Наповнені суперпластифіковані цементно - водні суспензії для герметизації і підсилення обводнених тунелів

Abstract

UA: Дисертація присвячена дослідженню і розвитку теоретичних уявлень про вплив мікронаповнювачів на структуру і властивості цементно-водних складів ЦВС і суперпластифікованих цементно-водних суспензій СПЦВС, а також розробці наповнених цементно-водних суспензій СПЦВСН для герметизації і посилення обводнених тунелів і інших споруд. Розроблені теоретичні уявлення про мікроструктуру СПЦВСН. Як основна її структурна характеристика прийнятий коефіцієнт розсунення частинок цементу мікронаповнювачем і водою. Обгрунтована сутність оптимальної мікроструктури і її оптимальних структурних характеристик. Розроблені фізико- математичні моделі в'язкості і міцності СПЦВСН. Виконані експериментальні дослідження, що дозволили встановити вплив домішок-суперпластифікаторів і мікронаповнювачів на в'язкість, міцність, водонепроникність і морозостійкість СПЦВСН, підтвердити коректність розроблених теоретичних уявлень. Розроблені способи визначення оптимальних складів СПЦВСН і складів заданої міцності. Вдосконалена технологія виконання робіт з гідроізоляції і посилення обводнених тунелів. Результати досліджень пройшли виробничо-експлуатаційну перевірку, упроваджені. RU: Диссертация посвящена исследованию и развитию теоретических представлений о влиянии микронаполнителей на структуру и свойства цементно-водных составов ЦВС и суперпластифицированных цементно-водных суспензий СПЦВС и разработке наполненных цементно-водных суспензий СПЦВСН для герметизации и усиления обводненных тоннелей и других сооружений. Разработаны теоретические представления о микроструктуре СПЦВСН, формирующейся за счет образования объемных контактов между частицами цемента (Ц) и микронаполнителя (Н) с электрогетерогенными контактами ЭГК между ними. В качестве основной микроструктурной характеристики СПЦВСН принят коэффициент раздвижки частиц цемента микронаполнителем и водой Ц. Наилучшие свойства СПЦВСН (максимальные прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и морозостойкость) при высокой проникающей способности обеспечиваются за счет формирования оптимальной микроструктуры СПЦВСН с оптимальным количеством добавки- суперпластификатора (СП)ОПТ и оптимальными структурными характеристиками (В/Ц)ОПТ, Ц ОПТ и (Н/Ц)ОПТ. Развиты представления о механизмах влияния СП и микронаполнителя на вязкость и прочность СПЦВСН и разработаны соответствующие физико- математические модели. Разработаны новые методики экспериментальных испытаний, позволяющие определять размеры частиц цемента и микронаполнителя, а также оптимальные структурные характеристики СПЦВСН. Выполнены экспериментальные исследования, которые показали, что введение микрона-полнителя, как в виде кварцевой, так и керамзитовой пыли, уменьшает прочность на сжатие RСЖ.28 наполненного цементного камня ЦКН, однако увеличивает прочность при изгибе RИЗГ.28, по сравнению с прочностью ненаполненного цементного камня ЦК. При этом кварцевая пыль за счет структурирующего эффекта вызывает значительно большее увеличение прочности RСЖ.ИЗГ, чем керамзитовая. Дано объяснение такого влияния. Выполненные экспериментальные исследования подтвердили корректность разработанных теоретических представлений. Комплексные физико-химические исследования позволили установить влияние кварцевой пыли на фазовый состав и микроструктуру СПЦВСН, раскрыть характер ее взаимодействия с продуктами гидратации цемента. Показано, что с увеличением содержания кварцевой пыли среди кристаллических продуктов гидратации в ЦКН встречаются в основном гексагональный гидромоносульфоалюминат кальция и гидроалюминат кальция C4AH13, уменьшается по количеству, а затем практически исчезает крупнокристаллический портландит, увеличивается количество и понижается основность гидросиликатов кальция ГСК. Кварцевый микронаполнитель взаимодействует с Са(ОН)2, аморфизированные частицы которого покрывают поверхность кварцевой пыли и создают дополнительные электрогетерогенные контакты в структуре ЦКН, обеспечивая этим увеличение прочности, по сравнению с бездобавочным ЦК при одинаковых В/Ц. На основе выполненных исследований разработаны способы определения оптимальных составов СПЦВСН (типа кварцевой пыли) и составов заданной прочности. Экспериментальная проверка показала, что СПЦВСН, составы которой определены по этим способам, имеют высокую текучесть, водонепроницаемость и морозостойкость при значительном (до 30-90%) уменьшении расходов цемента. Результаты исследований прошли производственно-эксплуатационную проверку, внедрены. EN: Dissertation is devoted to research and development of theoretical notions of influence of mikrofillers on a structure and properties of cement-water systems CWS and superplasticized cement-water suspensions SPCWS, and also development of filled superplasticized cement-water suspensions SPCWSF for sealing and strengthening of flooding tunnels and other buildings. The theoretical notions about microstructure of the SPCWSF are developed. As basic its structural characteristics a coefficient of moving apart of particles of cement by mikrofiller and water is accepted. Essence of optimum microstructure and its optimum structural characteristics is reasoned. The physico-mathematical models of viscosity and strength of the SPCWSF are developed. Experimental researches, allowing to set influencing of additivessuperplasticizers and mikrofillers on viscosity, strength, waterpenetrability and frostresistance the SPCWSF, to confirm correctness of the developed theoretical notions, are executed. The methods of determination of the optimum compositions SPCWSF and compositions of the рreset strength are developed. Technology of implementation of works on sealing and strengthening of flooding tunnels is improved. The results of researches passed production-ecsploitation verification, are introduced.