На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Колоидные цементные растворы

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 27.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 15. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЕ
«ЛИПЕЦКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ» 
 

Кафедра  строительных  материалов 

Реферат
по   дисциплине: «Строительные материалы»
     на  тему:
     «КОЛЛОИДНЫЕ  ЦЕМЕНТНЫЕ
     РАСТВОРЫ» 
 
 
 
 
 
 

Студент _____________________________________________  
 

Руководитель _______________________________________   А. Д. Корнеев
проф. 

Липецк  2008
     АННОТАЦИЯ 

    С.42. Ил.8. Табл.6. Библиогр.: 8 назв.  

    Во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева получен новый гидроизоляционный  материал — коллоидный  цементный  раствор   (КЦР). Этот вид гидроизоляционного материала, разработан на основе коллоидного цементного клея КЦК.
      Разработка  основ  технологии  и  методов  применения  коллоидных  цементных  растворов  для  получения  гидроизоляционных  и  антикавитационных  покрытий рассматривается как пример  создания  дисперсного композиционного материала с заданными свойствами  и структурой.                  
 
 
 

5.   Технико-экономическая эффективность  применения покрытия из КЦР…………………….    40 Библиографический список………………………………………………………………………….   42
 
          Оборудование для подготовки  исходных материалов……………………………
           Оборудование для подготовки изолируемых поверхностей……………………
           Оборудование для смешения раствора……………………………………………
            Оборудование для комплексной механизации процессов приготовления КЦР...
32 33
34
35
Аннотация..…………………………………………………………………………………… 2
 Введение  …. ……………………………………………………………………………… 4
1. Физико-химические основы управления  структурообразованием КЦР …………… 5
 
      Структура цементных растворов………………………………………………
      Понятие о дефектах структуры………………………………………………..
      Основные  стадии структурообразования…………………………………….
      КЦР и растворы на его основе…………………………………………………
5 6
9
13
2.  Основные свойства КЦР и покрытий из них …………………………………………... 14
  2.1.   Основные требования к покрытиям на основе КЦР………………………… 14
  2.2.    Определение оптимальных составов  вяжущего для КЦР…………………………. 22
3.   Методы приготовления и нанесения  КЦР……………………………………………………... 27
 
      Подготовка  исходных материалов…………………………………………………..
      Смешение и активация растворов……………………………………………………
      Устройство покрытия…………………………………………………………………
27 29
29
ОГЛАВЛЕНИЕ
4.   Механизмы для приготовления  КЦР……………………………………………………...........  32
 
 
 
 
 
 
 
 
    ВВЕДЕНИЕ
    При строительстве   современных   гидротехнических сооружений большое  внимание уделяется надежности работы сооружений, конструкции которых  непосредственно соприкасаются  с грунтовыми или поверхностными водами. Защита этих конструкций от длительного воздействия воды осуществляется гидроизоляцией.
    Получение гидроизоляции на основе цемента  было продиктовано не только его повсеместной распространенностью на стройках, но  и  возможностью получения гидроизоляционного цементного покрытия с высокой механической прочностью, хорошей адгезией к изолируемым бетонным конструкциям и возможностью нанесения этих материалов на влажные поверхности. Приготовление и нанесение гидроизоляционных цементных композиций легко поддается механизации, причем требования и технике безопасности при устройстве цементной штукатурной гидроизоляции существенно менее жесткие, чем в случаях применения битумных или полимерных материалов.
    Цементная штукатурная гидроизоляция по существующей классификации относится к классу минеральных гидроизоляций и представляет собой жесткое водонепроницаемое покрытие, выполняемое нанесением одного или нескольких наметов цементного раствора на изолируемую бетонную поверхность.
    Рассматривая  структуру затвердевших цементных растворов как совокупность твердой фазы и порового пространства, некоторые исследователи установили, что эффект водонепроницаемости пористых материалов достигается либо введением уплотняющих добавок, либо сочетанием физико-химического и механического воздействий на начальных стадиях процесса структурообразования для уменьшения размеров пор.
    Водонепроницаемость гидроизоляционных цементных покрытий обеспечивается не только структурой самого материала, но и сплошностью покрытия. Нарушение сплошности покрытия в результате усадки цементных композиций, относительно высокий модуль упругости и низкая деформативная способность, а также пониженная стойкость в сульфатных и кислых агрессивных средах в некоторой степени ограничивают применение этого вида гидроизоляции.
    Во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева получен новый гидроизоляционный  материал — коллоидный  цементный  раствор   (КЦР). Этот вид гидроизоляционного материала, разработан на основе коллоидного цементного клея КЦК. Разработан принципиально новый способ применения штукатурной гидроизоляции в условиях отрывающего гидростатического напора, что открыло новые пути ее использования, особенно важные при ремонте сооружений.
    Разработка  основ применения коллоидных цементных  растворов для получения гидроизоляционных и антикавитационных покрытий следует рассматривать как пример создания дисперсного композиционного материала с заданными свойствами и структурой. 
 

    1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕМ КЦР
      СТРУКТУРА  ЦЕМЕНТНЫХ  РАСТВОРОВ 
 
    Свойства  затвердевшего цементного раствора зависят от его поровой структуры  и структуры твердой фазы. Характер поровой структуры проявляется при испытании образцов на водонепроницаемость и морозостойкость.
    При испытании на морозостойкость, заключающемся в насыщении водой образцов из затвердевшего раствора и последующем попеременном замораживании и оттаивании, микрокапилляры насыщаются водой не полностью. Поэтому они служат как бы резервными емкостями, куда под действием сил расширяющейся при замораживании в микрокапиллярах воды  происходит ее перемещение.
    Немаловажную  роль играет когезионная прочность  в контактах кристаллов новообразования цементного камня, которая характеризуется способностью цементного покрытия сопротивляться различным механическим воздействиям.
    Существенное  значение для изоляционного цементного штукатурного покрытия имеет адгезия (сцепление) этого покрытия к изолируемому основанию. В свежеуложенном растворе, нанесенном на затвердевшее основание, в процессе твердения раствора развиваются внутренние усадочные напряжения, величина которых может значительно превосходить силы адгезии, приводить при этом к понижению величины адгезии и, как следствие, к отслоению покрытия от изолируемого основания.[7]
    При этом в самом покрытии могут возникать трещины, являющиеся результатом превышения величины внутренних усадочных напряжений над когезионными силами затвердевшего цементного раствора, что является часто также причиной понижения водонепроницаемости, морозостойкости и коррозионной стойкости покрытия из-за концентрации напряжений в тупике трещины.
    1.2. ПОНЯТИЕ О ДЕФЕКТАХ  СТРУКТУРЫ  

    Затвердевшие цементные растворы, по механическим характеристикам и по прочности и упруго-вязко-пластичным свойствам с позиции физики твёрдого тела являются реальными твердыми телами. В реальных твердых телах дефекты и неоднородности структуры определяют характер  разрушения с разделением тела на части при напряжениях, на несколько порядков меньших теоретической прочности идеального тела. Основной задачей современного материаловедения является всесторонняя оптимизация структуры и свойств реальных дисперсных материалов, т.е. необходимо устранить такие виды дефектов и неоднородностей структуры материала, которые являются непосредственными источниками понижения прочности, разрушения или ухудшения других его свойств.[6]
    В основе классификации видов дефектов лежит разделение дефектов и неоднородностей по трем признакам (табл. 1): масштабу (размеру), виду (в физико-химическом смысле) и природе (происхождению).
    Основа оптимизации структуры дисперсных материалов состоит в устранении крупных по размеру дефектов и неоднородностей  I  рода, т.к. они  являются непосредственным источником разрушения и физико-химической неустойчивости, неоднородности материала. Для реальных композиционных материалов предельный уровень оптимизации структуры — уменьшение всех видов дефектов и неоднородностей до уровня неоднородностей и дефектов III рода).
  Композиционные дисперсные материалы образуются в результате распределения различных твердых дисперсных фаз между собой в сочетании с жидкой средой с последующим отверждением структуры в результате фазовых превращений. Обычно такие материалы содержат также и некоторое количество пор, являющихся важным элементом их структуры.[6]
  Таблица 1
  Обобщенная  классификация основных типов дефектов
По  масштабу   По виду   По «происхождению»
1.Неоднородности  и  дефекты I рода
(крупные  поры),
??10-5м
1.Физическая  неодно- родность  образующих
структуру дисперсных
 фаз  по размеру 
1. Неоднородности  и дефекты, связанные с механизмом обра-
зования структуры и её приро-
дой
2.Неоднородности  и  дефекты II рода
(микротрещины),
?=10-5?10-7м
2. Физико-химическая неоднородность 

2. Неоднородности  и дефекты,  возникающие  в результате 
 несовершенисва  технологи-
 ческого   процесса
3.Неоднородности  и  дефекты III рода
(ультромикропоры),
?=10-7?10-10м
3. Неоднородность  в химическом  составе 
дисперсных  фаз участ-
ков поверхности  частиц
3. Наиболее крупные  неодно-  родности  и дефекты, возни-
 кающие как следствие грубого
 нарушения  технологии
 
  Для уменьшения размера неоднородностей и дефектов необходимо:
    - повысить дисперсность твердой фазы исходных компонентов, уменьшив соответственно размер частиц до  10-7—10-8м;
    -  уменьшить толщину прослойки, склеивающей эти частицы, до 10-7— 10-8м, что достигается увеличением объемного содержания твёрдой фазы в дисперсионной среде;
    -  снизить до минимума или исключить  полностью пористость, переведя оставшиеся поры в микро- и ультрамикропоры.
    Необходимое для реализации этих условий увеличение дисперсности S и объемного содержания ? твердой фазы в дисперсионной среде резко увеличивает агрегируемость систем, т. е. приводит к повышению вероятности возникновения физической неоднородности и дефектности структуры  в тем большей степени, чем выше S и ?. Поэтому задача технологии получения дисперсных материалов состоит в том, чтобы при оптимальной дисперсности Sopt и объемном содержании твердой фазы ?opt свести к минимуму или исключить полностью отрицательную роль «природных» дефектов и неоднородностей.
    Необходимо также свести к минимуму физико-химическую неоднородность и неустойчивость структуры и снизить уровень напряжений II рода.
    При получении дисперсных материалов задачей технологии является предельная однородность распределения высокодисперсной твердой фазы при оптимальном содержании ее в дисперсионной среде на начальных стадиях технологии и сохранение достигнутой однородности и высокой дисперсности после завершения фазовых превращений.[6] 
 
 
 
 

    1.3. ОСНОВНЫЕ  СТАДИИ  СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ 

    Наиболее  эффективно управление процессом структурообразования на его начальных стадиях, в период превалирования в системах структур коагуляционного типа. Именно в этот период свойства структуры определяют плотность, однородность и дисперсность конечной структуры реальных твердых тел после завершения фазовых переходов.
    Оптимальная форма воздействия на систему при смешении дисперсных фаз, уплотнении систем и их деформации в период коагуляционного структурообразования — это вибрационные воздействия в сочетании с малыми добавками поверхностно-активных веществ.
    Преимущественное  значение смешения определяется тем, что основы   структуры   закладываются      в   процессе взаимного распределения образующих ее компонентов.
 
P•103, Н/мг
i
16 ?,мин
 
       Рис. 1. Основные стадии коагуляционного структурообразования
        1 — при отсутствии вибрации;      2 — при оптимальном     вибрировании.
    Изучение  кинетики изменения этих величин, и  прежде всего ?, Р(?), указывает на существенные качественные различия в процессах структурообразования без вибрации и в сочетании с ней (рис. 1).
    В начале процесса вибросмешения происходит образование и разрушение агрегатов из тонкодисперсных частиц твердой фазы (стадии I к II). По достижении первого максимума ?, Р(?) превалирующим становится процесс разрушения структуры на отдельные рыхлые агрегаты. Элементами структуры рыхлого агрегата являются смачивающие капиллярные мениски между отдельными группами частиц твердой фазы, связываемые капиллярным давлением Р?, максимальное значение которого соответствует полному смачиванию:
    Р? = 4?/?,
    где ? — поверхностное натяжение на границе жидкость — пар,
           ? — размер отдельных агрегатов из частиц твердой фазы.
    Этим   объясняется   легкое разрушение крупных рыхлых агрегатов с образованием более мелких и прочных, которое сопровождается снижением величин ?, Р(?) (стадияII).
    Одновременно  с возникновением смачивающих менисков, образованием грубодисперсной структуры, рыхлых агрегатов из нее и их разрушением идет непрерывная миграция жидкой фазы под действием капиллярного давления к наиболее узким зазорам между частицами. Этот процесс продолжается и тогда, когда разрушение рыхлых агрегатов закончено и из них образовались более мелкие и плотные агрегаты в виде гранул. Внутри гранул зафиксирована та степень микро- и макронеоднородности структуры и распределения различных твердых фаз, которая соответствует состоянию системы в конце предыдущей стадии.
    Постоянство значения ?, Р(?) на III стадии указывает на то, что в макроструктуре смешиваемой системы в целом не происходит существенных изменений. Внутри же агрегатов при этом продолжаются активные процессы объемной миграции в наиболее тонкие поры и двухмерной миграции жидкой фазы — воды, как наиболее активного ПАВ для гидрофильных поверхностей твердых фаз, к участкам истинных контактов между частицами.
    Эта стадия характеризуется преимущественной ролью процесса двухмерной миграции. Она сопровождается возникновением двухмерного давления по границам адсорбционных слоев воды, достаточного для того, чтобы раздвинуть истинные атомные контакты на расстояние, большее или равное расстоянию ближней коагуляции (10-9см):
            Рs = ?0 - ?(Г) = b?,
    где b = RTГM;  ? = Г/Гм — адсорбционное покрытие (?<<1).
    При этом происходит снижение прочности контакта (адсорбционное понижение прочности), однако прочность структуры агрегата в целом возрастает, так как вибрация легко увеличивает плотность упаковки частиц в агрегате (рост ?), и таким образом, уменьшение прочности контакта компенсируется увеличением числа частиц в единице объема.
    В дальнейшем в результате интенсивных  соударений агрегатов при вибрации число истинных коагуляционных контактов с фиксацией частиц твердой фазы на расстоянии ближней коагуляции внутри агрегата растет, что подтверждается ростом расчетной величины Fc.
    Образование таких коагуляционных контактов  во всем объеме гранул, полное смачивание всей внутренней поверхности частиц в агрегатах-гранулах по существу является наиболее характерной особенностью этой стадии, которую поэтому можно назвать стадией формирования сплошной коагуляционной структуры внутри агрегатов.
    Завершающая стадия структурообразования — коалесценция агрегатов-гранул. Этому процессу способствуют и активные соударения при вибрации в сочетании со сдвиговыми деформациями всей системы вследствие вращения лопастей смесителя. Образование сплошной пластично-вязкой (или упруго-пластично-вязкой) системы на этой стадии (IV) превалирует над процессами ее разрушения, при этом эффективные напряжения сдвига Р(?) и вязкость ? резко возрастают. Образующаяся сплошная двухфазная коагуляционная структура настолько прочна, что разрушение ее при заданной постоянной интенсивности механических воздействий может быть незначительным, далеким от предельного (стадии V и VI). Таким образом, по мере перехода от одной стадии к последующим образуются все более плотные и прочные элементы структуры.
    Вместе  с тем степень неравномерности  распределения частиц твердых фаз различных видов, зафиксированная на предыдущей стадии, даже при длительном воздействии на систему передается «по наследству» в последующие стадии, в которых достижение однородности распределения еще более затруднено возникновением более прочных структурных элементов. Поэтому для достижения максимальной однородности и плотности на завершающей стадии коагуляционного структурообразования необходимо обеспечивать предельное разрушение того вида структуры, который является основным на каждой из предыдущих стадий структурообразования.
    Эти переходы от одного вида макроструктуры к другому могут завершаться при вибросмешивании частично или полностью. В высоконаполненных дисперсной твердой фазой системах переход к сплошной плотной двухфазной коагуляционной структуре возможен лишь при последующем виброуплотнении, сопровождающемся деформацией системы.
    Таким образом, при вибрации с удельной мощностью Iс = =а2?3, соответствующей границе перехода от псевдоожижения к псевдокинению, процесс структурообразования разделяется на последовательные стадии, локализованные во всем объеме и во времени.
    Выбор оптимальных параметров технологических  процессов переработки структурированных дисперсных систем и получения дисперсных материалов должен осуществляться в соответствии с основными стадиями коагуляционного структурообразования, а режимы технологических операций: интенсивность и длительность смешения, уплотнения и формования — должны отвечать оптимальному уровню разрушения структуры на каждой стадии структурообразования.  
 
 

    1.4. КЦК И РАСТВОРЫ  НА  ЕГО  ОСНОВЕ
    Коллоидный  цементный клей (КЦК) - конструкционный дисперсный материал с кристаллизационной структурой, образующейся в результате твердения, и полученный при «предельном» вибрировании высококонцентрированной пасты из тонкодисперсных частиц комплексного минерального вяжущего цемента в сочетании с тонкодисперсным кварцем в дисперсионной среде — воде с добавкой ПАВ и в ряде случаев ускорителей твердения.[9]
    Высокая концентрация твердой фазы в водной среде и высокая прочность образующейся после завершения фазовых переходов кристаллизационной структуры достигается оптимальным сочетанием добавок ПАВ и предельного  вибрирования системы на начальной стадии, что приводит к снижению эффективной вязкости в период смешения и нанесения паст до минимального уровня.
    Достижение  и поддержание минимального уровня эффективной вязкости высоконаполненных твердой фазой клеющих композиций КЦК —особенность технологии его приготовления. Этот процесс реализуется в оборудовании, включающем серию установок для смешения, транспортирования и нанесения, распределения высоковязких систем.
    В настоящее время КЦК и растворы на его основе широко внедрены в  различных областях промышленности для антикоррозионной и антикавитационной защиты сооружений, их гидроизоляции.[8]
    В последние годы разработаны новые типы коллоидного клея, отличающиеся повышенной плотностью, прочностью и стойкостью к агрессивным воздействиям и твердеющие без проявления усадочных деформаций.
    Общие физико-химические условия управления процессами структурообразования легли в основу технологии КЦК и коллоидных цементных растворов КЦР.[9] 

    2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КЦР И ПОКРЫТИЙ ИЗ НИХ 

    2.1.ОСНОВНЫЕ  ТРЕБОВАНИЯ  К  ПОКРЫТИЯМ  НА  ОСНОВЕ  КЦР 

    Цементное штукатурное покрытие из коллоидного  цементного раствора представляет собой жесткое водонепроницаемое штукатурное покрытие толщиной не более 1,5см, наносимое вручную либо механизированным способом в несколько наметов на изолируемую бетонную поверхность.
    Основные требования: водонепроницаемость и минимальное водопоглощение, а также сохранение адгезии покрытия к основанию и его сплошности в течение всего периода эксплуатации покрытия.[8]
    Попытки получения гидроизоляционных материалов на основе цементных вяжущих были основаны на применении уплотняющих добавок.
    Получение такого гидроизоляционного материала усложняется применением дефицитных добавок, необходимостью соблюдения точности их дозировки, их повышенной токсичностью, а также не технологичностью применения растворов, в состав которых введены эти добавки, в построечных условиях и относительно низкой водостойкостью этих добавок, что приводит со временем к их вымыванию.
    Поэтому необходимо устранить перечисленные недостатки такой гидроизоляции:
    - увеличение адгезии покрытия к изолируемым поверхностям более чем на 5 кгс/см2 (0,5 МПа), что позволит воспринимать отрывающий напор;
    - достижение механической прочности свыше 200 кгс/см2 (20 МПа) при сжатии, что позволит применять покрытие без дополнительной защиты;
    - уменьшение линейной деформации усадки покрытия менее чем на 1 % и повышение его деформативной способности, что увеличит трещиностойкость гидроизоляционного покрытия;
    - уменьшение водопоглощения гидроизоляционного материала, что позволит повысить морозостойкость  и коррозионную стойкость покрытия;
    - совершенствование технологии приготовления и нанесения гидроизоляционного материала;
    - достижение технико-экономической эффективности и прежде всего понижение стоимости и трудоемкости устройства  покрытия.
    Основные факторы, влияющие на водонепроницаемость, сплошность и долговечность штукатурных покрытии: пористость и усадка цементного раствора. Основной фактор, определяющий гидроизоляционные свойства покрытий,— удельный объем пор и характер их структуры.
    Поры  затвердевшего раствора делятся  на поры цементного камня и поры, образующиеся по контакту заполнителя и цементного камня — поры седиментационного происхождения.
    По  конфигурации поры затвердевшего цементного раствора делятся преимущественно  на открытые каналообразующие, закрытые, или замкнутые, и тупиковые (рис. 2). Тупиковые и замкнутые поры в процессе фильтрации не участвуют. Фильтрация воды через покрытие происходит только по открытым каналообразующим порам и зависит от размера пор.
    По  размерам поры обычно подразделяются на микрокапилляры (r < 10-5см), макрокапилляры (r > 10-5см) и крупные поры. При непосредственном соприкосновении с водой в покрытии в первую очередь происходит насыщение водой крупных пор и макрокапилляров. В дальнейшем идет постепенное перераспределение воды в микрокапилляры за счет капиллярных сил.
    Механизм  переноса воды под давлением через структуру цементного камня может быть представлен в следующем виде. При непосредственном соприкосновении воды с покрытием в результате действия градиента давления (?Р) и капиллярного давления (Р?) происходит продвижение воды по капилляру. При этом силы трения воды о стенки капилляра (Р?) оказывают противодействие движущейся воде. Если ?Р > Р??, то жидкость через покрытие будет перемещаться под действием градиента давления, причем перемещаемый поток жидкости при малых скоростях является ламинарным. Скорость фильтрации v согласно закону Дарси может быть выражена уравнением
              v = kJ, 
где k — коэффициент фильтрации; J — градиент напора.
 
 
 
 
 
 
 
 
  

    Рис. 2. Формы  пор:  / - закрытые  или  замкнутые;
                                        // - открытые  каналообразующие;
                                         /// - тупиковые;
                 а – прямые;  б – червеобразные;  в – петлеобразные.
    Однако  основная цель нанесения гидроизоляционного покрытия— обеспечение практической водонепроницаемости ограждающих конструкций. Это требование к гидроизоляции может быть выполнено лишь при условии, если ?Р > Р??. В этом случае передвижение жидкости осуществляется по капиллярам за счет капиллярного переноса, что характерно для капилляров с радиусом 10-5 —10-4см. При достижении жидкостью противоположной стороны поверхности гидроизоляционного покрытия знак капиллярных сил изменяется на противоположный, причем капиллярные силы препятствуют дальнейшему продвижению воды по капиллярам.
    Такая схема продвижения воды близка к условиям работы гидроизоляционного покрытия «на отрыв». В этом случае покрытие   нанесено   на   изолируемую   конструкцию   со   стороны, противоположной действию гидростатического напора.
    При работе гидроизоляционного покрытия «на  прижим», т. е. при нахождении покрытия со стороны действия напора, эта схема также приемлема. Однако в этом случае необходимо допустить, что бетон водопроницаем (соответствует истине в случае обычных тяжелых бетонов), так как иначе не было бы необходимости в устройстве гидроизоляции.
    Находясь  длительное время во влажных условиях, капиллярные поры цементного гидроизоляционного покрытия насыщаются водой. Происходит насыщение водой и пор с rЭф =10-5?10-4см, для освобождения которых при длительном пребывании в водных условиях требуется приложить давление 10—15 ат (1 —1,5 МПа). Сопротивление давлению, оказываемое насыщенными водой капиллярами, делает их практически водонепроницаемыми.
    На  водонепроницаемость цементного гидроизоляционного покрытия неблагоприятно сказываются также поры, появляющиеся в результате седиментационных процессов, происходящих в ходе нанесения цементного раствора на изолируемые поверхности. Седиментационные поры, образующиеся в цементном штукатурном покрытии в результате разной плотности исходных материалов, по данным В. В. Стольникова, могут образовываться даже при водоцементном отношении, равном 0,45.
    Водонепроницаемость цементного штукатурного покрытия в первую очередь зависит от проницаемости цементного камня и пористости, возникающей в результате седиментации, в том числе и в особенности на границе цементного камня и заполнителя.
    При разработке технологии получения штукатурного гидроизоляционного покрытия на основе цементного вяжущего внимание было уделено созданию гидроизоляционного покрытия с оптимальной поровой структурой затвердевшего цементного раствора, удовлетворяющей следующим требованиям:
    - размеры радиуса пор затвердевшего цементного раствора не должны превышать 10~4 см;
    - свести к минимуму и в пределе полностью устранить возможность образования пор седиментационного происхождения;
    - макропоры в затвердевшем цементном растворе по их длине должны иметь прерывистую структуру, т. е. постепенное уменьшение размера радиуса пор до капиллярного, либо наличие в макропоре воздушного пузырька, прерывающего ее по длине.
    Долговечность гидроизоляционного покрытия на основе цементного вяжущего в большой степени зависит от водопоглощения затвердевшего цементного раствора, которое, как известно, характеризуется способностью материала при соприкосновении с водой впитывать в себя и удерживать в порах воду.
    От  водопоглощающей способности затвердевшего  цементного раствора зависят его морозостойкость, коррозионная стойкость и водостойкость. Все эти свойства покрытия, определяющие его долговечность, естественно, зависят от характера пористости. Замкнутые и тупиковые поры, имеющие выход открытой стороной на поверхность гидроизоляционного покрытия, при соприкосновении с водой полностью заполняются и в большой степени снижают долговечность затвердевшего цементного раствора при воздействии низких температур и агрессивных сред.
    Однако  доля таких пор невелика и, как  уже указывалось, водонепроницаемость  гидроизоляционного покрытия не зависит  от этого вида пор.
    Водопоглощение  затвердевшего цементного раствора происходит в основном за счет капиллярных сил, при этом в первую очередь насыщаются водой открытые поры, непосредственно с ней соприкасающиеся. Дальнейшее продвижение воды в толщу покрытия происходит за счет капиллярных сил. Про-йикшая в глубь затвердевшего цементного раствора вода, попадая в дефектные области кристаллической решетки, ослабляет кристаллизационный каркас, понижая при этом прочность материала при сжатии и изгибе. Такое понижение прочности при насыщении материала водой характеризуется коэффициентом размягчения:
    K=Rн/R;            K=Rнизг/Rизг;
где Rн, Rнизг - пределы прочности при сжатии и изгибе образцов, насыщенных водой;
       R, Rизг -  то же, в абсолютно сухом состоянии.
    Понижение прочности водонасыщенных образцов по сравнению с сухими образцами есть прямое следствие проявления эффекта адсорбционного понижения прочности («эффекта Ре-биндера»).
    Вместе  с тем в результате длительного  контакта затвердевшего цементного раствора с водой происходит повышение плотности материала за счет более глубокой гидратации составляющих цемента.
    Водонепроницаемость гидроизоляционного штукатурного цементного покрытия зависит не только от водонепроницаемости самого цементного раствора, но и от сплошности покрытия, обеспечиваемой отсутствием дефектов в нем.
    Развитие  деформации усадки в затвердевшем цементном  растворе — одна из основных причин появления микротрещин в гидроизоляционном  цементном штукатурном покрытии. Эти деформации  возникают и  развиваются  в  результате  физико-химических процессов, происходящих при схватывании и твердении цементного вяжущего.
    Каковы  же причины возникновения усадки в цементном растворе? Причины  этого явления заключаются в  следующем.
    В начальный период твердения цементного камня усадка возникает в результате развития процессов контракции. Под контракцией понимается явление, происходящее в системе «цемент— вода», вызывающее уменьшение первоначального объема исходных составляющих в процессе гидратации цемента. При взаимодействии цемента с водой сумма объемов исходных материалов превышает объем продуктов гидратации на 3%.
    Одновременно  с процессом контракции происходит испарение воды из системы «цемент — вода», причем интенсивность этого процесса зависит от относительной влажности окружающей среды.
    В результате контракции и испарения воды при упрочнении структуры происходит сжатие образующегося кристаллизационного каркасл, при лом каркас воспринимает внутренние сжимающие напряжения за счет увеличения капиллярного давления. Возникшие напряжения могут вызвать деформации неокрепшего каркаса и появление в нем микродефектов. При упрочнении структуры кристаллизационного каркаса это явление к возникновению микродефектов не приводит.
    Существенное  значение в развитии деформации усадки имеют капиллярные силы, возникающие в капиллярах цементного камня в сформированном жестком кристаллизационном каркасе. Эти силы возникают в результате появления в капиллярах микроменисков жидкой фазы. Однако при исчезновении микроменисков действие сжимающих каркас капиллярных сил прекращается. Такое явление возможно при полном заполнении капилляров цементного камня водой. Если кристаллизационный каркас не способен сопротивляться действию капиллярных сил, то происходит наращивание внутренних напряжений, в результате чего появляются микродефекты кристаллизационного каркаса цементного камня.
    Развитие  усадки в дальнейшем происходит в  результате испарения воды на участках контакта геля со структурным каркасом, а также контактов мелких кристаллов гидросиликата кальция между  собой. Для предотвращения появления микротрещин в покрытии необходимо создать в начальный период формирования структуры цементного камня повышенную плотность новообразований и прочный кристаллизационный каркас. Нужно обеспечить повышенную водоудерживающую  способность материала в начальный период. В дальнейшем необходимо поддерживать равномерный рост прочности кристаллизационного каркаса и повышение уплотнения структуры в результате развития процесса гидратации. 
 

          ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СОСТАВОВ
ВЯЖУЩЕГОДЛЯ КЦР
    КЦР - гидроизоляционный штукатурный материал, состоящий из высокодисперсного цемента и высокодисперсного минерального порошка (наполнителя) и более крупного песка (заполнителя) в сочетании с пониженным содержанием воды, приготовляемого методом вибрационной активации с введением добавок ПАВ. Совместное воздействие вибрации и вводимых в состав ПАВ обеспечивает требуемую подвижность раствора.
    При разработке гидроизоляционного цементного штукатурного покрытия была поставлена задача получения гидроизоляционного материала с заданными свойствами, не зависящими от случайных факторов. Выдвигалось дополнительное требование о необходимости использования недефицитных местных исходных материалов.[8]
    Таким гидроизоляционным материалом является КЦР, полученный в результате использования тонкодисперсной смеси, включающей микронаполнитель и крупнодисперсный заполнитель. Для получения составов КЦР с необходимыми гидроизоляционными свойствами могут использоваться в качестве вяжущего как тонкомолотая цементно-песчаная смесь, так и высокомарочные цементы заводского помола в сочетании с тонкодисперсными  наполнителями. Подбор гидроизоляционных составов КЦР и исследование их свойств осуществлялось с использованием цементов различных видов и марок, тонкодисперсных естественных и искусственных наполнителей, заполнителей, поверхностно-активных веществ и полимерных добавок. Основные  характеристики исходных материалов в табл. 2 и 3.
    Применяемый в качестве заполнителя строительный песок предварительно просеивался через сито с ячейками 2,5мм; в дальнейшем при приготовлении КЦР использовался песок, прошедший через ячейки сита этих размеров. Песок более крупной фракции не применялся, так как предварительными исследованиями было установлено, что увеличение фракции песка в сторону увеличения размера частиц значительно понижает водонепроницаемость гидроизоляционного покрытия из КЦР и вместе с тем затрудняет устройство покрытий.
    Применяемый в качестве заполнителя при устройстве гидроизоляции из КЦР, относится к группе мелких песков.
    Таблица 2
    Характеристика  минеральных  исходных  материалов 

Наименование исходных   материалов
Марка Удельная поверх-
ность,
см2
Плотность, г/см3
Объёмная  масса, г/см3
в рыхлом состоянии
в уплотнённом состоянии
Виды  цементов 
Портландцемент 

Виды  наполнителя 

Маршалит
Кварц молотый
Кирпичный порошок
Цементная пыль
Зола  электрофильтров 

Виды  заполнителей 

Песок  для строит. раб.
Порошок железный
 
400 500 
 
 

-
КП-3
-
-
- 
 
 

-
ПЖ-3
 
2785 2985 
 
 

2772
3544
6300
6300
3680 
 
 

-
-
 
3,09 3,09 
 
 

2,70
2,72
2,66
2,74
2,17 
 
 

2,66
7,77
 
0,915 0,915 
 
 

1,092
1,100
0,75
0,65
0,69 
 
 

-
-
 
1,162 1,162 
 
 

1,442
1,295
1,023
0,932
0,813 
 
 

-
-
Таблица 3
    Характеристика  ПАВ  и минеральных  добавок
Наименование Марка Сухой остаток pH
ПАВ 
Сульфитно-дрожжевая  бражка (СДБ) 

Полимерные  добавки 

Эпоксидная  смола  диановая
Каучук  жидкий  нитрильный
Полиэтиленовая  эмульсия
 
 
КБЖ 
 
 
ЭД-16, ЭД-20
СКН-10-1А
ПЭЭ
 
 
40 
 
 
-
-
27,4
 
 
- 
 
 
-
-
7,6
 
    В  таблице 4 приведены химический и минералогический  состав  цементов.
    Химический  состав  цементов                       Таблица 4
Портландцемент SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O п.п.п. ?
    400     500
 21,10  20,50
5,30 5,71
3,56 3,84
61,41 60,56
4,00 4,02
2,60 2,77
0,58 -
0,11 -
1,11 1,64
99,77 99,04
 
    С помощью  метода  фазового  рентгеноструктурного анализа  наполнители  разделили  на группы  по  сходным физико-механическим свойствам  и  по химическому  составу  основного  компонента. (Таблица 5)
    Группа  наполнителей                                 Таблица 5
1 группа (К) 2 группа (И) 3 группа (З)
Молотый песок Кварц молотый
Маршалит
Кирпичный  порошок
Известняковый порошок Пыль  электрофильтров
Цементная  пыль
Зола ТЭС
 
    В табл. 6 приведен зерновой состав используемого при исследовании в качестве заполнителя песка.
Зерновой  состав песка                  Таблица   6 

Остатки на ситах, % 

      Размер отверстий  сит, мм
1,25 0,63 0,315 0,14 Проход сквозь сито 0,14мм
Частные Полные 5,3 5,3 19,4 24,7 26,5 51,2 26,6 77,8
22,2 -
    Определение оптимальных составов коллоидного  цементного раствора   проводилось  с  учетом   кинетики  структурообразования, максимальной заданной водонепроницаемости, по минимальной усадке и повышенной деформативности, обеспечивающей сплошность гидроизоляционного покрытия из КЦР.
    Водонепроницаемость зависит от характера поровой структуры затвердевшего цементного раствора. Однородная микрокапиллярная мелкокристаллическая структура такого покрытия обеспечивает его повышенную водонепроницаемость. Такая структура в основном определяется структурой затвердевшего вяжущего и контактной зоной на границе с заполнителем.
    Поэтому для определения оптимальных  составов коллоидного цементного раствора целесообразно в первую очередь исследовать различные составы вяжущего, представляющего собой смесь портландцемента и микронаполнителя. Последний имеет существенное значение для создания упорядоченной мелкокристаллической микрокапиллярной структуры цементного камня, играя роль «готовых подложек», на поверхности которых преимущественно образуются зародыши гидратных новообразований. Эти двухмерные зародыши прочно фиксируются на поверхности микронаполнителя и в дальнейшем, жестко закрепляясь на поверхности частиц, интенсифицируют организованный рост структуры цементного камня в направлении, перпендикулярном поверхности частиц микронаполнителя. В отсутствие микронаполнителя зародыши кристаллов новообразований образуются преимущественно на частицах исходного цемента, так как их физико-химические свойства наиболее близки к возникающим новообразованиям. Однако в дальнейшем происходит растворение в воде с поверхности частицы исходного цемента его составляющих, и поверхность, на которой закреплен зародыш, становится нестабильной.
    Зародыши  кристаллов новообразований при этом смываются с поверхности частицы водой, входящей в состав раствора, и оказываются в ней во взвешенном состоянии. В дальнейшем в результате участия этих частиц коллоидных размеров в тепловом броуновском движении происходят их случайные столкновения и при условии фиксации на расстоянии ближней коагуляции — срастание. Структура цементного камня при этом становится случайной, неорганизованной.
    В процессе формирования структуры цементного камня в цементно-водной системе с момента затворения вяжущего водой происходит постепенное изменение характера связей между дисперсными фазами. В начальном периоде — периоде формирования— в системе преобладает коагуляционная структура с незначительной долей кристаллизационной. В этот период, характеризуемый преобладанием квазиобратимых по прочности коагуляционных контактов, на цементно-водную пасту возможны механические воздействия, которые не приводят к понижению прочности затвердевшего цементного камня. Этот период, называемый «жизнеспособностью» цементно-водной системы и совпадающий по времени с индукционным периодом  структурообразования,   является  важной  технологической характеристикой гидроизоляционного материала на основе цементного вяжущего. Коллоидные цементные растворы с оптимально подобранным составом вяжущего технологичны, хорошо наносятся на изолируемые поверхности. По окончании периода формирования структуры вследствие резкого возрастания содержания в системе прочных фазовых необратимо разрушающихся контактов между кристаллами новообразований цемента в цементно-водной системе начинает преобладать конденсационно-кристаллизационная структура. Такая структура из-за наличия фазовых контактов между частицами новообразований тиксотропно не восстанавливаема и механические воздействия на нее приводят к необратимой потере прочности.
    Определение «жизнеспособности» вяжущего коллоидного  цементного раствора осуществляется с  помощью конического пластометра  МГУ.(Рис.3)
    В основе метода коническою пластометра лежит изменение величины пластической прочности Рт во времени, которая рассчитывается по глубине погружения конуса в исследуемую систему:
    Рт = К? F/h2m,
где К?— постоянный коэффициент для конуса при угле а = 45;
      hm — глубина погружения конуса, равная 0,5см; F — нагрузка на конус.  
    Рычажный  конический пластометр системы МГУ  представляет собой рычаг, укрепленный на стойке с опорной плитой. Расстояние А от оси до центральной оси площадки нагружения пластометра регулируется выдвигаемым штоком.
    

    Рис. 3. Конический пластометр системы МГУ
1— опорная плита; 2— подъемный столик; 3— площадка для нагружения;
4 — шток; 5 — конус; 5 — площадка; 7 — направляющая втулка; 8 — скоба; 9 — ограничитель перемещения рычага;   10— индикатор;    11 —-ось;    12—противовес;    13 — стойки. 

    Перед началом работы рычажная система приводится в равновесие противовесом. Измерение величины погружения конуса в исследуемую цементно-водную систему осуществляется индикатором. Исследуемая цементно-водная система помещается в специальные чашечки высотой 1см, устанавливаемые при измерении на подъемный столик пластометра. Перед началом нагружения рычажной системы поверхность уложенного раствора приводится в соприкосновение с вершиной конуса. Первый отсчет снимается через 5 мин после приготовления растворной смеси, последующие — с промежутками в 20—30 мин. Расчет   величины   нагрузки   на   конус   осуществляется   по формуле
    F = PкА/а,
где k — коэффициент, учитывающий трение; Р — масса груза, устанавливаемого на площадку, кг;  А/а — соотношение плеч рычага.
  По  результатам строится кривая структурообразования. За жизнеспособность материала принималось время, характеризующее период формирования структуры. На графике этот период отображается кривой изменения пластической прочности Рт в зависимости от времени от начала осей координат до точки резкого изменения направления кривой.
3. МЕТОДЫ  ПРИГОТОВЛЕНИЯ  И  НАНЕСЕНИЯ  КЦР 

3.1. ПОДГОТОВКА  ИСХОДНЫХ  МАТЕРИАЛОВ 

    Гидроизоляционные и физико-механические свойства коллоидных цементных растворов зависят от качества исходных материалов Подготовка исходных материалов является важной частью технологической схемы приготовления коллоидных цементных растворов состоит в следующем:
    - транспортировка исходных материалов на приобъектные склады;
    - хранение в условиях строительства;
    - сушка микронаполнителей и заполнителей;
    - просеивание заполнителей;
    - приготовление сухой смеси;
    - дополнительный помол вяжущего или его компонентов;
    - хранение дополнительно молотых материалов.
    Доставка  исходных материалов на приобъектные склады. Перевозка микронаполнителя осуществляется в мешках (полиэтиленовых или из крафт-бумаги) либо навалом в автомашинах, а перевозка песка — в автосамосвалах.
    Хранение  исходных материалов в условиях строительства. При длительном хранении портландцемента вследствие его гигроскопичности происходит частичная гидратация зерен цемента, понижающая его активность. Поэтому портландцемент необходимо хранить в закрытых емкостях. Во избежание дополнительной сушки микронаполнитель при хранении также защищают от увлажнения. Строительный песок, предварительно высушенный и просеянный, предохраняется от влаги, но незначительное увлажнение песка допустимо. В этом случае при определении водосодержания составов КЦР необходимо учитывать имеющуюся в песке воду. Все полимерные добавки, содержащие в своем составе воду, в зимний период должны храниться в помещениях, температура воздуха в которых превышает +10° С.
    Сушка микронаполнителей  и заполнителей. Высушивание минеральных составляющих до 5% влажности необходимо при приготовлении исходной сухой смеси микронаполнителя и заполнителя с портландцементом, т.к. излишняя влага приводит к потере активности цемента.
    В условиях строительной площадки используют жаровню.
    Сушка песка в сушильных барабанах, применяемых на асфальтобетонных заводах, основана на принципе противоточного прохождения горячих газов через высушиваемый сыпучий материал.   
      Просеивание заполнителей. Песок, поступающий к месту приготовления сухой смеси или КЦР, содержит частицы крупных фракций. Получение песка необходимой гранулометрии осуществляется его просеиванием через вибросито, имеющее размеры ячеек 2,5?2,5 мм или 3?3 мм.
    Приготовление сухой смеси. Централизованное приготовление сухой смеси наиболее целесообразно, т.к. позволяет получить однородную смесь исходных материалов. Сухое перемешивание составляющих осуществляется в любых смесителях принудительного действия, предназначенных для приготовления бетона или раствора.
    Дополнительный  помол  вяжущего    или    его    компонентов.
    Домол цемента может осуществляться либо совместно с песком, либо раздельно. Совместный домол цемента производить рациональнее, поскольку минеральные частицы песка оказывают абразивное воздействие на зерна цемента. Домол осуществляется в шаровых, стержневых либо в вибрационных мельницах.
    Хранение  дополнительно молотых  материалов. Сухая смесь цемента и песка предъявляет особые требования к сохранению активности цемента, имеющего высокоразвитую удельную поверхность. При хранении этой смеси необходимо изолировать ее от гигроскопической влаги окружающего воздуха, что лучше всего осуществляется при хранении материала в герметически закрывающихся емкостях.
3.2. СМЕШЕНИЕ  И АКТИВАЦИЯ РАСТВОРОВ 

    Главное условие получения материалов с повышенной гидроизолирующей способностью состоит в том, чтобы в результате завершения комплекса технологических операций создать плотную структуру материала с высокой дисперсностью и однородностью.
    Однако  реализация сочетания высокой дисперсности и большой концентрации дисперсной твердой фазы сопровождается на начальных стадиях технологии возникновением высоковязких трудно-перерабатываемых композиций. В результате верхний предел концентрации и дисперсности твердой фазы невелик. Это препятствие можно устранить за счет избыточного количества дисперсионной среды.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.