На правах рукописи

Мохаммед Хельми Абдель Мохти Таман

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ

И ТВЕРДЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ

ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА

Специальность 05.23.05 – строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Воронеж – 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель:	доктор технических наук, профессор Шмитько Евгений Иванович
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор
	Макридин Николай Иванович
	кандидат технических наук, доцент
	Панфилов Дмитрий Вячеславович
Ведущая организация:	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (г. Липецк)

Защита диссертации состоится 28 октября 2011 г. в 12⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, аудитория 3220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 28 сентября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Власов В. В.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Управление процессами влагопереноса и влажностного состояния цементного бетона, правильная оценка критерия влагопотерь при выборе технологии бетонирования и режимов твердения, учет влияния этих процессов на основные свойства бетонов не одно десятилетие являются ключевыми вопросами технологии бетона. Особенно это актуально в настоящее время, когда широкое распространение получило монолитное строительство зданий и сооружений. При этом на первый план выходят задачи создания оптимальных условий процесса твердения, обеспечивающих получение бетона с заданными характеристиками. Актуальность этой проблемы в России особенно наглядно проявилась жарким летом 2010 года, когда, несмотря на меры ухода за бетоном, на некоторых объектах в монолитных конструкциях появились трещины, бетон не добрал заданную прочность. Так как автор диссертации намерен результаты своих исследований рекомендовать для применения в условиях сухого и жаркого климата Египта, то актуальность работы усиливается. Главная задача этой работы сводится к тому, чтобы установить насколько изменятся изначальные характеристики бетона в условиях сухого и жаркого климата, как повлияет вид и количество добавок на прочность и структуру полученного бетона. Представляют интерес так же данные, относящиеся к ранней стадии структурообразования цементных систем с добавками, на которой основополагающими являются процессы, протекающие на межфазных границах и обусловливающие самоорганизацию ранней структуры цементной системы.

На основании вышеизложенного в работе были сформулированы следующие цель и задачи исследований.

Целью диссертационной работы является: выявить особенности гидратации и твердения цементных бетонов в широком диапазоне В/Ц–отношения и влажности среды твердения, предложить рекомендация по обеспечению высокого качества монолитного бетона, твердеющего в условиях сухого и жаркого климата.

Для достижения намеченной цели необходимо решить следующие задачи:

- оценить роль влажностного фактора в процессах твердения и структурообразования цементного камня;

- изучить закономерности изменения влажностного состояния бездобавочного цементного камня в различных температурно-влажностных условиях;

- рассмотреть состав основных добавок, используемых в бетоноведении на предмет возможного их влияния на баланс влаги в бетоне, в этом плане классифицировать добавки по их определяющим признакам;

- исследовать влияние добавок-замедлителей твердения на влажностное состояние бетона в широком диапазоне температурных и влажностных условий среды твердения;

- исследовать влияние добавок-пластификаторов на влажностное состояние бетона в широком диапазоне температурных и влажностных условий среды твердения;

- исследовать влияние добавок, повышающих водоудерживающую способность смеси на влажностное состояние бетона в широком диапазоне температурных и влажностных условий среды твердения;

- исследовать влияние комплексных добавок, включающих в свой состав микрокремнезем, на влажностное состояние цементного камня и бетона;

- оптимизировать состав бетона за счет применения добавок с целью получения заданных показателей свойств в условиях сухого и жаркого климата;

- осуществить практическое использование результатов исследований.

Научная новизна работы:

1) разработаны новые методологические подходы к исследованию процессов формирования структуры бетонов в условиях пониженной влажности среды твердения;

2) уточнены представления о механизме влагообмена и влажностного состояния твердеющего цементного камня со средой в условиях пониженной влажности среды твердения;

3) получены новые данные о влиянии вида добавки на процессы раннего структурообразования цементно-водной дисперсии;

4) показано, что в качестве ис­черпывающей характеристики процесса твердения цементной системы можно рассматривать степень за­полнения порового пространства водой: чем выше этот показатель, тем быстрее и в более полной мере протекают гидратационные и структурообразующие процессы, тем совершеннее структура цементно­го камня;

5) показано, что для монолитных конструкций, формуемых в условиях сухого и жаркого климата предпочтительными являются бетоны, содержащие в своем исходном составе комплексную добавку, включающую суперпластификатор и микрокремнезем.

Достоверность результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств и методов измерений; применением современных микроскопических и физико-химических методов; использованием статистической обработки результатов экспериментов; полученные данные в своей основе не противоречат известным научным положениям и результатам других авторов.

Практическая значимость работы. В целом выполненная работа определила условия эффективного применения монолитного бетона в условиях сухого и жаркого климата, в том числе:

- определен диапазон влажностных условий, обеспечивающих интенсивную гидратацию цемента в бетоне и нарастание его прочности;

- для любых влажностных условий обоснованы наиболее благоприятные значения исходного В/Ц-отношения в бетоне;

- показана целесообразность или нецелесообразность использования химических добавок различных видов применительно к конкретным влажностным условиям;

- показана целесообразность применения в условиях сухого и жаркого климата комплексных добавок, содержащих в своем составе суперпластификатор и микрокремнезем;

- разработаны и рекомендованы составы мелкозернистого бетона для условий сухого и жаркого климата;

- показана экономическая целесообразность применения рекомендованных составов монолитного бетона.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 65-й и 66-й Всероссийских научно-практических конференциях «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (Воронеж 2010, 2011), на НТК ВГАСУ 2010 и 2011 гг.

Внедрение результатов. Научно-практические результаты диссертационных исследований реализованы в производственном процессе ОАО «Завод ЖБК» (г. Воронеж). Методические разработки и результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальностям: 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», магистрантов направления «Строительство» по программе «Технология строительных материалов, изделий и конструкций».

На защиту выносятся:

1) теоретическое и экспериментальное обоснование возможности применения основополагающих положений теории дисперсных систем к определению благоприятных влажностных границ твердения цементных бетонов;

2) методы и методики исследования свойств и структуры цементно-водной дисперсии и цементного камня, модифицированных добавками различного действия и твердеющего в условиях пониженной влажности;

3) результаты экспериментальных исследований влияния пониженной влажности среды твердения на процессы структурообразования и твердения цементного камня;

4) результаты экспериментальных исследований структуры и свойств цементного камня, модифицированного различными добавками, твердевшего в условиях пониженной влажности и повышенной температуры среды твердения;

5) результаты исследований влияния добавок на основные физико-механические характеристики бетонов при их твердении в условиях пониженной влажности и повышенной температуры среды твердения.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 4 опубликованных научных статьях, в том числе в 2 изданиях, определенных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и библиографического списка из 99 наименований; изложена на 157 страницах, в том числе 101 страница машинописного текста, 13 таблиц, 52 рисунка, 2 приложения.

Автор выражает глубокую благодарность доц. Верлиной Н.А. за оказанную консультативную помощь при выполнении диссертационной работы.