CC BY
8Выводы
Изменение способа введения добавки сказывается на кинетике гидратации в индукционный и ускоренный период. Дополнительная порция суперпластификатора, вводимая после 60 мин, полностью восстанавливает исходный уровень эффективной вязкости и осадки мини-конуса. Прочность цементного камня вне зависимости от времени дополнительного введения добавки возрастает во все контрольные сроки. По данным электронной сканирующей микроскопии не отмечено существенных отличий в макро и микроструктуре цементного камня после 10 суток твердения. Количественный элементарный анализ по данным EDX - спектрограмм показал практически одинаковое содержание кальция и других элементов, входящих в состав цементного камня.
К числу не до конца выясненных вопросов относится влияние повторного дозирования на воздухововлечение, однородность распределения новой порции добавки в барабане бетоносмесителя и др.
Список литературы
1. Neville A.M. Wlasciwosci betonu. Wydanie czwarte, Wydawnictwo Polski Cement, Krakow 2010, 829 s.
2. JamrozyZ. Betonijegotechnologie. Nowe wydanie uwzgl^dniaj^ce PN-EN206-1, Warszawa: Wyd. PWN, 2005. — 506 s.
3. Saeed K.R. Improving compressive strength of concrete by a two-step mixing method, Cem.Concr.Res. 26 (1996) 585-592 s.
4. ChiocchioG., Paolini A.E. Optimum time for adding superplasticizer Portland // Cem. Concr.Res. -15 (5) (1985).-S.901- 908.
5. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - М., 1998. - 768 с.
УДК. 666.9.015.42
Свищ И.С., к.т.н., доцент, Носатова Е.В., инженер
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КАРБОНАТНЫХ ОТХОДОВ И ЦЕОЛИТОВ НА СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ, ПРОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ШЩВ НА ОСНОВЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА С СИЛИКАТНЫМ МОДУЛЕМ МС=1,5-1,7
В статье рассматриваются исследование влияния карбонатных отходов и цеолитов на сроки схватывания, прочность и качество ШЩВ на основе жидкого стекла с силикатным модулем Мс=1,5-1,7
жидкое стекло, доменный гранулированный шлак, шлакощелочное вяжущее, вещество, начало схватывания, конец схватывания, тонкость помола, плотность раствора, растворошлаковое отношение, прочность
Шлакощелочной цемент (ШЩЦ) является конкурентом на рынке вяжущих материалов обычному портландцементу и его разновидностям. На ряду с конкуренцией, ШЩЦ одновременно дополняет, и расширяет возможности этого рынка, области его использования, дает возможность расширить базу выпуска самых разнообразных по назначению строительных материалов, изделий и конструкций. Тем самым усиливается строительный потенциал регионов и государства в целом. Если рассмотреть вопрос использования ШЩЦ и бетонов на их основе в плоскости экологической безопасности и охраны окружающей среды, то также видны значительные положительные факторы применения этого материала в строительной индустрии. Использование отходов промышленных производств актуальная проблема для любого государства.
Известно, что для производства шлакощелочных вяжущих веществ, используют разнообразные виды шлаков металлургических производств и щелочесодержащих
компонентов, таких как сода, содощелочной плав, жидкое стекло. Свойства шлакощелочных вяжущих веществ, а именно набор прочности, скорость гидратации, твердение композиций зависят от химико-минералогического и фазового состава шлака, а так же от природы щелочного компонента [1]. Рассматривая химико-минералогический состав портландцемента и шлакощелочного вяжущего вещества, в качестве аналога силикатной составляющей портландцемента С2Б и С3Б, содержание которой в нем превышает 70%, может быть принят (с определенной степенью приближения) силикат натрия - растворимое стекло [2]. Важной зависимостью для шлакощелочного вяжущего вещества является связь технологических (Р/Ш, сроки схватывания) и механических свойств (предел прочности при сжатии и изгибе). На данный момент существует широкая база экспериментальных данных о свойствах разнообразных шлакощелочных бетонов на основе мета и дисиликатов натрия. Наиболее перспективной областью исследования является шлакощелочной бетон на отходах камнепиления известняка ракушечника Первомайского карьера на жидком стекле с Мс=1,5-1,7. 70% всего объема материала занимают отходы производств. Вяжущее вещество - тонкомолотый доменный гранулированный шлак, отход металлургического производства; отход белых известняков Крымского региона как добавка при совместном помоле при изготовлении вяжущего. Отход камнепиления известняка ракушечника в виде песка и щебня как заполнители для бетона.
Целью данной работы является получение ШЩВ и бетонов на его основе для производства стеновых строительных изделий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) использование цеолита и шлака как добавки при совместном помоле с доменными гранулированными шлаками.
2) влияние ШЩВ на основе совместного помола доменного гранулированного шлака и цеолита на сроки схватывания, прочность, атмосфероустойчивость.
3) использование карбонатных отходов камнепиления нумулитового известняка как добавки при совместном помоле с доменными гранулированными шлаками.
4) влияние ШЩВ на основе совместного помола доменного гранулированного шлака и карбонатных отходов камнепиления нумулитового известняка на сроки схватывания, прочность, атмосфероустойчивость.
5)использование карбонатных отходов камнепиления нумулитового известняка и цеолита как добавки при совместном помоле с доменными гранулированными шлаками.
6)влияние ШЩВ на основе совместного помола доменного гранулированного шлака, цеолита и карбонатных отходов камнепиления нумулитового известняка на сроки схватывания, прочность, атмосфероустойчивость.
7)Влияние условий ТВО на набор прочности, атмосфероустойчивость и водостойкость ШЩБ с использованием отходов камнепиления известняков.
Исходные материалы для экспериментальных исследований
— Жидкое стекло Днепродзержинское с Мс=1,65 и Мс=1,59 и плотностью р= 1,18
г/смЗ.
— Шлак доменный металлургический гранулированный Запорожский.
— Цеолит Закарпатский природный дробленный Сокирницкого месторождения.
— Известняк белый мшанковый и нумулитовый (Скалистое) - отход камнепиления.
— Известняк-ракушечник желтый Первомайского района - отход камнепиления.
— Песок кварцевый с Мк=2,5
Данный шлак является основным Мо=1,12. Производился его помол в лабораторной мельнице в чистом виде и с добавками с различными удельными поверхностями. Вяжущее на основном шлаке характеризуется высокой активностью в начальные сроки твердения. При взаимодействии шлака с жидким стеклом (Ка28Ю3) образуются низкоосновные гидросиликаты кальция.
Цеолиты - минералы из группы водных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных элементов с тетраэдрическим структурным каркасом, включающим полости (пустоты), занятые катионами и молекулами воды. В отличие от кристаллогидратов, также выделяющих значительные количества воды при нагреве, цеолиты поглощают и выделяют не только воду, но и другие различные молекулы и без изменения кристаллической структуры. К тому же поглощение цеолитами в отличие от координационного связывания в кристаллогидратах связано с явлением адсорбции -концентрированием вещества из газовой фазы на поверхности твердого тела (адсорбента) или в объеме, образуемых его структурой пор.
Свойства известняка ракушечника: насыпная плотность щебня фракции 5-10 составляет 0,9 г/см3; насыпная плотность песка фракции <5 составляет 1,2 г/см3; истинная плотность - 2,71г/см3.
Таблица 1.
минерал Содержание оксидов %
БЮ2 М2О3 Бе2О3 СаО М§О 8Оэ Р2О5
Запорожский шлак 41,66 3,52 1,015 47,78 3,03 0,34 0,008
Закарпатский цеолит 77,75 12,57 1,42 2,26 0,93 2,68 0,088
Определение активности ТТТТЦВ проводились в соответствии с ДСТУ БВ 2.7-187.
Рис. 1, 2. Фотографии испытаний балочек
Таблица 2
Результаты испытаний балочек размером 4х4х16см после ТВО_
№ Условия Результаты
Буд., см2/г Добавки в шлак Ясж ,МПа после ТВО К-сж ср. Н. схв. мин. К. схв. мин
1. 3200 Без добавок 53,5 62 38 39,5 42 69,5 49 43 102
2. 3270 15% цеолит 50,5 49 50,5 53,4 54 55 52 39 92
3. 4200 10% цеолит, 30% известняк белый 27 29 26,1 29,7 29,5 27,4 28 27 64
4. 5800 30% известняк белый 53,5 53 56 54,5 55 53 54 12 32
Примечание: Силикатный модуль жидкого стекла Мс=1,59, плотность жидкого стекла р=1,18 г/см3, р/ш=0,4.
Определение прочности ШЩБ проводились в соответствии с ДСТУ БВ 2.7-214
Рис. 3. Фотография испытаний цилиндров
Таблица 3
Результаты испытаний образцов цилиндров диаметром 7 см после ТВО
№ Условия Результаты
Буд., см /г Добавки в шлак Ксж МПа после ТВО Ксж.ср.
1. 3200 Без добавок 10.2 14.65 11.0 11,95
2. 3270 15% цеолит 12.7 9.0 6.8 9,5
3. 4200 10% цеолит, 30% известняк белый 10.3 11.7 9.4 10,5
4. 5800 30% известняк белый 24,9 24,08 24,3 24,7
Примечание:
Силикатный модуль жидкого стекла Мс=1,65, плотность жидкого стекла р=1,18 г/см3, р/ш=0,36
Состав бетона на 1 м : щебень-1000кг, песок-682 кг, шлак-550 кг, р-р ж.ст.-200 мл.
По результатам испытаний были получены уравнения регрессии влияния удельной поверхности и вида вяжущего на сроки схватывания и прочностные характеристики ШЩВ и ШЩБ. На основании уравнений регрессии были построены графики зависимости
перечисленных факторов на исследуемые параметры. Графики зависимости отображены
на следующих рисунках.
Рис. 4. Уравнение регрессии влияния удельной поверхности и вида вяжущего на предел прочности на сжатие половинок стандартных балочек, испытанных после
ТВО у=108.87-0.006*8уд.-18.077*Д
Рис.5. Уравнение регрессии влияния удельной поверхности и вида вяжущего на начало схватывания у=81.18-0.011*8уд.-1.81*Д+0.00006*8уд.*Д
5 500
е □□□
Рис.6. Уравнение регрессии влияния удельной поверхности и вида вяжущего на окончание схватывания у=186.13-0.025*8уд-3.57*Д-0.0002*8уд*Д
ци ^
Э ООО
Рис.7. Уравнение регрессии влияния удельной поверхности и вида вяжущего на предел прочности на сжатие образцов цилиндров диаметром 7 см, испытанных после
ТВОу=-12.41+0.008*8уд+2.98*Д-0.001*8уд*Д
Рис.8 Образец цилиндр из шлакощелочного бетона при естественном твердении
л .
Рис..9 Образец цилиндр из шлакощелочного бетона после ТВО при твердении 28
суток
Выводы
1. В результате исследования составы ШЩВ 1,2,3 показали стандартные сроки схватывания (начало-27 мин, конец-100 мин.).
2. Активность всех составов вяжущих находится в пределах от 28 МПа до 54 МПа, что является удовлетворительным показателем для производства стеновых изделий.
3. Лучший показатель прочности бетона на сжатие показали 1,3 и 4 составы. На получение высоких прочностных показателей ШЩБ на отходах известняка ракушечника влияет добавка 30% белого известняка и совместный их помол.
4. Выявлено, что режим ТВО (2+10+2,5; темп-ра 80 градусов) оказал положительное влияние на атмосфероустойчивость и водостойкость всех составов бетонов.
5. На основе анализа полученных результатов необходимо провести многофакторный эксперимент со следующими варьируемыми факторами и их пределами:
- Б уд. Шлака в пределах 3000-3600 см2/г;
- Использование ШЩВ на основе совместного помола доменных шлаков и отходов белых известняков от 0 до 30%.
- Режим ТВО, а именно влияние температуры прогрева.
Плотность жидкого стекла с силикатным модулем М= 1,5.. .1,7 в пределах 1,12.. .1,16
г/см3.
Список литературы:
1. Глуховський В.Д. Грунтосшкатш вироби i конструкцп. - К.,Будiвельник, 1967.
2. Глуховский В. Д. Грунтоцементы. - Доклад на XXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава КИСИ. Киев, 1960.
3. Глуховский В.Д. Грунтосиликаты. Киев, Госстройиздат, 1959.
4. П.В. Кривенко, Е.К. Пушкарева. Долговечность шлакощелочного бетона. - К., Будiвельник, 1993, 224 с.
5. Состав, структура и свойства цементных бетонов./Под редакцией Г.И. Горчакова/.
- М.: Стройиздат, 1976, -144 с.
6. ДСТУ БВ 2.7-188: 2009 «Цементы. Методы определения тонкости помола». Киев, Минрегионстрой Украины 2010.
7. ДСТУ БВ2.7-187: 2009 «Строительные материалы. Цементы. Методы определения прочности на изгиб и сжатие». Киев Минрегионстрой, Украины 2010.
8. ДСТУ БВ2.7-214: 2009 «Строительные материалы. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Киев, Минрегионстрой Украины 2010.
9. ДСТУ БВ2.7-187: 2008. «Бетоны. Методы определения по контрольным образцам».
10. ДСТУ БВ2.7-46: 2008. «Цементы. Общестроительные технические условия».
11.ДСТУ БВ2.7-185: 2009. «Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерного изменения объема». Киев, Минрегионстрой Украины 2010.
