Мелкозернистые цементные бетоны, активированные во вращающемся электромагнитном поле

Abstract

RU: Диссертация посвящена решению актуальной задачи – повышения качества бетонных и железобетонных изделий, а также энерго- и ресурсосбережения на основе теоретического и экспериментального обоснования способа активации цементных бетонов, которые содержат в своем составе минеральные добавки с магнитными свойствами, путем установления закономерностей влияния вращающегося электромагнитного поля на формирование структуры и свойств цементного камня и бетона. Установлено, что минеральные добавки из отходов металлургической и топливно-энергетической промышленности, содержащие в своем составе значительное количество оксидов железа, во внешнем магнитном поле способны намагничиваться как типичные ферромагнетики. Из исследованных добавок наибольшей намагниченностью насыщения характеризуются колошниковая пыль Макеевского металлургического комбината (G = 12 Гссм3/г) и зола-унос Углегорской ТЭС (G = 7,4 Гс см3/г). Показано, что вращающееся электромагнитное поле влияет на процессы структурообразования минеральных дисперсий и цементных паст, что приводит к усилению межчастичных взаимодействий в системе, ее уплотнению и повышению прочности. При оптимальных составах бетонных смесей и режимах обработки в ЭМП предел прочности при сжатии бетона повышается на 25...32 %. Эта тенденция сохраняется как на ранних стадиях твердения бетона, так и в проектном возрасте, в т.ч. после ТВО. Выпуск опытно-промышленной партии изделий (ФЭМ) из мелкозернистого бетона, содержащего в качестве заполнителя золо-шлаковую смесь Углегорской ТЭС, осуществлен на заводе ЖБК ЗАО "Бетон-Нова", пгт. Мироновский. Достигнуто снижение себестоимости 1 м3 бетонной смеси за счет экономии цемента на 9 %. UA: Дисертація присвячена вирішенню актуальної задачі підвищення якості бетонних та залізобетонних виробів, а також енерго- та ресурсозбереження на основі теоретичного й експериментального обґрунтування способу активації цементних бетонів, що містять у своєму складі мінеральні добавки з магнітними властивостями, та встановлення закономірностей впливу обертового електромагнітного поля на формування структури і властивостей цементного каменя і бетону. В першому розділі виконано аналіз сучасного стану питання з напряму теми дисертації, викладено теоретичні передумови дослідження, на основі яких сформульовано наукові гіпотези роботи. У другому розділі наведено властивості вихідних матеріалів, викладено методи досліджень, подано конструктивні характеристики установки для обробки сумішей в обертовому електромагнітному полі, а також виконано обґрунтування вибору об'єктів досліджень – мінеральних добавок для бетонів, на основі їх пуцоланової активності та магнітних властивостей. Встановлено, що мінеральні добавки бетонів з відходів металургійної та паливно-енергетичної промисловості, що містять в своєму складі значну кількість оксидів заліза, у зовнішньому магнітному полі здатні намагнічуватися як типові феромагнетики. З досліджених добавок найбільшу намагніченість насичення мають колошниковий пил Макіївського металургійного комбінату (G = 12 Гссм3/г) та зола-винесення Вуглегорської ТЕС (G = 7,4 Гссм3/г). У третьому розділі наведено результати досліджень структуроутворення мінеральних дисперсій, цементних паст та бетонних сумішей, активованих в обертовому електромагнітному полі; визначено вплив мінеральних добавок, що характеризуються магнітними властивостями, на ефективність електромагнітної обробки сумішей; виконано оптимізацію параметрів електромагнітної активації та складів дрібнозернистих бетонних сумішей. Показано, що обертове електромагнітне поле впливає на процеси структуроутворення мінеральних дисперсій та цементних паст, що приводить до посилення міжчасткових взаємодій в системі, її ущільненню і підвищенню міцності. При оптимальних складах бетонних сумішей і режимах обробки в ЕМП межа міцності при стиску бетону підвищується на 25...32 %. Ця тенденція зберігається як на ранніх стадіях тверднення бетону, так і в проектному віці, в т.ч. після ТВО. Четвертий розділ присвячено дослідженню складу продуктів гідратації каменю в'яжучого, порової структури, фізико-механічних та експлуатаційних показників якості бетонів, що містять мінеральні добавки з феромагнітними властивостями. За даними ДТГ, РФА та ІЧС встановлено позитивний вплив активації цементних паст в обертовому ЕМП на процеси гідратації і формування складу новоутворень цементного каменю: підвищується ступінь гідратації цементу, інтенсифікується гідросилікатоутворення. Ці процеси виявляються в значно більшій мірі, коли у складі цементних паст містяться мінеральні добавки з магнітними властивостями. Заповнення частини об'єму капілярних пор продуктами гідратації цементу обумовлює зниження на 1,05 % абсолютного значення (на 14 % у відносних одиницях) уявної пористості і середнього розміру пор ( 2 акт.=0,75; 2 контр.=0,82), а також підвищення однорідності їх розмірів (акт.=0,54, контр.=0,45), що позитивно відображається на підвищенні марки за морозостійкістю активованих бетонів (Fакт.=150, Fконтр.=100). В п'ятому розділі наведено технологічні рішення при застосуванні способу активації бетонних сумішей в обертовому електромагнітному полі в промисловості збірних бетонних та залізобетонних виробів і конструкцій, результати дослідно-промислової апробації дисертаційних досліджень, а також виконано розрахунки техніко-економічних показників запропонованих рішень. Випуск дослідно-промислової партії виробів (ФЕМ) з дрібнозернистого бетону, що містить як заповнювач золо-шлакову суміш Вуглегорської ТЕС, здійснено на заводі ЗБВ ЗАТ "Бетон-Нова", смт. Миронівський. Досягнуто зниження собівартості 1 м3 бетонної суміші за рахунок економії цементу на 9 %. EN: Dissertation is devoted to the decision of actual task of upgrading concrete and reinforced concrete products as well as energy and material saving based on theoretical and experimental methods of cement concretes activation, which contain in the composition mineral additives with magnetic properties, and establishment of conformities to the law of influencing of the rotation electromagnetic field on structure forming and properties of cement paste and concrete. It has been determined that concretes mineral additives from wastes of metallurgical and fuel and energy industry, containing the iron oxides in the composition, in the external magnetic field are able to magnetize as typical ferromagnetic. The metallurgical dust and fly ash from the explored additives have the most value of magnetized saturation. It is shown that rotation electromagnetic field affects on the processes of structure formation of mineral dispersions and cement pastes that result in strengthening of interpartial interactions in the system and compression and increase of durability. At the optimum concrete mixtures compositions and treatment parameters the compressive strength of concrete rises on 25...32 %. This tendency is saved both on early stages hardens concrete and in project age, including period after thermal treatment. The production of experimentally-industrial samples of fine-grained concrete containing as aggregate fly ash-and-slag mixture has been carried out at the Works "Beton Nova", Myronovskiy. The prime price decreasing of 1 м3 concrete mix due to the economy of cement on 9 % has been attained.