НАНОТЕХНОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В.С. Жабреев

Челябинский институт путей сообщения

Проблема получения прочных строительных материалов, изделий при минимальных затратах труда, энергетических и материальных ресурсов продолжает оставаться весьма актуальной.

В связи с этим имеют место следующие варианты технологической задачи изготовления изделий на основе вяжущего компонента (цемента, гипса, извести):

1) получение максимальной прочности изделий при заданном расходе вяжущего компонента смеси;

2) получение исходной прочности изделия при минимальном расходе вяжущего компонента смеси.

Одним из способов повышения прочности изделий на основе вяжущего является обработка последнего электрическим электромагнитным полями одновременно [Пат. 2366510, Способ активации вяжущего материала (цемента, извести, гипса) строительных изделий / В.С. Жабреев; опубл. 10.09.2009, Бюл. №25]. Преимущество данного способа – сравнительно небольшие затраты электрической энергии на обработку вяжущего материала.

Из анализа электрофизических процессов направленного воздействия электрического поля на газодисперсную среду следуют рекомендации:

1. Для увеличения эффективности обработки вяжущего в электрическом поле необходимо создавать условия для отрицательной униполярной зарядки.

2. Высокая эффективность заряжения частиц обеспечивается созданием электрического поля высокой напряженности с помощью импульсного источника питания, что наряду с механическим встряхиванием способствует удалению с электродов экранирующих частиц.

3. Использование тихого разряда вместо коронного позволяет создать равномерное распределенное электрическое поле и ограничить ток разряда.

В лабораторных условиях получено два вида образцов: контрольные и экспериментальные. Контрольные образцы изготовлены по традиционной технологии, экспериментальные - на основе обработанного вяжущего. Обработка вяжущего произведена непосредственно перед замесом компонентов смеси.

Экспериментальные исследования влияния обработки извести в электрическом поле тихого разряда на прочность силикатного кирпича проведены на заводе. Анализ результатов эксперимента показал, что прочность экспериментальных образцов выше прочности контрольных образцов на (30¸70) %, причем величина прироста прочности находится в прямопропорциональной зависимости от активности обрабатываемой извести.

Экспериментальные исследования влияния обработки гипса в электрическом поле тихого разряда на механические характеристики форм для литья колес показали:

1) прочность экспериментальных образцов выше прочности контрольных образцов на (30¸40) %;

2) скорость твердения экспериментальных образцов в два раза выше аналогичного показателя для контрольных образцов.

Кроме того, отмечена повышенная гладкость поверхности экспериментальных образцов.

Экспериментальные исследования влияния обработки портландцемента в электрическом:

1) эффективность обработки вяжущего в поле тихого разряда зависит от химического состава воды затворения: прирост прочности цементных образцов, изготовленных на водопроводной воде, составляет 12,5 %, а на дистиллированной воде -30,0 %;

2) объемный вес экспериментальных образцов на 1,4 % выше аналогичного показателя для контрольных образцов;

3) существенное влияние на результат электрообработки портландцемента оказывает порядок соединения компонентов смеси. Лучшие результаты получены для последовательности замеса: (цемент + вода) + песок;

4) усовершенствованная технология, использующая электрообработку вяжущего непосредственно перед смешиванием компонентов, позволяет снизить расход вяжущего на 10 % при сохранении прочности изделий.

Сопоставляя кинетики электросопротивлений контрольного и экспериментального образцов можно отметить, что начальный период твердения (до 20 сут) характеризуется практическим совпадением характеристик. В последующий же период твердения (до 28 сут) сопротивление экспериментального образца в 2¸4 раза меньше аналогичного показателя для контрольного образца.

Кроме того, при подготовке растворных образцов с одинаковым водоцементным отношением зафиксировано различие в консистенции раствора и в гладкости поверхности образцов, приготовленных на активированном и неактивированном цементах: раствор на основе активированного цемента получается более густым, поверхность экспериментального образца более гладкая Результаты проведенных исследований свидетельствуют об увеличении сорбционной способности цемента после его активации и уменьшении количества воздушных пор (восстановлении токопроводящих каналов), что имеет своим результатом повышение прочности образцов изделий.