Совершенствование составов и технологии цементного бетона с применением высокочастотной диэлькометрии

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………….6

Глава 1 ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ВОДОЙ,
ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И ИХ СВЯЗЬ С
ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ(АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР) ……….. 13

1.1 Особенности процесса гидратации цемента ……………………………………………….. 13

1.1.1 Изменение структуры при взаимодействии цемента с водой ……………………. 13

1.1.2 Изменение скорости гидратации ……………………………………………………………… 15

1.1.3 Влияние внешних воздействий на процесс гидратации цемента……………….. 16

1.2 Формирование структуры цементного камня. Влияние на неё различных
добавок …………………………………………………………………………………………………………… 17

1.3 Воздействие электрических и магнитных полей на гидратационное твердение
цементных материалов ……………………………………………………………………………………. 21

1.4 Изменение электрофизических свойств при гидратационном твердении
портландцемента …………………………………………………………………………………………….. 24

1.5 Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери компонентов
цементного камня и бетона ……………………………………………………………………………… 26

1.5.1 Диэлектрическая проницаемость …………………………………………………………….. 27

1.5.2 Диэлектрические потери …………………………………………………………………………. 29

1.5.3 Связь диэлектрических свойств с энергетическими характеристиками
веществ …………………………………………………………………………………………………………… 33

1.6 Заключение, постановка цели и задач исследования …………………………………… 36

Глава 2 ИССЛЕДОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ,
МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ ………………………………………………………………………………. 39

2.1 Характеристики исследованных материалов ………………………………………………. 39
2.1.1 Цемент ……………………………………………………………………………………………………. 39

2.1.2 Волластонит ……………………………………………………………………………………………. 39

2.1.3 Диабаз …………………………………………………………………………………………………….. 42

2.1.4 Известняк ……………………………………………………………………………………………….. 44

2.1.5 Другие добавки ……………………………………………………………………………………….. 45

2.1.6 Вода………………………………………………………………………………………………………… 46

2.1.7 Керосин…………………………………………………………………………………………………… 46

2.2 Методы исследования ………………………………………………………………………………… 46

2.2.1 Определение нормальной густоты цемента и механической прочности
цементного камня ……………………………………………………………………………………………. 46

2.2.2 Определение дисперсности материалов …………………………………………………… 46

2.2.3 Исследование структуры цементного камня …………………………………………….. 47

2.3 Разработка методики высокочастотного диэлькометрического анализа
процесса гидратационного твердения портландцемента …………………………………… 47

2.3.1 Возможности применения диэлькометрии при исследовании процессов
гидратации цементного камня …………………………………………………………………………. 47

2.3.2 Разработка метода контроля диэлектрических свойств концентрированных
цементных суспензий, цементного камня и бетона ………………………………………….. 48

2.3.3 Выбор оптимальной конструкции измерительной ячейки ………………………… 49

2.3.4 Методика исследования диэлектрических свойств цементного камня и
бетона……………………………………………………………………………………………………………… 56

2.4 Методология диссертационной работы ………………………………………………………. 57

2.5 Выводы по главе 2 ……………………………………………………………………………………… 59

Глава 3 ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ТВЕРДЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ СУСПЕНЗИЙ …………… 61
3.1 Диэлькометрическое исследование процесса гидратации портландцемента … 61

3.2 Влияние добавки дисперсного волластонита на диэлектрические свойства
суспензии «цемент-вода» ………………………………………………………………………………… 66

3.3 Диэлектрические свойства концентрированных суспензий «цемент-вода» с
добавлением диабаза и известняковой муки …………………………………………………….. 71

3.4 Диэлектрические свойства концентрированных цементных суспензий при
введении суперпластификатора ……………………………………………………………………….. 75

3.5 Диэлькометрическое исследование влияния электролита на свойства
концентрированных цементных суспензий ………………………………………………………. 78

3.6 Выводы по главе 3 …………………………………………………………………………………….. 81

Глава 4 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И БЕТОНА. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 84

4.1 Исследование диэлектрических свойств и прочности при сжатии образцов
цементного камня при твердении в нормальных условиях ………………………………. 85

4.2 Влияние режима тепловлажностной обработки на диэлектрические свойства и
механическую прочность цементного камня ……………………………………………………. 88

4.3 Исследование структуры образцов цементного камня, твердевшего в
нормальных условиях и после тепловлажностной обработки …………………………….. 94

4.3.1 Результаты рентгенофазового анализа …………………………………………………….. 94

4.3.2 Результаты термического анализа ……………………………………………………………. 99

4.3.3 Обсуждение результатов ……………………………………………………………………….. 103

4.4 Определение возраста бетона методом высокочастотного
диэлькометрического контроля ……………………………………………………………………….. 104

4.5 Оценка качества бетона строительных объектов методом высокочастотной
диэлькометрии ………………………………………………………………………………………………. 107

4.6 Реализация результатов работы ………………………………………………………………….. 111
4.7 Выводы по главе 4 ……………………………………………………………………………………… 111

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………. 114

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ………………………………………………………………………………….. 117

ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………………………………………… 121

Приложение 1 Результаты диэлькометрического анализа (частота 1,5 МГц)
концентрированных суспензий: «цемент-вода», «цемент-керосин», «волластонит-
вода», «волластонит-керосин» …………………………………………………………………………. 137

Приложение 2 Результаты диэлькометрического анализа суспензии «цемент-
вода» с добавлением дисперсного волластонита ………………………………………………. 139

Приложение 3 Результаты анализа дифрактограмм образцов цементного камня,
твердевших в течение 3 и 28 суток при нормальных условиях и после
тепловлажностной обработки. …………………………………………………………………………. 142

Приложение 4 Инструкция по определению возраста тяжёлого бетона
диэлькометрическим методом …………………………………………………………………………. 147

Приложение 5 Инструкция по определению оптимальной дозировки добавок в
раствор диэлькометрическим методом …………………………………………………………….. 158