CC BY
20ruslan@intbel.ru
Лесовик Р.В., канд. техн. наук, доцент. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
АКТИВАЦИИ НАПОЛНИТЕЛЕЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ
В настоящее время, не смотря на мировой финансовый кризис, продолжают реализовываться такие крупномасштабные проекты как «Доступное жилье гражданам России» и подготовка к олимпиаде в Сочи 2014. В связи с этим остро стоит вопрос о снижении себестоимости строительства, поэтому наиболее эффективным является внедрение новых разработок и технологий Российских ученых.
Появление во второй половине 80-х годов эффективных добавок в бетоны, называемых суперпластификаторами, позволило существенно улучшить физико-механические свойства бетонов и технологические характеристики бетонных смесей. Уже тогда появилась возможность резко увеличить прочностные характеристики бетонов, доведя в отдельных случаях его прочность до 10001200 кг/см2, широко применить для бетонирования особо сложных конструкций, литье не только обычные, но и высокопрочные бетоны.
В настоящее время найдены новые возможности усовершенствования вяжущих материалов и технологии бетонных работ. Эти возможности связаны с принципиально новыми методами использования суперпластификаторов, созданием на их основе композиционных вяжущих веществ (КВВ). Применение КВВ позволяет потенциально увеличить реальную активность цемента в 2-2,8 раза, и соответственно, прочность бетона в 1,5-2 раза. Дальнейшее повышение прочности ограничивается свойствами и характеристиками заполнителей. Ясно, что такой прирост прочности может быть реализован в виде существенных технологических преимуществ.
Потенциальные возможности увеличения прочности бетона, как правило, могут быть преобразованы в различные превышенные другие его характеристики и особенно технологические его свойства. Внедрение КВВ с этой точки зрения обеспечивает так же возможности расширения этих свойств, которые позволяют говорить
о принципиально новых технологических возможностях бетонных смесей. [1-3].
В то же время актуальным является вопрос использования техногенного сырья. Что особенно важно для региона КМА, где находятся крупнейшие в мире месторождения техногенного песка - отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (ММС). Они отличаются от традиционно применяемого песка полиминеральным составом, а также наличием кварца различных генетических типов, включая более реакционноспособные разновидности [1]. Отдельные зерна кварца имеют остроугольные сколы с несовершенной спайностью, раковистым изломом. На некоторых гранях видны следы механического воздействия, но чаще встречаются моно- и полиминеральные агрегаты хвостов ММС. Мономинеральные зерна агрегатов состоят преимущественно из кварца остроугольной, несколько вытянутой формы с ярко выраженным раковистым изломом и шероховатой поверхностью. Преобладают среди хвостов ММС полиминеральные агрегаты, которые состоят из частиц кварца, магнетита, гематита и других минералов. Поэтому использование данных отходов в качестве кремнеземистого компонента КВВ позволит обеспечить высокую плотность и качество цементного камня, а, следовательно, и бетонов на их основе и снизить себестоимость последних.
Для активации отходов ММС, последние подвергали термической обработке при температуре 600 и 900°С. Анализ рентгенограмм показал общее снижение степени кристалличности данных отходов в направлении «0°С - 600°С - 900°С». Для сравнения были проведены аналогичные исследования с вольским песком.
Возрастание дефектности кристаллической структуры вещества способствует разрушению контактной зоны между породообразующими минералами, предел прочности которой значительно ниже, чем прочность крис-
Таблица 1
Свойства отходов ММС железистых кварцитов
Материал обжига, °С) Истинная плотность, кг/м3 Насыпная плотность, кг/м3 Водопотребность, % Пустотность, %
ММС (0) 3120 1300 25 59,3
ММС (600) 3115 1270 27,5 60,55
ММС (900) 3118 1264 28,5 60,75
Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова
2009, № 1
песок (900)
песок (600)
песок (0)
ммс
(900)
ммс
(600)
700
650
600
550
500
450
350
л н о о
400 | о> га о К
300 | д
250 |
£
200
150 100 50
ммс (0)
0
Рис. 1.-Зависимость удельной поверхности наполнителей ВНВ от времени помола
таллов в техногенном песке. Это ведет к увеличению водопотребности, пустотности, удельной поверхностьи и скорости помола обоженного песка (табл. 1, рис. 1).
Рост активности у КВВ на термообработанных отходах и активном портландцементе составляет 33% на отходах ММС(600) и 24% на отходах ММС(900).
При этом несмотря на высокую водопотребность отходов ММС железистых кварцитов, значения прочности КВВ как на основе отходов ММС, так и на основе ВП
Свойства вяжущих на основе от
практически одинаковые. Это объясняется хорошей адгезией цементного камня к отходам ММС, все породообразующие минералы которых имеют большое количество структурных дефектов. Это позволяет ускорить и улучшить их взаимодействие с клинкерными минералами при формировании новообразований.
Но наиболее эффективно, как показали результаты исследований, использовать прошедшие термическую
Таблица 2
)в ММС железистых кварцитов
Наименование вяжущего Наполнитель НГ,% Начало схватывания, мин. Конец схватывания, мин. Активность при твердении в течение, МПа
7 сут. 28 сут.
Ruзг Rсж Иизг Rсж
КВВ -60 ММС (0) 19,87 130 300 6,07 30,7 6,56 57,3
ММС (600) 21,87 100 320 5,1 32,25 7,45 68,0
ММС (900) 22,75 110 325 6,4 33,9 7,98 63,5
ПЦ 500 Д0 24,75 160 220 6,8 36,0 8,0 51,0
Таблица 3
Свойства вяжущих на основе вельского песка (ВП)
Наименование вяжущего Наполнитель НГ,% Начало схватывания, мин. Конец схватывания, мин. Активность при твердении в течение, МПа
7 сут. 28 сут.
Rror Ясж Rror Ясж
КВВ -60 ВП (0) 18,75 130 290 6,2 31,2 8,1 59,9
ВП (600) 18,7 130 300 7,3 40,9 8,7 65,17
ВП (900) 18,75 120 290 6,8 39,8 9,06 64, 9
ПЦ 500 Д0 24,75 160 220 6,8 36,0 8,0 51,0
Таблица 4
Свойства вяжущих на лежалом цементе
Наименование вяжущего Наполнитель НГ,% Начало схватывания, мин. Конец схватывания, мин. Активность при твердение в течении, МПа
7 сут. 28 сут.
Rror Rсж Rror Rсж
КВВ -60 ММС (0) 22,87 115 585 4,81 23,7 6,85 34,8
ММС (600) 21,62 110 580 5,77 38,98 7,64 50,63
ММС (900) 23 120 587 5,70 34,15 7,45 40,68
ПЦ 500 Д0 лежалый ПЦ 500 Д0 24,75 110 300 5,42 19,88 6,98 30,1
обработку наполнители для получения КВВ на «лежалом» цементе. Так как увеличение прочности достигает 68% у КВВ на отходах ММС(600) и 35% на отходах ММС (900) (табл.4).
Предпосылкой повышения активности КВВ на основе обожженных ММС служило образование в последних поверхности с нескомпенсированными зарядами за счет самопроизвольного разрушения в процессе термообработки, т.е. активизации макродефекта кристаллов - поверхности.
Таким образом, установлена возможность повышения активности КВВ на основе отходов ММС железистых кварцитов путем обжига последних, за счет образования в отходах поверхности с некомпенсированными зарядами при самопроизвольном разрушении в процессе термообработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лесовик, Р.В. Мелкозернистые бетоны для дорожного строительства с использованием отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов / Р.В. Лесовик. - Дисс.... канд. техн. наук, - Белгород, 2002.- 207 с.
2. Подмазова, С.А. Высокопрочные бетоны на вяжущем низкой водопотребности / С.А. Подмазова // Бетон и железобетон. - 1994. - № 1 - с. 12-14.
3. Цементы низкой водопотребности-вяжущие нового поколения / Б.Э. Юдович, А.М. Дмитриев, С.А. Зубехин, Н.Ф. Башлыков и др. // Цемент и его применение. - 1997. -№78.- с.15-18.
*Данная работа выполнялась при финансовой поддержке в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нанодисперных модификаторов с учетом типоморфизма сырья».
