюмоферритов кальция, иногда кальцита (3,03)-Ю"10 м [52].

Рентгенограмма золы Назаровского угля отличается от таковой для Ирша-Бородинского угля относительным уменьшением интенсивности пиков кварца, увеличением интенсивности линий СаО, ангидрита, алюмоферрита, магнетита и гематита.

Рентгенограмма золы Березовского угля характеризуется еще более значительным уменьшением интенсивности линий кварца, существенным возрастанием интенсивности линий СаО и гематита (магнетита). Основные отражения в области 20 16 0 сохраняются, но их интенсивность несколько снижается за счет эффекта разбавления. Кроме того, наблюдается перераспределение интенсивностей пиков из-за увеличения доли минералов -оксидов железа.

В качестве главных эффектов ДТА негидратированных зол следует отметить эффект выгорания коксовых остатков при 490 °С - 570 °С, эндоэффект разложения остаточного карбоната кальция в районе 750 °С, экзоэффект кристаллизации стеклофазы в области 910 °С. Кривые потери массы и ДТГ подтверждают соответствующие эффекты. В результате кристаллизации стеклофазы золы, по данным РФА, образуется фаза мелилита [52].

По данным рационального химического анализа, с повышением основности зол наблюдается уменьшение количества алюминатно-стекловидной фазы с 74,4 до 47,0 %. При этом содержание силикатов (в основном P-C2S) увеличивается от 8,9 до 21,5 %, а количество алюминатов -от 8,2 до 14,4 % (в пересчете на СА).

Содержание свободного оксида кальция в золе пропорционально основности [56] и, кроме того, зависит от степени предварительного измельчения золы. Как показано в [56, 92], количество дополнительно определяемого свободного СаО после помола золы (закрытый свободный СаО) пропорциональном общему содержанию свободного СаО или, содержание свободного открытого СаО пропорционально его доле в сумме открытого и закрытого (суммарного) свободного СаО.

Количество S03 в золе пропорционально ее основности и достигает в высокоосновных составах 5 - 6 %. Учитывая пропорциональное возрастание основности зол, можно объяснить возрастание S03 за счет связывания S02 дымовых газов известью золы в ангидрит. Это также возможно за счет образования сульфоалюмината кальция в соответствующем температурном интервале.

Гранулометрический состав

Дисперсность зол является, по мнению большинства исследователей [52, 71 - 73], важным фактором, определяющим многие их строительно-

технические свойства и эффективность применения зол в золосодержащих материалах.

Зола, улавливаемая в электрофильтрах, обычно имеет удельную поверхность более 200 м2/кг (2000 см2/г), и основная ее часть (80 % - 95 %) проходит через сито № 008 с диаметром отверстий 80 мкм [52].

Применение ситового и седиментационного методов оценки дисперсности зол показывает, что около половины массы частиц имеют размеры от 10 до 30 мкм и еще 10 - 20 % частиц имеют размер от 30 до 50 мкм. Фракции золы размером 0-10 мкм составляют от 3 % до 20 % ее массы, фракции размером 50 - 100 мкм составляют обычно не более 15 % массы золы. Средний размер зольных частиц равен 30 - 40 мкм.

Золы, содержащие большее количество остатков несгоревшего топлива, имеют более высокие значения удельной поверхности.

Для золы характерно значительное содержание частиц с мелкими замкнутыми порами, которые являются результатом вспучивания расплавленной минеральной массы газами, выделяющимися при дегидратации глинистых минералов, диссоциации частиц известняка, гипса и органических веществ. Общий объем пор может достигать 60 % объема частиц золы. Высокое содержание микропор в золе обусловливает высокое значение ее удельной поверхности. Измерения удельной поверхности золы, выполненные по адсорбции азота, показали, что она на порядок выше удельной поверхности цемента. С высокой поверхностью золы связаны такие ее свойства, как адсорбционная способность, гигроскопичность, гидравлическая активность.

По данным [74, 75], прочность при сжатии цементов с золой, пропорциональна удельной поверхности золы, причем, скорость нарастания прочности уменьшается пропорционально увеличению размера частиц. В возрасте 6 недель содержание стекловидной фазы в золе влияет на прочность в большей степени, чем размер частиц. Авторы предполагают, что характер нарастания прочности цементного камня со временем для всех

золосодержащих растворов одинаков независимо от их химического состава. В первые 6-10 недель эта зависимость линейная, а в дальнейшем скорость нарастания прочности снижается.

1.5 Собственные деформации цементной композиции, содержащей высококальциевую золу

Вяжущие свойства ВКЗ зависят от состава и соотношения фаз, слагающих золы. В высококальциевых золах присутствуют следующие фазы: свободная известь, периклаз (пережженный М£,0), ангидрит, различные по основности алюминаты и алюмоферриты кальция, иногда кальцит, а также кварц и другие фазы [52]. Оптимальное соотношение этих фаз позволяет получить максимальную гидравлическую активность и улучшить физико-химические свойства материала. Можно предположить, что существуют два механизма расширения структуры цементного камня с добавкой высококальциевых зол: за счет гидратации СаОсвоб и эттрингитообразования, что обеспечивает компенсацию усадки.

В процессе сжигания оксид кальция, образующийся в результате термического разложения первичных кальцийсодержащих минералов и соединений, подвергается воздействию высоких температур. Часть оксида кальция остается в свободном состоянии, но образуется малоактивная высокотемпературная форма. Кроме того, поверхность частиц свободного оксида кальция зачастую покрыта оплавленной оболочкой, что делает её труднодоступной для контакта с водой. Процесс гидратации такого оксида кальция протекает медленно. Гидроксид кальция образуется в искусственном камне в те сроки, когда уже сформировалась стабильная кристаллизационная структура. Возникают значительные внутренние напряжения, вызывающие неравномерность изменения объема твердеющей системы, деформации и даже разрушение искусственного камня.

В свободном состоянии содержание М§0 в высококальциевых золах достигает (2—4) %. Присутствовать М^Освоб в золах может как в активной форме, достаточно легко взаимодействующей с водой, так и в виде периклаза, который взаимодействует с водой очень медленно.

Содержание сульфата кальция в высококальциевых золах колеблется в значительных пределах - от (1-2) % до (18-20) %. В процессе гидратации сначала образуется гипс, который затем связывается в эттрингит. Стекловидная фаза, содержание которой в высококальциевых золах колеблется в пределах от 15 до 60 %, состоит в основном из стекла, алюмоферритов и ферритов кальция. В золах бурых углей наибольшей гидравлической активностью обладают темноокрашенные капли стекла. Вокруг них образуются радиально расположенные тонкие иголочки высокоосновного гидроалюмината кальция, близкого по составу к 5Са0А1203-Н20. В более поздние сроки гидратации получаются призматические и иглоподобные кристаллы 4Са0А1203-Н20 и игольчатые кристаллы гидросиликатов кальция. В условиях гидратации и твердения высококальциевых зольных вяжущих веществ наряду с гидросиликатной составляющей на процесс твердения существенное влияние оказывает гидросульфоалюминатная составляющая, количество которой растет по мере снижения отношения Са<Эсвоб/803сульф. При твердении зольных вяжущих происходит постоянное растворение ангидрита и переход его в гипс, с одной стороны, а с другой - идет процесс связывания гипса в гидросульфоалюминаты кальция. Содержание несвязанного гипса уменьшается в тесте с увеличением продолжительности твердения. В начальный период твердения отмечается некоторое увеличение несвязанного гипса, что вызвано в основном медленной гидратацией и растворимостью ангидрита, а также окислением 802 в 803. По всей вероятности, в условиях твердения теста ангидрит гидратируется вначале быстрее, чем происходит связывание гипса в гидросульфоалюминаты кальция. Замедленное возникновение эттрингита объясняется образованием во время горения угля

высокотемпературной трудно гндратирующейся формы ангидрита -нерастворимого ангидрита. Чем больше в золе ангидрита, тем выше скорость образования гидросульфоалюминатов кальция в процессе твердения. Гидросульфоалюминат кальция может существовать как в moho-, так и в трисульфатной форме. При твердении зольных вяжущих образуются обе формы гидросульфоалюмината кальция. Количество моносульфатной формы с уменьшением молярного соотношения СаБОд/СзА и повышением температуры обработки увеличивается [76].

Твердение образцов из зольного и золоцементного теста при температуре 20±2 °С происходит во влажных условиях и в воде. В таких же условиях твердели и контрольные образцы из цементного теста, которые при твердении на воздухе дали незначительную (0,07 мм/м) усадку, а в воде -расширение 0,27 мм/м. Деформация золоцементного камня как при хранении в воде, так и на воздухе, не превышает 2,0 мм/м. Образцы из зольного теста во влажных условиях увеличиваются в объеме до 3 мм/м, а в воде - через 8 суток разрушаются полностью.

Использование пропаривания для интенсификации процесса твердения значительно увеличивает деформацию золосодержащих материалов. При введении золы в цементное тесто (30 % и 50 %), деформации возрастают многократно, и удлинение достигает (8 ± 0,5) мм/м при 30 % добавки и до 12 мм/м - при 50 %. Чем меньше концентрация золы в материале, тем раньше заканчивается увеличение объема. Так, для раствора требуется 3-3,5 часа, чтобы образовалась достаточно прочная структура камня, способная противостоять возникающим внутренним напряжениям. Для золоцементного теста (с 30 % добавкой золы) этот период удлиняется до 5-5,5 часов [52].

При сниженной водопотребности бетоны с золой-уносом характеризуются меньшей усадкой, чем контрольные. В бетоне, содержащем 250 кг/м3 портландцемента и 50 кг/м3 золы-уноса усадка на 20 % меньше, чем у контрольного бетона при расходе 300 кг/м портландцемента.

При твердении в нормальных условиях замена в составе вяжущего 40-60 % массы цемента высококальциевой золой обеспечивает устранение усадки цементного камня и раствора [76].

Введение в состав растворов высококальциевой золы улучшает их перекачиваемость, уменьшает их расслаиваемость и водоотделение. Естественно, уменьшается и расход вяжущего. Исследования показали, что при применении высококальциевой золы в растворах можно сэкономить на 1 м3 40-60 кг цемента и 30-60 литров известкового теста (в сложных растворах) и 40-60 кг цемента в цементных [52, 76, 77].

Помимо функции расширяющей добавки в растворах высококальциевая зола выполняет функцию заполнителя. Благодаря этому достигается положительный эффект, который заключается в снижении расхода высокомарочных цементов, это особенно актуально при приготовлении штукатурных растворов. Кроме этого, повышается плотность затвердевших составов, их водонепроницаемость и теплозащитные свойства. Высокие теплозащитные свойства объясняются также низким коэффициентом теплопроводности стекловидной фазы золы [56].

Деформации материалов, содержащих высококальциевую золу КАТЭКа показывают результаты определения удлинения при пропаривании при температуре 80 °С образцов цементно-зольного теста, а также песчаных растворов состава 1:3 на цементно-зольном вяжущем. Показано, что расширение образцов наблюдается в течение первых 6 ч пропаривания. Величина полного удлинения для цементно-зольного теста составляет 4,5-8,8 мм/м, раствора - 2,5-4,0 мм/м. Удлинение цементно-зольного теста зависит от активности зол, содержания в них СаОсвоб и 80з, величины во довяжу щего отношения и скорости подъёма температуры [56].

1.6 Стяжки для пола

Стяжка - элемент пола, который требуется как выравнивающий слой по плитам перекрытия, для создания уклона в полах, устраиваемых на перекрытиях, и для создания жесткого слоя по нежестким элементам пола (теплозвукоизоляционным слоям). Она представляет собой жесткий слой толщиной от 15 до 50 мм, воспринимающий через покрытия эксплуатационные воздействия [95 - 97].

1. Основным требованием, применяемым к стяжкам, является их соответствие СНиП 2.03.13-88 «Полы» по прочности:

- для выравнивания поверхности нижележащего слоя и укрытия трубопроводов: из бетона класса по прочности на сжатие не ниже В 12,5 или из цементно-песчаного раствора марки не ниже Ml50;

- для создания уклона на перекрытии: из бетона класса не ниже В7,5 или из цементно-песчаного раствора марки не ниже Ml00;

- под наливные полимерные покрытия: из бетона класса не ниже В15 или из цементно-песчаного раствора марки не ниже М200;

- из легкого бетона класса не ниже В5 для обеспечения нормированного теплоусвоения пола.

Смеси для стяжек должны обладать определенными свойствами:

- низкая водопотребность (минимальный расход воды при обеспечении нужной подвижности) - обычно водотвердое отношение равно 0,2 - 0,4;

- растекаемость свежеприготовленной растворной смеси - не менее 150 мм по ТУ 1207 или 250-270 мм по ГОСТ 23789;

- прочность при сжатии - в зависимости от вида покрытия;

- адгезия к основанию не менее 0,5 МПа;

- усадка при высыхании не более 1 мм/м.

Выбор типа стяжки зависит от материала нижележащего слоя, вида покрытия пола, типа конструкции, требований к теплоусвоению, назначения помещения и других факторов.

Существует два основных вида стяжек: монолитные и сборные (таблица 1.1).

Таблица 1.1- Разновидности стяжек для пола

Материал стяжки Толщина, мм Прочность при сжатии, МПа Плотность, кг/м3

А Б

1 2 3 4 5

Сплошные

Цементно-песчаный раствор 20 50 15 -

Бетон 20 40 20 -

Бетон (для уклона) на менее 20 на менее 40 10 -

Легкий бетон 20 50 7,5 1100... 1200

То же 20 50 7,5 1300... 1400

Цементно-песчаный раствор (1+20 - 15 -

Бетон с1+20 - 20 -

Лёгкий бетон а+20 - 7,5 1300... 1400

Гипс 20 40 15 -

То же 20 40 7,5 -

Сборные

Плиты из цементного бетона - 40 20 -

Плиты из легкого бетона - 50 10 1100... 1400

Твердые древесноволокнистые плиты 4-5 - - 600...8 00

Примечание. А - по бетонному подстилающему слою, плитам покрытий

или стяжке; Б - по сплошному тепло- или звукоизоляционному слою на перекрытии; ё - диаметр трубопроводов, закрываемых стяжкой

Наибольшее распространение в строительстве получили монолитные цементно-песчаные стяжки. Они просты и экономичны, не требуют особой квалификации рабочих для приготовления и укладки. Недостаток этих стяжек - мокрый процесс производства и необходимость выдержки во влажных условиях в течение первых 7-10 дней для предотвращения растрескивания.

1.6.1 Основные проблемы при устройстве стяжек и пути их решения

Основные проблемы при изготовлении растворов, применяемых для устройства стяжек, возникают при попытках получить заданные свойства, устранив недостатки и при этом произвести экономически выгодный продукт, а именно: хорошую растекаемость, перекачиваемость, трещиностойкость и прочность, хорошую адгезию при приклеивании элементов чистого пола, износоустойчивость.

При этом, например, получив раствор, пригодный к перекачке насосами, необходимо сохранить требуемую прочность стяжки. А для быстрого достижения прочности стяжки, позволяющей ходить по ней и производить другие работы в более ранние сроки предпочтительнее применять портландцемент с ускоренными сроками схватывания и интенсивным твердением [98 - 100].

Наибольшее распространение получили расширяющиеся цементы на основе глиноземистого или портландского цементов с применением расширяющих добавок. Глиноземистый цемент более предпочтителен для применения в качестве основы расширяющихся и безусадочных цементов, так как он содержит значительное количество алюминатов и обеспечивает быстрое нарастание прочности. Однако это приводит к удорожанию стоимости покрытия.

Для упрощения устройства стяжек применяют саморазравнивающиеся составы, которые должны обладать способностью саморастекаться при

нагнетании на выравниваемую поверхность и самовыравниваться без приложения внешних сил. Обычные цементно-песчаные смеси растекаются по поверхности и разравниваются при приложении внешних сил механизированными или ручными инструментами. Это более дешевый вариант стяжки для пола, он не обладает самовыравнивающимися свойствами.

При получении высококачественных стяжек для полов нельзя обойтись без различных добавок - модификаторов. С целью обеспечения высокой подвижности и растекаемости растворной смеси и ее низкого водосодержания в смеси для полов вводят пластифицирующие добавки, преимущественно суперпластификаторы.

Водоудерживающие добавки вводят для получения стяжек, исключающих водоотделение, что позволяет добиться высокой твердости поверхности стяжки после затвердевания. Пеногасящие добавки обеспечивают высокое качество поверхности стяжек, исключают появление пузырьков и раковин. Полимерные добавки вводят в смеси для повышения прочности сцепления стяжки с выравниваемой поверхностью [101 - 103].

Среди добавок наибольшее распространение получили расширяющие добавки на основе сульфоалюмината кальция и оксида кальция. Они используются непосредственно для предотвращения развития усадочных трещин. Компенсация усадки достигается при меньшем количестве добавки, в то время, как химическое предварительное напряжение бетона получают при более высоких дозах. Эти добавки аналогичны тем добавкам, которые используются при изготовлении безусадочного и расширяющегося цемента. Их расширение происходит за счет образования кристаллов эттрингита и гидратов оксидов кальция и магния.

Выводы к главе 1

1. Предлагаемые компоненты (добавки) для устранения усадочных деформаций цементосодержащих материалов, как правило, базируются на синтезе эттрингита. Это требует дорогостоящих глиноземсодержащих компонентов и имеет недостатки.

2. Главным недостатком безусадочных композиций на основе эттрингита является значительное изменение деформаций камня при изменении температуры от О °С до +20 °С.

3. Высококальциевые золы ТЭЦ от сжигания Канско-Ачинских углей всегда содержат свободную известь, что обеспечивает деформации расширения, которые могут приводить к разрушению золосодержащих материалов в неконтролируемых технологиях.

4. Применяющиеся в настоящее время цементно-песчаные стяжки для пола проявляют интенсивную усадку и последующее растрескивание за счет повышенного содержания воды при перекачке и укладке растворных смесей.

На основе проведенного выше анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследования, указанные во введении.

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Методы исследования

2.1.1 Стандартные методы испытания

Определение нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема портландцемента, глиноземистого цемента и высококальциевой золы осуществлялось по ГОСТ 310.3-76.

Определение тонкости помола портландцемента, глиноземистого цемента и золы производилось по ГОСТ 310.2-76.

Предел прочности при изгибе и сжатии портландцемента определялся по ГОСТ 310.4-76, глиноземистого цемента - по ГОСТ 310.4-76 в соответствии с ГОСТ 969-91.

Определение потери массы при прокаливании (ППП) высококальциевой золы осуществлялось по ГОСТ 11022-95.

Нормальная густота, сроки схватывания, тонкость помола, предел прочности при сжатии и изгибе строительного гипса определялись по ГОСТ 23789-79.

Влажность, зерновой состав, содержание глинистых и илистых примесей, истинная и средняя плотности, пустотность песка определялись по ГОСТ 8735-88.

Определение подвижности, плотности растворной смеси и прочности раствора на сжатие осуществлялось по ГОСТ 5802-86.

Все оборудование для проведения указанных испытаний регулярно проверяется в Алтайском центре стандартизации и метрологии (АДСМ). Лаборатории кафедры строительных материалов АлтГТУ аттестованы АЦСМ на все указанные виды испытаний, а кафедра имеет лицензию на проведение контроля качества строительных материалов.

2.1.2 Оригинальные методы испытания

Свободный оксид кальция СаОсвоб, содержащийся в буроугольной золе, определялся ускоренным этило-сахаратным методом [56].

Из подготовленной для анализа пробы материала берётся навеска около 1 г (с точностью до 0, 0002 г) и помещается в коническую колбу ёмкостью 250 мл. Туда же помещается 15-20 стеклянных бус и заливается 30 мл 60 % спиртово-сахаратного раствора. Колба плотно закрывается резиновой пробкой и взбалтывается в течение 20 мин. После взбалтывания раствор фильтруется через бумажный фильтр (красная лента) воронки Бюхнера в колбу Бюнзена с использованием водоструйного или масляного вакуум -насоса. Осадок на фильтре промывается 3-4 раза спиртово-сахаратным раствором или спиртом.

Полученный фильтрат сахарата кальция титруется 0,1 нормальным раствором HCl, в присутствии метилового - красного (5-6 капель) до перехода желтовато-зелёной окраски в розовато - оранжевую или розовую. Содержание свободного оксида кальция рассчитывается по формуле: СаОСВоб = V* T« 100 / G, % (2.1)

где V - количество HCl, пошедшей на титрование, мл;

Т - титр HCl по СаО, мг/мл (для строго ОДн. раствора Т = 0,002804);

G - масса навески, г Порядок приготовления спиртово-сахаратного раствора: 135 г сахарозы растворяется при подогреве в 400 мл дистиллированной воды и к полученному раствору приливается 600 мл этилового спирта с концентрацией 96 - 98 % об. Если спирт меньшей концентрации, то количество воды для растворения сахарозы нужно брать из расчёта получения 60 % об. раствора спирта. Концентрация спирта находится путём определения его плотности.

Был использован также метод разделения свободного СаО на открытый и закрытый [56]. При определении свободного СаО в открытом виде используется навеска материала в естественном состоянии.

После измельчения золы устанавливается суммарное количество свободного СаО в материале. Для этого навеску массой 5 г измельчают в механической ступке СМВМ-1 в течение 15 минут. Далее определяют содержание суммарного СаОСВОб по вышеописанной методике.

Разница между этими двумя результатами показывает количество свободного СаО, закрытого стеклофазой:

СаОсвзакр = СаОсвсумм - СаОсвоткр (2.2)

Температурный эффект ранней гидратации золы - критерий АТ, °С определялся в соответствии с методикой, изложенной в [56].

2.1.3 Рентгенофазовый анализ

Рентгенофазовый анализ проводился методом съемки образца в порошкообразном состоянии на дифрактометре ДРОН - 3. Гидратированные образцы обезвоживались ацетоном при t ~ 20 °С для прекращения последующей гидратации вяжущего. Параметры съемки следующие: интервал углов 20 от 6 до 65°, излучение СиКа, напряжение на трубке 24 кВ, сила тока анодной трубки 14 мА. Расшифровка рентгенограмм осуществлялась путем сравнения полученной дифрактограммы со стандартными данными индивидуальных соединений, приведенными в научно-технической литературе, а также при помощи ПК с использованием пакета программ Marfadis [105].

2.1.4 Дифференциально-термический анализ

Дифференциально-термический анализ использовали при определении фазового состава высококальциевой золы ТЭЦ, цемента и смешанного

вяжущего на их основе. Исследования выполнялись на дериватографе фирмы «РаиИк - РаиНк - Егёеу» в неокислительной среде, которая создавалась в закрытом тигле. Дериватограф позволяет одновременно регистрировать четыре кинетических параметра: температуру (Т), дифференциальную кривую тепловых эффектов (ДТА), дифференциальную и интегральную кривые изменения массы ШТв) и (ТО). Интенсивность соответствующих пиков реакций и сопровождающие их потери массы использовались в качестве основы для количественного определения фазы.

Параметры съемки: верхний температурный предел - 1000 °С, скорость нагрева - 10 град/мин.

2.1.5 Статистическая обработка результатов

По результатам исследований для установления корреляционных взаимосвязей использовали математическую обработку, осуществляемую при помощи компьютера и программы "STATISTICA" в составе пакета прикладных программ Math Cad.

Для оценки силы линейной связи у = ах + b вычисляется выборочный коэффициент корреляции г:

^ _ ~ Xcperm Х)7; — У среди )

где sx, sy - выборочные среднеквадратичные отклонения.

Выборочный коэффициент корреляции по абсолютной величине не превосходит единицы:

- 1<г<+1

Если необходимо исследовать корреляционную связь между многими величинами, то пользуются уравнениями множественной регрессии: у = b0 + biXi + b2x2 + ... + bnxn. (2.5)

Это уравнение представляет собой поверхность регрессии при п = 2 и гиперповерхность при п > 2. Выборочный коэффициент корреляции при этом равен:

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Музалевская, Наталья Владимировна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Деформации расширения цементно-золъного камня обусловлены как наличием в золе свободной извести, так и дополнительным образованием эттрингита из фаз ВКЗ. При длительной гидратации до 1 года сохраняется резерв свободной извести золы, обеспечивающий безусадочность камня.

2. Для обеспечения нормативной прочности цементно-песчаных стяжек для пола содержание ВКЗ в них должно находиться в пределах от 40 % до 60 % от массы вяжущего при подвижности растворных смесей Пк2 (погружение конуса 10 см). С учетом наличия вяжущих свойств у высококальциевой золы такие составы стяжек позволяют экономить до 9 % портландцемента.

3. Полученные модели взаимосвязи собственных деформаций камня от содержания свободной извести в ВКЗ и подвижности растворных смесей устанавливают граничные значения содержания СаОсв, обеспечивающего безусадочное твердение стяжек. Для растворов с подвижностью Пк2 содержание СаОсв должно быть не менее 3,5 %; для Пк3 и Пк4 - не менее 5 %.

4. Для низкоосновных зол с малым содержанием свободной извести предложены варианты обеспечения деформаций расширения за счет дополнительного синтеза эттрингита при добавлении в цементно-зольные 1015 % гипса и 5-15 % глиноземистого цемента от массы портландцемента (или 0,77-2,31 % от массы вяжущего).

5. В результате производственной апробации устройства стяжки для пола при производстве работ фирмой «Теплоблок» в строящемся доме по адресу: г. Барнаул, пос. Южный, ул. Чайковского, 47 было получено безусадочное покрытие без нарезки компенсационных швов. Предлагаемый состав стяжки (15,4 % ПЦ + 23 % ВКЗ + 61,1 % П) позволяет уменьшить расход цемента в количестве 75 кг на 1 м3 растворной смеси, при этом обеспечивая марку раствора М150.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Музалевская, Наталья Владимировна, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Красильников, К.Г. Физикохимия собственных деформаций цементного камня / К.Г. Красильников, Л.В. Никитина, H.H. Скоблинская. -М.: Стройиздат, 1980. - 256 с.

2. Королев, Е.В. Усадочные деформации и внутренние напряжения в радиационно-защитных растворах на основе высокоглиноземистого цемента / Е.В. Королев, H.A. Очкина, Ю.М. Баженов, А.П. Проишин, С.М. Саденко // Строительные материалы. - 2004. - №6. - С. 27-29.

3. Волженский, A.B. Минеральные вяжущие вещества / А. В. Волженский. - М.: Стройиздат, 1986. - 464 с.

4. Кравченко, И.В. Расширяющиеся цементы / И.В. Кравченко. -М.: Госстройиздат, 1962. - 164 с.

5. Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций / под ред. С. В. Александровского. - М.: Стройиздат, 1976. - 286 с.

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

7. Пащенко, А. А. Новые цементы / A.A. Пащенко, Г.М. Бакланов, Е.А. Мясникова. - Киев: Будивельник, 1974. - 234 с.

8. Пащенко, А. А. Теория цемента / А. А Пащенко, Е. А. Мясникова, B.C. Гумен. - Киев: Буд1вельник, 1991. - 168 с.

9. Демьянова, В. С. Напряжения в бетоне вследствие температурных и усадочных деформаций / B.C. Демьянова // Известия ВУЗов: Строительство, 2004. - №4. - С. 25-27

10. Тейлор, X. Химия цемента / X. Тейлор - М.: Мир, 1996. - 620 с.

11. Шейкин, А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня / А.Е. Шейкин. - М. : Стройиздат, 1974. - 192 с.

12. Шейкин, А.Е. Безусадочный портландцемент / А.Е. Шейкин, Т.Ю. Якуб. - М. : Изд-во литературы по строительству, 1966. - 104 с.

13. Кутателадзе, К.С. Алунитовые безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы (АБЦ, АРЦ и АНЦ) / К.С. Кутателадзе, Т.Г. Габададзе, Н.Г. Нергадзе // Шестой международный конгресс по химии цемента. - 1976. - С. 189 - 191.

14. Николаев, М.М. Добавка для безусадочных и расширяющих растворов и бетонов / М.М. Николаев, Г.В. Захарова // Строительные материалы. - 1989. - № 8. - С. 20 - 23.

15. Буд ников, П.Н. Химия и свойства глиноземистого и расширяющегося цементов / П.Н. Будников, И.В. Кравченко // В кн. Новое в химии и технологии цемента. - М., 1962. - 155 с.

16. Бабушкин, В.И. Исследование физико-химических процессов при гидратации и твердении расширяющихся цементов / В.И. Бабушкин, Л.П. Макрицкая, Н.В. Новиков, В.Г. Зинов // В кн. Шестой международный конгресс по химии цемента. ТЗ. - М., 1976. - С. 187 - 189.

17. Красильников, К.Г. Природа объемных деформаций при твердении расширяющихся цементов / К.Г. Красильников, Л.В. Никитина // Труды НИИЖБ. Выпуск 7. - М., 1972. - С. 68 - 74.

18. Никитина, Л.В. Зависимость между условиями кристаллизации эттрингита и развитием деформаций расширения при твердении сульфатсодержащих цементов / Л.В. Никитина, А.И. Лапшина, К.Г. Красильников // Труды НИИЖБ. Выпуск 7. - М., 1972. - С. 18 - 25.

19. Милованов, А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. / А.Ф. Милованов. - М.: Стройиздат, 1998. — 304 с.

20. Венюа, М. Цементы и бетоны в строительстве / М. Венюа. - М.: Стройиздат, 1980. - 416 с.

21. Структурообразование бетона и физико-химические методы его исследования / НИИЖБ Госстроя СССР; под ред. 3. М. Ларионовой. - М.: Б.И., 1980.-139 с.

22. Кузнецова, Т.В. Химия и технология расширяющихся и напрягающих цементов / Т.В. Кузнецова. - М.: ВНИИЭСМ, 1980. - 60 с.

23. Пащенко, A.A. Напрягающий портландцемент / A.A. Пащенко, Е.А. Старчевская, А.Е. Алексеенко. - Киев : Будовельник, 1981. - 60 с.

24. Кривобородов, Ю.Р. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров / Ю.Р. Кривобородов, С.В. Самченко. - М. : ВНИИЭСМ, 1991. - 54 с.

25. Сиверцев, Г.Н. Расширяемость цементов / Г.Н. Сиверцев, А.И. Лапшина, Л.В. Никитина // В кн. Совершенствование методов исследования цементного камня и бетона. - М., 1968. - 70 с.

26. Кузьменков, М.А. Безусадочный цемент с расширяющей сульфоалюминатной добавкой / М.А. Кузьменков, А. А. Мечай // Цемент и его применение, 2006. - №6. - С. 90-92

27. Бутт, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов / Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев. - М.: Высшая школа, 1980. - 472 с.

28. Справочник по производству цемента / под ред. И.И. Хохлина. -М.: Госстройиздат, 1963. - 851 с.

29. Кравченко, Т.В. Химия и технология специальных цементов / Т. В. Кравченко, Т.В. Кузнецова, М.Т. Власова, Б.Э. Юдович. - М.: Стройиздат, 1979. - 256 с.

30. Кунцевич, О.В. Увеличение объема твердой фазы при гидратации минеральных вяжущих веществ / О.В. Кунцевич // Труды совещания химии цемента. - М. : Промстройиздат, 1956. - С. 279 - 293.

31. Коновалов, В.М. Цемент с компенсированной усадкой / В.М. Коновалов, A.B. Черкасов, Д.А. Мишин, A.B. Литовченко, А.Н. Сысоев // Строительные материалы. - 2007. - №8. - С. 26-28.

32. Данюшевский, B.C. Тампонажный цемент с большой величиной расширения на основе окиси кальция / B.C. Данюшевский, B.C. Бакшутов, П.Ф. Чхао, В.М. Фридман // Цемент. - 1972. - № 1. - С. 18 - 19.

33. Рамачандран, B.C. Добавки в бетон / B.C. Рамачандран. - М.: Стройиздат, 1988. - 571 с.

34. Фаликман, В.Р. Гидроксилсодержащие органические расширяющие добавки для снижения деформаций усадки бетона / В.Р. Фаликман, Ю.В. Сорокин, А .Я. Вайнер, Н.Ф. Башлыков // Строительные материалы. - 2005. - №8. - С. 9 - 11.

35. Добавка для снижения усадки и придания безусадочности твердеющим цементно-водным системам и способ ее применения: пат. № 225375 Рос. Федерация / Джантимиров Х.А., Джантимиров П.Х.,Юдович Б.Э., Зубехин С.А., Диденко В.А.; заявл. 22.03.02; опубл. 10.03.04.

36. Кузнецова, Т.В. Модифицирование портландцемента для устранения усадки бетона / Т.В. Кузнецова, Д.Я. Френкель, Ю.Р. Кривобородов // Цемент и его применение. - 2007. - №4. - С. 54 - 55.

37. Расширяющаяся добавка для модифицирования вяжущих свойств и способ ее применения: пат. 101490089 Рос. Федерация / Савельев В. Г.; заявл. 4.10.01; опубл. 17.04.03.

38. Зашейко, И.Л. Глиноземистый цемент и его производные / И.Л. Зашейко // Цемент и его применение. - 2004. - №2. - С. 26.

39. Михайлов, В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции / В.В. Михайлов. - М.: Стройиздат, 1986. - 306 с.

40. Якименко, Я.Б. Специальный расширяющийся портландцемент / Я.Б. Якименко, Б.С. Билобран // Цемент и его применение. - 2001. - № 4. - С. 32-35.

41. Булатов, А.И. Тампонажные материалы скважин / А.И. Булатов. - М. : Недра, 1982. - 296 с.

42. Данюшевский, С.И. Расширяющийся тампонажный цемент для газовых скважин / С.И. Данюшевский, Р.И. Лиогонькая // Цемент. - 1966. - № 2. - С. 10-11.

43. Мета, П.К. Расширяющиеся цементы / П.К. Мета, М. Поливка. // Труды международный конгресс по химии цемента. Т.З -М., 1976. - С. 192 -196.

44. Кузнецова, Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы / Т.В. Кузнецова. - М.: Стройиздат, 1986. - 208 с.

45. Ямадзаки, Ю. Поведение расширяющихся растворов и бетонов в начальные сроки твердения с использованием добавок системы Ca0CaS04-4Ca03Al203S03 / Ю. Ямадзаки, Т. Мондзи, К. Сигиура // Труды Международного конгресса по химии цемента. - М., 1976. С 192 - 196.

46. Штарк, Й Химия цемента и долговечность бетона. Позднее образование эттрингита в бетоне / Й. Штарк, К Больман // 2-е Международное совещание по химии и технологии цемента. - М., 2000. - С. 64 - 94.

47. Штарк, Й. Цемент и известь / Й. Штарк, Б. Вихт; перевод с нем.

A. Тулаганова; под ред. П. Кривенко. - Киев, 2008. - 480 с.

48. Савинкина, М.А. Золы Канско-Ачинских бурых углей / М.А. Савинкина, А.Т. Логвиненко. - Новосибирск : Наука, 1979.-163 с.

49. Волженский, A.B. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов / A.B. Волженский, И.А. Иванов, Б.Н. Виноградов. - М.: Стройиздат, 1984. - 250 с.

50. Галибина, Е.А. Автоклавные строительные материалы из побочных отходов ТЭЦ / Е.А. Галибина. - А.: Стройиздат, 1986. - 128 с.

51. Овчаренко, Г.И. Особенности свойств высококальциевых зол ТЭЦ, как вяжущего материала / Г.И. Овчаренко // Резервы производства строительных материалов. Межвузовский сборник. Под ред. В.К. Козловой. -Барнаул : Алтайск. Политехи, ин-т, 1988. - С. 30 - 36.

52. Овчаренко, Г.И. Золы углей КАТЭКа в строительных материалах / Г.И.Овчаренко. - Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1992. - 216 с.

53. Капустин, Ф.Л. Минералообразование при скоростном обжиге высококальциевых зол ТЭС и разработка получения цементов на их основе. Автореф. дисс. канд. техн. наук / Ф.Л. Капустин. - Свердловск, 1989. - 20 с.

54. Козлова, В.К. Основные свойства и пути использования зол низкотемпературного сжигания бурых углей Канско - Ачинского бассейна /

B.К. Козлова // Тр. Алт. гос. техн. ун-та, 1993. - № 1. - С. 25 - 35.

55. Меренцова, Г.С. Современные технологии использования зол Канско-Ачинских бурых углей для производства бетонов / Г.С. Меренцова. -Барнаул : Изд-во Алтайск. ун-та, 1994. - 145 с.

56. Овчаренко, Г.И. Оценка свойств углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетонах / Г.И. Овчаренко, Л.Г. Плотникова, В.Б. Францен. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 1997. - 149 с.

57. Игнатова, O.A. Вяжущее из гидратированной золы ТЭС и получение бетонов и растворов на его основе. Автореф. дисс. канд. техн. наук / O.A. Игнатова. - Новосибирск, 1993. - 21с.

58. Капустин, Ф.Л. Структура и фазообразование в гранулированных высококальциевых золах ТЭС и получение вяжущих на их основе. Автореф. дисс. док. техн. наук / Ф.Л. Капустин. - Екатеринбург, 2003. - 35 с.

59. Gutierrez, A. Ashes ablation effectiveness ratio / A. Gutierrez // Cem.-hormigon, 1995. - № 741. - P. 746 - 770.

60. Гладких, K.B. Изделия из ячеистых бетонов на основе шлаков и зол / К.В. Гладких. - М.: Стройиздат, 1976. - 255 с.

61. Данилович, И.Ю. Использование топливных шлаков и зол для производства строительных материалов / И.Ю. Данилович, H.A. Сканави. -М.: Высшая школа, 1988. - 72 с.

62. Генцлер, И.В. Оценка качества золы от сжигания бурых углей по водоудерживающей способности / И.В. Генцлер, Е.Б. Долгова // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1993. - № 3. - С. 51 - 55.

63. Добронравов, В.Ф. Влияние общей серы и карбоната кальция на содержание трехокиси серы в золе углей / В.Ф. Добронравов, Л.А. Шикуткина // Химия твердого топлива, 1982. - №5. - С. 22 - 25.

64. Володарский, И.Х. Распределение и формы соединений серы в продуктах сжигания углей / И.Х. Володарский // Химия твердого топлива, 1989. -№3.- С. 133- 136.

65. Раманаускене, Л.Ю. Метод количественного определения СаО свободного / Л.Ю. Раманаускене, Ю.Б. Вектарис, А.Ю. Каминскас, А.Ю. Митузас // Строительные материалы, 1978. - №8. - С. 31 - 32.

66. Рунова, Р.Ф. Особенности структурообразования вяжущего на основе высокоуглеродистых зол / Р.Ф. Рунова, В.П. Плохий, А.Л. Дехно, А.Б. Яменко // Цемент, 1995. - №3. - С. 38 - 41.

67. Доброгорский, Н.А. Состав золы-уноса Приднепровской ГРЭС / Н.А. Доброгорский// Строительные материалы и изделия, 1985. - №3. - С. 22.

68. Меренцова, Г.С. Регулируемое изменение термокинетических характеристик высококальциевых зол / Г.С. Меренцова // Известия Вузов. Строительство и архитектура, 1996. - №12. - С. 44 - 48.

69. Залкинд, И.Я. О свойствах золы-уноса ТЭС и возможностях расширения ее использования / И.Я. Залкинд, Н.Г. Романова, В.Ф. Мигачев // Энергетическое строительство, 1984. - № 6. - С. 60-61.

70. Оямаа, Э.Г. Строительные детали из сланцезольных автоклавных бетонов / Э.Г. Оямаа. - Л. : Стройиздат, 1965. - 138 с.

71. Иванов, И.А. Влияние гранулометрического состава зол на основные свойства золобетонов / И.А. Иванов // Известия Вузов. Строительство и архитектура, 1962. - С. 86 - 97.

72. Иванов, И.А. Гранулометрический состав как одна из основных характеристик зол ТЭЦ / И.А. Иванов // Известия Вузов. Строительство и архитектура, 1961. - №6. - С. 146 - 154.

73. Верынски, Б. Влияние дисперсности буроугольной золы-уноса на прочность зольных цементов / Б. Верынски, 3. Гергичны // Цемент, 1998. -№ 10. - С. 18 - 20.

74. Комисаренко, Б.С. Особенности применения зол Саранской ТЭС-2 в качестве мелкого заполнителя для керамзитобетона / Б.С. Комисаренко, Ю.П. Морозов // Известия Вузов. Строительство и архитектура, 1974. - № 6. - С. 97 - 102.

75. Стольников, B.B. Использование золы-уноса от сжигания пылевидного топлива на тепловых электростанциях / В.В. Стольников. - JI. : Энергия, 1969. - 49 с.

76. Бетоны и растворы с применением золы ТЭС. - М.: Стройиздат, 1991.-58 с.

77. Бабачёв, Г.Н. Золы и шлаки / Г.Н. Бабачёв. - Киев : Буд1вельник, 1972. - 192с.

78. Плотникова, Л.Г. Деформации материалов, содержащих высококальциевые золы КАТЭКА, в условиях ТВО / Л.Г. Плотникова, Г.И. Овчаренко // Эколог, и прогресс, технол. в стр-ве для условий Сибири и Севера: Матер, респ. науч. - техн. конф. с междунар. участием «Горн. Алтай - 93», (Барнаул). 1993. - С. 103 - 106.

79. Козлова, В.К. Использование зол тепловых электростанций в производстве строительных материалов / В.К. Козлова. - Барнаул, 1975. - 144 с.

80. Баланин, М.В. Нейтрализация деструктивных процессов при гидратации высококальциевой золы бурого угля Канско-Ачинского бассейна / М.В. Баланин, Г.С. Меренцова // Извести Вузов. Строительство и архитектура - 1974. - №4. -С. 64 - 68.

81. Меренцова, Г.С. Оптимальные принципы направленного структурообразования бетонов из отходов промышленности / Г.С. Меренцова // Экология и прогрессивные технологии в строительстве для условий Сибири и Севера: Материалы респ. науч.- техн. конф. с междунар. участием. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ. 1993. - С. 29 - 34.

82. Гольдштейн, П.Я. Использование топливных зол и шлаков при производстве цемента / П.Я. Гольдштейн, Н.П. Штейерт. - Л.: Стройиздат, 1977.- 152 с.

83. Лещинский, М.Ю. Бетоны и растворы с применением золы ТЭС / М.Ю. Лещинский. - М: Знание, 1988. - 64 с.

84. Ананьев, В.М. Использование золы-уноса в качестве добавки при производстве тяжелого бетона/ В.М. Ананьев, В.Н. Левченко, A.A. Вишневский // Строительные материалы. - 2006. - №11. - с. 32 - 33.

85. Овчаренко, Г.И. Статистическое моделирование в технологиях золоматериалов / Г.И. Овчаренко, В.Б. Францен, В.В. Патрахина // Строительные материалы. - 2006. - №12. - с. 46 - 47.

86. Каракулов, В.М. Вяжущее на основе высококальциевой золы и магнийхлоридной рапы / В.М. Каракулов // Резервы производства строительных материалов. Межвуз. Сб. Алтайский политехи. Инст. - Барнаул. - 1988. - С. 36 -39.

87. Назиров, P.A. Гидратация свободных оксидов в зольных композициях и свойства материалов на их основе. Автореф. дис. канд. техн. наук / P.A. Назиров. - Новосибирск, 1990. - 24 с.

88. Патрахина, В.В. Закономерности изменения состава и свойств золоцементных вяжущих и бетонов на их основе. Автореф. дисс. канд. техн. наук / В.В. Патрахина. - Барнаул, 2000. - 21 с.

89. Уфимцев, В.М. Использование золы Барнаульской ТЭЦ - 3 в производстве вяжущих / В.М.Уфимцев, A.A. Безверхий, O.A. Игнатова // Резервы производства строительных материалов: Тез. докл. - Барнаул, 1991. -С. 10-12.

90. Заезжаева, И.Н. Закономерности изменения состава и свойств зол углей КАТЭКа и силикатного кирпича с их использованием. Автореф. дис. канд. техн. наук / И.Н. Заезжаева. - Барнаул, 1999. - 21 с.

91. Кобу, М. Зола и зольные цементы. Основной доклад / М. Кобу // В кн. Пятый международный конгресс по химии цемента. Т.З Цементы и их свойства. - М.: Стройиздат, 1976. - С. 83 - 94.

92. Хижинкова, Е.Ю. Разработка технологии золопортландцемента из высококальциевых зол ТЭЦ с обеспечением деструктивной безопасности материалов. Автореф. дисс. канд. техн. наук / Е.Ю. Хижинкова. - Барнаул, 2007. -20 с.

93. Овчаренко, Г.И. Цеолиты в строительных материалах / Г.И. Овчаренко, B.JI. Свиридов, J1.K. Казанцева - Барнаул : Из-во АлтГТУ, 2000. -320 с.

94. Козлова, В.К. Получение смешанных вяжущих на основе золы бурых углей / В.К. Козлова, Г.И. Овчаренко, B.JI. Свиридов. // Резервы производства строительных материалов. Межвузовский сборник. - Барнаул: Барнаульское изд-во, 1984.- С. 51 -55.

95. Анзигитов, В.А. Устройство полов / В.А. Анзигитов, H.H. Завражин, И.П. Ким. - М. : Стройиздат, 1986. - 253 с.

96. Тищенко, И.И. Устройство полов / И.И. Тищенко, О.М. Максимова. - М. : Стройиздат, 1972. - 160 с.

97. Дегтев, И.А. Современные технологии устройства и ремонта полов / И.А. Дегтев, О.М. Донченко, М.В. Кафтаева. - М. : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. - 144 с.

98. Шаров, И.И. Применение сухих растворных смесей в строительстве / И.И. Шаров. - М.: Стройиздат, 1974. - 40 с.

99. Голубев, В.И. Новые продукты на рынке добавок для сухих строительных смесей / В.И. Голубев, П.В. Василик // Строительные материалы, 2006. - №3. - С. 24 - 26.

100. Синайко, Н.П. Комплексные добавки в бетоны, цементы и сухие строительные смеси системы «Релаксол» / Н.П. Синайко, А.П. Лихопуд, Т.В. Бабаевская // Строительные материалы. - 2006. - №10. - С. 26 - 29.

101. Корнеев, В.И. Расширение ассортимента продукции на заводах сухих строительных смесей / В.И. Корнеев // Цемент и его применение. -2007. - №2. - С. 73.

102. Марчюкайтис, Г.В. Влияние состава штукатурного раствора на его деформативные свойства / Г.В. Марчюкайтис, Д.Р. Забуленис // Строительные материалы. - 2003. - №9. - С. 36 - 38.

103. Анзигитов, В.А. Устройства полов / В.А. Анзигитов, H.H. Завражин, И.П. Ким, О.М. Максимова. - М.: Стройиздат, 1986. - 253 с.

104. Бутт, Ю.М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашёв. - М.: Высшая школа, 1973. - 504 с.

105. Горшков, B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев, В.Г. Савельев. - М : Высшая школа, 1981.-334 с.

Пшошенией

\ «УТВЕРЖДАЮ» Директор ООШ«Теплоблок»

В.В. Дехерт

АКТ

Мы, нижеподписавшиеся, представители АлтТГУ им. И.И. Ползунова: д.т.н., профессор Овчаренко Г.И., аспирант Музалевская Н.В. и представители ООО «Теплоблок»: прораб Чеботарев Г.И., мастер участка Наймушина Е.Е. подтверждаем, что 22 июля 2010 г. было проведено устройство пола в строящемся доме по адресу: г. Барнаул, пос. Южный, ул. Чайковского, 47 из состава (15,4 % ПЦ + 23 % ВКЗ + 61,1 % П), предложенного сотрудниками АлтГТУ.

Изготовление растворной смеси производилось непосредственно на строительном участке путем перемешивания в гравитационном бетоносмесителе растворной смеси заводского состава с добавлением до требуемого количества песка и высококальциевой золы (таблица 1).

Таблица 1 - Расход компонентов

Мате Заводской состав на Золо-цементно-песчаный состав Золо-цементно-

риал 1 м-3 №1 (производственный) на 1 м3 песчаный состав №1 (лабораторный)

на 1 м

кг % % на кг % % на Добавля а ем к 1 м кг % % на

сухое сухое сухое

вещест вещест заводско вещест

во во го состава во

ПЦ 288 16 25 214 11,3 15 0 245 12,2 15

ВКЗ - - - 329 17,4 23 444 378 18,8 23

Песок 865 49 75 886 46,9 62 330 1017 50,6 62

Вода 622 35 461 24,4 0 370 18,4

Плот 1775 1890 Выход 2010

ность 1,35 м3

раств.

см.,

кг/м3

Полученная растворная смесь с подвижностью Пк2 (погружение конуса 6-8 см) укладывалась вручную на бетонное основание, обработанное водным раствором ПВА дисперсии. Через сутки твердения поверхность стяжки была затерта и покрыта полиэтиленовой пленкой. Для контроля прочности при сжатии были изготовлены образцы-кубы размером 7*7*7 см, которые хранились во влажном песке.

После месяца твердения дефектов в виде трещин усадки на поверхности стяжки не наблюдалось. Прочность при сжатии составила 19,6 МПа, что соответствует марке раствора М150.

Предлагаемый состав стяжки позволяет уменьшить расход цемента в

о

количестве 75 кг на 1 м растворной смеси, при этом обеспечивая марку раствора М150.

От ООО «Теплоблок»: Прораб

Чеботарев Г.И.

Зав. кафедрой, д.т.н., проф. Овчаренко Г.И.

От АлтГТУ:

Мастер участка Наймушина Е.Е.

Аспирант кафедры СМ Музалевская Н.В.