Повышение стойкости и атмосфероустойчивости цементного камня микробетонной черепицы минерально-химическими добавками из местного сырья тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Микробетонная черепица, состав свойства и технология

1.2. Способы повышения прочности, водонепроницаемости и стойкости бетона

1.3. Обоснование способа повышения прочности, водонепроницаемости и атмосфероустойчи-вости микробетонной черепицы

Глава 2. Объекты и методы исследования

Глава 3. Повышение прочности и водонепроницаемости микробетонной черепицы

3.1. Исследование влияния минеральной добавки из местных материалов на свойства цемента состава микробетонной черепицы

3.2. Исследование влияния минеральной добавки на прочность и водонепроницаемость микробетонной черепицы

3.3. Влияние химической добавки на свойства микробетонной черепицы

Глава 4. Исследование стойкости микробетонной черепицы

4.1. Выбор условий изучения стойкости микробетонной черепицы

4.2. Зависимость стойкости микробетонной черепицы от вида добавки, состава вяжущего и условия испытания образцов

Выводы Литература

Актуальность темы. В настоящее время в нашей стране, особенно для восстановления разрушенных в гражданской войне домов, остро встал вопрос обеспечения их в кровельном материале.

В советском периоде развития Таджикистана для покрытия кровли домов широко применяли волнистые асбестоцементные листы, что объясняется существованием тогда крупного производства этого материала на Душанбинском комбинате асбестоцементных изделий.

В строительстве некоторых домов применяют металлические кровли из тонколистовой стали, оцинкованной стали и волнистого алюминиевого листа. Металлическая кровля требует сравнительно большого расхода древесины и дополнительных затрат по устройству теплоизоляционного слоя под крышей дома. Поэтому, металлические кровельные материалы находят только индивидуальное применение.

Применение асбестоцементного листа в качестве кровельного материала сейчас является экономически невыгодным по причинам:

1) асбестоцементные листы содержат 18-20% асбеста и 80-82% цемента [1]. В Таджикистане отсутствует производство асбеста и он импортируется из России.

2) производство асбестоцементных листов требует не только дефицитного сырья (асбест) , но и большого расхода электроэнергии и тепла, водяного пара, осуществляется на сложных установках, расположенных на больших площадях. При этом перевозка асбестоцементных листов в регионы также требует больших транспортных затрат.

Указанные экономические факторы стали причиной того, что в настоящее время производство асбестоцемента на Душанбинском заводе резко снизилось и не обеспечивает потребность нуждающихся в кровельном материале.

3) асбестоцементный лист является вредным материалом для здоровья людей. Это объясняется тем, что в составе асбеста содержатся 24.50% волокон длиной 0,3.10мм и 50.76% асбестовой пыли и гали [2] . При производстве и эксплуатации материала асбест распушивается и в результате выделяются тончайшие пылевидные частицы, которые вызывают у людей различные заболевания, в связи с чем применение асбестоцемента для обустройства домов во многих странах запрещено. Таким образом, высокозатратный характер производства и вредность для жизнедеятельности людей, не позволяют дальнейшего и эффективного применения асбестоцементного листа в качестве кровельного материала.

В сложившейся ситуации восстановление строительной промышленности Таджикистана в том виде, который был раньше, невозможно, так как требуется не только развитие экономики, но и ее переход к рыночной системе. В настоящее время развитие строительной промышленности будет ориентировано на создание малых производств с мало энергоемкими технологиями получения материалов из местных видов сырья в регионах, где имеется потребность в них. Такой подход будет естественно правильным и способствует внедрению новых технологий в строительной промышленности страны. Маленькие производства на местах использования строительных материалов с наименьшими затратами средств и времени позволяют обеспечить потребности населения в строительных материалов более эффективно чем перевозка этих материалов из других регионов.

Из сказанного вытекает, что наиболее безальтернативным и перспективным вариантом развития производства кровельных материалов является внедрение технологии микробетонной черепицы в строительной промышленности Таджикистана. Данное утверждение аргументировано тем, что производство микробетонной черепицы простое и мало энергоемкое, не требует применения топлива и имеет не сложное оборудование, как по эксплуатации, так и по изготовлению. Эффективность производства микробетонной черепицы еще заключается в том, что до 70-75% сырья является местным (песок и щебень), данное производство можно осуществить в маленьких мастерских с минимальным числом работников (4-5 человек) на местах использования кровельного материала.

Поскольку производство кровельных материалов, кроме асбестоцементных, ранее отсутствовало, то внедрение технологии получения микробетонной черепицы в строительном производстве Таджикистана, требует проведения определенных исследований по подбору состава сырья, повышению качества, особенно прочности, водонепроницаемости и атмосфероустойчивости черепицы, и снижению себестоимости кровельного материала. Также важным является выяснения эксплуатационных свойств микробетонной черепицы в условиях резко-континентального климата Таджикистана и других стран Центральной Азии. Эти указанные вопросы и определили цель выполнения данной диссертационной работы.

Цель работы - разработка технологии повышения прочности, водонепроницаемости и атмосфероустойчивости микробетонной черепицы минеральными и химическими добавками из местного сырья.

Поставленная цель достигается решением следующих задач: разработкой технологии производства цементных вяжущих с местными минеральными и химическими добавками, способными обеспечить высокую прочность, водонепроницаемость и атмосфероустойчивость микробетонной черепицы;

- исследованием свойств микробетонной черепицы в зависимости от характеристик свойств компонентов составов сырья;

- проведением долговременных испытаний эксплуатационных качеств микробетонной черепицы;

- выяснением механизмов действия минерально-химических добавок на повышение прочности, водонепроницаемости и атмосфероустойчивости микробетонной черепицы.

Научная новизна: обоснована возможность модифицирования цементов для производства микробетонной черепицы минеральными добавками из известняка, керамического кирпича, речного песка, отхода производства флюорита (ОПФ), и химически добавкой из декстрина; установлено, что минеральные добавки уплотняют межзерновую структуру цементного камня в теле черепицы, снижают количества легкорастворимых в воде продуктов твердения цементных вяжущих, что приводят к повышению прочности и водонепроницаемости черепицы; установлено, что химическая добавка из декстрина ускорением процессов гидратации и твердения цементных минералов, благоприятно влияет на формирование мелкопористой структуры цементного камня в теле черепицы, обеспечивающей более высокой водонепроницаемости и атмосфероустойчивости;

- обосновано совместное применение минерально-химических добавок для одновременного снижения водопотребности цементно-песчаной смеси и повышения плотности структуры микробетонной черепицы.

Практическая ценность: разработана технология производства микробетонной черепицы из местных видов сырья, пригодная для реализации на малоэнергоемких установках на местах потребления кровельных материалов;

- разработаны малоцементсодержащие смеси, обеспечивающие высокие качества и низкие себестоимости микробетонной черепицы; применение минеральных добавок в составе цемента не только повышает качество материала, но и снижает расход более дефицитного компонента - цемента и расширяет состав сырья в производстве микробетонной черепицы; применение отходов производства флюорита в качестве сырья для микробетонной черепицы, повышая прочность и атмосфероустойчивость, одновременно способствует сохранению природных ресурсов и улучшению экологического состояния местности хранения этих отходов из-за их утилизации.

Работа выполнялась по программе госбюджетной НИР №10/2000 «Исследование свойства микробетонной черепицы с химическими и минеральными добавками», финансированная Министерством Образования Республики Таджикистан.

Внедрение результатов работы осуществлено при восстановлении разрушенных домов в Хатлонской области и при строительстве новых домов в г. Душанбе и некоторых районов республики. При Таджикском Техническом Университете создано экспериментально - лабораторное производство микробетонной черепицы с производительностью 40 м.кв./день. Разработаны

Технические Условия Республики Таджикистан ТУ № 01.4600.2169899.96 «Микробетонная кровельная черепица», которые служат стандартом Республики Таджикистан для регламентирования качества и свойства производимой в Таджикистане микробетонной черепицы.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждены на международной конференции «KRINICA-47», Врославь, Польша, 1999г.; на 1 Международной конференции «Бетон и развитие», Тегеран,2001г.; на республиканских конференциях: «Природные ресурсы Таджикистана и их рациональное использование», Душанбе, 1998г.; посвященной 80-летию Сулаймонова A.C., Душанбе, 1998г.; молодых ученых и специалистов Таджикистана, 1999г.

Публикации. По материалам работы опубликованы 7 научных статьей и тезисы докладов на конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, 4 глав, общие выводы, список литературы с 92 наименованиями. Содержит 109 страницы текста компьютерного набора, включая 13 таблицы и 14 рисунков.

7. Результаты работы способствуют расширению сырьевой базы производства микробетонной черепицы и широкому его внедрению в строительном комплексе республики.

1. Бурмистров Г.Н. Кровельные материалы.- М.:Стройиздат.-1990.-178с.

2. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия иконструкции.- М.: Высшая школа. -1990.-496с.

3. Noti-TEJAS, Infors.bulletin for the Latin American MCRNetwork, May, 1997.- 42p.

4. ГОСТ 310.1-76-ГОСТ 310.4.81 «Цементы, методыиспытаний».

5. ГОСТ 8735-75 «Песок для строительных работ. Методыиспытаний».

6. Государственные стандарты, указатель, том 3., М., 2001

7. MCR Toolkit:Workshop and Equipment, Element 20.-SKAT. Switzerland.-1997-50p.

8. The First Inter.Conf. on Ecologically and EconomicallySustainable Materials and Techniques in the Building Sector Havana - Cuba - 1998.

9. Development Alternatives New-Delhi - Vol.11 - No.3March.-2001. -16p.

10. Mariquita Si jo Dimanay "Level of Satisfaction Toward Micro-Concrete Roof Tiles among Users in Mindanao"-2Regional Asian RAS Seminar, Bagsio City,-Philippines. 1997.

11. Gram Hans-Eric, Gut Paul "FCR/MCR Toolkit Element 22, Production Guide". SKAT/ILO, St.Gallen.-1992.

12. Gram Hans-Eric, Gut Paul "FCR/MCR Toolkit Element 23, Quality Control Guidelines".-SKAT/ILO, St.Gallen.-1991.

13. Gut Paul "FCR/MCR Toolkit Element 3,Teeching FCR/MCR Technology".-SKAT/ILO, St.Gallen.-1992

14. SKAT:"The Basics of Concrete Roofing Elements, Fundamental Information on the MCR and FCR Technology". SKAT.- St.Gallen.-1989.

15. Muller Heini, P.Gut.-MCR Toolkit Element 21, Production and Operations Management. -SKAT. 1997.

16. Баженов Ю.М. Технология бетона.- M.: Высшая школа.-1978.-456с.

17. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов.- М.: Стройиздат 1997.-344с.

18. Иванов Ф.М., Степанов В.Ф., Холошин Е.П. Проблемы обоспечивания долговечности бетона и железобетонапониженной энерго- и материалоемкости // Бетон и железобетон.- 1988.- №9. -с.29-31.

19. Пащенко A.A., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы.-К.: Выща школа. -1985.-440с.

20. Канцепольский И.С., Пулатов З.П., Дятлов И.П. Глиежпортланцемент для гидротехнических сооружений.-Ташкент: "Фан".- 1974.-104с.

21. Строительные материалы. Справочник. Под. ред. A.C. Болдырева, П.П. Золотова. -М.: Стройиздат.-1989.-5 68с.

22. Сулейманов С.Г., Естемесов З.А., Сейтжанов С.С. и др. Свойства цементного камня и гранулированногофосфорного шлака //Комплексное использование материального сырья.-1985.-10.-с.92-93.

23. Кривлев П.А., Шатохин А.П., Худотеплий A.C. и др. Морозостойкость бетона на золошлаковых цементах //Строительные материалы и конструкции.-1985.-4.-с.20-21.

24. Рояк Г.С., Грановская И.В., Трактирникова Г.Л. Предотвращения щелочной коррозии бетона активными минеральными добавками //Бетон и железобетон.-1986.-№7 .-с.16-17.

25. Сычев М.М. Перспективы повышения прочности цементного камня //Цемент.-1987.-№9.-с.17-19.2 9.Бобык И.С., Бродский И. А. Бетоны на гранулированном шлаке и золе ТЭС //Бетон и железобетон.-1986.-№4.-с. 19-20.

26. Таджибаев К.Т., Трофимова Л.Г., Нестеренко Н.Г. Об эффективности использования зол в производстве цемента //Депонирован в Казах. НИИНТИ, 07.07.8 6, № 13 82-Ка.

27. Nowell Zloud Н. P.F.A. Cement normal size concrete -a detailed 25 year old report //Ashtech 84.2nd/ 1 nt1.t. Conf. Ash. Technol and Market, London, Sept. 1621, 1984. Conf.Proc.

28. Buenfeld N.R., Newman I.В., Page G.Z. The resistivity of mortarimmersed in Sea-Water //Cem.and Cone.Res., 1986, 16, #16, p.511-524.

29. Батраков В.Г., Каприелов С.С., Пирожников В. В. и др. Применение отходов ферросплавного производства с пониженным содержанием микрокремнезема //Бетон и железобетон.-1989.-№3.-с.22-24.

30. Hogan Frunk I. The effect of blast furnace slag cement anolkali aggregate reaktivity: A. Literature review //Cem. Concr. and Aggreg.1985.-7.- # 11.- p. 100-107.3 6. Mehta P.K., J.Am.Concr. Inst.- 1977.- 74.-440.

31. Desai J.В., Dighe R.S. Indian Concr.J.- 1978.-52.-p. 215.

32. Popovic К., Ukraicic V., Durlkovik A. Si02 prasina iz Proizvoduje folegura kao Pucolanski dedatak cementu // Kemuind. -1985.-34,N 9.-575-581.

33. Herfurth Eine. Microsilice Stableaes Beton-Zusat -Zstoff // Beton - und stahlbeton ban/ 1988.-83, N 6.172-173 .

34. Ellis Willion E. Production and Utilazation of the Concr. Prod. -1986,-87,- T 10.- p.36-37.

35. Красный И.М. О механизме повышения прочности бетона при введении микронаполнителя //Бетон и железобетон.-1987.-с.17-20.

36. Власов В.К. Фактор прочности в бетонах с минеральными добавками //Новое в технологии, расчете и конструировании железобетонных кострукций.-М.: НИИЖБ,1987.-с.17-20.

37. Власов В.К. Механизм повышения прочности бетона при введении микронаполнителей //Бетон и железобетон.1988.- № 10.-с.9-10.

38. Бабков В.В., Капитонов С.М., Онищенко И.В. и др. "Эффект микронаполнителя" в технологии цементных бетонов и его природа /Проблемы материаловедения исовершенствования технологии производствастроительных изделий. Белгород. - 1990.-с.29-33 .

39. Шарифов А., Камолов Г. Применение волластонита в составе цементных вяжущих и бетонов //ДАН Тадж.ССР -1987. XXX.-№7.-с.465-467.

40. Шарифов А., Камолов Г. Исследование цементно-волластонитсодержащих бетонов //ДАН Тадж.ССР.-1990.-ХХХШ.-№4.-с.250-253.

41. Шарифов А., Камолов Г. Твердение волластонит-содержащих бетонов в различных условиях / / Архитектура и строительство Узбекистана. -1997. №10.- с.36-38.

42. Шарифов А., Камолов Г. Физико-химические исследования коррозионностойкости цементно-волластонитсодержащих бетонов// Химическая технология. Киев. -1989. - №6. - с.20-24.

43. Шарифов А., Камолов Г. Стойкость цементно-волластонитсодержащих бетонов в сильноагресивных средах // Изв.ВУЗ: Строительство и Архитектура -1991.-№9.-с.59-62

44. Шарифов А., Камолов Г. Применение отхода флюоритового производства в составе цементных бетонов// ДАН Тадж.ССР.- 1989-№9-с.611-614

45. Шарифов А., Фатхуллаева Н.Х. Регулирование водопотребности и сроков схватывания цемента введением в их состав некоторых добавок //Изв. ВУЗ: Строительство и Архитектура.-1992.-№5-6.-с.93-96.

46. Шарифов А. Цементно-волластонитсодержащие вяжущие с добавкой отхода асбестоцементого производства //ДАН Тадж.ССР.-ХХХ1У.-1991.-№5.-с.

47. A.C. № 1673569 СССР, МКИ С 04В 40/00, опубл. 30.08.91., бюл. № 32 Способ приговления бетонной смеси (авторы Шарифов А., Голубев М.Н., Камолов Г.)

48. Шарифов А., Ормонова P.A. Смешанные цементы на основе обычного клинкера с минеральными добавками из местного сырья//ДАН РТ XL №11-12.-с.56-58

49. ГОСТ 24211-80. Добавки к бетонам. Классификация. М.-1980 .

50. Рамачандран В., Фельдман Р., Бодуэн Дж. Наука о бетоне (пер. с анг.)- М.: Стройиздат.-1986.-280с .

51. Ратинов В.Б., Розенберг Г.И. Добавки в бетон.-М.: Стойиздат.-1989.-188с.

52. Соломатов В.И., Тахиров М.К., Тохиршах Мд. Интенсивная технология бетона.-М.:Стройиздат.-1989.-264с.

53. Батраков В. Г. Модифицированные бетоны.-М. :Стройиздат.-1990.-39 6с.

54. Иванов Ф.М. -Добавки в бетон и перспективы применения суперпластификаторов/ Бетон с эффективными суперпластификаторами. -М. 1979.-с.6-21.

55. Силина Е.С., Иванов Ф.М., Батраков В.Г. Методические рекомендации по оценке эффективности добавок. М.: НИИЖБ.-1978.-24с.

56. Булгакова М.Г. Влияние суперпластификаторов на основные свойства бетонов в конструкциях/Химические добавки для бетонов -М.-1987.-с.30-40.

57. Моисеева Л.П., Ларионова З.М. Влияние суперпластификатора С-3 на структурообразования цементного камня/Гидратация и твердения вяжущих.-Львов.-1981.-с.258-263.

58. Саввина Ю.А., Божич И.В., Нинин В.К. Суперпластификатор ВС (МФАС-Р100-П) на основе анионоактивных меламинформальдегидныхолигомеров/Бетоны с эффективнымисуперпластификаторами.-М.-1979.-с.167-177.

59. Massazza F., Cocta U., Barrila A. Adsorption ofrsuperlasticizers on calcium aluminane monosulfate hudrate. Developments in the use ofsuperplasticizers, SP-68.-Amer.Conr. Inst.-1981.-p.499-514.

60. Henning 0., Gebauer G. , Loretzki L. On the mode of action and the use of new plasticizers for concrete.--TIZ Fachber.-1985.- V 109, N 4.- p.249-250.

61. Батраков В.Г., Ратинов В.Б., Башлыков Н.Ф. и др. Повышение эффективности бетона химическими добавками //Бетон и железобетон. -1988.-№ 9.-с.27-29.

62. Батраков В.Г., Файнер М.Ш. Ресурсосберегающий эффективный модификатор бетона //Бетон и железобетон. -1991. -№ 3.-с.3-5.

63. А.С.№1144997 СССР, МКИ С04 В 24/10. Вяжущие для бетонной смеси и строительного раствора/авт.Голубев М.Н., Дусмуродов Т., Шарифов А. И др.

64. А.С.№1564129 СССР, МКИ С04 В 24/10. Способ приготовления пластифицирующей добавки для бетонной смеси/авт.Шарифов А.,Голубев М.Н.

65. А.С.№1590464 СССР, МКИ С04 В 24/18. Способ получения добавки для бетонной смеси /авт.Шарифов А.

66. А.С.№1664763 СССР, МКИ С04 В 24/18. Комплексная добавка для бетонной смеси/авт.Шарифов А.

67. А.С.№1735225 СССР, МКИ С04 В 24/28. Комплексная добавка для бетонной смеси/авт.Шарифов А.

68. Шарифов А. Цементно-волластонитовые вяжущие и химически добавки для повышения стойкости бетона в агрессивных средах.-Душанбе.:Дониш.-1994.-284с.

69. Касимов И.К., Халасех P.M., Рапопорт П.Б. Использование некоторых видов добавок в наполненных бетонах //Архитектура и строительство Узбекистана.-1990.-№9.-С.30-31.

70. Bellander V. Flitbetong for rational production Byggindustrin.-1981.-N 28.S.24-27/

71. Соломатов В.И., Выровой В.H. Микроструктура бетона как композиционного материала //Повышениедолговечности бетонов транспортных сооружений /МИИТ. -М., 1986.-С.59-64.

72. Econofterials bulletin : New Ecosouth, November, 1998.;Windhoek Namibia. -8p.

73. Вовржик Ф., Крчма P. Химические добавки в строительстве. -М.:Строиздат.-1964.-288с.

74. Микробетонная кровленная черепица. Технические условия, 01.4 600.2169899.98. -Душанбе: Министерство образования РТ - 1998.-15с.