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:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

«НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК 1930 ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ...»

-- [ Страница 3 ] --

- собственно перемешивания с учетом равномерности распределения фаз, составляющих пенобетонную смесь [2].

Следует отметить, что вопросы, связанные с процессами перемешивания и воздухововлечения, которые в первую очередь ответственны за формирование однородной, стабильной и качественной структуры пенобетона, особенно материала с малой средней плотностью, до сих пор остаются еще недостаточно изученными, в то время как очевидно, что исследование этих процессов является главным направлением в совершенствовании современной технологии пенобетонов.

Целью данной работы являлось изучение условий получения пенобетонной смеси в высокоскоростном смесителе и определение оптимальных значений технологических параметров, характеризующих режим перемешивания. В работе был реализован метод планирования активного многофакторного эксперимента.

Изучалась зависимость средней плотности пенобетонной смеси от следующих факторов: частоты вращения мешалки смесителя, времени перемешивания и отношения диаметра мешалки к диаметру смесителя, в котором осуществлялось приготовление пенобетонной смеси. Эта зависимость для оптимизационной задачи представляется в виде полинома второй степени:

=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b12x1x2+b23x2x3+b13x1x3+b123x1x2x3+b11x12+b22x22+b33x32, (1) Научный Вестник ВГАСУ где - средняя плотность пенобетонной смеси (критерий оптимизации);

x1, x2, x3 - независимые переменные – изучаемые факторы;

b0, b1, b2, … - коэффициенты уравнения регрессии.

Планировалась постановка полного факторного эксперимента (ПФЭ), в котором реализуются все возможные неповторяющиеся комбинации уровней изучаемых факторов.

Таким образом, планируемое число опытов для решения поставленной задачи равно:

N = 3k = 33 = 27, где k – число изучаемых факторов;

3 – число уровней.

В табл. 1 представлены основные уровни и интервалы варьирования изучаемых факторов.

Таблица Основные уровни и интервалы варьирования изучаемых факторов Номер Значения факторов Интервал факто Изучаемые ы в кодированной в натуральной ра факторы варьирова форме форме ния X1 - частота вращения мешалки, +1 0 -1 1200 900 600 об/мин X2 - время 2 +1 0 -1 6 4 2 перемешивания, мин X3 - отношение диаметра мешалки к +1 0 -1 0,81 0,625 0,44 0, диаметру смесителя В табл. 2 представлен план эксперимента, в котором факторы приведены в безразмерной системе координат и в натуральных единицах, опыты 28 и 29 поставлены дополнительно с целью определения дисперсии воспроизводимости, необходимой при выполнении дисперсионного анализа.

Таблица План эксперимента Факторы Номер в безразмерной в натуральном опыта системе координат масштабе x1, об/мин x1 x2 x3 x2, x мин 1 -1 -1 0 600 2 0. 2 -1 0 -1 600 4 0. 3 -1 0 0 600 4 0. 4 -1 0 +1 600 4 0. 5 -1 +1 0 600 6 0. 6 0 -1 -1 900 2 0. 7 0 -1 0 900 2 0. 8 0 0 +1 900 4 0. 9 0 +1 -1 900 6 0. Серия «Студент и наука»

10 0 +1 0 900 6 0. 11 0 +1 +1 900 6 0. 12 +1 -1 0 1200 2 0. 13 +1 0 -1 1200 4 0. 14 +1 0 0 1200 4 0. 15 +1 0 +1 1200 4 0. 16 +1 +1 0 1200 6 0. 17 0 -1 +1 900 2 0. 18 0 0 -1 900 4 0. 19 -1 -1 -1 600 2 0. 20 -1 -1 +1 600 2 0. 21 -1 +1 -1 600 6 0. 22 -1 +1 +1 600 6 0. 23 0 0 0 900 4 0. 24 +1 -1 -1 1200 2 0. 25 +1 -1 +1 1200 2 0. 26 +1 +1 -1 1200 6 0. 27 +1 +1 +1 1200 6 0. 28 0 0 0 900 4 0. 29 0 0 0 900 4 0. При постановке опытов состав пенобетонной смеси назначался постоянным;

дозировка воздухововлекающей добавки нового поколения «Пионер 118М3» (алкилсульфаты на основе первичных высших спиртов), содержащей стабилизирующие компоненты, принималась равной 0,1 % от массы цемента, что соответствует величине критической концентрации мицеллообразования (ККМ) [3].

Исследования выполнялись на портландцементе М500Д0, в качестве заполнителя использовался кварцевый песок с модулем крупности Мкр=1,84. Вода для затворения бетонных смесей соответствовала ГОСТ 23732-79.

Пенобетонная смесь готовилась в гладкостенном с плоским днищем лабораторном турбулентном смесителе;

для перемешивания использовалась турбинная мешалка открытого типа.

Достоверность полученных результатов оценивалась вероятностно-статистическими методами: определялся коэффициент изменчивости при вероятности 0,95.

При выполнении дисперсионного анализа рассчитывались два критерия:

- Стьюдента (для оценки значимости коэффициентов в уравнении регрессии);

- Фишера (для оценки адекватности полученного уравнения регрессии).

На основании полученных данных были построены геометрические образы, которые позволяют наглядно представить вид поверхностей отклика и определить оптимальное сочетание любых двух изучаемых параметров при постоянном третьем (рис. 1, 2, 3).

Научный Вестник ВГАСУ X1=600 об/мин X1=900 об/мин X1=1200 об/мин Рис. 1. Геометрические поверхности отклика:

X1 – частота вращения мешалки, об/мин X2=2 мин X2=4 мин X2=6 мин Рис. 2. Геометрические поверхности отклика:

X2 – время перемешивания, с Х3=0. X3= 0. X3= 0. Рис. 3. Геометрические поверхности отклика:

X3 – отношение диаметра мешалки к диаметру смесителя Установлено, что математическая модель, которая описывает режим перемешивания пенобетонных смесей в турбулентном скоростном смесителе, адекватна, и зависимость средней плотности от изучаемых факторов имеет вид:

Серия «Студент и наука»

= 513,95 – 71,44 x2 – 58,44x3+53,5x1x3+58,13x1x2x3 +106,36x12+72,2x22, (2) Таким образом, при одном и том же составе пенобетонных смесей возможно, изменяя время перемешивания, частоту вращения мешалки и соотношение геометрических размеров мешалки и смесителя получить различные значения средней плотности смеси;

при этом минимально возможная средняя плотность достигается в случае так называемого нулевого уровня, то есть при времени перемешивания 4 мин, частоте вращения мешалки – 900 об/мин и отношении диаметра мешалки к диаметру смесителя, равном 0.625.

Выполненные исследования позволили оптимизировать процесс перемешивания пенобетонных смесей применительно к данным условиям, используя количественные значения технологических параметров.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Добавки в бетон [Текст]: справочное пособие / В.С. Рамачандран.- М.: Стройиздат, 1988. 571 с.

2. Совершенствование ранней структуры неавтоклавных пенобетонов [Текст]: автореферат / Т.Ф. Ткаченко.- Воронеж.: ВГАСУ, 2009.-22 с.

3. Об эффективности воздухововлекающих добавок для получения пенобетона. ІІІ Международная научно-практическая конференция к 50-летию КБГУ [Текст]: Наука, техника и технология XXІ века/ Т.Ф. Ткаченко, А.В. Крылова, В.Т. Перцев.- Нальчик.:

КБГУ, 2007.- с.178-181.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 666.972. Казаков А.В., М- К ВОПРОСУ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БЕТОНОВ Научный руководитель – канд. техн. наук, доц. Г.С. Славчева В настоящее время повышается тенденция применения высокопрочных бетонов (классов В80 и более) в строительной практике обусловленная их высокими эксплуатационными свойствами. В отечественной практике создание таких бетонов связано с применением модификатора для бетонов серии МБ. На данный момент хорошо изучены только прочностные свойства модифицированных бетонов. Особенности развития процессов морозной деструкции еще не достаточно изучены, что и послужило исходным мотивом постановки исследований.

В основе своей морозное разрушение связывается с развитием напряжений в твердой фазе материала при замерзании воды в его порах, сопровождающемся, как известно, увеличением примерно на 9 % ее объема. Этот фактор накопления повреждений, состоящий в действии давления кристаллизации льда (давления льдообразования). Ощутимо такое давление проявляется при предельных или близких к ним значениях водонасыщения пор материала. И в связи с этим необходимым условием разрушения в результате давления льдообразования и сопутствующих ему факторов считается критическая степень насыщения пор материала водой равная 91,7 %.

Деформации при замораживании водонасыщенного материала рассматриваются в качестве обобщающего критерия оценки комплекса происходящих в нем физических явлений, приводящих к развитию напряжений и морозному разрушению. Доказано, что более высокие показатели морозостойкости соответствуют меньшим величинам этих деформаций. И это объясняется пониженными значениями внутренних напряжений в материале и скорости накопления повреждений, определяемой уровнем таких напряжений 1-4. Таким образом, существует взаимосвязь интенсивности морозного разрушения водонасыщенного материала с величиной его предельных деформаций при замораживании.

В работе оценивалась и сопоставлялась величина деформаций образцов микробетона и высокопрочных модифицированных бетонов, для чего их серии из шести сухих и шести водонасыщенных образцов выдерживались при t = -60;

-40;

-20;

0;

+200С. После стабилизации температурного состоянии в указанных условиях измерялась величина деформаций в компараторе, оснащенном с индикатором часового типа с ценой деления 0, мм. Замораживание образцов производилось по следующей схеме: снижение температуры на 10С длилось 2 часа, выдержка на каждой ступени 2 часа.

Исследования осуществлялись поэтапно. На первом этапе использовались серии модифицированного микробетона, отличающихся содержанием модификатора МБ-01 (0, 5, 8, 12, 15, 22, 30% от массы цемента). На втором этапе исследования проводились на мелкозернистых бетонах, составы которых соответствовали рекомендациям НИИЖБ для промышленного внедрения, а содержание модификатора МБ-01 составляло 0, 12, 22, 30% от массы цемента.

Дополнительно оценивались параметры структуры бетона. Величина удельной поверхности определялась по абсорбции водяного пара в среде с парциальным давлением водяного пара p/po=0,2, которое соответствует формированию монослоя молекул воды на поверхности твердой фазы. Удельная поверхностная энергия оценивалась калориметрическим методом по теплоте смачивания материала водой. Характеристики Серия «Студент и наука»

цементирующего вещества и степень гидратации исследовались рентгеновским методом на аппарате ДРОН-4-07. Данные по структурным исследованиям приведены в таблице 1.

Таблица Характеристика структуры цементирующего вещества Содержание модификатора МБ-01, % от 0 5 8 12-15 22 массы цемента Степень гидратации цемента, % 82 64 54 64 Удельная площадь поверхности 82,0 127,5 33,2 71, цементирующего вещества Sтв.ф, м /г Удельная поверхностная энергия твердой 15 15 23 фазы q тв.ф, кДж/кг Средний эквивалентный радиус пор rэ, нм 43 5-7 Анализ полученных результатов показывает следующее. Характер деформирования водонасыщенного цементного микробетона при охлаждении свидетельствует, что в первый период воздействия среды с отрицательной температурой наблюдаемое уменьшение объема материала является следствием температурного деформирования твердой фазы (рисунок 1а).

Данные объемные изменения могут уже в этот период в определенной мере перекрываться увеличением объема жидкой фазы при переходе ее в лед. В последующем деформации связанны с развитием процессов льдообразования. Эффекты расширения водонасыщенного микробетона при замораживании обуславливается особенностями его структуры. Для цементного микробетона без добавок и наполнителей отличие в характере деформирования сухих и водонасыщенных образцов определяется параметрами порового пространства. Для микробетона без модификатора, с порами среднего радиуса rэ=43 нм, величина объемных изменений водонасыщенных образцов соответствует температурным деформациям сухого материала при охлаждении до -20С (см. рис. 1а). При модифицировании структуры микробетона путем введения МБ-01 в количестве до 12-15 % от массы цемента уменьшается средний радиус пор в материале (до 5-7 нм) и одновременно повышается удельная поверхностная энергия твердой фазы. В результате увеличивается энергия взаимодействия структуры с водой и снижается температура ее замерзания в структуре материала. Поэтому расширения водонасыщенных образцов при замораживании образцов в диапазоне температур (0-60)С не происходит (см. рис. 1б). Дальнейшее увеличение дозировки модификатора введет к снижению удельной площади поверхности (33,2 м 2 /г ) и соответственно к уплотнению структуры, которая является максимальной при дозировке 22% от массы цемента (рисунок 2). При дозировках модификатора выше 30% льдообразование начинает происходить уже температуре -30С (см. рис. 2а), что объясняется повышением объема и радиуса пор. Этот дилатометрический эффект наблюдается как для микробетона, так для мелкозернистого бетона с аналогичным содержанием модификатора (см. рис. 2б).

Научный Вестник ВГАСУ а) цементный микробетон без б) цементный микробетон с добавкой МБ- модификатора в количестве 15 % от массы цемента мента Температура, С Температура, С -60 -40 -20 0 20 -60 -40 -20 0 0,0 0, 0, 0, 0, 0,4 0, Относит 0,4 Относит 0,6 ельные ельные 0, деформ деформ 0,8 0, ации, м ации, м/м 0,7 мм/м 1, 0, 1, 0, 1, 1, Рис. 1 Дилатометрические эффекты при замораживании сухих и водонасыщенных образцов цементного микробетона.

б) мелкозернистый бетон а) микробетон Температура, С Температура, С -60 -40 -20 0 -60 -40 -20 0 0,2 0, 0, 0, Относит 0, ельные Относите 0, деформ 0,8 льные ации, м деформа 0, 1 м/м ции, мм/м 1, 1,4 1, эталон (без МБ-01) дозировка МБ-01 5% от массы цемента дозировка МБ-01 22% от массы цемента дозировка МБ-01 30% от массы цемента Рис. 2 Дилатометрические эффекты при замораживании микробетона и мелкозернистого бетона с различной дозировкой модификатора Таким образом, по результатам исследований правомерен вывод, что рациональной с точки зрения морозостойкости является интервал дозировок МБ-1 (12-22)% от массы Серия «Студент и наука»

цемента. Увеличение содержания модификатора приводит к росту прочностных характеристик бетона, но одновременно повышает вероятность его морозного разрушения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Беркман, А.С. Структура и морозостойкость строительных материалов / А.С. Беркман,И.Г.

Мельникова. - М.: Госстойиздат, 1962. – 164 с.

2. Сизов, В.П. Прогнозирование морозостойкости бетона / В.П. Сизов // Бетон и железобетон, 1992, №6, С.25-27.

3. Горчаков, Г.И. Зависимость морозостойкости бетона от их структуры и температурных деформаций / Г.И.Горчаков, Л.А. Алимов, В.В. Воронин // Бетон и железобетон. - 1971. №10. - С.7-10.

4. Малинина, Л.А. Морозостойкость и самопроизвольные деформации бетонов автоклавного твердения на плотных и пористых заполнителях / Л.А. Малинина // Бетон и железобетон.

– 1961. - №1. - С.33-35.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 666.972. Миляев И.В., М- ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННОГО ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ Научный руководитель – канд. техн. наук, доц. Коротких Д.Н.

В последние годы во всех индустриально развитых странах расширяется применение высокопрочного бетона прочностью на сжатие более 40 МПа. Это позволяет существенно снизить материаломкость и повысить долговечность конструкций зданий и сооружений по сравнению с конструкциями из обычного бетона.

Для производства высокопрочных бетонов, в первую очередь, необходимы высококачественные цементы, мытые классифицированные пески и мелкозернистые щебни фракции 3-10 и 3-12 мм из высокопрочных горных пород, высокодисперсные микрокремнезмы или дегидратированные каолины и супер- или гиперпластификаторы.

Высокая прочность бетона достигается реализацией следующих механизмов структурообразования:

– повышение плотности систем на основе оптимизации зернового состава, системы сложения зрен крупного и мелкого заполнителя;

– уменьшение количества пор в цементном камне за счт снижения водоцементного отношения, способствующее получению наиболее бездефектной матрицы, которая связывает все сырьевые материалы в единый «монолит», образуя высокопрочный бетон;

– заполнение пор между частицами цемента, улучшение реологических свойств в результате эффекта смазки, образование вторичных продуктов гидратации в процессе пуццолановой реакции с гидроксидом кальция, который образуется при первичной гидратации, когда в бетонную смесь вводятся добавки с микронаполняющим эффектом, например, микрокремнезм.

В исследовании изучались свойства модифицированного цементного камня (цемент М400 Д0) в общей постановке задачи получения высокопрочного бетона из сырья рядового или даже низкого качества.

Эффективная реализация рассмотренных механизмов структурообразования обеспечивается научно обоснованными примами, за счт введения в цементные системы добавки суперпластификатора и микрокремнезма.

Для снижения пористости цементного камня и повышения его прочностных характеристик использовалась добавка пластифицирующего и водоредуцирующего действия Glenium 51. Механизм действия этой добавки сводится к следующему. Молекулы Glenium начинают обволакивать гранулы цемента еще во время перемешивания, что увеличивает количество отрицательных частиц на поверхности цемента и служит причиной электростатического отталкивания. У молекул Glenium 51 длинные боковые цепи, которые создают пространственную дистанцию между частицами цемента и способствуют достижению их эффективной диспергации.

Важным моментом исследования являлось определение рациональной дозировки этой добавки как в чистой цементной системе (цемент + вода), так и в наполненных микрокремнезмом (цемент + вода + микрокремнезм).

Данное исследование проводилось в цементных системах с постоянной вязкостью, которая, в свою очередь, определялась экспериментально.

Определение реологических характеристик цементного теста (предельного напряжения сдвига и величины «эффективной» вязкости) осуществлялось на вискозиметре ротационного типа РВ-4.

Серия «Студент и наука»

Результатом проведнных исследований явилась зависимость водотврдого и водоцементного отношения от количества введнной добавки суперпластификатора Glenium 51 (рис.1 и рис.2).

Анализируя полученные результаты исследований, можно прийти 0,4 0, к выводу, что оптимальный диапазон 0, µ= 0,4±0,04 П а·с 0,35 0, дозировки добавки Glenium 51 в 0, 0,3 0, 0, наполненной системе (цемент + вода + 0,241 0, 0,229 0, 0,25 0, микрокремнезм) составляет 1,2 – 2,1 % 0, от массы цемента, именно при этом 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 количестве добавки наблюдается наибольшее снижение водотврдого Рис. 1. - Зависимость В/Ц отношения от отношения. Дальнейшее увеличение количества добавки при постоянной вязкости дозировки добавки не приводит к существенному изменению реологии системы, поэтому, с экономической точки зрения увеличения дозировки добавки нецелесообразно. В чистой цементной 0,45 0, системе (цемент + вода) оптимальный µ= 0,4±0,04 П а·с диапазон дозировки добавки составляет 0, 0,35 0, 0,6 – 1 % от массы цемента.

0, 0, 0,213 0, 0, Для определения оптимальной 0,189 0,182 0,177 0, дозировки полифункционального 0, модификатора к цементному вяжущему 0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 выявлялось наилучшее соотношение добавки Glenium 51 и микрокремнезма.

Рис. 2. Зависимость В/Т отношения от количества добавки при постоянной вязкости Взаимное действие этих компонентов и будет эквивалентно действию модификатора. Кроме того, задачей работы являлось получение математической модели в виде уравнения регрессии, отражающего влияние исследуемых факторов на прочность цементной системы.

В данной работе решалась задача оптимизации прочностных свойств (прочности при сжатии) цементного камня.

Был проведн полный факторный эксперимент вида N=32. В качестве исследуемых факторов, влияющих на прочность цементного камня, были рассмотрены: x1 – дозировка добавки суперпластификатора Glenium 51,%;

x2 – дозировка микрокремнезма,%. Твердение образцов-балочек осуществлялось в воздушно – влажностных условиях при относительной влажности воздуха W=70% и средней температуре воздуха t=20 OC в течение 14 суток.

По результатам испытаний (табл.) и математического расчта получено линейное уравнение регрессии, которое связывает состав модифицированного цементного камня с его свойствами. Функция Rсж = f(x 1;

x2 ) для натуральных значений варьируемых факторов имеет вид:

Rсж = 67,825+9,77 х 1 - 0,717 х Научный Вестник ВГАСУ Таблица Результаты испытаний Значения факторов Номер в натуральном и Значения прочности, МПа y0 МПа опытов кодированном выражении, % x1 x2 y1 y2 y3 y4 y5 y 1 2(+1) 30(+1) 58 62 73,6 62,4 67,8 66 2 2(+1) 10(-1) 73,8 76,4 68,4 81,6 78 76 75, 3 0,5(-1) 10(-1) 68,8 70 75,6 74,4 71 72 4 0,5(-1) 30(+1) 40,4 40 47,4 49,2 45,2 44,8 44, 5 2(+1) 20(0) 72 77,2 80,6 73,6 76,8 73,6 75, 6 0,5(-1) 20(0) 56,8 53,6 56,8 57,2 54,8 57 7 1,2(0) 30(+1) 51,4 66,8 67,6 64 64 59,2 62, 8 1,2(0) 10(-1) 70,4 66,4 70,4 75,6 62,4 56,8 9 1,2(0) 20(0) 63,8 66,8 71,2 66,6 52,8 65,8 64, 10 1,2(0) 20(0) 64,2 69 59,2 64,1 58,1 59,6 62, 11 1,2(0) 20(0) 68,3 70,1 67,4 72 67,7 66,1 68, Анализ полученной математической модели показывает, что оптимальными дозировками добавок суперпластификатора и микрокремнезма являются соответственно % и 10 % от массы цемента. Именно при введении такого количества добавок в цементное тесто была получена наибольшая прочность, которая составила 75,8 МПа, после твердения образцов в течение 14 суток.

С учтом вышеизложенного можно сделать следующие выводы.

1. Оптимальная дозировка микрокремнезма – 10 % от массы цемента. Введение в цементную смесь микрокремнезема в данном объеме является целесообразным, поскольку при этом повышается плотность и тонкозернистость структуры цементного камня, связывается свободный Ca(OH)2 в низкоосновные гидросиликаты и в результате происходит подъем прочности. Дальнейшее увеличение дозировки микронаполнителя не дат какого-либо повышения прочности. Данное обстоятельство объясняется ростом пористости цементного камня и уменьшением его плотности.

2. Оптимальная дозировка добавки суперпластификатора в рассматриваемом диапазоне составляет 2 % от массы цемента. Добавка Glenium 51 позволяет снизить количество воды, вводимой в цементную систему при сохранении заданной вязкости, что уменьшает количество капиллярных и других пор. В результате действия вышеперечисленных факторов достигается более высокая прочность цементного камня при соответственно большей дозировке добавки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Зоткин А.Г. Микронаполняющий эффект минеральных добавок в бетоне // Бетон и железобетон.-1994. №3. – С. 7-9.

2. Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Высокотехнологичные высокопрочные бетоны: вопросы управления их структурой// Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2008. №5. – С. 30-32.

3.Каприелов С.С, Батраков В.Г. Шейнфельд А.В. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива //Бетон и железобетон. № 6.1999. с. 6-10.

Серия «Студент и наука»

УДК 666.973.6:699. Нилова М. А., 1851 гр.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ПЕНОБЕТОН С КАРБОНАТНЫМ МИКРОНАПОЛНИТЕЛЕМ – ОТХОДОМ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Научный руководитель – канд. техн. наук, проф. А.В. Крылова.

Научный консультант – ин. Т.Ф. Ткаченко.

В соответствии с современными требованиями по тепловой защите зданий в нашей стране в последние годы очень интенсивно и широко развивается производство ячеистых бетонов, в том числе пенобетонов.

Пенобетон может использоваться при тепло- и звукоизоляции стен, крыш, полов, утеплении труб, для изготовления сборных блоков и панелей перегородок в зданиях, а также для монолитного домостроения.

Достоинствами технологии неавтоклавного пенобетона являются малая энергоемкость и невысокие капиталовложения, что предопределяет перспективность ее применения, как в сборном, так и в монолитном строительстве. Производство пенобетона для теплоизоляции является весьма перспективным при средней плотности 300-400 кг/м3 [1].

Основным фактором, определяющим эффективность производства теплоизоляционного пенобетона, является снижение материальных затрат. С целью сокращения расхода цемента и улучшения свойств пенобетона в исследованиях использовались тонкодисперсные карбонатные отходы химического производства (ОАО «Минудобрения», г. Россошь), состоящие, в основном, из карбоната кальция.

Роль карбонатного компонента сводится к стабилизации структуры пенобетонной смеси за счет адсорбции тонкодисперсных карбонатных частиц пузырьками вовлеченного воздуха. Химическое взаимодействие частиц кальцита с гидратными новообразованиями цемента повышает прочность межпоровых перегородок за счет образования соединений сложного состава: гидрокарбоалюминатов кальция и др. веществ, а также химического сродства карбонатной составляющей с продуктами гидратации цемента [2].

Существенным недостатком неавтоклавного пенобетона является высокая склонность к образованию трещин в процессе набора прочности. В процессе твердения пенобетона с использованием микронаполнителей усадка и образование трещин проявляются в значительно меньшей степени.

Таким образом, наличие в цементных пенобетонах карбонатных микронаполнителей весьма желательно, поскольку последние снижают себестоимость пенобетона, уменьшают усадочные явления в процессе твердения, повышают устойчивость пенобетонной массы, организуют структуру поризованного цементного камня.

При выполнении исследований ставились следующие задачи:

- изучить влияние новой пенообразующей добавки со стабилизирующими компонентами Пионер 118М3 на среднюю плотность пенобетонной смеси и определить ее оптимальную дозировку для получения пенобетона марки по средней плотности D300;

- изучить влияние количества добавки – карбонатного микронаполнителя и кварцевого песка на среднюю плотность пенобетонной смеси и определить их оптимальные дозировки для получения пенобетона марки по средней плотности D300.

Исследовались различные составы пенобетонной смеси:

1 - пенобетонная смесь с добавкой Пионер 118М3 в различных дозировках (без карбонатного микронаполнителя);

2 - пенобетонная смесь с карбонатным микронаполнителем – отходом химического производства (ОХП);

Научный Вестник ВГАСУ 3 - пенобетонная смесь с карбонатным микронаполнителем и кварцевым песком в различных соотношениях. Это связано с понижением усадки таких композиций.

Дозировка пенообразующей добавки, количество микронаполнителя и кварцевого песка определялись путем решения оптимизационной задачи методом Кифера-Джонсона [3].

В ходе исследований были получены следующие результаты (рис. 1-3).

Рис. 1 Определение оптимальной дозировки добавки Пионер 118М Установлено, что оптимальная дозировка добавки Пионер 118М3 находится в интервале, равном 0,18-0,2 % от массы цемента. В этом случае достигаются требуемые значения средней плотности пенобетонной смеси.

Последующие опыты с карбонатным микронаполнителем и кварцевым песком ставились с дозировкой добавки Пионер 118М3 в количестве 0,18% от массы вяжущего.

Установлено (рис. 2), что карбонатный микронаполнитель позволяет обеспечить получение качественной структуры пенобетонной смеси при марке пенобетона по средней плотности D300;

структура пенобетона с добавлением ОХП более однородна, пористость равномерна. Оптимальное количество карбонатного микронаполнителя ОХП составляет % от массы цемента.

Рис. 2 Определение оптимального количества карбонатного микронаполнителя – отхода химического производства Серия «Студент и наука»

На рис. 3 представлены данные по определению оптимальной дозировки кварцевого песка.

Установлено, что при введении кварцевого песка примерно до 10 % (от массы композиционного вяжущего) средняя плотность пенобетонной смеси возрастает по сравнению с составом 2, а затем при увеличении его содержания ((Ц+ОХП):П=1:2) средняя плотность пенобетонной смеси понижается примерно на 12 % по сравнению с данными, полученными на«чистом» цементе (состав 1).

Исследованиями установлено, что оптимальным соотношением является (Ц+ОХП):П = 1:0,73.

т. А – средняя плотность пенобетонной смеси, изготовленной на портландцементе (без ОХП и кварцевого песка);

т. В – средняя плотность пенобетонной смеси, изготовленной на композиционном вяжущем (без кварцевого песка).

Рис. 3 Зависимость средней плотности пенобетонной смеси от количества кварцевого песка Выполненные исследования позволили оценить комплексное влияние добавки нового поколения Пионер 118М3, карбонатного микронаполнителя – ОХП и кварцевого песка на среднюю плотность пенобетонной смеси и определить оптимальные дозировки компонентов для получения пенобетона марки D300.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Совершенствование ранней структуры неавтоклавных пенобетонов [Текст]: автореферат / Т.Ф. Ткаченко.- Воронеж.: ВГАСУ, 2009. - 22 с.

2. Ткаченко Т.Ф. Эффективный теплоизоляционный пенобетон с использованием техногенных карбонатных отходов [Текст]/ Т.Ф. Ткаченко, А.В. Крылова, В.В. Макеев// IX Межд. науч.-техн. конф.: Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии.

– Тула: ТГУ. – 2008. – С. 70-71.

3. Оптимизация и управление технологическими процессами [Текст]: метод. указания к выполнению лабораторных работ для студентов, обучающихся по программе подготовки магистров – 550108 «Технология строительных материалов и конструкций» / Воронеж. Гос.

арх.-строит. Ун-т;

сост.: Е.И. Шмитько, А.В. Крылова, Т.Г. Святская – Воронеж, 2006. – 46 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 666. Селина М.В., М-86, Яценко Н.Г. – ассистент ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАПОЛНЕННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ Научный руководитель – канд. техн. наук, доц. Козодаев С.П.

Цементный бетон остается основным конструкционным строительным материалом в ХХI веке, определяя на обозримое будущее технический уровень развития общества и внося существенный, если не решающий, вклад в создание материальной основы современной цивилизации.

Все большее внимание в России и за рубежом уделяется развитию разработок по производству бесклинкерных и малоклинкерных вяжущих веществ, в значительной мере позволяющих одновременно решать задачи снижения цементоемкости строительства, ресурсосбережения и охраны окружающей среды.

Технология бетона располагает широким набором приемов, способствующих при определенных условиях снижению удельного расхода клинкерной составляющей цемента без ухудшения свойств бетона, в том числе и при использовании наполнителей [1].

К наполнителям относят тонкодисперсные порошкообразные или волокнистые материалы с гидравлическими свойствами, а также пуццолановые и инертные материалы.

Категорию пуццолановых составляют кремнеземистые материалы природного происхождения (например, трасс, лава);

материалы, получаемые из глины, сланцев или осадочных горных пород;

зола-унос, получаемая при сжигании угля на электростанциях;

микрокремнезем, представляющий собой отход производства сплавов силиция;

зола от сжигания рисовой шелухи, имеющая значительное содержание SiO2 и метакаолин – силикат алюминия, образующийся при обжиге каолина. В качестве наполнителя пригоден также молотый известняк, улучшающий гранулометрический состав вяжущего.

Совместное введение в цементные системы суперпластификаторов и наполнителей позволяет существенно увеличивать эффект действия наполнителей и получать при этом вяжущие низкой водопотребности, тонкомолотые многокомпонентных цементы.

В данном исследовании ставилась цель получения недорогого наполненного цементного вяжущего близкого по своим свойствам к портландцементу и снижения, тем самым, цементоемкости производства железобетонных изделий, уменьшения их ресурсо- и энергоемкости.

Основными управляющими технологическими факторами, влияющими на формирование структуры и обеспечение необходимых свойств наполненного цементного камня, являются: вид и активность цемента;

тонкость помола цемента;

водоцементное отношение;

температура;

вид, дисперсность, химический и минералогический состав наполнителя;

дозировка и концентрация химических добавок;

вид, минералогический состав, количество и удельная поверхность заполнителя и другое [2].

В качестве составляющих наполненного цементного вяжущего использовались:

бездобавочный портландцемент ПЦ 500–Д0 Старооскольского цементного завода;

наполнители – шлак с удельной площадью поверхности 300 ± 25,0 м2/кг и известняковый щебень с удельной площадью поверхности 1000 ± 25,0 м2/кг. Кроме того, для активизации твердения шлака добавлялась сода пищевая – Na2CO3. В качестве поверхностно-активного вещества применялся суперпластификатор С-3, а в качестве заполнителей бетона – гранитный щебень Павловского ГОК и песок Малышевского карьера. При этом соотношение Серия «Студент и наука»

по массе портландцемента и наполнителя составляло 0,7 и 0,3 соответственно, а шлак и известняк в составе наполнителя соотносились по объему как 2 к 1.

Для достижения поставленной цели изучалось влияние таких технологических факторов как вид, дисперсность, химический и минералогический состав наполнителя;

дозировка химической добавки – суперпластификатора С-3, вид и активность цемента на показатели прочности при сжатии наполненного цементного камня и бетона на его основе.

При выполнении исследований с наполненным цементным вяжущим осуществлено планирование эксперимента на основе метода Бокса-Уилсона.

Образцы-кубы размером 202020 мм из наполненного цементного теста твердели в нормальных условиях согласно ГОСТ 10180-90, после чего испытывались на прочность при сжатии с помощью универсальной машины УММ-20.

Назначались (рассчитывались) уровни варьирования исследуемых факторов, которые представлены в табл. 1 и 2.

Таблица Варьируемые факторы Наименование характеристик Уровни варьирования Варьируемые факторы в кодированном виде -1 0 + Дозировка добавки С-3, 0,25 0,50 0, % от массы цемента (Х1) Дозировка щелочного активизатора твердения шлака – сода пищевая Na2CO3, 10 20 % от массы цемента (Х2) В результате постановки активного двухфакторного эксперимента была получена математическая модель в виде полинома второй степени :

Rсж = 49,7 - 2,28x1 - 2,8x2 + 5,53x1x2 - 0,9x12- 8,64x Таблица Матрица планирования эксперимента / / Х1 Х Номер опыта, X0 X1 X2 X1X МПа 1 +1 +1 +1 +1 +1/3 +1/3 37, 2 +1 +1 -1 -1 +1/3 +1/3 34, 3 +1 -1 -1 +1 +1/3 +1/3 54, 4 +1 -1 +1 -1 +1/3 +1/3 35, 5 +1 +1 0 0 +1/3 -2/3 49, 6 +1 -1 0 0 +1/3 -2/3 45, 7 +1 0 +1 0 -2/3 +1/3 39, 8 +1 0 -1 0 -2/3 +1/3 9 +1 0 0 0 -2/3 -2/3 51, 10 +1 0 0 0 -2/3 -2/3 49, 11 +1 0 0 0 -2/3 -2/3 51, Эталон (цемент + 35, вода) Эталон (цемент + 44, вода + наполнитель) Научный Вестник ВГАСУ Модель была проверена на адекватность с помощью критерия Фишера (Fрасч Fтабл 29,53 224,3, следовательно, уравнение регрессии адекватно отражает результаты эксперимента) и на сходимость (4 – ый состав ( эксп = 35,4 МПа;

расч = 35,01 МПа) – наиболее сходим, а 6 – ой состав (эксп = 45,4 МПа;

расч = 51,98 МПа) – наименее сходим).

Геометрическая интерпретация уравнения регрессии представлена на рис. t1 = x1 – добавка суперпластификатор С-3;

t2 = x2 - добавка – щелочной активизатор - Na2CO Рис. 1. Геометрическое изображение поверхности отклика полиномиального уравнения регрессии второй степени Сравнивая состав наполненного вяжущего, имеющего наибольшую прочность (С 3=0,25% от массы цемента;

Na2CO3=10% от массы шлака), с эталоном («чистый»

портландцемент – ПЦ М500Д0), можно отметить, что прочность при сжатии наполненного цементного камня выше на 45 % при постоянном В/Т отношении. Наблюдается пластифицирующий эффект комплексной добавки (Na2CO3 + С-3), за счет которого при снижении количества воды затворения получены более высокие прочностные характеристики модифицированного наполненного цементного камня.

После выполненного активного многофакторного эксперимента и выявления состава наполненного цементного камня, имеющего наибольшие прочностные показатели, готовились бетонные образцы-кубы размером 100100100 мм на основе этого наполненного вяжущего и на «чистом» портландцементе (составы приведены в табл. 3). После твердения образцов в нормальных условиях согласно ГОСТ 10180-90 проводились их испытания на прочность при сжатии гидравлическим прессом ПСУ-125 (табл. 4 и рис. 2).

Таблица Состав бетона Расход сырьевых материалов на 1 м3 бетона добавк Вид бетона цемен шлак, извест песок, щебен вода, сода, а т, кг кг няк, кг кг ь, кг л кг С-3, л Бетон на 300 - - 863 1084 180 - портландцементе Бетон на наполненном 210 60 30 863 1084 164,3 1,0 6, цементном вяжущем Серия «Студент и наука»

Таблица Результаты испытаний бетонных образцов на «чистом» портландцементе и на «наполненном» цементном вяжущем Среднее значение прочности при Среднеквадра Коэффициент Доверительн сжатии, МПа тическое ый интервал вариации отклонение (Сv), % 7 суток 14 суток 28 суток (), МПа (), МПа БЕТОН НА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЕ 10,8 14,6 18,5 0,8 7,4 1, БЕТОН НА НАПОЛНЕННОМ ЦЕМЕНТНОМ ВЯЖУЩЕМ 11,2 15,2 19,2 0,7 6,4 0, Предел прочности при сжатии, наполненный бетон МПа эталон 7 14 Продолжительность твердения, сут.

Сроки твердения, сутки Эталон ("чистый" цементный бетон) Наполненный бетон Рис. 2 Зависимость прочности бетона при сжатии от сроков твердения Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что наполненный бетон по своим прочностным показателям не уступает эталону. При использовании этого вида бетона в производстве строительных изделий и конструкций возможна экономия клинкерной составляющей до 30 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Соломатов В.И., Тахиров М.К., Тахер Шах Мд. Интенсивная технология бетонов.- М.:

Стройиздат, 1989. - 264 с.

2. Козодаев С.П. Ускорение твердения в ранние сроки наполненных цементов для монолитных бетонов на основе применения химических добавок [Текст] : дис. канд.

техн. наук: 05.23.05 : защищена 5.07.2000 / Козодаев Сергей Петрович. - Воронеж, 2000. – 165с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 691.21. Сосин П.В., 241 гр., Овчинникова А.В., 231 гр.

ОЦЕНКА СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ ГРАНИТА ШКУРЛАТОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Научный руководитель – канд. техн. наук, доц. А.И. Макеев На сегодня горные предприятия России накопили в отвалах примерно 5 млрд. м пород, из которых осваивается не более 9-12 % (по данным Г.Р. Буткевича [1]). При этом из размещнных в отвалах отсевов лишь 1 млрд. м пригоден для производства щебня [2], что ставит закономерный вопрос о возможностях применения остальных 4 млрд. м. Только комплексные решения по утилизации всех компонентов отходов дробления позволят в перспективе решить экологические проблемы и повысить рентабельность карьероуправлений. Для Воронежской области эта проблема весьма актуальна, так как в ней расположено и уже более 30 лет разрабатывается Шкурлатовское месторождение гранитов (ОАО «Павловскгранит»), одно из крупнейших в России с долей в объме производства гранитного щебня около 20 %. Ежегодно на предприятии производится около 2 млн. м отсевов дробления, большая часть которых накапливается в отвалах.

Граниты Шкурлатовского месторождения характеризуются маркой по дробимости 1400, по морозостойкости – 300, средней зернистостью, красно-розовато-серым цветом.

Плотность гранита - 2,68 г/см3. Минералогический состав: полевые шпаты – 55 %, кварц - 15 39 %, биотит + хлорит - 10-15 %. Химический состав (усредненный): SiO2 – 65,5 %, Al2O3 – 14 %, Fe2O3 – 3,8 %, CaO – 2,3 %, MgO – 1,1 %, Na2O + K2O – 6,6 %, TiO2 – 0,5 %, SO3 – 0, %.

Процесс производства гранитного щебня представлен на рис. 1. После удаления вскрышных пород производится рыхление гранитов при помощи буровзрывных работ, горную массу экскаваторами грузят в вагоны-думпкары для доставки на дробильно сортировочный завод (ДСЗ). На ДСЗ горная масса проходит трхстадийное дробление, после чего отправляется на сортировку и обогащение. В ДСЗ после сортировки на грохоте получают фракции щебня 5-20 мм, 20-40 мм, 20-70 мм и отсев 0-10 мм.

Карьер Дробильно-сортировочный завод Обогатительное отд-е Рис. 1. Технологическая схема производства гранитного щебня (ОАО «Павловскгранит) Серия «Студент и наука»

Часть отсева отмывается на гидроклассификаторе с получением мытого отсева 0,14 - 10 мм и пульпы 0 - 0,315 мм, отправляемой в осадительные бассейны.

Таким образом, в процессе производства гранитного щебня возникают три относительно самостоятельных дополнительных продукта: рядовой отсев фракции 0…10 мм;

обогащенный (мытый) отсев фракции 0,14…10 мм и пылевидная фракция, полученная сушкой пульпы – отход обогащения (в дальнейшем – пульпа). Самостоятельность этих продуктов и определила необходимость проведения комплексной диагностики по каждому из них в отдельности, так как образованию каждого из них сопутствовал ряд сложных механо-физико-химических превращений.

На основе предложений Ю.П. Удалова [3] была разработана система диагностики минеральных порошков, представленная на рис. 2.

Рис. 2. Система показателей состава, структуры и свойств минерального порошка (по А.И. Макееву) Она включает в себя оценку взаимосвязанных и взаимообусловленных показателей состава, структуры и свойств последовательно: вещества частицы, индивидуальной частицы, собственно материала.

На первом этапе исследований были определены макроструктурные показатели изучаемых рыхлозернистых материалов: плотность в зерне пикнометрическим методом, насыпная пустотность с помощью стандартной воронки, удельная площадь поверхности по ПСХ-7, зерновой состав ситовым методом на стандартном наборе сит. Результаты испытаний представлены в табл. 1 и на рис. 3.

Таблица Технические характеристики отсева Значение показателя отсева Наименование Ед. изм.

показателя рядового обогащенного пульпы Плотность в зерне г/см 2,68 2,59 2, Насыпная плотность кг/м 1560 1420 Пустотность % 42 45 Модуль крупности - 3,24 3,46 Удельная площадь см2/г - - поверхности Научный Вестник ВГАСУ в) а) б) Содержание частиц по массе, % Рис. 3. Распределение по размерам частиц рядового (а), обогащенного (б) отсева и пульпы (в) Установлено, что зерновой состав, как рядового, так и обогащенного отсева колеблется в довольно широких пределах и носит полимодальный характер. Отмечается повышенное (более 20 %) содержание частиц крупностью 2,5 - 5 мм. Обнаружено также, что с уменьшением крупности фракций изменяется форма зерен - увеличивается содержание игловидных и лещадных частиц.

Седиментационный анализ гранулометрического состава пульпы, проведенный с помощью седиментометра (весов) Фигуровского на кафедре химии ВГАСУ, показывает, что пульпа содержит более 60 % (по массе) частиц диаметром более 100 мкм (рис. 3 (в)), следовательно, ее следует относить к грубодисперсным порошкам. Распределение частиц пульпы по размерам, как и отсевов, так же носит полимодальный характер. Максимумы содержания частиц приходятся на размеры 150…200 мкм и менее 50 мкм. Характерно, что такая же полимодальность зернового состава пылевидных частиц констатировалась и Л.И.

Дворкиным [4] при исследовании гранитного отсева Выровского и Клсовского щебеночных заводов Ровенской области (Украина).

Спектрофотоколориметрический анализ химической активности пульпы по поглощению NaOH показал, что в пульпе не содержится растворимой части кремнезема.

Отсюда следует вывод, что поверхность пульпы не должна обладать химической активностью (при обычных условиях).

В результате рентгенофазового анализа исходной породы и пульпы, выполненного на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4, установлено, что в минералогический состав как одного, так и другого материала входят кварц, биотит и полевой шпат, однако по интенсивности пиков на рентгенограммах можно сделать вывод, что в пульпе содержание кварца по сравнению с исходной породой повышается, а полевого шпата – снижается (рис.

4).

а) б) 3, 3, 5  5  3, 4  4  Интенсивность ( имп / сек ) 3  3  2  9, 2  1  4, 3, 6, 2, 3, 2, 1, 1  6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 Рис. 4. Результаты рентгенофазового анализа минералогического состава исходной породы гранита (а) и пульпы (б) Серия «Студент и наука»

Результаты (проведенных в Центре коллективного пользования научным оборудованием ВГУ) исследований химического состава и структуры исходной породы и пульпы с помощью электронного сканирующего микроскопа JEOL JSM-6380 LV, снабженного приставкой-анализатором элементного состава образца, представлены на рис. 5.

При увеличении в 1000 раз видно, что пульпа состоит преимущественно из частиц пластинчатой формы, но имеются и более мелкие глобуловидные частицы. Химические (элементные) составы пульпы и исходного гранита практически идентичны (табл. 2).

а) б) Рис. 5. Результаты анализа химического состава и фото электронного сканирующего микроскопа 1000 исходной породы гранита (а) и пульпы (б) Таблица Химический состав исходной породы гранита и пульпы Материал Содержание, % по массе О Na Mg Al Si K Ca Fe Исходная порода 54,32 2,71 0,76 7,34 27,13 4,09 1,19 1, Пульпа 51,44 2,11 0,77 5,32 22,83 2,81 1,89 3, На основании полученных данных можно сделать следующие выводы.

Решение проблемы утилизации отсева должно основываться на комплексной 1.

диагностике их состава, структуры и свойств.

Зерновой состав рядового и обогащнного отсевов и пульпы колеблется в широких 2.

пределах и имеет полимодальный характер, что возможно связано с особенностями процессов разрушения исходной породы.

В пульпе не содержится растворимой части кремнезма, т. е. она не должна обладать 3.

химической активностью при нормальных условиях.

Пульпа отличается от исходной породы по минеральному составу большим 4.

содержанием кварца и меньшим содержание полевого шпата, и практически не отличается по элементарному составу.

Разработка рекомендаций по комплексному использованию отсева требует дальнейших 5.

исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Буткевич Г.Р. Промышленность нерудных строительных материалов: достигнутое и перспективы // Строительные материалы, 2003. -№11.- С. 2-5.

2. Буянов Ю.Д. Экономическая безопасность России при разработке сырья для промышленности строительных материалов // Строительные материалы, 2001. -№4. -С. 21.

Научный Вестник ВГАСУ 3. Удалов Ю.П. [и др.] Технология неорганических порошковых материалов и покрытий функционального назначения: учеб. пособие / С-Пб.: ООО «Янус», 2001. - 428 с.

4. Дворкин Л.И. Применение отходов дробления гранита в вибропрессованных бетонах [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.allbeton.ru/article/17/17.html Серия «Студент и наука»

УДК 691. Сосин П.В., 241 гр.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОРТЛАНДИТОВОГО КАМНЯ Научные руководители – канд. техн. наук, доц А.И. Макеев канд. техн. наук, доц О.Б. Кукина Материалы, созданные на основе контактно-конденсационного механизма твердения, могут стать одними из наиболее конкурентноспособных за счт минимальной длительности производственного цикла и возможности применения изделия практически сразу после изготовления. Также, неоспоримым преимуществом является то, что сырьм для их производства могут служить отходы и побочные продукты химической и строительной отрасли [1].

Механизм контактно-конденсационного твердения заключается в сближении и дальнейшем «впрессовывании» кристаллов двух исходных компонентов в присутствие воды с образованием новой фазы под действием гиперпрессования [2]. Одним из материалов, получаемых на основе контактно-конденсационного твердения, является предложенный академиком Е.М. Чернышовым портландитовый камень, сформированный из монокристаллов Са(ОН)2. Формирующиеся кристаллы отличаются как по размеру, так и по форме;

в зависимости от способа гидратации извести они могут быть как чткой формы мелкокристаллическими (с размером частиц от 0,5-1 мкм), так и правильной гексагональной формы пластинок с размером в поперечнике до 5 мкм и толщиной 0,2 мкм, а также в виде шестиугольных призм длинной до 1,5-2 мкм. Портландитовый камень, сформированный из монокристаллов Са(ОН)2, имеет плотную упаковку, а наблюдаемые поры меньше размеров частиц, образующих пространственный каркас. При получении портландитового монолита происходит измельчение кристаллов. Прочность камня (предел прочности при сжатии от до 28 МПа) формируется не только за счт контактов примыкания кристаллов, но и контактов их срастания [3]. Так как монокристаллы портландита получают из извести, которая производится путм обжига карбонатных пород при температуре 950 – 1250° С, получение материала из одних только кристаллов портландита является относительно дорогостоящим. Одним из путей снижения расхода извести является введение наполнителя.

Вопрос применения наполнителя связан с его структурообразующей ролью.

Представляется наиболее перспективным использование «родственного» по химическому и минералогическому составу вещества, такого, например, как отход производства портландцемента - пыль-унос, состоящая в основном из карбоната кальция СаСО3, что позволяет также решить проблему е утилизации.

Однако портландитовый камень, в том числе и с использованием наполнителя, получается неводостойким, его коэффициент размягчения составляет всего 0,53.

Исследования показали, что введение в структуру 1 % латекса позволяет повысить предел прочности при сжатии материала на 40…50 %. В качестве модификатора выступала эмульсия поливинилацетата (клей ПВА-М).

В целях дальнейшего изучения влияния латекса на портландитовый камень, в том числе в различных влажностных состояниях, были сформулированы следующие задачи:

1) Определить оптимальную по критерию максимальной прочности на сжатие долю латекса.

2) Изучить влияние модифицирующей добавки на кинетику твердения материала.


3) Исследовать влияние добавки на прочностные характеристики портландит карбонаткальциевого камня при разных влажностных состояниях.

Научный Вестник ВГАСУ В качестве сырьевых материалов для получения портландитового камня использовались известь (для синтеза монокристаллов портландита) и пыль-унос (наполнитель). В результате испытаний были определены: активность извести А = 85,7 %, температура гашения Тгаш = 97 С, время гашения гаш = 3 мин. Для пыли-уноса Подгоренского цементного завода определялись: истинная плотность = 3200 кг/м;

межзерновая пустотность Пмз = 70 %;

удельная поверхность Sуд = 2900 см/г;

массовая доля активных частиц СаО = 5,2 %;

массовая доля пережженных частиц СаО = 1,04 %;

прочность при пропаривании Rcж = 1,5 МПа;

прочность при сжатии в возрасте 28 суток Rcж = 4,2 МПа.

На кафедре химии ВГАСУ определялись характеристики ПВА-М [4]: доля сухого остатка Сдисперсии = 52 %;

усилие отрыва кольца = 42 дин/см;

рН = 5,5.

Следующим этапом было получение монокристаллов портландита: известь перемешивалась с водой при водно-известковом отношение В/И = 1 до прекращения бурной реакции, после чего производилась сушка данной массы в сушильном шкафу при t = 105 С в течение 3 суток.

Для определения доли латекса, при которой предел прочности при сжатии максимален, его содержание варьировалось от 0 до 4 % по сухому остатку. Образцы портландит карбонаткальциевого камня в форме цилиндров высотой и диаметром 30 мм изготавливались сериями по 3-6 штук прессованием при давлении 100 МПа на гидравлическом прессе.

Образцы измерялись, взвешивались и подвергались испытанию на предел прочности при сжатии в соответствие с ГОСТ 22783-77. Результаты представлены на рис. 1. Установлено, что максимальная прочность наблюдается при 2,15 % латекса.

Рис. 1. Зависимость предела прочности наполненного портландитового камня при сжатии от массовой доли латекса На следующем этапе было рассмотрено влияние вводимого полимера на кинетику твердения и характеристики камня в различных влажностных состояниях. Образцы испытывались сразу после формования и в возрасте 7 суток, так как портландитовый камень синтезируется на основе извести, а известковые вяжущие согласно ГОСТ испытываются в возрасте 7 суток. Испытания образцов в возрасте 7 суток проводились в естественном, сухом и водонасыщенном состояниях. Контрольные серии подвергались аналогичным испытаниям.

Результаты подвергались статистической обработке, рассчитывались коэффициент вариации Сv и доверительный интервал ±. Сравнительные характеристики эталонного и модифицированного камня представлены в таблице.

Серия «Студент и наука»

Таблица Сравнение характеристик модифицированного и эталонного камня в возрасте 7 суток Вид m, кг/м, кг/м Вm, % Вv, % Rсж Кр Исходный 1710 2300 20,33 38,68 8,35 0, Модифицированный 1740 2280 20,04 37,72 8,90 0, Значения истинной и средней плотности исходного и модифицированного портландитового камня практически идентичны, то есть латекс не оказывает влияние на структуру. Зависимость прочности портландитового камня от влажностного состояния представлена на рис. Rcж 1, Рис. 2. Зависимости придела прочности при сжатии от наличия модифицирующей добавки и состояния искусственного портландитового камня Значения водопоглощения немодифицированного и модифицированного камня в возрасте 7 суток практически равны, что свидетельствует о низкой эффективности модифицирования. Коэффициент размягчения немодифицированного камня составил 0,52, модифицированного – 0,56, что говорит о его низкой водостойкости и о необходимости дальнейших исследований с целью поиска возможностей повышения водостойкости.

Прочность модифицированного портландитового камня во всех влажностных состояниях выше немодифицированного, однако, наиболее ощутимый прирост (около 30%) наблюдается сразу после формования. В возрасте 7 суток наблюдается прирост прочности во всех влажностных состояниях. Однако прочность сильно зависит от влажностного состояния: в водонасыщенном и естественном состояние прочность практически одинакова (с учтом доверительных интервалов), а в сухом состояние материал показывает прочность более чем на 80 % выше, чем в естественном. Причм этот эффект наблюдается как у модифицированного, так и у исходного камня.

Выводы:

1) Оптимальная дозировка латекса mлатекса = 2,15 % (по сухому остатку).

2) Наибольшее влияние введение латекса оказывает на «мгновенную» прочность портландит-карбонаткальциевого камня, таким образом, его модифицирование эмульсией клея ПВА-М может применяться с целью улучшения сырцовой прочности изделий.

3) Установлено, что введение латекса не оказывает существенного влияния на водостойкость портландит-карбонаткальциевого камня.

Научный Вестник ВГАСУ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кукина О. Б. Портландит-карбонаткальциевые материалы контактно-конденсационного твердения // Воронеж 2000. С. 83 – 84.

2. Чернышов Е.М., Потамошнева Н.Д. Искусственный камень на основе кристаллизации портландита // Современные строительного материаловедения. Ч.1. Перспективные направления в теории и практике минеральных вяжущих и материалов на их основе /Академические чтения РААСН: Материалы к Междунар. конф. –Самара,1995. – С.20-21.

3. Чернышов Е.М., Потамошнева Н.Д. Идентификация характеристик структуры искусственного портландитового камня контактно-конденсационного твердения // Современные проблемы строительного материаловедения / Пятые академические чтения РААСН. – Воронеж,1999.-С.547-550.

4. Мещерякова Т.В., Сорокина Е.А. Модифицированные структуры наполненного портландитового камня латексом // Научный вестник ВГАСУ. Серия: студент и наука №1 с. 38-40.

Серия «Студент и наука»

УДК 666.972. Тропынин В.Е., М- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ТЭЦ – 1 В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Научный руководитель - канд. техн. наук, доц. Воронин А. И.

Отвалы золошлаковых материалов занимают большие площади, а их содержание требует значительных эксплуатационных затрат, которые влияют на повышение себестоимости производства энергоносителей. Они являются источником загрязнения окружающей среды, представляют опасность для здоровья населения и угрозу растительному и животному миру близлежащих районов.

Вместе с тем золошлаковые отходы (ЗШО) по химическому и минералогическому составу во многом идентичны природному минеральному сырью. Использование их в промышленности, строительной индустрии и сельском хозяйстве – один из стратегических путей решения экологической проблемы в зоне работы ТЭС.

По некоторым данным в золоотвалах Воронежской ТЭЦ–1 на 2008 год скопилось около 900000 тонн отходов и их количество ежегодно увеличивается приблизительно на 26000 тонн.

Целью работы являлось изучение свойств золошлаковых отходов и возможных путей использования их в производстве строительных материалов, изделий и конструкций. Поставлены задачи по определению размолоспособности золошлаковых отходов, возможности их использования в производстве силикатного кирпича и прессованных бетонных изделий.

По классификации П.И. Боженова [1] золошлаковые отходы Воронежской ТЭЦ–1 относятся к группе ультракислых (Косн = - 0,13 0,0). Истинная плотность – 2,376 г/см3, насыпная плотность – 1,49 г/см3, пустотность – 38%. По ГОСТ 25592 – 91 [2] ЗШО подразделяются на зольную составляющую (частицы размером менее 0,315 мм) и шлаковую (зрна размером свыше 0,315 мм). В составе золошлаковых отходов Воронежской ТЭЦ – 1 золы содержится 14,2 % по массе с удельной площадью поверхности S=110 м2/кг, остальное – шлаковая составляющая.

С целью определения возможности использования золошлаковых отходов и золы в качестве мелкодисперсных наполнителей и добавок выполнены эксперименты по определению их размалываемости, результаты которых приведены на рис. 1.

поверхности, м2/кг Удельная площадь 0 40 80 120 160 Время помола в мин.

Обозначено:

– золошлаковые отходы, – зола, – песок, S – удельная площадь поверхности, м2/кг.

Рис. 1 – Размалываемость золошлаковых отходов, золы и песка.

Научный Вестник ВГАСУ Полученные результаты показали, что размалываемость золошлаковых отходов до показателей удельной площади поверхности около 400 м2/кг почти не отличается от размалываемости песка. А размалываемость золы в интервале удельной площади поверхности от 100 до 300 м2/кг значительно выше. Поэтому использование ЗШО и золы в качестве мелкодисперсной составляющей в производстве строительных материалов и изделий вместо песка не приведт к увеличению расхода энергоресурсов на помол.

Выполнены экспериментальные исследования по возможности использования золошлаковых отходов в качестве тонкодисперсной кремнезмистой составляющей в составе известково-кремнезмистого вяжущего для производства прессованных силикатобетонных изделий. При этом молотый песок в составе вяжущего заменялся на молотые ЗШО в количестве от 25 до 100 %.

Для приготовления вяжущего в ходе эксперимента использовалась гашеная известь Копанищенского комбината строительных материалов с активностью 70 %. В качестве кремнезмистого компонента использовались молотый песок Каменно-Верховского месторождения Воронежской области (удельная площадь поверхности S=211 м2/кг) и молотые золошлаковые отходы Воронежской ТЭЦ – 1 (удельная площадь поверхности S=210 м2/кг). В экспериментальных исследованиях применялось вяжущее и формовочная масса со следующими показателями: активность ИПВ – 40 % CaO + MgO, активность формовочной массы – 8 % CaO + MgO, влажность смеси – 7 %. Такие показатели характерны для предприятий по производству силикатного кирпича.

В качестве немолотого кремнезмистого компонента для приготовления формовочной массы использовался песок того же месторождения.

Было отформовано 5 серий образцов с различным содержанием молотого песка и молотых золошлаковых отходов в вяжущем. На гидравлическом прессе формовались образцы – цилиндры диаметром и высотой около 5 см, удельное давление прессования 30 МПа. Количество немолотого кремнезмистого компонента и извести не менялось.


Отформованные образцы подвергались автоклавной обработке при давлении 0, МПа по режиму: 1,5ч (подъм) + 8ч (выдержка) + естественное охлаждение. Результаты испытаний представлены на рис. 2.

Прочность при сжатии, МПа 0 25 50 75 Содержание золошлаковых отходов, % Рис. 2. Зависимость прочности при сжатии образцов силикатного кирпича от содержания молотых золошлаковых отходов в вяжущем Экспериментальные исследования показали, что возможно получение силикатного кирпича при замене молотого песка в составе вяжущего на молотые золошлаковые отходы той же дисперсности. При замене до 50 % песка наблюдается незначительное снижение прочности до марки М250, а при замене 75 % молотого песка была получена марка М200.

Серия «Студент и наука»

По-видимому, оксиды кальция и магния находятся в неактивной форме и возможно ожидать повышение прочности при активизации оксидов (например, раствором щелочей).

В рамках исследования возможности получения прессованных бетонов с использованием шлакопесчаной смеси в качестве заполнителя (фракция от 0,315 мм до мм) был поставлен трхфакторный эксперимент методом Бокса-Уилсона. Варьируемые факторы и уровни их варьирования представлены в таблице.

Таблица Уровни варьирования факторов Факторы и их обозначения Условное обозначение расход цемента, удельное давление уровней изучаемых влажность, % кг/м3 прессования, МПа факторов x1 x2 x xmax (+1) 350 10 20, xmax (0) 250 8 15, xmax (-1) 150 6 10, + 425 12,15 - 118 4,7 На гидравлическом прессе формовались образцы – цилиндры диаметром и высотой около 5 см. Твердение образцов осуществлялось в нормальных условиях при относительной влажности воздуха свыше 95% и температуре воздуха 20±2OC в течение 28 суток, после чего определялась их прочность при сжатии.

По результатам эксперимента получена математическая модель:

Rсж =7,99+2,8x1+1,2x1x Результаты проведнных исследований свидетельствуют о возможности получения прессованных стеновых материалов классом (маркой) по прочности на сжатие до В 12,5 (М150) с приемлемым расходом цемента (250 кг/м3).

Таким образом, полученные экспериментальные данные подтверждают возможности использования золошлаковых отходов Воронежской ТЭЦ – 1 в производстве бетонных изделий и силикатного кирпича требуемого уровня качества.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Боженов П. И. Технология автоклавных материалов: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций».

Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1978. – 368 с., ил.

2. ГОСТ 25592 – 91 Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов.

Технические условия [Текст].- Введ. 1991-01-08.- М.: Изд-во стандартов, 1991.- 9 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 691. Шершев П.А., М- СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ЦЕМЕНТНО-ВОДНЫХ СИСТЕМ С ДОБАВКАМИ ПАВ Научные руководители - канд. техн. наук, проф. Крылова А.В.

канд. техн. наук, доц. Верлина Н.А.

Современные потребности строительства выявили необходимость создания цементных композиций и бетонов, обладающих разнообразными, порой уникальными, свойствами. К ним относятся высокая морозостойкость, высокая водонепроницаемость и, в целом, высокая долговечность. Эти бетоны по сравнению с обычными отличаются повышенным содержанием высокодисперсной твердой фазы, а также добавок различного происхождения и механизма действия. Особую роль здесь играют поверхностно – активные вещества (ПАВ).

Кроме того, такие бетоны имеют, как правило, модифицированную структуру за счет введения добавок-модификаторов. Эти добавки оказывают влияние на основные процессы гидратации и твердения цементного камня и бетона, морфологию частиц новообразований и т.д., изменяя тем самым свойства данных систем (пористость, прочность, трещиностойкость и другие).

Решение проблемы получения бетона с высокими физико-механическими показателями связано, прежде всего, с созданием условий, способствующих эффективному управлению процессом формирования структуры материала. Таким образом, на первый план выходит проблема структурообразования систем, в которой важное место занимают процессы и явления, протекающие на стадиях приготовления и укладки бетонной смеси.

К основным принципам управления процессами структурообразования, обеспечивающим наиболее целесообразное и эффективное протекание этих процессов, относится влажностный фактор (водоцементное отношение) и наличие добавок ПАВ.

Рассматривая влияние влажностного фактора на формирование структуры и свойств цементной системы, многие специалисты, как правило, ограничиваются формальной трактовкой закона водоцементного отношения и связывают расход воды лишь с объемом создаваемых ею пор. Между тем, влияние этого фактора проявляется более многогранно. Об этом свидетельствуют исследования, согласно которым изменение содержания воды в цементно-водной системе отражается, прежде всего, на балансе ее внутренних сил. Данное обстоятельство, в свою очередь, Обусловливает изменение основных свойств системы – подвижности, плотности, устойчивости во времени, склонности к явлениям седиментации и водоотделения, схватывания и твердения. В конечном итоге все это находит свое отражение в структуре цементного камня и бетона.

Научная концепция по рассматриваемому вопросу исходит из современных представлений о структурности воды вблизи поверхности твердой фазы (частиц цемента, микронаполнителя), о межчастичных гравитационных и электрических взаимодействиях, о поверхностных и капиллярных силах и др.[1, 2].

В зависимости от уровня влажности поведение дисперсных систем обуславливается превалирующим действием тех или иных внутренних сил – пленочных, расклинивающих или капиллярных, стягивающих.

На кривой плотности, полученной для цементно-водной системы без добавки ПАВ, выделяются три характерных участка влажности. Первый соответствует разуплотнению системы, второй – самоуплотнению влажной смеси и третий – разуплотнению цементного теста в результате разбавления его водой (рис. 1-3, кривая 1).

Серия «Студент и наука»

Плотность, кг/м 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, В/Ц-отношение 1 кривая плотности с содержанием добавки ЛСТ - 0 % 2 кривая плотности с содержанием добавки ЛСТ - 0,25 % Рис. 1. Изменение плотности свободноуложенной цементно-водной системы в зависимости от содержания воды и добавки ЛСТ Плотность, кг/м 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, В/Ц-отношение 1 кривая плотности с содержанием добавки С-3 - 0 % 2 кривая плотности с содержанием добавки С-3 - 0,5 % Рис. 2. Изменение плотности свободноуложенной цементно-водной системы в зависимости от содержания воды и добавки С- Плотность,кг/м 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, В/Ц-отношение 1 кривая плотности с содержанием добавки Glenium - 0 % 2 кривая плотности с содержанием добавки Glenium - 0,5 % Рис.3. Изменение плотности свободноуложенной цементно-водной системы в зависимости от содержания воды и добавки С- Научный Вестник ВГАСУ Понижение плотности в пределах первого участка кривой объясняется образованием на зернах цемента оболочек из пленочной воды, которая обладает выраженной структурностью, упругостью, возможностью воспринимать механические нагрузки, причем утолщающиеся пленки воды раздвигают зерна цемента за счет действия пленочного расклинивающего давления (В/Ц=0,02-0,14).

Дальнейшее добавление воды дает эффект преобладания капиллярных сил над пленочными, что ведет к самоуплотнению системы. В верхней точке суммарный стягивающий эффект достигает максимума, благодаря чему отмечается наибольшая плотность свободноуложенной системы и ее агрегативная устойчивость.

Таким образом, экспериментальная кривая плотности цементно-водной системы демонстрирует уникальную возможность управления структурой и свойствами строительных материалов и изделий, используя влажностный фактор.

Цель данной работы состояла в изучении влияния вида, количества добавок ПАВ и воды затворения в модифицированной цементно-водной композиции, как важнейших факторов структурообразования.

В качестве добавок-модификаторов использовались следующие поверхностно активные вещества.

ЛСТ – лигносульфонат технический – широкоприменяемая среднепластифицирующая добавка, является модифицированным крупнотоннажным отходом производства целлюлозы (ОСТ 13-183-83).

Разжижитель С-3 – добавка на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (ТУ 6-36-020429-625).

Glenium – добавка на основе поликарбоксилатных полимеров, являющаяся представителем суперпластификаторов нового поколения. В отличие от традиционных суперразжижителей типа С-3 молекулы добавки Glenium обладают длинными боковыми соединениями [3]. Эффект разжижения за счет этих боковых соединений гарантирует доступ воды затворения к зернам цемента более длительное время, что увеличивает сохранность модифицированных бетонных смесей во времени.

Ставилась задача оценить воздействие вышеперечисленных модификаторов-добавок ПАВ, взятых в оптимальных дозировках, на изменение плотности свободноуложенной цементно-водной системы. Сопоставление осуществлялось с эталонной системой без добавок ПАВ.

Результаты исследований представлены в виде зависимостей плотности цементно водных систем от водоцементного отношения (см. рис. 1-3).

На рис. 1 показано изменение плотности свободноуложенной системы, модифицированной добавкой ЛСТ в количестве 0,25 % от массы цемента.

Установлено, что по сравнению с эталонной кривой плотности полученная зависимость смещается в сторону меньших В/Ц – отношений и более высоких плотностей.

Данный эффект объясняется пластифицирующим и диспергирующим действием добавки ЛСТ. Как видим, модифицированная система испытывает действие стягивающих капиллярных сил при меньших значениях В/Ц – отношений (на эталонной кривой это соответствует В/Ц = 0,12 - 0,14, а на кривой плотности с добавкой ЛСТ такой же эффект наступает при В/Ц = 0,04 - 0,06).

Повышение плотности свободноуложенной системы, модифицированной добавкой ЛСТ, свидетельствует о том, что под действием добавки можно в дальнейшем получить более качественную структуру цементного камня.

На рис. 2 приведены результаты исследования модифицированной системы «цемент – вода» с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 0,5 % от массы цемента. По приведенным данным видно, что кривая плотности также расположена левее эталонной кривой. Имеет место и увеличение показателя плотности по сравнению с предыдущей Серия «Студент и наука»

системой. В сопоставлении с эталоном величина плотности свободноуложенной системы с добавкой С-3 на 10 % выше. Это свидетельствует о том, что суперпластификатор С- является более эффективной модифицирующей добавкой ПАВ по сравнению с ЛСТ.

Анализ данных, полученных при введении суперпластификатора С-3 и гиперпластификатора нового поколения Glenium при постоянной дозировке (см. рис. 3), показывает, что последняя система испытывает сильное разуплотнение за счет повышения величины пленочного, расклинивающего давления.

Процесс самоуплотнения системы, модифицированной добавкой Glenium, наступает при В/Ц – отношениях, равных 0,09-0,1, в то время как для суперпластификатора С-3 В/Ц отношение было равно 0,06-0,07. По сравнению с «чистой» системой оно в 1,5 раза меньше.

Увеличение плотности свободноуложенной системы с добавкой нового поколения также имеет место, однако, оно менее значительно, чем в результате действия двух предыдущих пластифицирующих добавок.

Таким образом, введение добавок поверхностно-активных веществ пластифицирующего действия различной силы оказывает существенное влияние на процессы начального этапа структурообразования модифицированной цементно-водной композиции. Кроме того, результаты исследований показали возможность перехода к практически другим системам, которые отличаются более низким водосодержанием, необходимым для создания оптимальной структуры цементного теста, камня и бетона.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Шмитько Е.И. Управление процессами твердения и структурообразования бетонов [Текст] / Е.И. Шмитько – Дис. докт. техн. наук по спец. 05.23.05 – Воронеж, 1994. – 525с.

2. Верлина Н.А. Роль влажностного фактора в процессах структурообразования цементосодержащих систем [Текст] :/ Н.А. Верлина – Дис. канд. техн. наук по спец.

05.23.05 – Воронеж, 2006. – 198с.

3. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. [Текст]: моногр./В.Г.

Батраков.-М., 1998.- 768с.

Научный Вестник ВГАСУ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ УДК 624. Барсуков К.Г., 942 гр.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБРАБОТКА СНИМКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ЦИФРОВЫМИ ФОТОКАМЕРАМИ Научные руководители - доц. Костылев В.А., канд. техн. наук, доц. Гурьев В.В.

В общих чертах типовой процесс обработки цифровых фотоснимков состоит из шести основных этапов:

Устранение геометрических и хроматических аббераций;

Кадрирование, приведение размера и плотности;

Подавление шумов;

Улучшение контраста;

Улучшение цветовоспроизведения;

Управление резкостью.

При этом предусматривается обработка изображений с помощью компьютеров с соответствующим аппаратным и программным обеспечением.

Она производится с целью повышения качества изображения для улучшения его визуального восприятия и возможности использования в области анализа и переработки видеоинформации в научно-практических целях.

При практическом применении цифровых снимков наиболее важными являются геометрические преобразования.

С точки зрения цифровой обработки изображения геометрические преобразования состоят из следующих двух основных операций:

Пространственное преобразование, в результате которого происходит изменение расположения точек изображения в плоскости;

Интерполяция значений яркости, при которых происходит присвоение значений яркости точкам изображения, подвергнутым пространственному преобразованию.

В основу геометрических преобразований положено аффинное и перспективное преобразования.

Аффинное преобразование является линейным координатным преобразованием и включает элементарные преобразования перемещения, вращения, масштабирования, растяжения и сдвигового деформирования, и может быть выражено векторным сложением и матричным умножением Перспективная проекция является основой оптического формирования изображений.

Другим важным аспектом геометрических преобразований является интерполяция. Она требуется, поскольку преобразованные точки сетки входного изображения, в общем, не совпадают больше с точками сетки выходного изображения, и наоборот.

Таким образом, математический анализ цифровых изображений является основой для обработки изображений.

В последнее время разработано много программ для компьютерной обработки снимков.

Одна из последних – Adobe Photoshop CS3.

Серия «Студент и наука»

Была поставлена задача: исследовать возможности этой программы при обработке изображений.

Борьба с дисторсией средствами графического редактора заключается либо в кадрировании, отсекающем дефектные области, либо в исправлении геометрии кадра. В последнем случае удобнее использовать специальный фильтр Lens Correction программы Adobe Photoshop.

Искажения геометрии наиболее всего заметны при съмке архитектурных объектов.

Невозможность поместить в один кадр сооружения приводит к появлению перспективных искажений. В данном исследовании использовался снимок фасада ВГАСУ (старый корпус).

Рис. 1. Снимок фасада до исправления На рис. 1 приведн снимок, полученный камерой Konica Minolta Z6 с не устраннными геометрическими искажениями.

Была отработана методика работы с фильтром Lens Correction на компьютере. Работа начинается с перспективных искажений, затем ликвидируется дисторсия.

Рис. 2. Снимок фасада после исправления На рис. 2 приведено исправленное изображение этого же фасада.

Одновременно с этим были выполнены измерения по определению параметров деталей фасада традиционными геодезическими методами.

По исправленному снимку были определены размеры этих же деталей.

Научный Вестник ВГАСУ Анализ результатов показал, что материалы съмок цифровыми камерами после соответствующей обработки могут быть использованы в архитектурных обмерах сооружений.

Однако различие в способах построения изображения в цифровых и плночных камерах требует разработки методики трансформирования цифровых снимков на компьютерах по преобразованиям Фурье.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Яне Б. Цифровая обработка изображений. М., Техносфера, 2007.–584 с.

2. А. Ефремов. Photoshop и не только фотографии. Полноцветное издание. СПб. :

Издательский дом «Питер», 2006, 192 с.

Серия «Студент и наука»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОДОРОГ УДК 625.768. Бакланов Ю.В., 943гр.

ОСОБЕННОСТИ МИКРОКЛИМАТА В ЗОНЕ ПРОХОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ Научный руководитель - д-р техн. наук, проф. Самодурова Т.В.

Как известно в зимнее время возможно образование зимней скользкости и снежных отложения на дороге, что приводит к возрастанию риска возникновения дорожно транспортных происшествий на скользком покрытии.

На образование зимней скользкости большое влияние оказывают дорожные факторы.

Их влияние определяет особенности микроклимата в придорожной полосе и вблизи поверхности покрытия.

Особенности дорожного микроклимата в нашей стране не изучены, так как специальных научных исследований и наблюдений не проводилось.

При этом наиболее подробную и необходимую информацию для дорожников предоставляет сеть автоматических дорожных метеостанций, она представлена на территории РФ автоматизированными информационно-измерительными системами, установленными на автодорогах Ленинградской области, на Московской кольцевой автодороге, в Краснодарском крае, в Калининградской и Московской областях.

В работе представлены результаты анализа данных о состоянии поверхности дорожного покрытия в зимний период на автомобильной дороге М-9 «Балтика» (км 84).

Участок дороги находится в Московской области. Информация об особенностях дорожного микроклимата получена от автоматизированной системы метеорологического обеспечения службы содержания автомобильных дорог «ROSA-МЕТЕОТРАССА».

Сбор информации о состоянии поверхности трассы производился датчиками дорожной метеостанции в течение четырех зимних сезонов с 2004 по 2008 год.

Наиболее достоверную и полную информацию дают наблюдения за 2007-2008 год, поэтому дальнейший анализ данных производился для этого зимнего сезона.

Наибольшее количество времени покрытие автомобильной дороги бывает влажным и мокрым с наличием химикатов на нем. Реже отмечается снег и гололед. Наличие химикатов говорит о том, что дорожной организацией были проведены работы по ликвидации скользкости. Значительный период времени дорога находится под угрозой образования скользкости. Обработка покрытия ПГМ (противогололедными материалами) снижает риск возникновения ДТП.

Был проведен сравнительный анализ температур воздуха и покрытия дороги в зависимости от времени суток. Динамика изменения температур в различное время суток приведена на рис. Как показывает анализ графиков, в ночное время температура покрытия на несколько градусов ниже температуры воздуха из-за процесса радиационного выхолаживания поверхности дороги, но в дневные часы температура воздуха превышает температуру покрытия ( на это существенное влияние оказывает солнечная радиация и проходящий автотранспорт).

Научный Вестник ВГАСУ Рис. 1. Динамика изменения температур воздуха и дорожного покрытия с 6.12.2007, 18:09 до 8.12.2007, 20: Был произведен расчет разности температуры воздуха и температуры покрытия в зависимости от времени суток, построены гистограммы распределения параметра как случайной величины, приведенные на рис. 2.

Рис. 2. Гистограммы распределения разности температур воздуха Серия «Студент и наука»



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 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.