Високофункціональні бетони на основі портландцементів, модифікованих ультрадисперсними мінеральними добавками

Abstract

Дисертаційна робота присвячена питанням розроблення теоретичних основ отримання високофункціональних бетонів на основі мультимодальних портландцементів, модифікованих ультрадисперсними мінеральними добавками та суперпластифікаторами пластифікуюче-прискорюючої дії. Встановлено вплив ультрадисперсних мінеральних добавок із підвищеною поверхневою енергією на фізико-хімічні особливості процесів гідратації мультимодальних композиційних портландцементів, які завдяки ранньому структуроутворенню та направленому формуванню мікроструктури цементної матриці за рахунок її ущільнення та пуцоланових реакцій в неклінкерній частині дозволяють вирішувати проблему одержання високофункціональних бетонів. Проведено оптимізацію складів високофункціональних бетонів на основі мультимодальних композиційних портландцементів, модифікованих ультрадисперсними мінеральними добавками, досліджено їх будівельно-технічні властивості та встановлено ефективність використання в різних температурних умовах тверднення. Здійснено промислову апробацію розроблених високофункціональних бетонів та розраховано техніко-економічну ефективність їх використання. Диссертационная работа посвящена вопросам разработки и принципов получения высокофункциональных бетонов на основе мультимодальных портландцементов, модифицированных ультрадисперсными минеральными добавками и суперпластификаторами на поликарбоксилатной основе, с улучшенными эксплуатационными свойствами при твердении в разных температурных условиях. Методом математического планирования эксперимента проведена оптимизация составов мультимодальных портландцементов, модифицированных ультрадисперсными минеральными добавками, для высокофункциональных бетонов. Исследованы физико-механические свойства разработанных мультимодальных композиционных портландцементов согласно ДСТУ Б В.2.7-187:2009 и ЕN 196. Модифицирование ультрадисперсными добавками вызывает ускорение процессов гидролиза алитовой фазы портландцемента, а взаимодействие активных Al2O3 и SiO2 добавок с продуктом гидролиза алитовой фазы – гидроксидом кальция – в неклинкерной части приводит к образованию мелкокристаллического эттрингита и гексагональных гидроалюминатов кальция, а также низкоосновных гидросиликатов кальция типа CSH(B), что способствует уплотнениею микроструктуры цементного камня, приросту его прочности и компенсации усадки. Проектирование составов высокофункциональных бетонов на основе мультимодальных портландцементов, позволяет получить высокоподвижные бетонные смеси (марка по удобоукладываемости П5), характеризующиеся сохраняемостью удобоукладываемости до 2,0 ч. Оценкой удельной прочности согласно ДСТУ Б В.2.7-176:2008 установлено, что высокопрочные (класс В80) высокофункциональные бетоны на основе модифицированных мультимодальных композиционных портландцементов, ультрадисперсными минеральными добавками, характеризируются ускоренным нарастанием прочности (fсm2/fсm28=0,50), повышенной водонепроницаемостью (W20), морозостойкостью (F300), атмосферостойкостью и коррозионной стойкостью, пониженными деформациями усадки. Модуль упругости разработаных высокофункциональных бетонов достигает 56,9 ГПа, коэффициент Пуассона составляет 0,17. На ФДНДИ “Львовский научно-технический центр” проведено промышленный выпуск высокофункциональных бетонов на основе мультимодальных портландцементов для бетонирования тумб стоек ограждающих конструкций при ремонте мостов. На ООО “Щирецкий завод ЖБИ” проведена промышленная апробация высокофункциональных бетонов класса по прочности на сжатие B60 на основе модифицированных мультимодальных композиционных портландцементов для бетонирования промышленных полов здания автомойки (г. Городок). The thesis is devoted to the development of the theoretical bases of obtaining of High Performance Concretes based on multimodal Portland cements, modified with ultrafine mineral additives and polycarboxylate superplasticizers. The influence of ultrafine supplementary cementitious materials with high surface energy on the physical and chemical peculiarities of hydration processes of multimodal composite Portland cement, which due to early structure formation and directed formation of the microstructure of the cement matrix due to its compaction and pozzolanic reactions in unclincker part allow to solve the problem of obtaining High Performance Concretes was established. The compositions of the High Performance Concretes based on multimodal composite Portland cements, modified with ultrafine mineral additives, were optimized, their building and technical properties were investigated and efficiency of their using at different temperature conditions was shown. The industrial approbation of developed High Performance Concretes was done technical and economic efficiency of their use was calculated.