ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИХ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 8
1.1 Активные минеральные добавки как дополнительные цементирующие материалы 8
1.2 Карбонатсодержащие цементы 10
1.3 Бетоны, содержащие карбонатные компоненты 13
1.4 Технологические факторы, влияющие на свойства самоуплотняющейся бетонной смеси и бетона 19
1.5 Применение самоуплотняющегося бетона в конструкциях в различных странах 24
1.6. Выводы по главе 1 29
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 32
2.1. Характеристики используемых материалов 32
2.2. Методы исследования 45
2.2.1 Методика контроля консистенции самоуплотняющейся бетонной смеси 45
2.2.2 Применение метода математического планирования 55
2.2.3 Приготовление и испытание бетона 57
2.2.4 Термодинамический анализ 60
2.3. Термодинамическая оценка влияния карбоната кальция на гидратацию цемента 63
2.4. Выводы по главе 2 70
ГЛАВА 3. СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ИЗВЕСТНЯКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА 71
3.1 Влияние гранулометрического состава известняка на реологические свойства 71
3.2 Влияние гранулометрического состава известняка на реологические свойства 74
3.3 Влияние гранулометрического состава известняка на прочность 75
3.4. Выводы по главе 3 78
ГЛАВА 4. БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО 80
4.1 Подбор состава самоуплотняющегося бетона 80
4.2 Математическое планирование состава самоуплотняющегося бетона 88
4.3 Исследование основных физико-механических свойств бетона оптимальных составов 101
4.3.1 Плотность, прочность при сжатии 101
4.3.2 Морозостойкость 106
4.3.3 Водонепроницаемость 108
4.4 Выводы по главе 4 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 116
ПРИЛОЖЕНИЕ А 123

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы диссертации:
Основой концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию в строительной индустрии являются ресурсо- и энергосбережение, а также защита окружающей среды. Одним из наиболее эффективных способов решения экологических, энергетических и экономических проблем в строительной отрасли и в цементной промышленности, в частности, является разработка и внедрение эффективных ресурсоэнергосберегающих цементов с различными минеральными добавками. В результате многочисленных работ как отечественных, так и зарубежных ученых, посвящённых разработке композиционных цементов на рынке появились цементы, которые позволяют сэкономить клинкерную часть без существенной потери прочности получаемых материалов. Согласно отечественному стандарту (ГОСТ 31108-2003) разрешено введение в портландцемент известняка в количестве от 6 до 20% масс. (ЦЕМ II/A-И). По Европейским нормативам на цемент EN 197-1 количество известняка в смеси с портландцементным клинкером в цементах марок CEM II/B-L и СEM II/BLL может доходить до 35% масс. Однако, производство таких портландцементов сдерживается вследствие малой изученности совместного влияния нескольких минеральных добавок на свойства композиционного цемента и изделий на их основе. Несмотря на то, что действие минеральных добавок на свойства композиционных цементов изучено многими исследователями, однако, чаще всего это касается изучению каждой добавки в отдельности, при этом совместное влияние нескольких добавок остается изученным недостаточно, поэтому изучение совместного влияния добавок природного и искусственного происхождения на взаимосвязь состава и структуры материалов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности материалов и изделий является актуальной.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Активные минеральные добавки как дополнительные цементирующие материалы

Одним из основных, а в некоторых странах и главным, решением ресурсо- и энергосбережения в строительной отрасли является использование композиционных портландцементов с минеральными добавками [1-5], что сопряжено с сокращением выбросов СО2 [6,7].
В современном научном мире активно изучаются дополнительные цементирующие материалы (Supplementary cementitious materials (SCM’s)) [1,8], минералогический состав этих добавок представлен алюмосиликатами кальция. Их поведение в составе цементных композиций обусловлено взаимодействием гидроксида кальция, образующегося при гидратации алита, основного минерала портландцемента, с образованием гидроалюмосиликатов кальция и низкоосновных гидросиликатов кальция [1,7,8-11].
Расширение номенклатуры композиционных портландцементов за счет применения доступного минерального сырья в качестве дополнительных цементирующих материалов является актуальным для строительной отрасли. Ресурсы существующих минеральных добавок не удовлетворяют растущих потребностей отрасли. В качестве альтернативы существующим на сегодняшний день минеральным добавкам используются прокаленные глины [1, 5,7,9,12]. Наибольший эффект в цементных композициях достигается при введении метакаолина, продукта прокаливания каолиновых глин [8-10]. Однако использование каолиновых глин в цементной промышленности ограничивается малыми запасами и высокой потребностью этого материала в других отраслях промышленности (керамика, целлюлозно-бумажная и др.) [13]. В связи с этим, вернулись к рассмотрению возможности получения минеральных вяжущих композиций с применением карбоната кальция, который эффективно использовался в Советском Союзе в 60-80 годах 20 века. Тогда же и было доказано, что карбонат кальция является не только микронаполнителем в составе цемента, но и проявляет свою химическую активность, образуя гидрокарбоалюминат кальция 3CaO•Al2O3•CaCO3•12H2O.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Lothenbach B., Scrivener K., Hooton R.D. Supplementary cementitious materials // Cement and Concrete Research. 2011. 41. Р. 217 – 229. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.12.001
2. Zhang S., Lu D., Xu Z. Effect of dolomite powders on the hydration and strength properties of cement mortars // Proc. XIV International Congress on the Chemistry of cement. Beijing, China 13-16.11.2015. – P. 320 – 328.
3. Nocun-Wczelik W., Szybilski M., Zugaj E. Hydration of Portland cement with Dolomite // Proc. XIV International Congress on the Chemistry of cement. Beijing, China 13-16.11.2015. – P. 154 – 162.
4. Штарк Й. Гидратация цемента и микроструктура бетона // Цемент и его применение. – 2011. – №2. – С. 90–94.
5. Калашников В.И., Тараканов О.В. О применении комплексных добавок в бетонах нового поколения // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 62 – 67. https://doi.org/10.31659/0585-430x-2017-745-1-2-62-67
6. Ludwig H.-M. CO2-arme Zemente furnachhaltige Betone // Ibausil 2015, 16-19 September 2015. Weimar. Deutschland. Band 2. P. 7 – 32.
7. Karen L. Scrivener, Vanderley M. Johnb, Ellis M. Gartner Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry // Cement and Concrete Research (2018). https://doi.org/ 10.1016/j.cemconres.2018.03.015
8. M. Antoni, J. Rossen, F. Martirena, K. Scrivener Cement substitution by a combination of metakaolin and limestone// Cement and Concrete Research. 2012. № (42) 6. Р. 1579 – 1589. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.09.006
9. Рахимов Р.З., Рахимова Н.Р. Строительство и минеральные вяжущие прошлого, настоящего и будущего // Строительные материалы. 2013. № 5. C. 57 – 59.
10. Ермилова Е.Ю., Камалова З.А., Рахимов Р.З., Стоянов О.В., Савинков С.А. Термически-активированная глина как альтернативная замена метакаолина в композиционных портландцементах // Вестник Казанского технологического университета. 2015. т. 18. № 4. С. 175 – 179.
11. Козлова В.К., Маноха А.М., Лихошерстов А.А., Мануйлов Е.В., Малова Е.Ю. Особенности состава продуктов гидратации композиционных портландцементов с карбонатсодержащими добавками // Цемент и его применение. 2014. № 4. С. 103 – 105.
12. Mateusz Radlinski, Jan Olek. Investigation into the synergistic effects in ternary cementitious systems containing portland cement, fly ash and silica fume// Cement & Concrete Composites. 2012. Vol. 34. р. 451 – 459 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2011.11.014
13. Ермилова Е.Ю., Камалова З.А., Рахимов Р.З., Щелконогова Я.В. Состав продуктов гидратации композиционного цементного камня с комплексной добавкой термоактивированной полиминеральной глины и известняка // Вестник Казанского технологического университета. 2017. № 4 (42). С. 289 – 295.

Весь текст будет доступен после покупки