Суперпластифіковані цементуючі системи для самоущільнювальних бетонів з швидким наростанням міцності

Abstract

Дисертаційна робота присвячена питанням розроблення теоретичних основ одержання суперпластифікованих цементуючих систем з високою ранньою міцністю для самоущільнювальних бетонів з швидким наростанням міцності за рахунок системного поєднання мінеральних добавок різних типів та комплексних хімічних добавок пластифікуюче-прискорюючої дії. Встановлено фізико-хімічні особливості процесів гідратації і тверднення суперпластифікованих цементуючих систем, які завдяки направленому формуванню структури дозволяють вирішувати проблему одержання самоущільнювальних сумішей та бетонів з швидким наростанням міцності на їх основі. Проведено оптимізацію складів самоущільнювальних бетонів на основі суперпластифікованих цементуючих систем з високою ранньою міцністю, досліджено їх показники якості та встановлено ефективність використання в різних температурних умовах. Здійснено промислову апробацію розроблених самоущільнювальних бетонів з швидким наростанням міцності при безвібраційній технології бетонування, що дозволило підвищити продуктивність праці та збільшити оборотність опалубки. Диссертационная работа посвящена вопросам разработки принципов получения суперпластифицированных цементирующих систем для быстротвердеющих самоуплотняющихся бетонов, характеризующихся улучшенными эксплуатацион-ными свойствами в разных температурных условиях. Методом математического планирования эксперимента проведена оптимизация составов суперпластифицированных цементирующих систем с высокой ранней прочностью. Исследованы физико-механические свойства разработанных цементирующих систем согласно ДСТУ Б В.2.7-187:2009 и ЕN 196, а также физико-химические особенности их структурообразования. Выявлено, что микроструктура камня на основе суперпластифицированных цементирующих систем представлена CSH-фазами, кристаллами портландита, AFm- и AFt-фазами, а также микро-наполнителем – кальцитом. Показано, что в результате взаимодействия активного оксида алюминия метакаолина с кальция гидроксидом и двуводным гипсом за счет топохимических реакций в неклинкерной части вяжущего образуется вторичный мелкодисперсный эттрингит, что обеспечивает уплотнение цементной матрицы и способствует ускоренному нарастанию прочности суперпластифицированной цементирующей системы. Проектирование составов бетонов на основе суперпластифицированных цементирующих систем позволяет получить самоуплотняющиеся и легко-перекачиваемые насосами бетонные смеси (диаметр расплыва 660-730 мм), характеризующиеся сохраняемостью удобоукладываемости до 3 часов. Оценкой удельной прочности согласно ДСТУ Б В.2.7-176:2008 установлено, что высокопрочные (класс В60-В65) самоуплотняющиеся бетоны на основе суперпластифицированных цементирующих систем характеризуются ускоренным нарастанием прочности (fсm2/fсm28=0,63), повышенной водонепроницаемостью (W20), морозостойкостью (F400), атмосферостойкостью и коррозионной стойкостью, пониженными деформациями усадки. Модуль упругости самоуплотняющихся бетонов (Ц:П:Щ=1:1,52:2,04; Ц=480 кг/м3) достигает 52,0 ГПа, коэффициент Пуассона составляет 0,17. В условиях знакопеременных температур (-2...+5ºС) самоуплотняющийся бетон после 28 сут достигает прочности на сжатие 71,8 МПа. Применение суперпластифицированных цементирующих систем обеспечивает повышенную сохраняемость смеси в сухих жарких условиях (+30ºС) и ускоренное нарастание прочности самоуплотняющихся бетонов на их основе. На ЧП „Застава” произведена апробация самоуплотняющихся бетонов на основе суперпластифицированных цементирующих систем (класс В30) для фундамента гидравлического пресса. При этом были решены технологические задачи обеспечения однородности бетонной смеси и требуемой прочности в условиях знакопеременных температур. Проведено промышленную апробацию самоуплотняющихся бетонов на основе суперпластифицированных цементирующих систем на ДП „Спецжелезобетон” для конструкций колонн и рам торгового центра "Велес 555" в г. Ивано-Франковск. Показано, что использование само-уплотняющихся смесей на основе суперпластифицированных цементирующих при монолитном строительстве обеспечивает повышение производительности труда с применением безвибрационной технологи укладки бетона и увеличение оборачиваемости опалубки. The thesis is devoted to the development of theoretical bases of creating superplasticized cementitious systems with high early strength for Rapid-Hardening Self-Compacting Concretes by rational combination of different types of mineral additives and complex chemical admixtures with plasticizing and accelerating action. The physico-chemical peculіarities of hydration and hardening processes of superplasticized cementitious systems were established. The problem of obtaining Self-Compacting mixtures and Rapid-Hardening Concretes on their basis by the direct structure formation of cementitious matrix was solves. The optimization of Self-Compacting Concretes composition on the base of superplasticized cementitious systems with high early strength was carried out. The quality parameters of developed concretes were investigated and the effectiveness of their using in different temperature conditions was shown. The industrial approbation of Rapid-Hardening Self-Compacting Concretes with using non-vibration technology which improves productivity and increase the turnover of formwork was carried out.