авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Украины

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Академия строительства Украины

Институт проблем материаловедения

им. И.Н. Францевича НАН Украины

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Московский государственный строительный университет

Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины

Донецкий институт физико-органической химии и углехимии

им. Л.М. Литвиненко НАН Украины Международная научно-практическая конференция «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКО ХИМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ»

Макеевка, 30 сентября-4 октября 2013 г.

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ Макеевка, 2013 Международная научно-практическая конференция «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКО ХИМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ»

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 30 сентября-4 октября 2013 г.

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ Украина, Макеевка Почетный комитет конференции:

академик АН АС Украины, ректор Донбасской национальной академии строительства и архитектуры, д.т.н., проф. Горохов Е.В.

академик НАНУ Фирстов С.А. (Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича, НАН Украины) чл.-кор. РАН Мелихов И.В. (Московский государственный университет им.

М.В. Ломоносова, Россия) чл.-кор. НАНУ Гогаев К. А. (Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича, НАН Украины) чл.-кор. НАНУ Варюхин В.Н. (Донецкий физико-технический институт им. А.А.

Галкина, НАН Украины) д.т.н., профессор Кривенко П.В. (Киевский национальный университет строительства и архитектуры) д.т.н., профессор Ушеров-Маршак О.В. (Харьковский национальный университет строительства и архитектуры) д.т.н., профессор Золотарев В.А. (Харьковский национальный автомобильно дорожний университет) д.т.н., профессор Плугин А.М. (Украинская государственная академия железнодоржного транспорта, г. Харьков) Научный комитет конференции:

д.т.н., проф. Алимов В.И. (ДонНТУ) д.х.н., проф. Амерханова Ш.К. (КГУ, Казахстан) д.т.н., проф. Белошенко В.А. (ДонФТИ НАНУ) д.х.н., проф. Великанова Т.Я. (ИПМ НАНУ) д.т.н., проф. Выровой В.М. (ОГАСА) д.т.н., проф. Деревянко В.М. (ПДАСА) д.х.н., проф. Дмитрук А.Ф. (ДонНУЭТ) д.т.н., проф. Дорофеев В.С. (ОДАСА) д.ф.-м.н., проф. Захаров А.Ю. (НовГУ, Россия) д.х.н., проф. Казимиров В.И. (КНУ) д.ф.-м.н., проф. Кидяров Б.И. (ИФПП СО РАН) д.х.н., проф. Опейда И.А. (ИнФОУ НАНУ) д.т.н., проф. Плугин А.А. (УГАЖТ) д.х.н., проф. Приседский В.В. (ДонНТУ) д.т.н., проф. Рунова Р.Ф. (КНУСА) д.т.н., проф. Савицкий М.В. (ПДАСА) д.х.н., проф. Семченко Г.Д. (Харьковский НТУ) д.т.н., проф. Троцан А.И. (ИПМ НАНУ) д.х.н., проф. Фрейк Д.М. (Прикарпатский НУ) д.т.н., проф. Федоркин С.И. (НАПКБ) к.т.н., Чернышов Ю.П. (Донпромстрой Украины) д.т.н., проф. Шишкин О.О. (КДТУ) Оргомитет конференции:





Председатель комитета: д.х.н., проф., академик АН ВО Украины Александров В.Д. (ДонНАСА) Сопредседатель комитета: д.т.н., проф. Зайченко Н.М. (ДонНАСА) д.т.н., проф. Мущанов В.Ф. (ДонНАСА) д.т.н., проф. Братчун В.И. (ДонНАСА) д.т.н., проф. Ефремов О.М. (ДонНАСА) Ученые секретари конференции:

Кристаллофизика и кристаллохимия к.х.н., доцент Соболь Оксана Викторовна E-mail: cluck@mail.ru к.х.н., доцент Щебетовская Наталья Витальевна E-mail: nvs_phyz@mail.ru Физико-химическая механика строительных материалов к.т.н., доцент Гуляк Денис Вячеславович к.т.н., доцент Халюшев Александр Каюмович E-mail: khaljushev@mail.ru СЕКЦИЯ 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ Амерханова Ш. К., Шляпов Р. М., Уали А. С.

Карагандинский государственный университет им. академика Е. А. Букетова, Казахстан, Караганда, amerkhanova_sh@mail.ru В настоящее время на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных материалов и других отраслей промышленности РФ ежегодно образуется около 7 млрд. т. отходов.

Используется же лишь 2 млрд. т., или 28% от общего объема. В связи с этим, в отвалах и шламохранилищах страны накоплено около 80 млрд. т. только твердых отходов. Под полигоны для их хранения ежегодно отчуждаются около 10 тыс. га пригодных для сельского хозяйства земель [1]. Предприятия с устаревшими энергоемкими технологиями и оборудованием продолжают загрязнять окружающую природную среду, поэтому проблема утилизации промышленных отходов в не теряет своего значения. Поэтому в данной работе было изучено влияние добавки золы- уноса угля Майкубенского месторождения на физико-химические характеристики цементного камня. Приготовление цементного теста проводилось согласно ГОСТ 310-76. Физико химические свойства цементного камня оценивались по результатам дериватографического анализа [2].

Образцы золы были исследованы на водопоглощение, показано, что зола угля Майкубенского месторождения впитывает 40 % воды, частицы золы имели крупность менее 0,25 мм. Плотность цементного камня 1390 кг/м3.

Дифференциально-термический анализ смеси цемента с добавкой 10 % золы показал, что разложение происходит в 3 этапа: в интервале температур 100-260°C наблюдается удаление механически связанной и кристаллизационной воды, в интервале температур 260-760°C происходит разложение составляющих цемента алита, белита на оксиды кальция, железа, алюминия и воду, а при 950°C происходит полная кристаллизация оксидов [2].

Добавки в цемент вводили в виде порошка золы высокой дисперсности.



Дифференциально-термический анализ образцов показал, что полное разложение с образованием соответствующих кристаллических оксидов происходит до 950°C.

В литературе известны примеры использования золы для получения ячеистого бетона [3]. Ячеистые бетоны, приготовленные с использованием золы до 60-80% золы по массе, как правило, также эффективны, как и ячеистые бетоны на тонкомолотом кремнеземистом заполнителе. В строительстве наибольшее применение находят ячеистые золобетоны с плотностью 600… 1000 кг/м3. Следовательно, добавка золы в количестве 10 % увеличивает механическую прочность цементного камня, что является определяющим при использовании в строительстве, а также способствует утилизации отходов энергетических предприятий.

Литература 1. Хамзин С.К., Смаилов К.З., Яичников В.Ф., Никитин В.П. Утилизация отходов промышленности. – Алматы, 1992. – 120 с.

2. Горшков B.С., Тимашев В.В, Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. – М.: Высш. школа, 1981. – 150 с.

3. Баженов П.И. Комплексное использование минерального сырья при производстве строительных материалов. – Л.-М.: Химия, 1983. – 215 с.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ КЛЕИ-РАСПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИГИДРОКСИЭФИРА В.С. Безгин, Ю.С. Кочергин Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского, Украина, Донецк, vsbezgin@gmail.com В последнее время в качестве клеев вс шире применяют термопластичные материалы, которые наносятся в виде расплавов, а затем при охлаждении переходят в твердое состояние, обеспечивая прочность соединения. Наиболее распространены клеи-расплавы на основе этиленвинилацетата и полиолефинов. Следует отметить, что прочность соединения металлов такими клеями обычно невелика, что не позволяет использовать их в качестве конструкционных адгезивов. Поэтому актуальной задачей является разработка новых клеев-расплавов с повышенной адгезией к металлическим субстратам. В этом плане большой интерес представляют полигидроксиэфиры (ПГЭ) на основе дифенилолпропана:

В связи с изложенным разработаы составы клеев-расплавов с улучшенными потребительными свойствами на основе ПГЭ.

В качестве ПГЭ был использован продукт Диапласт марки А (ТУ 6-05-241-457 85) с динамической вязкостью 0,5 Па·с (0,2 г Диапласта на 100 мл диметилформамида).

В качестве модифицирующих добавок были выбраны олигоэфир УП-554, представляющий собой олигодиэтиленгликольсебацинат, и эпоксидная смола УП-563 – продукт взаимодействия олигоэфира УП-554 с эпоксидиановой смолой ЭД-20.

Смешение компонентов проводили при температурах 220-250оС.

Рис. 1. Зависимость адгезионной прочности от содержания в Диапласте олигоэфира УП-554 (1) и смолы УП-563 (2).

Склеиваемый материал - сталь Ст. Как видно из рисунка, концентрационная зависимость адгезионной прочности при отрыве (отр) для смесей ПГЭ с модификаторами имеет экстремальный характер.

При этом для смеси, содержащей УП-554, отр быстро растет с увеличением содержания модификатора (С), достигая максимального значения 13 МПа при С = 67 масс. ч., а затем также быстро убывает. В случае смолы УП-563 рост отр происходит в более широком интервале концентраций (от 55 до 167 масс. ч. на 100 масс. ч. Диапласта), достигая максимальной величины 16 МПа, после чего адгезионная прочность очень быстро снижается. Полученные результаты открывают перспективы получения эффективных клеев-расплавов для прочного соединения конструкций в промышленном и гражданском строительстве.

АСФАЛЬТОБЕТОН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА ИЗ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Бизирка И. И.

Луганский национальный аграрный университет, Украина, г. Луганск,bizirkaira@mail.ru Осадки городских сточных вод в объеме 0,5-1 млрд. т представляют серьезную экологическую проблему и требуют утилизации. Теоретически и экспериментально обоснована возможность получения из этих отходов органо-минерального порошка (ОМП) для производства дорожных асфальтобетонных смесей и асфальтобетона с повышенными эксплуатационными свойствами.

Химический состав осадка сточных вод представлен на 80-90% алюмосиликатами, 10-20% органическим веществом в виде гуминового комплекса углеводородов, жирных кислот и тяжелых металлов.

Органо-минеральный порошок получали путем просушивания, диспергирования и просева осадка сточных вод до удельной поверхности от 300 до 500 м2/кг.

Асфальтобетон с добавкой 4-8% органо-минерального порошка характеризуется высокой прочностью при 500С (прочность на 6-35% выше, чем на традиционном минеральном порошке) и низкой набухаемостью в сравнении с традиционным минеральным порошком (табл. 1). Процессы старения битума при использовании ОМП протекают медленнее, чем при использовании традиционного минерального порошка (МП).

Таблица Сравнение физико-механических свойств асфальтобетонов с добавками ОМП и МП № Предел прочности Водонасыще Коэффициент водоустойчи Набухание, п/п Состав асфальтобетона при сжатии, МПа, ние, % вости (плотный, тип Б) при температуре % 20С 50С 1 2 3 4 5 6 Щебень – 35%;

Песок из отсева 0,97 0,15 6,25 1,92 0, дробления щебня – 61%;

ОМП– 4%.

2 Щебень – 35%;

Песок из отсева 1,22 0,18 8,0 3,3 0, дробления щебня – 57%;

ОМП– 8%.

Щебень – 35%;

Песок из отсева дробления щебня – 61%;

0,7 0,35 7,0 1,80 0, Известняковый МП – 4%.

Щебень – 35%;

Песок из отсева дробления щебня – 57%;

1,0 0,2 8,2 2,5 0, Известняковый МП – 8%.

Апробация асфальтобетона с органо-минеральным порошком осуществлена при устройстве дорожного покрытия на участках дорог г. Антрацита и г. Луганска.

Экономический эффект от утилизации осадка сточных вод при производстве асфальтобетона составляет 17,42 грн/т.

О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ АСФАЛЬТОБЕТОНА С КОМПЛЕКСНО-МОДИФИЦИРОВАННОЙ МИКРО-, МЕЗО- И МАКРОСТРУКТУРОЙ В.Л. Беспалов1, В.И. Братчун1, Ахмед Талиб Мутташар Мутташар1, М.К. Пактер1, Л.В. Столярова Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка, Украина Частное предприятие «Лакет», г. Донецк, Украина Выполнено комплексное модифицирование мелкозернистого асфальтобетона типа Б: битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90 (П25=74 град.) модифицирован 2,0% мас. этиленглицидилакрилата в комбинации с 0,2% мас. полифосфорной кислоты ПФК-105;

минеральные материалы (щебень, песок, минеральный порошок) механоактивированы этиленглицидилакрилатом. Установлено, что при массовой концентрации на поверхности минеральных материалов асфальтополимербетона 0,7% мас. этиленглицидилакрилата на зависимости предел прочности при сжатии при 20°С и 50°С наблюдается явно выраженный экстремум (максимум). Приготовленная для укладки комплексно-модифицированная этиленглицидилакрилатом асфальтополимербетонная смесь должна иметь температуру 140-155°С. Как критерий оптимальной температуры объединения механоактивированных этиленглицидилакрилатом (0,7% масс.) минеральных материалов и комплексно модифицированного органического вяжущего принят коэффициент однородности асфальтобетонной смеси, который определялся коэффициентом вариации содержания ключевого компонента смеси, в качестве которого принята фракция песка d=2,5-1, мм, а также энергоемкостью процесса производства асфальтобетонных смесей.

Установлено, что коэффициент вариации содержания фракции 2,5-1,25 мм при температурах 145, 155 и 165°С равен Кв=12,3%, 5,4%, 4,4% соответственно.

Таким образом, при температурах производства модифицированных этиленглицидилакрилатом асфальтобетонных смесей 155°С и 165°С достигается нормативная однородность смеси (Кв 7%). В то же время энергоемкость производства модифицированных этиленглицидилакрилатом асфальтобетонных смесей при 165°С на 8659 кДж выше.

Уплотнение модифицированных асфальтобетонных смесей следует вести в интервале температур 70-140°С. Процесс уплотнения модифицированных асфальтобетонных смесей менее энергоемкий, чем традиционных горячих асфальтобетонных смесей (ДСТУ Б В.2.7-119:2011);

средний расход энергии на приращение единицы средней плотности модифицированных асфальтобетонных смесей при 110°С и 120°С составляет 0,79 и 0,81 Dж м, а для традиционных горячих кг 1,27 Dж м.

асфальтобетонных смесей Комплексно-модифицированный кг этиленглицидилакрилатом асфальтобетон характеризуется высокой средней плотностью (0=2453 кг/м3) и длительной водостойкостью (Квд=1,0), незначительной температурной чувствительностью механических свойств в интервале температур 0 75°С, Кт=7,9, пределом прочности при сжатии при 75°С, R75=1,1 МПа, высоким значением устойчивости по Маршаллу при 60°С, Р=30 кН.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО И ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СТАРЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОРГАНОБЕТОНОВ Братчун В.И., Пактер М.К., Беспалов В.Л., Гуляк Д.В., Стукалов А.А.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка, Украина Теоретически и экспериментально установлены закономерности физико химических процессов старения смесей и бетонов на органических вяжущих в процессе производства, термостатирования в термосбункерах, транспортирования к месту укладки в конструкцию дорожной одежды в условиях эксплуатации покрытий из асфальто- и дегтебетонных смесей.

С использованием метода экспериментально-статистического моделирования установлен определяющую роль температуры производства на интенсивность старения дегтебетонной смеси, влияние которой на порядок выше времени производства (факторы варьирования – температура производства 105-165°С, время производства смеси 1-3 мин.).

Интенсивность технологического старения горячих дегтебетонных смесей не зависит от состава дисперсионной среды вяжущего (каменноугольная смола или антраценовое масло). Интенсивность старения на кварцевом минеральном порошке существенно выше, чем на известняковом минеральном порошке. С повышением температуры производства смесей температурный интервал уплотнения смещается от 70°С к 100°С. Нормативная плотность бетона в покрытии нежесткой дорожной одежды из смесей, которые приготовлены при температуре выше 130°С, не обеспечивается.

Аналогичные закономерности получены при производстве асфальтовяжущего вещества, приготовленного на известняковом минеральном порошке и битуме БНД 40/60 (П25 = 52 град.). Зависимость lgR0=f(Tпр) в диапазоне температур производства Тпр=140-180°С представлена двумя прямыми с точкой перегиба 170°С и характеризуется интенсивностью старения на участке Тпр=140-170°С lg R0(170) lg R0(140) К ст (1) 0,04 и на участке Тпр=170-180°С Кст(2)=0,09. Таким образом, lg R0(140) критическими температурами производства дегтебетонных и асфальтобетонных смесей являются температуры 100°С и 170°С соответственно.

Установлено, что интенсивность технологического старения дегтебетонных смесей определяется испарением легкокипящих веществ -фракции (определяющий фактор), оксиполиконденсацией веществ дегтя и капиллярной фильтрацией составляющих каменноугольных вяжущих в поры минеральных материалов.

Построена обобщенная зависимость интенсивности старения дегтебетонных смесей в процессе производства, термостатирования в термосбункерах, при транспортировании к месту укладки в слои дорожной одежды и в процессе ускоренного теплового старения в климатической камере ИП-1 при 60°С и ультрафиолетовом облучении. В зависимости от вязкости каменноугольного дегтя рассчитан годовой эквивалент времени старения дегтебетонного покрытия в условиях эксплуатации. Определен срок службы дегтебетонного покрытия до устройства защитных поверхностных тонкослойных покрытий, например, с использованием литых эмульсионно-минеральных смесей.

СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ ЛУЖНОГО ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТУ МОДИФІКОВАНОГО ФАЗАМИ СУЛЬФАТУ КАЛЬЦІЮ В.І. Гоц, Р.Ф. Рунова, І.І. Руденко, О.В. Ластівка, Т.В. Бабин Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В.Д. Глуховського Київського національного університету будівництва і архітектури, Україна, м. Київ, Використання шлаку дозволяє не лише знизити енергоємність виробництва цементу, але й частково вирішити питання утилізації відходів [1]. Проте клінкерні шлакопортландцементи характеризуються сповільненим тужавленням та низьким наростанням міцності в ранні терміни тверднення в нормальних умовах. Вказаного недоліку можна уникнути шляхом активації шлакової складової сполуками лужних металів [2]. Такий підхід дозволяє значно прискорити темпи нарощування ранньої і підвищення марочної міцності цементів. Однак такі цементи, відомі як лужні цементи, в тому числі з високим вмістом шлаку, не вміщують у своєму складі гіпс [3]. Це пов’язано з тим, що двоводний сульфат кальцію (СК) приймає участь в обмінних реакціях зі сполуками лужних металів і не виконує своєї ролі уповільнювача тужавлення [4, 5]. Проте залишається відкритим питання впливу добавки сульфату кальцію різних фаз на властивості лужного шлакопортландцементу, в тому числі терміни тужавлення, активність, тепловиділення, деформації усадки - розширення.

Метою роботи є дослідження особливостей процесів структуроутворення та визначення фізико-механічних властивостей лужного шлакопортландцементу модифікованого різними фазами сульфату кальцію.

Т.ч. виявлено закономірності процесів структуроутворення та фізико механічних властивостей лужного шлакопортландцементу залежно від виду модифікуючої фази сульфату кальцію. Результатом роботи є розробка складів лужного шлакопортландцементу, що відповідає вимогам ДСТУ Б В.2.7-181:2009 при забезпеченні можливості використання в якості сировинного матеріалу шлакопортландцементу загальнобудівельного призначення.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Ушеров - Маршак А. Шлакопортландцемент и бетон / А.Ушеров — Маршак, З.Гергичны, Я.Маломепши/ — Х.: Колорит, 2004. — 154с..

2. Krivenko P., Petropavlovskii O., Mokhort N., Pushkar V. Influence of alkali activation on the structure formation and properties of blastfurnace cements / Proceed. 3-d Intern. Symposium Non-traditional cement&concrete. – Brno, 2008.

– pp. 381-388.

ДСТУ Б В.2.7-181:2009. Будівельні матеріали. Цементи лужні.

3.

Технічні умови.

4. Sanitsky M., Sobol H., Shevchuk G. High frost durability concrete based on rapid-hardening gypsum- \free Portland cement compositions // International, workshop. – Band 2. – Weimar (Germany), 1994. – P. 232–238.

5. kvra F. The alkali activated gypsum-free portland cement // Alkaline cements and concretes. First Int. Conf.- vol.1 – Kiev, 1994. - P.163-171.

ВОГНЕЗАХИСТ ДЕРЕВИНИ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИМ ПОКРИТТЯМ НА ОСНОВІ ГЕОЦЕМЕНТУ С.Г. Гузій, П.В. Кривенко, А.В. Кравченко Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В.Д. Глуховського Національного університету будівництва і архітектури, м. Київ, Україна У роботі наведено результати по оптимізації складу вогнезахисного теплоізоляційного покриття на основі геоцементу, що призначено для захисту деревини та виробів на її основі від займистості та горіння. Вогнезахисна спроможність даного матеріалу забезпечується за рахунок прояву синергетизму геоцементної матриці в момент вогневої дії та теплофізичних властивостей перліту;

внаслідок дегідратації цеолітоподібних новоутворень типу гейландиту, фожазіту та морденіту додатково утворюється спучений (Кспmax=4,3) шар геоцементу низької середньої густини 176… кг/м3 та теплопровідності 0,02…0,03 Вт/мС. Відмічено, що при збільшенні кількості молекул води в структурній формулі геоцементу від 17,5 до 22,5 і перліту від 15 до 25% через 300 сек. випробувань швидкість займистості зменшується від 3,3 до 2, кг/секм2. Результати вогневих випробувань (по температурі димових газів, пошкодженності покриття по довжині та масі) показали, що розроблений склад теплоізоляційного вогнезахисного покриття на основі геоцементу відноситься до низькогорючих – група Г1, тяжкозаймистих - група В1 і має I першу групу вогнезахисної ефективності.

Висновки:

1. Розроблений склад вогнезахисного теплоізоляційного покриття на основі геоцементу характеризується гарною покривельною здатністю (технологічна вязкість в межах 166…188 мм) по деревині та змочувальністю як до зерен перліту, так і деревини (адгезія до деревини 2,3…2,4 МПа);

усадочних тріщин не виявлено;

2. Вогнезахисна спроможність робробленого складу покриття забезпечується за рахунок прояви синергетизму геоцементної матриці в момент вогневої дії та теплофізичних властивостей перліту;

внаслідок дегідратації цеолітоподібних новоутворень типу гейландиту, фожазіту та морденіту додатково утворюється спучений (кспmax=4,3) шар геоцементу низької середньої густини 176…188 кг/м3 та теплопровідності 0,02…0,03 Вт/мС;

3. Встановлено оптимальний склад теплоізоляційного покриття на основі модифікованого (добавки-модифікатори – сечовина – 8% від маси рідинного скла, Agocel S 2000 – 0,002% від маси рідинного скла) геоцементу складу Na2OAl2O36SiO220H2O, %: геоцемент – 67;

перліт – 25;

мармурова мука – 8, який забезпечує мінімальну швидкість займистості деревини 2,36…2,98 кг/секм2, значення якої в 2,8…3,53 рази менше від значень незахищеної деревини та в 1,5…2,3 менше від значень аналогу.

4. Показано, що в теплоізоляційному покритті на основі геоцементу виду Na2OAl2O36SiO220H2O при збільшенні наповнювача (перліту) від 15 до 25% на сек випробувань швидкість займистості зменшується від 3,3 до 2,36 кг/секм2;

5. Відмічено, що при вмісті перліту в кількості 25% і при збільшенні кількості молекул води в структурній формулі геоцемента від 17,5 до 22,5 швидкість займистості зменшується від 3,26 до 2,36 кг/секм2;

6. У результаті проведення вогневих випробувань (по температурі димових газів, пошкодженності покриття по довжині та масі) розроблений склад теплоізоляційного вогнезахисного покриття на основі геоцементу відноситься до низькогорючих – група Г1, тяжкозаймистих - група В1 і має I першу групу вогнезахисної ефективності.

СУЧАСНІ ПІДХОДИ ДО СТВОРЕННЯ ВИСОКОЯКІСНИХ ВОДНО ДИСПЕРСІЙНИХ ФАРБ ДЛЯ РОЗМІТКИ АВТОДОРІГ Р. С. Єрмолюк Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган Барановського, Україна, Донецьк Доведено необхідність покращення споживних властивостей фарб на водній основі для розмітки автодоріг. Досліджено та про аналізовано підходи окремих науковців у створенні високоякісних водно-дисперсійних фарб для улаштування розмітки на дорожньому полотні [1-9]. Виявлено, що основними напрямками, в яких відбувається розвиток у технології водно-дисперсійних фарб для розмічання проїзної частини є: дослідження, які спрямовані на прискорення висихання покриття;

дослідження, які спрямовані на підвищення зносостійкості покриття;

дослідження, що спрямовані на зниження вартості фарби;

інші дослідження. Описано та виявлено недоліки використання того чи іншого методу поліпшення властивостей водно дисперсійних фарб для розмітки. Виділено пріоритетні технології створення високоякісних водно-дисперсійних лакофарбових матеріалів для розмітки автомобільних доріг, які потребують подальшого розвитку та вивчення. В результаті аналізу ситуації в Україні виявлено недоліки фарб для розмітки, які використовуються в нашій країні.

Отже, розглянуті дослідження, хоча й вирішують велику кількість проблем пов’язаних з використанням водно-дисперсійних фарб для розмітки автодоріг, проте головні споживні властивості як фарби, так і покриття все ще не достатньо висвітлені та потребують нових досліджень. Перш за все це стосується температури при якій можна використовувати таку фарбу, бо відомо, що навіть швидковисихаючі водно дисперсійні фарби повинні застосовуватися на дорозі при температурі більше 10 ° C і вище. По-друге, довговічність водно-дисперсійних фарб саме для розмітки складає до одного року в кращому випадку. А у нас в країні – не більше 3-х місяців.

Список літератури:

Голубенко В.В. Влияние свойств асфальтобетонного покрытия на срок службы 1.

горизонтальной разметки : автореферат дис.... кандидата технических наук : 05.23.11 / Сиб.

автомобил.-дорож. акад. (СибАДИ). - Омск, 2003. - 18 с.

2. Donald C. Schall, Kimberly B. Kosto. Low-temperature waterborne pavement marking paints: f road assessment of this low-VOC option [Електронний ресурс]. Режим доступу:

http://www.rohmhaas.com/assets/attachments/information/industries/transportation/jtc_pave_marking_ paints.pdf.

Pat. US № 4421889. Aqueous dispersion paints and process for making the same / 3.

Helmut Braun, Helmut Rinno, Werner Stelzel. - Publication date. Dec 20, 1983;

Filing date. May 13, 1983.

Pat. EP № 1362896 B1. Method of producing wear resistant traffic markings / Ann 4.

Robertson Hermes, Francis Joseph Landy, Donald Craig Schall. - Publication date. Jul 26, 2006;

Filing date. Apr 26, 2003.

Pat. US № 20050222299 A1. Aqueous coating composition / Steven Edwards, Alain 5.

Garzon, Matthew Gebhard. - Publication date. Oct 6, 2005;

Filing date. Mar 18, 2005.

Pat. EP № 1505127 A1. Aqueous traffic paint and method of application / Ann R.

6.

Hermes, Mary Anne Matthews, Donald C. Schall, Jeffrey J. Sobczak. - Publication date. Nov 9, 2005;

Filing date. Jul 27, 2004.

Яковлев А. Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий: Учебник для 7.

вузов. - 3-е изд., перераб. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2008. - 448 с.

Pat. JP № 2004263001A. Quick-drying aqueous coating composition for road surface 8.

marking / Gantsu Kasei. - Publication date. Sep 24, 2004;

Filing date. Feb 28, 2003.

Pat. US № 7645815 В2. Fast-drying aqueous compositions with hollow particle binders and traffic paints made therewith / Ann R. Hermes, Francis J. Landy, Mary Anne R. Matthews, Donald C. Schall. Publication date. Jan 12, 2010;

Filing date. Jan 8, 2008.

БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЕ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫЕ ВЯЖУЩИЕ И БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛИЧЕСКИХ МЕТАЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ И ЖИДКОГО СТЕКЛА Ефремов А.Н., Конев О.Б.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Украина, г. Макеевка, olezha-konev@yandex.ru На основе шлакощелочных вяжущих, затворенных жидким стеклом с силикатным модулем 1-2,2 и плотностью 1,20-1,25 г/см3, можно получать бетоны марок 700-1000, а при использовании промышленного стекла с модулем 2,6-3,4 той же концентрации - бетоны марок 300-500. Однако такие вяжущие характеризуются чрезмерно короткими сроками схватывания, что существенно ограничивает их применение.

В последние годы в черной металлургии, с целью извлечения металла и утилизации, приступили к широкой переработке отвальных сталеплавильных шлаков.

Она включает дробление, магнитную сепарацию металлизированных составляющих, рассев шлака на фракции для продажи строителям. При этом, например, на заводе «Донецксталь», образуется значительное количество песчано-щебенистой смеси фракции 0-8(10) мм, которая пользуется незначительным спросом у потребителей, в немалой степени из-за значительного, до 40%, содержания пылевидной фракции менее 0,16 мм. Эта фракция образовалась в результате силикатного распада высокоосновных минералов шлаков и состоит, в основном, из -2СаОSiO2.

В технологии жаростойких бетонов получили широкое применение вяжущие композиции из саморассыпающихся кристаллических шлаков и нефелинового шлама.

Их твердение происходит, вероятно, за счет взаимодействия силиката натрия с 2СаОSiO2 по поверхности разрыхленных шлаковых частиц с образованием гелеобразных гидросиликатов типа (Na2O, СаО)SiO2nН2O. Такие вяжущие также имеют чрезмерно короткие сроки схватывания.

Основная научная гипотеза работы: при использовании впервые 30-60 минут после затворения жидким стеклом мелкозернистые песчано-щебенистые смеси из сталеплавильных шлаков сохранят пластичность, достаточную для формования плотных изделий методом полусухого прессования. Прессование восстановит коагуляционные связи, что обеспечит дальнейшее твердение изделий.

Цель работы – разработка технологии и исследование эксплуатационных свойств изделий полусухого прессования на основе стабилизированных сталеплавильных кристаллических шлаков и жидкого стекла.

Исследовано влияние вида тонкодисперсной части кристаллических шлаков (доменный отвальный, мартеновский, электросталеплавильный) на активность вяжущих, затворенных промышленным жидким стеклом с силикатным модулем 2,9 и плотностью от 1,2 до 1,3 г/см3.

Установлено, что вяжущие имеют активность 20-40 МПа и являются быстротвердеющими – после 7 суток твердения в нормальных условиях набирают 80 90% от прочности образцов в возрасте 28 суток. Наибольшей активностью характеризуются композиции из электросталеплавильного шлака. Показано, что по сравнению с бетоном, отпрессованным до момента схватывания вяжущего, спад прочности образцов бетонов, отпрессованных по истечении 30-60 минут после схватывания, незначительный. Определены основные технологические параметры (силикатный модуль, плотность и расход жидкого стекла, условия и длительность твердения, содержание тонкодисперсных шлаков, условия твердения), позволяющие получать бетонные изделия полусухого прессования марок 100-200.

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ШАМОТА И ГЛИНОЗЕМА НА СТРУКТУРНО ФАЗОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КАМНЯ ГЛИНОЗЕМИСТОГО ЦЕМЕНТА ПРИ ТВЕРДЕНИИ И НАГРЕВЕ Ефремов А.Н., Лищенко А.Н.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Украина, г. Макеевка, anna.lishenko@mail.ru Глиноземистый цемент характеризуется высокой прочностью и огнеупорностью, быстрым твердением, низкими усадкой и капиллярной пористостью. При отсутствии или минимальном содержании оксида железа – имеет белый цвет и может применяться для цветных бетонов.

Одним из основных направлений использования глиноземистого цемента является изготовление огнеупорных бетонов. Для них обязательной является сушка при температуре 110-150оС перед прогревом до температуры эксплуатации.

Главным недостатком бетонов на глиноземистом цементе является снижение прочности при температурах више 30оС, в том числе и при сушке. Это происходит вследствие перекристаллизации основного продукта твердения - СaOAl2O310Н2О в 3СaOAl2O36Н2О. Уменьшение концентрации Са(ОН)2 и СaO/Al2O3 в жидкой фазе камня цемента при введении, например, золы ТЕС стабилизирует СaOAl 2O310Н2О и снижения прочности камня не происходит (Кузнецова Т.В., Collepardi M., Таlаbеr J., Коbоiasi). Аналогичное влияние оказывает добавка Al(OН)3 (Кузнєцова Т.В., Таlаbеr J.).

Поэтому можно было предположить, что добавки тонкомолотых шамота, содержащего 40-60% кремнеземистого стекла, и технического глинозема стабилизируют СaOAl2O310Н2О и предотвратит снижение прочности камня глиноземистого цемента после сушки. Кроме того, анализ системы СaO-Al2O3-SiO2 показывает, что введение шамота практически не снизит температуру плавления, а значит и огнеупорность сметанного вяжущего. Добавка же глинозема должна ее увеличить. Кроме того, тонкодисперсные добавки из-за ограниченной химической активности будут сохранять функции наполнителя, что снизит огневую усадку цементного камня.

Цель работы – установить влияние тонкомолотых добавок шамота и технического глинозема на термомеханические свойства и структурно-фазовые изменения камня глиноземистого цемента при твердении и обжиге.

Испытания термомеханических свойств выполнялись стандартными методами на аттестованном оборудовании. Структурно-фазовые исследования проведены с использованием дифференциального термографического, рентгенофазового и инфракрасного спектрального методов анализа.

Установлено, что добавки тонкомолотых шамота и технического глинозема предотвращают перекристаллизацию основного продукта твердения глиноземистого цемента - СaOAl2O310Н2О в СaOAl2O36Н2О, результате чего снижения прочности камня глиноземистого цемента при твердении в нормальных условиях и при последующей сушке не происходит. Добавки, снижая в нормируемом диапазоне исходную прочность камня вяжущих, существенно повышают его прочность после обжига при температуре 800оС и снижают огневую усадку.

Введение в глиноземистый цемент тонкомолотого шамота вызывает взаимодействие его кремнеземистого стекла с алюминатами кальция и образует дополнительную кристаллическую связку из ромбического анортита СaOAl 2O32SiO2, что повышает относительную остаточную прочность цементного камня после полной дегидратации в результате обжига.

Добавка технического глинозема практически прямо пропорционально его количеству повышает огнеупорность цементного камня.

ГІБРИДНІ ЛУЖНІ ЦЕМЕНТИ: СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ Кривенко П.В1., Ковальчук О.Ю Київський національний університет будівництва і архітектури, Науково дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів, м. Київ, Україна Вимоги сучасної світової економіки та розвитку суспільства вимагають приділяти значну увагу розробці та впровадженню у промисловості нових ефективних матеріалів, які б відповідали критеріям концепції сталого розвитку. В галузі будівництва та будівельних матеріалів значна увага повинна бути приділена дослідженню можливості заміни традиційного портландцементу, який є високо енерго та ресурсоємним матеріалом, на нові, більш економічні та екологічні в’яжучі матеріали.

Такі цементи мають характеризуватись експлуатаційними показниками на рівні традиційного портландцементу або перевищувати його. Найбільш перспективними матеріалами. з цієї точки зору, є розроблені науковою школою проф. В.Д. Глуховського лужні цементи.

Важливою ознакою таких цементів є можливість використовувати в якості сировини для виготовлення до 90 % промислових відходів (від маси сировини). Такий підхід дозволяє покращувати стан навколишнього середовища шляхом утилізації великотоннажних промислових відходів, знизити рівень шкідливих викидів в атмосферу шляхом зменшення кількості або уникнення високотемпературних технологічних процесів, зберігати корисні копалини та отримувати матеріали з унікальними експлуатаційними властивостями.

Перспективність розробки та впровадження таких матеріалів підтверджується більш ніж 50-річним досвідом робіт у даній сфері.

Т.ч., існуючі уявлення на механізми гідратації та формування властивостей лужних цементів не повною мірою дозволяють описати процеси, що протікають при гідратації розроблених матеріалів. Пов'язано це з недостатньою чутливістю приладів фізико-хімічного аналізу, які традиційно використовувалися в даній сфері.

Роботи вітчизняних і зарубіжних фахівців дозволили виділити певну частину лужних цементів за характером новоутворень і віднести їх до гібридних систем, в яких основні властивості забезпечуються новоутвореннями складу RCAS-Н. Такі системи можуть характеризуватися широким спектром спеціальних властивостей.

ВЛИЯНИЕ АКТИВАЦИИ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ Кривчун С. А., Баженова С. И.

ФГБОУ ВПО "МГСУ" Национальный исследовательский университет, Российская Федерация, Москва, skrivchun@gmail.com Производство бетонных изделий и конструкций одна из наиболее трудоемких и энергетически затратных областей строительной индустрии. Важнейшей задачей в строительном материаловедении является создание эффективных способов получения материалов с заданными свойствами, улучшение структуры материалов, повышение эксплуатационных характеристик, а также снижение удельных расходов вяжущего.

Только путем введения добавок изменять свойства бетонов в широких пределах довольно сложно, к тому же добавки – весьма дорогостоящие компоненты. Одним из направлений в совершенствовании структуры бетона являются методы активации компонентов бетонной смеси. Активация — характеризует изменение свойств материала или его компонентов при помощи физического, механического или химического вида воздействия. Для сыпучих материалов чаще всего это процессы помола или дробления, и как следствие выражается в увеличении удельной поверхности конечного материала. Для жидких компонентов активация может быть вызвана механообработкой, омагничиванием, ультразвуковой обработкой и прочими видами физического воздействия. Далее рассмотрим процесс активации на бетонах, где максимальная крупность заполнителя не превышает 10 мм, так называемых мелкозернистых бетонах. Стоит обратить внимание, что активировать можно все составляющие композиционного материала: цемент, заполнитель, наполнитель (комплексные минеральные добавки), воду, так как процесс активации решает конкретно поставленную задачу. Активация воды проводится методами омагничивания, механической и механомагнитной активаций. Например, с помощью роторно-импульсного и конусного активаторов, а также постоянного магнита 140 мА/м.

Даже простая механическая активация дистиллированной воды приводит существенный прирост прочностных показателей: при сжатии на 13,8%, при изгибе на 30,6%. Причем, использование роторно-импульсных активаторов дает в среднем на 5% прирост прочностных характеристик бетона, чем при конусных активаторах. Кроме того, активация воды ускоряет начало схватывания на 4,8-4,9%. Помимо воды активации подвержены и водные растворы, неорганических добавок. Например, CaCl и Na2S2O3. Среди большого спектра неорганических добавок именно активация дает наиболее существенные результаты. Анализ кинетики роста прочности цементного камня при активации растворов неорганических добавок показывает прирост прочности: в ранние сроки твердения (3 сут) – 6–10 %, в 28-суточном возрасте 2–13 % по сравнению с контрольными образцами. Что же касается сухих компонентов бетонной смеси, то их активация возможна с использованием активаторов с кольцевой рабочей камерой. Предварительная обработка заполнителей приводит к повышению прочности на 19-23% и трещиностойкости на 16-17% бетонов, а также к снижению коэффициента величины водопоглощения на 16-20% и «приведенного удлинения» при замораживании на 17-20%. Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что все методы активации позволяют получать более эффективные бетонные композиции. В строительном материаловедении основной задачей является получение материалов с требуемыми эксплуатационными показателями и экономически эффективные в применении. Активация является достаточно эффективным и хорошим рычагом для технологов, позволяющим в широких пределах регулировать и улучшать свойства бетонные композиций.

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ОПИСАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ БЕТОНА СООТНОШЕНИЯМИ ТЕОРИИ ТЕЧЕНИЯ В. М. Левин, С. В. Шабельник Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Украина, г. Макеевка Закономерности неупругого деформирования бетона и других, хорошо исследованных материалов, существенно различаются. Для случая простого нагружения существуют приемлемые модели, например, модели Н.И. Карпенко, В.И.

Корсуна, В.М. Круглова и др.;

для сложного нагружения рассмотрены только отдельные частные случаи. Широкое применение деформационной теории пластичности обусловлено высоким уровнем ее развития и простотой математического аппарата. Однако, ее использование ограничено случаем нагружения, близкого к простому. Теория течения позволяет учитывать достаточно произвольную историю нагружения материала, но сведения о верификации таких моделей для бетона в доступных источниках практически отсутствуют. Это обуславливает необходимость верификации и совершенствования имеющихся моделей базирующихся на теории течения.

В работе рассматривается модель деформирования бетона, основанная на варианте теории течения, предложенном В.П. Агаповым. Эта модель построена для случая плоского напряженного состояния и предполагает изотропию материала;

автор описывает поверхность течения с использованием критерия текучести D.R.J. Owen f ( ) f ( I1, J 2 ) ( (3J 2 ) I1 )1/2 T.

(1983 г.):

Данный критерий хорошо согласуется с опытными данными H. Kupfer для квадранта «сжатие-сжатие» в пространстве главных напряжений, однако, описание остальных областей не соответствует опытным данным. Размер поверхности управляется параметром текучести T. В качестве функции упрочнения в модели используется функция, определяемая из опыта на одноосное напряженное состояние:

H d i d ip.

В настоящей работе был рассмотрен вариант модификации модели путем введения предельной поверхности, которую предложили S.S. Hsieh, E. G. Ting, W. F.

J f (, ) A 2 B J 2 C 1 DI1 ( ip ) 0.

Chen (1981г.):

( ip ) Данный критерий хорошо согласуется с опытными данными H. Kupfer во всех квадрантах пространства главных напряжений для плоского напряженного состояния, так как имеет достаточное количество контрольных точек и способен трансформироваться для различных марок бетона. Также в настоящей работе модель была преобразована для случаев объемного напряженного состояния. В качестве функции изотропного упрочнения была использована функция, определяемая из опыта на одноосное сжатие: H d i d ip.

Верификация полученного таким образом закона течения бетона на опытных данных H. Kupfer при простом нагружении показала значительное улучшение качества аппроксимации. Таким образом, применение полученных соотношений позволяет достаточно адекватно описать деформирование бетона по направлениям приложения нагрузки в области сжатия-растяжения. Для описания деформирования при сложном нагружении планируется дальнейшее развитие полученной модели введением смешанного трансляционно-изотропного упрочнения.

ІНФОРМАЦІЙНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯМ СКЛАДОМ І ВЛАСТИВОСТЯМИ БЕТОНУ ДЛЯ КОНСТРУКЦІЙ І СПОРУД ЗАЛІЗНИЦЬ А.А. Плугін1, О.А. Калінін1, Н.Д. Сізова2, І.А. Міхєєв Українська державна академія залізничного транспорту, Україна, Харків Харківський національний університет будівництва та архітектури, Україна, Харків Характерна для останніх років тенденція до інтенсивного розвитку транспортної системи України, зокрема залізничного сектору, обумовлює збільшення обсягів застосування сучасних високоякісних будівельних матеріалів для прокладання нових, та модернізації існуючих залізничних шляхів. Велику роль у якості транспортних систем та безпеці руху по них відіграють бетони, адже вони є основою більшості конструкцій і споруд залізниць. Відомо, що проектування і експлуатація конструкцій для залізничного транспорту вимагає застосування бетонів, які мають підвищену міцність, високу морозостійкість, водопроникність та тріщиностійкість. Ці властивості бетону забезпечують довговічність та надійність транспортної системи.

Для створення нових бетонів з урахуванням наведених властивостей пропонується використання інформаційних технологій. Це дозволяє автоматизувати низку технологічних задач, у тому числі проектування складу бетону.

Пропонується використання експертних систем, що формалізують знання з фізико-механічних і колоїдно-хімічних основ бетону і дозволяють враховувати необхідні властивості бетону для конструкцій і споруд залізниць. Експертна система реалізована у вигляді програмного продукту, що являє собою систему підтримки прийняття рішень при проектуванні складу бетону.

Розроблений програмний продукт має розвинутий графічний інтерфейс (рис. 1) із забезпеченням мультимовності, надає можливість формування результуючих звітів щодо складу бетону та його властивостей у проектному віці.

Рис. 1. Інтерфейс програмного забезпечення для проектування складу бетону.

МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИОННОГО РАСТВОРЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И БЕТОНА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ТОКОВ УТЕЧКИ Плугин Д.А., Плугин А.А., Борзяк О.С.

Украинская государственная академия железнодорожного транспорта, Украина, г. Харьков, e-mail: plugin-da@mail.ru Одной из основных проблем эксплуатации электрифицированных железнодорожных путей, железобетонных подрельсовых оснований, искусственных сооружений на них, а также конструкций зданий и сооружений, расположенных возле железнодорожных путей, является их защита от электрокоррозионного разрушения под влиянием блуждающего тока и тока утечки, возникающих при движении электрифицированного железнодорожного транспорта.

На основе анализа схем секционирования искусственных сооружений на электрифицированных участках пути и теории поляризации дисперсных систем в области низких (критически) частот показано, что период прохождения поезда с электротягой близок к периоду поляризации и деполяризации бетона в конструкциях.

Это позволило сделать заключение о том, что электрокоррозионное разрушение бетона и железобетона искусственных сооружений вызвано, по существу, не постоянным питающим напряжением в контактной сети, а пульсирующим однонаправленным, каждый период которого протекает в течение нескольких минут. Разработка представлений о механизме электрокоррозии бетона в обводненных бетонных и железобетонных конструкциях построена на представлении электрокоррозии как механизма уменьшения прочности за счет разрушения электрогетерогенных контактов при растворении портландита и процессов выноса продуктов растворения в электрическом поле токов утечки. Уточнены ранее разработанная количественная теория прочности цементного камня, и соответствующее уравнение прочности, основанные на электрогетерогенных контактах (ЭГК) как носителях прочности цементного камня и бетона. При этом уточнены схемы формирования ЭГК в поверхности разрыва цементного камня, введены коэффициенты уменьшения за счет электрокоррозии доли портландита АЭК в цементном камне, соответственно, возникновения и увеличения электрогомогенных контактов (ЭГомК), вызывающих в ранее сформированной структуре растягивающие напряжения. Процесс растворения портландита рассмотрен с соответствующими схемами и уравнениями как результат действия сил латерального электроповерхностного отталкивания потенциалопределяющих ионов Са2+ в их двойных электрических слоях при уменьшении рН, величина которых превышает силы, удерживающие пары Са(ОН)2 в кристаллической решетке и вызывает их отрыв на углах и ребрах портландитовых блоков в прослойку между ними с диссоциацией Са(ОН)2 на ионы. Дальнейший процесс выноса ионов осуществляется за счет направленного электромиграционного перемещения катионов Са2+ (в сторону от положительного потенциала электрического поля) из прослойки раствора между блоками в раствор капилляров цементного камня, а из него – в воду, с которой контактирует бетон. Возникающий при их выносе мембранный потенциал приводит к выносу вслед за катионами Са2+ ионов ОН–.

Выведено уравнение стационарного потока растворяющихся продуктов гидратации на основе равенства сил электромиграционного давления и вязкостного трения в капилляре, решение которого позволило вывести уравнение для определения времени, за которое будут вынесены ионы из пор и капилляров бетона за пределы защитного слоя. Результаты расчета по этому уравнению дали реальные величины возможного срока службы защитного слоя бетона обводненной конструкции до его электрокоррозионного разрушения.

УПРАВЛІННЯ РЕОЛОГІЧНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЛУЖНИХ ЦЕМЕНТНИХ ПАСТ Руденко І. І.

Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В.Д.Глуховського Київського національного університету будівництва і архітектури, Україна, м.Київ, e-mail: igor_rudenko70@mail.ru Лужні бетони на основі цементних систем всього спектру від лужних портландцементів до шлаколужних, як ніякі інші, відповідають сучасним тенденціям розвитку бетонознавства зважаючи на їх склад і властивості. Перспективність використання пластифікованих лужних бетонів, в першу чергу тих, що працюють в умовах агресивного середовища, ґрунтується на характері гідратних новоутворень лужних цементів – від низькоосновних гідросилікатів кальцію до лужних гідроалюмосилікатів. При цьому, із зменшенням основності цементної системи і, відповідно, із зростанням ролі сполук лужних металів, як структурного елементу гідратних новоутворень, змінюється і доцільна для використання природа лужного компоненту цементу – від солей лужних металів і сильних та слабих кислот до гідросилікатів лужних металів. Це позначається на особливостях використання лужних цементів в бетонах в залежності від виду цементу.

Будь-який з п’яти видів цементів в бетонах може характеризуватися недоліками в залежності від основності системи, виду алюмосилікатного компоненту і його властивостей, виду і вмісту лужного компоненту.

Відомі рішення по вдосконаленню технології пластифікованих лужних бетонів залишають великій потенціал для їх ефективного використання бетонах для монолітного будівництва.

Роботу присвячено розкриттю проблеми забезпечення ефективного використання лужних цементів в пластифікованих бетонних сумішах відповідно до концепції „високофункціональних бетонів, що потребує розробки теоретичних основ рецептурних і технологічних методів управління реологічними властивостями лужних бетонних сумішей (забезпечення високої рухомості, збереження її в часі, стабілізація, зниження тепловиділення) за допомогою органічних, неорганічних, мінеральних добавок і їх комплексів при забезпеченні умов формування заданих властивостей структури лужного бетону. Показано, що в бетонах для монолітного будівництва ефективне використання лужних цементів є можливим шляхом розкриття закономірностей структуроутворення штучного каменю на мікро-, мезо- і макрорівні.


На мікрорівні шлак запропоновано розглядати як об’єднуючу складову лужних цементів і як фактор, що впливає на участь в структуроутворенні сполук лужних металів і на можливість зміни умов структуроутворення шляхом введення добавок з різною природою основної діючої речовини або їх комплексів. Показано, що дослідження структуроутворення лужних цементних систем зі змінним вмістом шлакової складової з метою підвищення ефективності їх використання в монолітних бетонах і будівельних розчинах доцільно проводити з позицій теоретичних положень фізико-хімічної механіки і при вирішенні технологічних задач, пов’язаних з виробництвом, транспортуванням, укладанням розглядати ці матеріали як в’язко пружні тіла, оскільки граничне статичне напруження зсуву (або пластична міцність) цементних паст є достовірною моделлю рухомості, а тривалість індукційного періоду – прогнозною оцінкою збереженості реологічних властивостей матеріалів для монолітного будівництва.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ДЕФОРМАЦИОННО ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОВЯЖУЩИХ С КОМПЛЕКСНО МОДИФИЦИРОВАННОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ Ромасюк Е. А.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Украина, г. Макеевка, frazer17@mail.ru Фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования, выполненные научными школами под руководством П. А. Ребиндера, И. А. Рыбьева, Л. Б. Гезенцвея, Н. В. Горелышева, Г. К. Сюньи, И. В. Королева, Л. М. Гохмана, В. А. Золотарева, В. И. Братчуна, В. В. Мозгового и др., свидетельствуют о том, что наибольший вклад в структурно-механические свойства бетонов на органических вяжущих вносит асфальто- или дегтевяжущее вещество. Исследователи утверждают, что важнейшей составляющей структуры долговечного асфальтобетона является контактная зона – зона взаимодействия органического вяжущего с поверхностью минеральных материалов. Это обусловлено тем, что в процессе приготовления асфальтобетонных смесей на поверхности минеральных зерен формируются структурированные адсорбционно-сольватные слои органического вяжущего, свойства которых, такие как: адгезия, когезия, вязкость, пластичность, изменяются по мере удаления от поверхности минеральных частиц и зависят от химико-минералогического состава поверхностных слоев минеральных частиц, текстуры минеральных компонентов, вязкости и состава органических вяжущих.

Выполненные ранее исследования показали, что одним из наиболее эффективных способов повышения физико-механических и прочностных свойств асфальтобетона является комплексная модификация его микроструктуры, а именно:

введение в органические вяжущие полимерных добавок (каучуки, термопласты и др.) и механоактивация поверхности минерального порошка (МП) растворами полимеров (каучуки, термопласты) или олигомеров (эпоксидные смолы).

В данной работе выполнены исследования физико-механических и прочностных свойств систем асфальтовяжущих (прочность при сжатии, плотность, водонасыщение, коэффициент длительной водостойкости) с комплексно-модифицированной микроструктурой: на образцах-цилиндрах диаметром 25 мм (ГОСТ 12784-78). В качестве органических вяжущих использовались: битум БНД 60/90;

битум модифицированный % термореакционного термопласта Elvaloy-AM в комбинации с 0,2 % полифосфорной кислоты;

битум, модифицированный 2 % бутадиенметилстирольного каучука СКМС- с 30 % техн. серы;

битум, модифицированный 3 % термоэластопласта Kraton D 1101. В качестве МП были выбраны: МП (кальцит), МП, активированный 0,5 % СКМС-30, МП, активированный Elvaloy-AM.

В результате установлено, что оптимальное концентрационное соотношение битума и МП в асфальтовяжущих составляет 14 – 16 %. Показано, что комплексная модификация микроструктуры позволила улучшить основные свойства асфальтовяжущих. Для систем «битум – МП, активированный 0,5 % СКМС-30», «битум с 3 % Kraton D 1101 – МП» и «битум с 2 % СКМС-30 и 30 % тех. серы – МП, активированный 0,5 % СКМС-30» прочность при сжатии (0°С) возросла в 1,1 – 1,2 раза.

Также наблюдается увеличение плотности и снижение водонасыщения. Наибольший рост прочности (в 1,8 – 1,9 раз), по сравнению с немодифицированными асфальтовяжущими имеют системы «битум – МП, активированный 0,7 % Elvaloy-AM»

и «битум с 2 % Elvaloy-AM – МП, активированный 0,5 % Elvaloy-AM».

Таким образом, предполагается, что асфальтобетоны с исследованными асфальтовяжущими, будут обладать повышенной прочностью и долговечностью.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЫ ДОРОЖНЫХ БЕТОНОВ Н.Н. Руденко, В.О. Войтенко Восточноукраинский национальный университет имени В.Даля, Украина В настоящее время в связи с возрастающими эксплуатационными нагрузками к бетону специального назначения, каким является дорожный бетон, предъявляются повышенные требования по долговечности и стойкости в условиях действия агрессивных сред. Кроме того, современные экономические условия создают предпосылки для развития новых технологий укладки дорожного бетонного покрытия пониженной энергоемкости. В связи с этим особую актуальность приобретает технология высокопрочных бетонов, предусматривающая исключение тепловой обработки дорожных плит как наиболее энергоемкой технологической операции. При этом становится приоритетным исследование механизма ускорения твердения бетона с образованием упорядоченной пространственной структуры его цементной матрицы. В исследованиях ставится задача обеспечения 70% прочности бетона нормального твердения уже в двухсуточном возрасте.

В работе представлены результаты экспериментально-теоретических исследований влияния гипса на процессы структурообразования активированной цементной матрицы бетона. Показана возможность получения бетонов с проектными эксплуатационными свойствами без применения тепловой обработки изделий.

ОЦЕНКА ВКЛАДА ТОПОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ ГИДРАТАЦИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА Самойлова Е.Э.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка, Украина Известно, что процесс гидратации порландцемента может протекать как через водную среду путем растворения клинкерных фаз (назовем этот сквозьрастворный механизм Р-реакциями), так и топохимически, т.е. непосредственно на поверхности (Т реакции). Соответственно, и механизм твердения системы «цемент-вода» может быть сквозьрастворный (Р) и топохимический (Т).

В данной работе под Т- реакциями приняты реакции гидратации цементных минералов непосредственно на поверхности цементных зерен с образованием нерастворимой новой фазы (гидратных образований).

Целью данной работы являлась разработка методического подхода и оценки вклада топохимических реакций на начальной стадии гидратации портландцемента.

Поскольку разделить Т- и Р- реакции при гидратации цемента водой затруднительно, использовали водно-спиртовые растворы.

Т.о. была показана перспективность разделения вклада топохимических реакций и сквозьрастворных реакций гидратации портландцемента водноспиртовыми растворами (ВС). Определена концентрация центров гидратации (ЦГ) на поверхности портландцемента. При концентрации ВС раствора C0 =55,1% проявляются все ЦГ, которые могут быть отождествлены с минералами C3A и С3S, а их концентрация на поверхности цемента оценивается как Спов.=2,1·1014 см-2. В водно-спиртовых растворах с повышением концентрации этанола процесс гидратации замедляется, но при заметной скорости процесса вклад топохимических реакций незначителен и снижается с повышением скорости гидратации. В частности, при концентрации спирта C0 =55,1 %, количество израсходованной воды на гидратацию составляет всего около 0,02 мл/г цемента;

на топохимические реакции приходится не более 12,5% от этого количества.

STRUCTURAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF MASSES USING ORDINARY AND PLASTICIZED SOL-GEL BINDING AGENTS G.D. Semchenko, V.V. Makarenko, I.N. Rozhko, I.U. Shuteieva, E.E. Starolat National Technical University Kharkiv Polytechnic Institute, Ukraine, Kharkov, E-mail: sgd@kpi.kharkov.ua The investigation of structural and mechanical properties of the masses that are used for the production of items of a complicated configuration and also for the creation of self hardening multilayer coatings is of great practical interest. It is known that complicated colloidal-&-chemical and physical processes produce influence on the formation of the structure and properties of solidifying masses due to the action of introduced dopants. The formation of multilayer corundum coatings using self-curing sol-gel compositions requires optimization of the structure of such a coating taking into consideration the interface between the layers. It is also highly desirable to apply proper methods for the reduction of the damageability of contacts between the layers due to the use of different process technologies.

The principles of physical-&-chemical mechanics demand the use of the proper methods of influence on technological parameters of physical-&-mechanical processes in sol gel binding agent-based masses. Sol-gel compositions with stoichiometric or large amount of water for hydrolysis of ethyl silicate have an increased workability in case of sintered corundum filler and fine powders of oxygen-free compounds. To produce coatings and impregnating compositions we used different sol-gel compositions for different layers: for the barrier layer the stoichiometric amount of water was used and for the main layer large amount of water was used. For the bottom layer the corundum filler with the grain size less than 1 m, modified with TEOS dopant, was used. The basic layer was made of corundum with the grain size of 63 m. Molded items with different fillers were fabricated using modified sol-gel binding agents. Pressed oversize items of a complicated configuration were manufactured using plasticized binding agents based on paraffin and ethyl silicate hydrolyzate.


The creation of the structure during hardening of the self-cured mass is accompanied by the compaction, which persists till working stress in the coagulation system exceeds the strength of a molded structure. The strength of materials using sol-gel binding agents after the hardening in the air was within 17 to 21 MPa.

The structural and mechanical properties of corundum-based and plasticized binding agent-based materials have been studied. Masses containing no plasticizer that are based just on one sol-gel binding agent refer to a zero structural-&-mechanical type and these are characterized by the largest value of fast elastic strain and the lowest values of plastic strain and also by the maximum period of true relaxation. A brittle fracture of the structure and structure imperfection during molding are peculiar for this structural and mechanical type. If only plasticizer is used as a binding agent the masses change to the fourth structural and mechanical type, which has a tendency to a plastic rupture. If only a sol-gel plasticized binding agent is used the values of reversible and irreversible plastic strain have more or less similar values, plastic viscosity values and true relaxation period are decreased. This improves performances of manufacturing process of items intended for new equipment. The thinner the layer of the binding agent between the filler grains the higher the quality of articles and coatings and the operation life in ionized gas streams is extended.

ПЬЕЗОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СЕЙСМОКОНТРОЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Спиридонов Н.А., Гусакова Л.Г., Спиридонов В.Н., Дорофеева В.В.

НТЦ «Реактивэлектрон» НАН Украины, г.Донецк, E-mail: piezodon@km.ru Актуальной задачей в области неразрушающего контроля зданий, сооружений, а также элементов конструкций (балок, опор, плит перекрытий и др.), является задача оценки их напряженного состояния и постоянный мониторинг в процессе эксплуатации. Для решения этой задачи разработан целый ряд методик, основанных на использовании электротензометров, магнитоупругих тензометров, инструментальных обследований состояния строительных конструкций [1], а также на использовании пьезодатчиков. Эта методика, широко применяемая в России, Украине и ряде других стран, представляет особый интерес для осуществления постоянного мониторинга сложных и стратегически важных объектов. Например, она успешно применяется для сейсмопрогноза выброса метана в шахтах при добычи угля. Принцип работы аппаратуры заключается в регистрации пьезодатчиками акустических колебаний зданий, сооружений и элементов конструкций, источниками которых являются работающие станки, машины, механизмы, а также слабые сейсмические колебания земли. Здания, сооружения, а также отдельные элементы конструкций с точки зрения колебательных процессов являются многорезонансными системами и как бы имеют свой акустический портрет. По изменению этого портрета после определнной обработки сигнала можно судить о состоянии объекта задолго до наступления разрушения. Для наджной регистрации акустических колебаний необходимы широкополосные высокочувствительные пьезодатчики (одноосные, изотропные и др.) (конкретный вид и параметры которых, а также место их установки определяется на стадии проектирования объекта), главной составной частью которых является пьезокерамический элемент. Для изготовления элементов необходимы пьезоэлектрические керамические материалы, обладающие высокими значениями пьезочувствительности g33, долговременной (на протяжении десятков лет) стабильностью и высокой термостабильностью. К этой группе относятся пьезоматериалы на основе тврдых растворов цирконата-титаната свинца (ЦТС) с высокой точкой Кюри (не ниже 300оС). За время существования нашего предприятия, начиная с 1959 года, разработана широкая номенклатура пьезокерамических материалов как специального, так и общего назначения, которые прошли испытания в составе целого ряда устройств, том числе датчиков акустических колебаний. К настоящему времени на основе наших пьезоэлементов уже разработана аппаратура для мониторинга мостов и отдельных строительных конструкций. В результате проводимых в последние годы исследований нами были получены ЦТС-материалы с пьезочувствительностью g33 не ниже 40 мВм/Н и температурой точки Кюри не ниже 300оС, которые также прошли испытания в составе датчиков акустических колебаний.

Было выявлено, что использование наших пьезоматериалов в три раза повышает чувствительность и значительно снижает уровень собственных шумов пьезодатчиков, что позволяет регистрировать очень слабые акустические сигналы, повышая тем самым надежность работы аппаратуры.

Литература:

1. Чаплыгин В.И., Ганчо В.Д., Барылйо А.Л. Методика исследования характера напряженно-деформированного состояния локальных областей строительных конструкций сооружений // Материалы Шестнадцатой международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики». 1-5 октября 2008 г. г. Ялта. С.27-29.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТВЕРДЕНИЯ ЦЕМЕНТА И БЕТОНА Ушеров-Маршак А.В., Кабусь А.В., Михеев И.А.

Харьковский национальный университет строительства и архитектуры, Украина, г. Харьков, e-mail: usherov@yandex.ru Обсуждается система активного мониторинга параметров твердения цементных систем применительно к современным технологиям ЖБИ и товарного бетона с добавками. Отличительная особенность мониторинга заключается в его привязке к решению конкретных технологических задач.

Целесообразность и результативность разработки показана на примере мониторинга параметров влияния добавок на ранние стадии твердения цементов, растворов и бетонов. В основу разработки заложена концепция влияния любых видов добавок на показатели скорости и полноты твердения цементных систем, оцениваемых методами калориметрии.

Приводятся сведения о разработанной в ХНУСА информационной системе температурно-временного мониторинга (ИС ТВМ) параметров твердения цементных систем. Построена система из двух модулей – измерительного (калориметрического) и информационного (программного).

Технологическое задание Модуль Информационный Измерительный (калориметрический) (программный) Технологическое решение Измерительный модуль включает прецизионный дифференциальный микрокалориметр (исследовательский этап) и многоканальный полуадиабатический калориметр (прикладной технологический этап). Информационный модуль содержит алгоритмы обработки, накопления и использования данных калориметрии, набор основных схем влияния и оценки технологических параметров, критериев эффективности добавок с установлением их соответствия заданной схеме применительно к решаемой технологической задаче.

На примерах летнего и зимнего товарных бетонов показаны возможности приложения ИС ТВМ к решению технологических задач путем назначения или корректировки составов бетона, в т.ч. содержания индивидуальных и комплексных добавок и др.

ФЕНОМЕНОЛОГИЯ ПОЗНАНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТВЕРДЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ И БЕТОНОВ Ушеров-Маршак А.В.

Харьковский национальный университет строительства и архитектуры, Украина, г. Харьков, e-mail: usherov@yandex.ru Анализируется научно-прикладная значимость различных подходов к исследованию и регулированию процессов твердения вяжущих материалов, бетонов и изделий на их основе.

Отмечены методологические особенности и зачастую непреодолимые сложности корректного выделения, количественного описания и оценки взаимообусловленных, одновременно протекающих элементарных процессов твердения – адсорбции, смачивания, химической реакции, растворения, кристаллизации и др. Аналогичная ситуация с иерархически формируемыми микро-, макро- и мезоуровнях элементов структуры цементного камня и бетона.

Обсуждены ретроспективно попытки количественно описать гидратационное взаимодействие с отечественными и зарубежными учеными.

С позиций гетерогенной кинетики обоснована результативность феноменологического подхода к исследованию и установлению закономерностей процессов твердения минеральных вяжущих веществ и их регулированию на основе рецептурно-технологических решений.

Акцентируется внимание на необходимости соблюдения основополагающих принципов:

единства уровней научных знаний и технологических действий;

непрерывности (континуальности) изменений времени, энергии (температуры) и информации о процессах твердения.

Подтверждается познавательная и прикладная целесообразность получения и применения непрерывной калориметрической информации о влиянии внутренних и внешних факторов на твердение цементов.

В качестве примера реализации феноменологического подхода приводятся сведения о методологии трех разделов калориметрического анализа – термокинетики, термопорометрии, термохимии, а также температурно-временного мониторинга твердения в исследовательских, образовательных и прикладных целях.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПОВЕРХНЕВИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ МОДИФІКУВАННІ ДЕРЕВИНИ Ю.В. Цапко Київський науково-дослідний інститут судових експертиз МЮ України Енергетичний стан поверхні відіграє визначальну роль у фундаментальних фізичних процесах адсорбції, міграції адсорбованих частинок уздовж поверхні, хімічному взаємодій частинок поблизу розділу двох фаз. Якість модифікації целюлозовмісних матеріалів більшою мірою визначається рівнем адгезійного контакту на межі розділу фаз «покриття-матеріал», який у свою чергу залежить від характеру міжфазної взаємодії.

В роботі було розроблено методику визначення складових вільної поверхневої енергії твердих тіл на основі методу Фоукса, яка дозволяє давати кількісну оцінку дисперсної і полярних складових поверхневого натягу на межі межфазного контакту, і служить основою цілеспрямованого підбору ефективних модифікаторів деревини.

Наведено результати досліджень вільної поверхневої енергії та їх складових - полярної і дисперсної для деревини сосни та берези і модифікаторів різної природи та структури.

Визначення зазначених параметрів проведено методом тестових рідин. Встановлено послідовності зміни полярності і співвідношення їх з основною компонентою в дослідженому ряду деревних порід і модифікаторів, який узгоджуються зі структурними і функціональними особливостями деревини.

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЧНОСТЬЮ БЕТОНА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ Шишкин А.А., Шишкина А.А.

Криворожский национальный университет, Украина, г. Кривой Рог, 5691180@mail.ru В настоящее время в технологии бетона все чаще и больше применяются поверхностно-активные вещества (ПАВ). В большинстве своем они используются для улучшения удобоукладываемости бетонной смеси, т.е. в качестве пластификаторов.

Однако, по нашему мнению, вопрос целесообразности применения ПАВ до настоящего времени не решен в своем изначальном понимании, что приводит к негативным последствиям применения ПАВ в технологии бетона. Так, согласно общепринятым подходам, применение ПАВ позволяет: 1) при сохранении постоянной удобоукладываемости снизить водоцементное отношение (В/Ц), что должно привести к увеличению прочности бетона. Однако при уменьшении В/Ц менее 0,5 резко снижается степень гидратации цемента, что влечет за собой недобор прочности материалом;

2) при сохранении постоянной удобоукладываемости и В/Ц пропорционально снижать расход цемента и воды для экономии цемента. Однако при этом ухудшаются такие показатели качества бетона, как морозостойкость, водонепроницаемость и другие;

3) при постоянном расходе цемента и воды увеличивать подвижность бетонной смеси, что влечет за собой опасность ее расслоения и требует введения дополнительных добавок для предотвращения этого явления. Кроме того, применение существующих ПАВ чаще всего приводит к замедлению схватывания цемента, что требует введения ускорителей, а в последнее время все чаще ставится вопрос о совместимости ПАВ и цемента, что свидетельствует о накоплении отрицательных результатов применения современных ПАВ.

Анализ результатов научных исследований в области ПАВ показал, что практически все современные ПАВ, используемые в технологии бетона, относятся к молекулярным, а с точки зрения физико-химической механики наиболее целесообразно применение коллоидных или (по классификации П.А. Ребиндера) полуколлоидных ПАВ. Данные виды ПАВ являются мицеллообразующими ПАВ - МПАВ, т.е. при определенной концентрации, их молекулы объединяются в мицеллы, свойства которых отличаются от свойств молекул данных ПАВ. В первую очередь, мицеллы, обладая значительным размером, не в такой степени как молекулы экранируют частицы цемента, что снижает их влияние на сроки схватывания и твердения. В то же время мицеллы МПАВ практически не приводят к гидрофобизации поверхности частиц цемента, поглощая при этом гидрофобные частицы, которые вводятся в бетонную смесь. Проведенные исследования позволили установить, что МПАВ в процессе схватывания и твердения цемента адсорбируются на границе раздела «продукты гидратации цемента – вода», т.е. на внутренней поверхности пор и трещин, которые образуются в данный момент, удерживаясь на этой поверхности за счет хемосорбции.

Результаты экспериментов показали, что одновременное введение в состав бетона или раствора МПАВ и молекулярных ПАВ, которые химически адсорбируются на поверхности пор и трещин в теле цементного камня, приводит к упрочению их внутренней поверхности, что влечет за собой увеличение прочности цементного камня и, как следствие, бетона при сжатии. Увеличение прочности бетона в данном случае составляет от 20 до 350%, а оптимальное содержание смеси ПАВ в системе возрастает с увеличением пористости бетона. Следовательно, введение в пористый материал смеси МПАВ и ПАВ, обладающих химической природой адсорбции к данному материалу, приводит к эффекту обратному общеизвестному «Эффекту Ребиндера».

СЕКЦИЯ 2.

ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КИНЕТИКИ ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЯ И МАССОВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ РАСПЛАВОВ И РАСТВОРОВ Александров В.Д.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка, Украина avd-crystal@mail.ru Процесс кристаллизации состоит из ряда последовательных этапов:

зародышеобразования, роста зародышей, их слияния и т.н. массовой кристаллизации.

Механизмы каждого этапа затвердевания хорошо известны.

Однако в любом случае остается мало изученным один из основных этапов процесса затвердевания – этап зародышеобразования. Это связано с недоступностью непосредственного наблюдения за зародышами, особенно в непрозрачных массивных веществах. Поэтому в наших исследованиях по массовой кристаллизации особое внимание уделялось вопросам зародышеобразования.

В своих работах мы старались придерживаться следующих концепций:

– исследование кинетики реального зародышеобразования и массовой кристаллизации в зависимости от степени перегрева жидкой фазы и ее переохлаждения, скорости теплоотвода, внешних воздействий и выяснение отдельных важных моментов этого сложного процесса применительно к различным веществам всегда является актуальной научно-технической задачей, поскольку условия кристаллизации имеют решающее значение в формировании нано-, микро- и макроструктуры кристаллов, определяют их качество и физико-технические свойства;

– при экспериментальных исследованиях кинетики кристаллизации различных веществ необходимы комплексные (термические, рентгеноструктурные, оптические и др.) и систематические исследования в одних и тех же условиях, а также всемерное расширение номенклатуры изучаемых материалов от простых до сложных;

– анализ результатов исследований и развитие представлений о кристаллизации разных систем проводить с единых позиций, конкретно – на основании кластерно коагуляционной модели кристаллизации, предложенной и развиваемой автором в многочисленных публикациях. Эта модель основана на кластерной структуре жидкой фазы как выше, так и ниже температуры плавления. В процессе переохлаждения из кластеров формируются кристаллические зародыши, которые накапливаются и затем коагулируют друг с другом.

Все это предполагает учет разнообразных фазовых превращений и тесную взаимосвязь структуры твердого тела со строением жидкой фазы.

ВЛИЯНИЕ РЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ И ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ГИББСА В ПРОЦЕССЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ КРИСТАЛЛОВ Александров В.Д., Постников В.А., Щебетовская Н.В.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Макеевка, Украина nvs_phyz@mail.ru В основе классической теории гомогенного зародышеобразования лежит анализ изменения энергии Гиббса G между жидкой GL и твердой GS фазами при образовании идеального кристаллика критических размеров, способного к дальнейшему росту. В этом случае энергию G представляют в виде конкурирующих объемной GV и поверхностной GS составляющих. В литературе практически не рассматривается реальная структура кристалла с дефектами и их кристаллографией.

В этой работе поэтапно излагаются варианты образования реальных зародышей кристаллов при кристаллизации расплавов и влияние на них различных внешних воздействий:

- для зародыша с дислокациями G = -GV + GS + GД, где GV = l3, GS = 6LS l2, GД = WlnД l, = НLSТ-/ ТL – изменение химического потенциала, – плотность, НLS – энтальпия плавления, ТL – температура плавления, Т- - переохлаждение, LS – межфазная поверхностная энергия на границе раздела кристалл – жидкость, Wl – энергия, приходящаяся на единицу длины дислокации, l – длина грани кубического зародыша;

- для зародыша с вакансиями G = -GV + GS + Gvac, - для зародыша с дислокациями и вакансиями G = -GV + GS + GД + Gvac, - для идеального зародыша в электростатическом поле G = -GV + GS + GЕ, - для идеального зародыша в постоянном магнитном поле G = -GV + GS + GН, - для идеального зародыша в ультразвуковом поле G = -GV + GS + Gss.

- для реального кристаллического зародыша с учетом его кристаллографии.

Показано существенное влияние перечисленных факторов не только на работу образования зародыша и его критический размер, но и на такие термодинамические характеристики как энтропию, энтальпию, степень переохлаждения в процессе фазового превращения.

СВЯЗЬ МЕЖДУ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ И ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯМИ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВОВ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ В ОДИНАКОВЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА Александров В.Д., Щебетовская Н.В.

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры nvs_phyz@mail.ru Сделана попытка установления связи между кристаллохимическими параметрами вещества и физическими переохлаждениями T при кристаллизации расплавов химических элементов (см. табл.).

Элементы Подгруппа Внешняя Тип Относительное T, K электронная кристаллической изменение конфигурация решетки координационного числа при плавлении Z тв Z ж,% Z тв s1p Сu, Ag, Au Iв кубическая ~0 IIв гексагональная Zn, Cd Sp ~0 s2p1 кубическая Al IIIa ~ 2.5 1- тетрагональная In тетрагональная Sn, IVa p ~ 3-4 5- S кубическая Pb кубическая, Si, Ge ~ алмазоподобная s3p3 Тригональная Sb Va ~ 4.5-5.5 ромбоэдрическая Bi Орторомбическая S VIa p ~7 S Те гексагональная ~ 8.5 Проанализированы переохлаждения при кристаллизации расплавленных веществ, исследованных нами ранее. Сделана подборка экспериментов, проводившихся методом ЦТА в одних и тех же условиях эксперимента: масса образцов l.0 г;

марка ОСЧ;

скорость охлаждения 0.01 K/с;

среда – вакуум ~10 мм рт ст;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.