Технология приготовления бетонной смеси на воде, активированной электрообработкой в условиях строительной площадки

Одним из путей дальнейшего повышения благосостояния советских людей является ускорение научно-технического прогресса, более рациональное использование производственного потенциала страны, экономия всех видов ресурсов с улучшения качества работ [67]. Это требует повышения эффективности строительного производства, роста производительности труда в строительстве на 15−1796 С 68] •.

На ХХУ1 съезде КПСС, ноябрьском /1982 г./ и декабрьском 1983 г. Пленумах ЦК КПСС была подчеркнута необходимость дальнейшего снижения ресурсоемкости строительства [72,73] .

Одним из направлений решения этой задачи является расширение масштабов приготовления бетонов для возведения монолитных конструкций непосредственно на строительной площадке с использованием предварительной активации компонентов бетонной смеси. В 1980 г. в СССР объем используемого в строительстве монолитного бетона и железобетона составил 106 млн. м3, к 1985 г. он должен возрасти до 128 млн. м3.

Цемент составляет 30# стоимости бетона. Хотя в 1981;85гг. выпуск цемента планируется довести до 140−142 млн. т, он продолжает оставаться дефицитным материалом и проблема его более полного использования по-прежнему актуальна [18]. Развитие его производства должно сопровождаться повышением качества и улучшением строительно-технических свойств. Поэтому необходимо продолжать исследования наиболее полного использования потенциальных возможностей вяжущего.

Развитие науки о бетонах позволяет, в известной мере, управлять свойствами этих материалов, в конкретных условиях выбирать наиболее эффективный способ приготовления бетонной смеси.

В настоящее время во многих технологических процессах нашли распространение новые методы активации, которые основываются на воздействии внешних силовых полей на водные системы. Наибольшее применение получила активация воды электромагнитным полем. Но в ряде случаев она, применяемая без достаточного анализа и выбора параметров обработки, оказалась неудачной. Такое применение новых методов без их глубокого изучения сдерживает широкое использование физических методов в практике строительства.

Одним из перспективных направлений в области упрочнения и ускорения твердения вяжущих систем /бетонных смесей/ может явиться обработка одного из основных компонентов ботонной смеси — воды затворения внешним электрическим полем, которая позволит получить стабильные и устойчивые изменения ее физико-химических свойств, а следовательно, корректированные технологические, физико-механические и эксплуатационные свойства бетонной смеси, даст возможность использовать несложные в эксплуатации установки по обработке воды, автоматизировать и механизировать процессы приготовления бетонной смеси непосредственно на строительных площадках при возведении конструкций из монолитного бетона и железобетона.

Поэтому исследование интенсификации и совершенствования процесса приготовления бетонной смеси за счет использования воздействий внешним силовым полем на воду затворения, в частности, электрическим, представляет собой своевременную и актуальную задачу.

Использование новых методов обработки материалов в строительстве отвечает задачам, предусмотренным решениями ХХУ1 съезда КПСС, где подчеркивается о необходимости разработки и ускоренного внедрения новой техники, прогрессивной технологии, использования высокоэффективных методов обработки материалов /электрохимических, плазменных, лазерных, радиационных и др./ с целью улучшения их свойств.

Цель данной работы — исследовать и разработать эффективную технологию приготовления бетонной смеси в условиях строительной площадки с использованием предварительной обработки воды в электрическом поле растворимых электрюдов, а также разработать практические рекомендации по их рациональному использованию в технологии приготовления бетонной смеси.

Основные теоретические предпосылки заключаются в том, что при обработке воды затворения электрическим полем основными и определяющими являются электрохимические процессы растворения электродов и образование гидроксида металла, который затем при смешении цемента с водой выступает как катализатор процесса твердения вяжущего.

Методика исследований. В работе использована комплексная методика, которая включает в себя анализ литературных данных, обоснование механизма затворения бетонных смесей на электро-обработанной воде с позиций самой воды, с рассмотрением поверхностных явлений на стадии коллоидно-тиксотропной структуры, а затем и процессов кристаллизации при твердении бетонной смеси, экспериментальную и производственную проверки выдвинутых положений и практических рекомендаций.

Научные положения, защищаемые в работе: теоретическое и экспериментальное обоснование механизма затворения бетонной смеси на электрообработанной водеэкспериментальное доказательство возможности улучшения технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств бетонной смеси, приготовленной на электрообработанной воде.

Научная новизна работы. Установлена возможность улучшения технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств бетонной смеси, приготовленной на электрообработанной воде в поле растворимых электродов. Установлен и обоснован механизм явлений, происходящих в период твердения при смешении электрообработанной воды l с вяжущим. Получена математическая модель, адекватно описывающая зависимость эффекта повышения прочности образцов от параметров электрообработки. Разработана технологическая схема приготовления бетонной смеси с использованием установки по электрообработке воды затворения. Предложена и разработана схема автоматизации бетонного узла с использованием микропроцессорной техники.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работеподтверждена: одновременным использованием нескольких методов исследований, позволяющих более достоверно изучить одни и те же процессы и явления, лежащие в основе предлагаемых технологических решений /стандартные методики химического, рентгенофазового, микроскопического анализов, измерения прочности, подвижности, нормальной густоты и пр. известными матодами на серийно выпускаемых приборах/- соответствием результатов лабораторных и опытно-производственных работ, выполненных на основе современных методов исследований, математического планирования эксперимента, теории математической статистики. Степень достоверности основных лабораторных исследований составляет 95%, поисковых — 90%.

Практическая ценность работы. Экспериментальные и опытно-производственные работы показали, что разработанная технология приготовления бетонной смеси с использованием обработки воды в электрическом поле растворимых электродов позволяет получать бетон с улучшенными технологическими, физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Простота электрообработки воды и возможность приготовления смеси на этой воде на любых бетоносмесительных узлах /БСУ/ без изменения основного технологического процесса и введения каких-либо новых технологических линий, позволяет рекомендовать данный способ к широкому практическому внедрению для улучшения свойств бетонной смеси.

Реализация результатов работы. Электрообработка воды затворения, с последующим приготовлением на ней бетонной смеси принята к внедрению на БСУ треста Р 20 ГлавЛенинградетроя.

Экономическая эффективность от использования обработанной воды при приготовлении бетонной смеси составила 1 руб.26 коп. на I м3 приготовляемой бетонной смеси или 20 200 руб. в год.

Исследования выполнены на кафедре «Технология строительного производства» Ленинградского инженерно-строительного института. Экспериментальные испытания проводились на базе ЛенЗНИИЭП, в физико-химической лаборатории ВНИИокеангеология и на кафедре «Коллоидная химия» Ленинградского технологического института. Опытно-производственные работы проводились на БСУ треста № 20 Главленинградстроя.

Работы, связанные с теоретическими основами электрообработки воды в поле растворимых электродов проводились при консультации доктора технических наук, профессора О. В. Смирнова, которому научный руководитель и автор диссертации выражает глубокую благодарность.

Выводы по главе.

1. Опытно-производственные испытания подтвердили резуль-, таты лабораторных исследований по эффективности обработки воды ' электрическим полем с последующим приготовлением на ней бетонной смеси. Выявлена целесообразность широкого применения электрообработанной воды в технологии приготовления смеси в условиях строительной площадки в монолитном строительстве.

2. Приготовление бетонной смеси возможно на базе существующего оборудования БСУ без изменения основной технологии и без введения новых технологических линий.

3. На основании лабораторных и опытно-производственных работ разработаны технологические рекомендации по обработке воды затворения электрическим полем при приготовлении бетонной смеси и применение их при строительстве монолитных зданий, а также технические требования к бетонному узлу.

4. Использование предварительной обработки воды затворения электрическим полем в приготовлении бетонной смеси на БСУ в условиях строительной площадки позволяет автоматизировать технологический процесс приготовления смеси и можес быть исполь зована для совершенствования его. Регулирование параметров нап-женности электрического поля и продолжительности обработки воды в зависимости от параметров бетонной смеси на выходе БСУ, позволяет получать бетонную смесь улучшенных свойств. Комплексная автоматизация БСУ способствует улучшению труда и повышению его безопасности.

5. Экономический эффект от использования предложенного метода составляет 1−26 руб. на I м3 приготовляемой бетонной смеси кроме этого, может быть получен эффект от увеличения оборачивав-мости опалубки при изотермическом прогреве, который составляет.

5−46 руб. на I м3 укладываемой бетонной смеси в опалубку о или 7−16 руб. на 1 м общей площади возводимых конструкций в опалубке из бетона, приготовленного на электрообработанной воде. t.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Увеличение объемов строительства из монолитного бетона и железобетона требует совершенствования путем активизации существующих способов приготовления бетонной смеси в условиях строительной площадки с использованием имеющегося парка смесительных устройств. Анализ опыта предварительной обработки воды затворения с последующим использованием ее для приготовления бетонной смеси свидетельствует об эффективности применения этого опыта в технологии приготовления бетонной смеси с целью улучшения технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств бетонов.

2. Основным фактором, влияющим на свойства цементного теста, раствора или бетона при затворении электрообработанной водой является выделившийся в результате электрохимических процессов растворения материала электродов — псевдобемит, который равномерно распределяясь и активно взаимодействуя с гидратом окиси кальция образует гидроалюминаты, которые служат как бы дополнительными центрами кристаллизации и способствуют увеличению числа прореагирующих участков и созданию ажурной, армированной цепочечными агрегатами структуры, более плотной и однородной. Электрообработка влияет на межчастичное взаимодействие и характер связей, способствует усилению сил дальней агрегации и уменьшению агрегативной устойчивости дисперсной фазы.

3. Экспериментальными исследованиями подтверждена возможность улучшения технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств бетона: повышение прочности до 24%- увеличение подвижности и морозостойкостисокращение времени изотермического прогрева до 25%. Установлены оптимальные значения параметров электрообработки воды затворения, обеспечивающих эффективное использование обработанной воды для приготовления бетонной смеси.

4. Разработана технология приготовления бетонной смеси на БСУ в условиях строительной площадки, заключающаяся в том, что воду затворения предварительно подвергают электрообработке во внешнем электрическом поле растворимых электродов из алюминия при напряженности поля 20 и 30 В/см в течении 5 и 7 минут и после образования цепочечных агрегатов гидроксида алюминия — псевдобемита, перемешивают и на приготовленных гидродисперсиях затворяют бетон. В диссертации приводятся технологические рекомендации по обработке воды затворения электрическим полем при приготовлении бетонной смеси, а также технические требования к БСУ.

5. Опытно-производственные работы показали, что приготовление бетонной смеси с использованием электрообработанной воды отличается простотой осуществления обработки воды и может производится практически на любых БСУ без изменения основного технологического процесса приготовления смеси, позволяя при этом автоматизировать сам процесс. В работе рекомендована функциональная схема комплексной. автоматизации технологического процесса приготовления бетонной смеси. Все перечисленное выше позволяет рекомендовать данный способ к широкому практическому внедрению.

6. Экономический эффект от использования технологии приготовления бетонной смеси на предварительно электрообработанной воде составляет от сокращения расхода цемента на 15% 1,26 руб. на I м3 бетонной смеси или 20 200 руб. в год. От увеличения оборачиваемости опалубки, за счет сокращения продолжительности изотермической выдержки изделий в опалубке может быть получен эффект в размере 7,16 руб. на I м2 общей площади возводимых конструкций в опалубке из бетона, приготовленного на обработанной воде затворения или 5,46 руб. на I м3 уложенного бетона в опалубку.1.

7. Дальнейшее исследование в области предварительной обработки компонентов бетонной смеси с целью улучшения технологических, физико-механических и эксплуатационных свойств ее целесообразно проводить в следующем направлении: использование различного материала электродов с целью получения максимального технологического эффектарасширение номенклатуры обрабатываемых электрическим полем материалов: смеси цемент * водавода — песок и пр.