DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.260319.41.404

Особливості структуроутворення модифікованої цементної системи на ранніх стадіях тверднення бетону

O. M. Pshinko, D. V. Rudenko

Анотація


Постановка проблеми. Визначення типів зв'язків, що утворюються у модифікованій цементній матриці бетону, і оцінка якості цих зв'язків у неоднорідному матеріалі для з’ясування геометричних і фізичних співвідношень між структурою модифікаторів і цементної матриці на ранній стадії структуроутворення. Методика. Дослідження процесів гідратації і структуроутворення звичайних і модифікованих цементних систем проводилися з використанням рентгенофазового, диференційно-термічного та мікроскопічного аналізів, інфрачервоної спектроскопії. Аналіз структурних параметрів цементної матриці бетону проводився методом ртутної порометрії, а також за адсорбцією пар води та азоту. результати. Система складання з відповідною структурою формується при компонуванні і контактуванні мінеральних компонентів цементної системи і зерен заповнювачів у процесі змішування з водою, перемішування і укладання бетонної суміші. Зміна кількісних характеристик структури модифікованого бетону спостерігалася за зміни інтенсивності модифікування. Спостережувані зміни морфологічної структури цементної матриці не можуть бути випадковими, тому що вони підтверджені повторними дослідами за відтворюваності від 82 до 96 %. У той же час така зміна морфології новоутворень не спостерігалася у звичайному бетоні. З наведених даних очевидне значне збільшення пластинчасто-призматичної складової в цементній матриці модифікованого бетону. Зі збільшенням часу витримки кількість сформованих кристалічних новоутворень збільшується. Це можна пояснити системним підходом: морфологія структури цементної матриці ‑ результат взаємодії систем складання і зростання. При цьому система зростання (перекристалізації і розвитку структури в часі) може ефективно розвиватися без досить повного розвитку системи складання (накопичення первинних продуктів гідратації). Наукова новизна. Вперше встановлено особливості структуроутворення модифікованої цементної системи, які полягають у тому, що кристали гідрату хлороксиду магнію швидко ростуть у просторі між гідратними новоутвореннями клінкерних мінералів, а механічне зчеплення, що виникає в результаті цього, зумовлює розвиток початкової міцності і жорсткості. Оскільки вільному росту кристалів перешкоджає брак простору, кристали взаємно проростають, утворюючи щільну структуру, яка зумовлює зростання міцності; вперше встановлено, що у модифікованій цементній системі, що гідратується, в результаті взаємодії різних макроіонів розвивається структуротвірний процес із переважанням активних частин, які значно перевищують його дисипативну частину порівнянно з нормальними умовами тверднення. Результати, отримані під час моделювання поведінки модифікованої цементної системи, що гідратується, показують, що в системі спостерігаються коливання концентрації проміжних продуктів гідратації, ототожнені з виникненням просторово-часової структури. Практична значимість. Фізико-хімічне модифікування цементної системи забезпечує зміну морфотропії кристалогідратних новоутворень, що сприятиме формуванню проектних властивостей бетону.

Ключові слова


модифікований бетон; цементна система; структурні характеристики; система зростання

Повний текст:

PDF

Посилання


Адамсон А. Физическая химия поверхностей : учеб. пособ. / А. Адамсон. − Москва : Мир, 1999. −

с. − Режим доступа: http://dx.doi.org/10.1149/1.2133374

Батраков В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика : учебник / В. Г. Батраков. − Москва : Технопроект, 1998, 768 с.

Голубь Т. П. Адсорбция катионных ПАВ на поверхности оксида крем­ния. I. Изотермы адсорбции и поверхностный заряд / Т. П. Голубь, Д. К. Купал, М. П. Сидорова // Colloid Journal. − № 66 (1). − 2004. −

С. 43−48.

Духин С. С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем: монография /

С. С. Духин. − Киев: Наукова думка, 1995, 246 с.

Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа : учеб. пособ. / Л. Г. Лойцянский. − Москва : Наука, 1970. − 904 с.

Лотов В. А. Нанодисперсные системы в технологии строительных материалов и изделий / В. А. Лотов // Строительное материаловедение. − № 8. − 2006. − С. 5−7.

Патон В. З. Механика разрушения: от теории к практике : монография / В. З. Патон. − Moсква : ЛКИ, 2007. − 240 с.

Руденко Д. В. Бетон на основі дисперсно модифікованої цементної системи / Д. В. Руденко // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. − № 64 (4). − 2016. − С. 169−175.

Руденко Д. В. Дослідження напруженого стану модифікованого монолітного бетону / Д. В. Руденко // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. − № 6. − 2016. − С. 166−174.

Руденко Д. В. Модифіковані бетони для висотних споруд / Д. В. Руденко // Эффективные технологии в строительстве : матер. междунар. науч.-техн. конф. − Киев : КНУБА, НДИБВ, АБУ, 2016. − С. 107−108.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Adamson A. Fizicheskaya khimiya poverkhnostey [Physical chemistry of surfaces]. Moscow : Mir Publ., 1999,
568 p. 1999. (in Russian).

2. Batrakov V.G. Modifitsirovannyye betony. Teoriya i praktika [Modified concrete. Theory and practice]. Moscow : Technoproekt Publ., 1998, 768 p. (in Russian).

3. Golub T.P., Koopal L.K. and Sidorova M.P. Adsorbtsiya kationnykh PAV na poverkhnosti oksida kremniya. I. Izotermy adsorbtsii i poverkhnostnyy zaryad [Adsorption of cationic SAA on the surface of silicon oxide. I. Adsorption isotherms and surface charge]. Colloid Journal, no. 66 (1), 2004, pp. 43−48. (in Russian).

4. Dukhin S.S. Elektroprovodnost' i elektrokineticheskiye svoystva dispersnykh sistem [Electrical conductivity and electrokinetic properties of disperse systems]. Kyiv : Naukova dumka Publ., 1995, 246 p. (in Russian).

5. Loytsyanskiy L.G. Mekhanika zhidkosti i gaza [Mechanics of liquid and gas]. Moscow : Nauka Publ., 1970, 904 p. (in Russian).

6. Lotov V.A. Nanodispersnyye sistemy v tekhnologii stroitel'nykh materialov i izdeliy [Disperse systems in the technology of building materials and products]. Stroitel'noe materialovedenie [Journal of Building Material Science]. No. 8, 2006, pp. 5−7. (in Russian).

7. Parton V.Z. Mekhanika razrusheniya: ot teorii k praktike [Mechanics of destruction: from theory to practice]. Moscow : LKI Publ., 2007, 240 p. (in Russian).

8. Rudenko D.V. Beton na osnovi dyspersno modyfikovanoyi tsementnoyi systemy [Concrete based on a dispersedly modified cement system]. Nauka i progress transporta. Vestnik Dnepropetrovskogo nacional'nogo universiteta zheleznodorozhnogo transporta [Science and progress of Transport. Bulletin of the Dnipropetrovsk National University of Railway Transport]. No. 64 (4), 2016, pp. 169−175. (in Ukrainian).

9. Rudenko D.V. Doslidzhennya napruzhenoho stanu modyfikovanoho monolitnoho betonu [Investigation of the stressed state of modified monolithic concrete]. Nauka i progress transporta. Vestnik Dnepropetrovskogo nacional'nogo universiteta zheleznodorozhnogo transporta [Science and progress of Transport. Bulletin of the Dnipropetrovsk National University of Railway Transport]. No. 6, 2016, pp. 166−174. (in Ukrainian).

10. Rudenko D.V. Modyfikovani betony dlya vysotnykh sporud [Modified concrete for high-rise structures]. Effektivnye tehnologii v stroitel'stve : mater. mezhdunar. nauch.-tehn. konf.  [Effective technologies in construction: materials of the international scientific and technical conference]. Kyiv : KNUBA, NDIBV, ABU, 2016,
pp. 107−108. (in Ukrainian).