Научная статья на тему 'Влияние совместного помола цемента и медеплавильного шлака на свойства раствора и растворной смеси'

Влияние совместного помола цемента и медеплавильного шлака на свойства раствора и растворной смеси Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
490
103
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
МЕДЕПЛАВИЛЬНЫЙ ШЛАК / СОВМЕСТНЫЙ ПОМОЛ / ПОМОЛ ЦЕМЕНТА / СМЕШАННОЕ ВЯЖУЩЕЕ / ПОЛИКАРБОКСИЛАТНЫЙ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОР / УТИЛИЗАЦИЯ ШЛАКА / COPPER SLAG / JOINT GRINDING / CEMENT GRINDING / MIXED BINDER / POLYCARBOLYLATE SUPER PLASTICIZER / SLAG UTILIZATION

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Кравцов Алексей Владимирович, Цыбакин Сергей Валерьевич

Рассмотрен вопрос использования отходов медеплавильного производства Челябинской области в качестве компонента смешанного вяжущего, полученного в результате совместного помола цемента и медеплавильного шлака. Изучено влияние введения суперпластификатора на основе поликарбоксилатных эфиров на свойства растворной смеси и раствора с использованием полученного смешанного вяжущего. Изучены сроки схватывания цементного камня в составах с разным количеством введенного медеплавильного шлака. Графически представлены термические колебания полученных смесей в течение 21 ч твердения в нормальных условиях и результаты ультразвукового исследования сроков схватывания цементного теста в течение 5 ч твердения. Описан процесс набора прочности раствора на основе смешанного вяжущего с применением пластифицирующей добавки в течение 28 сут твердения в нормальных условиях и результаты прочностных испытаний исследуемых образцов. Получены характеристики, расширяющие возможности использования отходов цветной металлургии в бетонах и подтверждающие низкую эффективность использования данной технологии утилизации шлака медеплавильного производства в бетонах. Более перспективными являются результаты использования тонкомолотого медеплавильного шлака в составе комплексной органоминеральной добавки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Кравцов Алексей Владимирович, Цыбакин Сергей Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE INFLUENCE OF JOINT GRINDING OF CEMENT AND COOPER SLAG ON MORTAR PROPERTIES

The problem of applying copper manufacturing waste locating in the Chelyabinsk region as a component of mixed is considered in this article. Application of mixed binder with superplasticizers, based on esters with carboxyl groups, have not sufficiently been studied by the present time due to the diversity of species and complexity of the chemical structure. This trend is current for today’s science because of the growing rates and scales of building production, in particular, of concrete works. Copper slag dumps located in the Ural Federal district haven’t been widely used in building production or in other industrial production by the present time. Efficient utilization of copper production waste materials will help to solve ecological problems in many regions of Russia. Structure formation period of cement stone based on mixed binder made of Portland cement and granulated cooper slag with application of superplasticizer is studied in the article. The authors present a thermal variation diagram of mortar based on mixed binder made of Portland cement and granulated cooper slag in the process of 21 hours of hardening under normal conditions and the results of ultrasound investigation of concrete structure formation period during 5 hours of hardening. The strength development process diagram of mortar based on mixed binder made of Portland cement and granulated cooper slag for 28 days of hardening under normal conditions and the research results of the compressive strength of concrete samples are shown in this article. The obtained characteristics don’t confirm the prospects of applying joint grinding for mortar with the observed kind of non-ferrous metallurgy waste. Also, the obtained results allow us to make a conclusion about little advantages of using this method of binder production. Copper slag can be more effectively used as a component of complex organic and mineral admixture for building production with different purposes and fields of application.

Текст научной работы на тему «Влияние совместного помола цемента и медеплавильного шлака на свойства раствора и растворной смеси»

ВЕСТНИК 8/2016

УДК 691.32

А.В. Кравцов, С.В. Цыбакин

ФГБОУВО Костромская КГСХА

ВЛИЯНИЕ СОВМЕСТНОГО ПОМОЛА ЦЕМЕНТА И МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО шЛАКА НА СВОЙСТВА РАСТВОРА И РАСТВОРНОЙ СМЕСИ

Рассмотрен вопрос использования отходов медеплавильного производства Челябинской области в качестве компонента смешанного вяжущего, полученного в результате совместного помола цемента и медеплавильного шлака. Изучено влияние введения суперпластификатора на основе поликарбоксилатных эфиров на свойства растворной смеси и раствора с использованием полученного смешанного вяжущего. Изучены сроки схватывания цементного камня в составах с разным количеством введенного медеплавильного шлака. Графически представлены термические колебания полученных смесей в течение 21 ч твердения в нормальных условиях и результаты ультразвукового исследования сроков схватывания цементного теста в течение 5 ч твердения. Описан процесс набора прочности раствора на основе смешанного вяжущего с применением пластифицирующей добавки в течение 28 сут твердения в нормальных условиях и результаты прочностных испытаний исследуемых образцов. Получены характеристики, расширяющие возможности использования отходов цветной металлургии в бетонах и подтверждающие низкую эффективность использования данной технологии утилизации шлака медеплавильного производства в бетонах. Более перспективными являются результаты использования тонкомолотого медеплавильного шлака в составе комплексной органоминеральной добавки.

Ключевые слова: медеплавильный шлак, совместный помол, помол цемента, смешанное вяжущее, поликарбоксилатный суперпластификатор, утилизация шлака

Шлаки медеплавильного производства, находящегося на территории Челябинской области, в настоящее время не нашли широкого применения при производстве вяжущих веществ и бетонных изделий [1, 2]. Основными направлениями рациональной утилизации данного вида техногенных отходов является его применение в химической промышленности и производстве керамических изделий [3-5]. Ранее в [6-8] были проведены исследования, подтверждающие целесообразность применения тонкомолотых медеплавильных шлаков в качестве самостоятельной минеральной добавки, а также в составе комплексной органоминеральной добавки [9]. Значительное улучшение свойств полученных бетонов достигнуто благодаря использованию современных суперпластификаторов [10-17].

Целью настоящего исследования является изучение влияния совместного помола цемента и медеплавильного шлака на процессы структурообразования цементного камня и прочностные характеристики полученных растворных образцов. Также исследуется влияние поликарбоксилатного суперпластификатора на свойства полученного в результате совместного помола смешанного вяжущего [18-23].

Строительное материаловедение УЕБТЫНС

_мвви

При проведении исследования использовались следующие приборы и оборудование:

• шаровая мельница МЛ-114, в качестве измельчающих тел применялись стальные шары и цильпепсы общей массой 28 кг. Отношение массы измельчающих тел к массе сырья 4 : 1. В процессе помола производился отбор образцов через каждые 15 мин;

• пневматический поверхностнометр Товарова «Т-3» (определение площади удельной поверхности вяжущих £ см2/г);

• УК-14П (измерение скорости прохождения ультразвука через свежезат-воренный бетонный образец);

• технический термометр ТТЖ-М (измерение термических колебаний све-жезатворенной бетонной смеси в течении 1 сут);

• пресс гидравлический П-50 (испытание прочности бетонных образцов на осевое сжатие).

При проектировании состава растворных смесей использовались следующие материалы:

• портландцемент производства ЗАО «Липецкцемент» ЦЕМ I 42.5Н (ГОСТ 31108-2003, ГОСТ 30515-97) с нормальной густотой цементного теста (НГЦТ) 23,25 %, активностью (28 сут) 47,0 МПа, удельной поверхностью £ — 3716 см2/г, истинной плотностью р — 3214 кг/м3;

^ 1 ист '

• песок Храмцовского месторождения (пос. Храмцово, Ивановская область) М — 2,8, насыпной плотностью р — 1620 кг/м3, В — 6 %;

' кр 7 7 1 нас 7 п '

• медеплавильный шлак Карабашского медеплавильного завода, р — 3516 кг/м3, р — 1338 кг/м3;

нас

• суперпластификатор «Хидетал-ГП-9 Гамма А» производства ГК «СКТ-Стандарт».

Уточненный оксидный состав медеплавильного шлака Карабашского месторождения, полученный в ходе химического анализа, приведен в табл. 1.

Табл. 1. Оксидный состав медеплавильного шлака

Наименование оксида Fe203 Si02 AlA CaO ZnO MgO K20 TiO2

Содержание, % по массе 48,10 31,66 5,89 5,61 3,29 1,00 0,641 0,214

При проведении экспериментов использовалось 12 вариантов смешанного вяжущего, полученного в результате совместного помола цемента и гранулированного медеплавильного шлака в дозировке от 0 до 30 % по массе цемента. В 6 из 12 исследуемых составов также вводилась пластифицирующая добавка в дозировке 1,25 % от массы цемента. Водоредуцирующий эффект применяемого суперпластификатора составляет 32 %. Оптимальная дозировка пластифицирующего компонента принималась по результатам [24]. Исследуемые составы относились к группе по удобоукладываемости П4 (цементное тесто нормальной густоты).

Для контрольного состава, представляющего собой молотый в течение 1 ч портландцемент, площадь удельной поверхности £уд составляла 6070 см2/г. Для обеспечения чистоты эксперимента данное значение £уд было условно принято в качестве величины, равной для всех составов. Таким образом, дру-

ВЕСТНИК

гие варианты смешанных вяжущих домалывались с ориентацией на площадь удельной поверхности, близкой к 6000 см2/г. Характеристика исследуемых составов приведена в табл. 2.

Табл. 2. Характеристика исследуемых составов

№ Состав £ уд вяжущего, НГЦТ В/Ц Расход материалов, кг/м3 Р , кг/м3

см2/г Ц Ш П Пл

1 КС М Ц 100 % 6070 0,2625 0,4425 469 0 1406 — 2338

2 М (Ц 95 % + Ш 5 %) 6048 0,2625 0,4425 445 23 1406 — 2317

3 М (Ц 90 % + Ш 10 %) 6006 0,2675 0,4475 422 47 1406 — 2311

4 М (Ц 85 % + Ш 15 %) 6109 0,2675 0,4475 398 70 1406 — 2312

5 М (Ц 80 % + Ш 20 %) 6174 0,2625 0,4425 375 94 1406 — 2313

6 М (Ц 70 % + Ш 30 %) 6147 0,2625 0,4425 328 141 1406 — 2288

7 КС М Ц 100 % + Пл 6070 0,2200 0,3987 469 0 1406 4,6 2279

8 М (Ц 95 % + Ш 5 %) + Пл 6048 0,2100 0,3890 445 23 1406 4,3 2297

9 М (Ц 90 % + Ш 10 %) + Пл 6006 0,2100 0,3890 422 47 1406 4,1 2303

10 М(Ц 85 % + Ш 15 %) + Пл 6109 0,2150 0,3950 398 70 1406 3,9 2304

11 М (Ц 80 % + Ш 20 %) + Пл 6174 0,2125 0,3925 375 94 1406 3,7 2307

12 М (Ц 70 % + Ш 30 %) + Пл 6147 0,2175 0,3975 328 141 1406 3,2 2344

Примечание: НГЦТ — нормальная густота цементного теста; В/Ц — водоцемент-ное отношение; Ц — цемент; Ш — шлак; П — песок; Пл — пластификатор.

Из данных табл. 2 видно, что величина НГЦТ и В/Ц смешанного вяжущего не имеет постоянной зависимости от увеличения дозировки медеплавильного шлака. Это связано с тем, что при совместном помоле гранулированного шлака и портландцемента наблюдается эффект «двойного помола» (за счет большей твердости материала шлак участвует в помоле цемента), при этом смешанное вяжущее на выходе включает в себя часть не перемолотых гранул шлака. Невозможность осуществить технологический контроль за постоянством гранулометрии смешанного вяжущего является причиной колебаний НГЦТ и В/Ц растворной смеси.

При введении суперпластификатора на основе поликарбоксилатных эфи-ров водоредуцирующий эффект составил от 16,2 до 21,5 % в зависимости от дозировки медеплавильного шлака.

Для определения сроков начала схватывания цементного теста использовались зависимости, представленные на рис. 1, которые демонстрируют влияние органоминеральной добавки на скорость прохождения ультразвуковых импульсов через бетонную смесь в зависимости от типа состава. Начало схватывания соответствует началу 2-го периода гидратации, который характеризуется резким увеличением скорости прохождения ультразвука через бетонную смесь. При определении сроков начала схватывания также играет роль угол наклона продолжения кривой изменения скорости прохождения ультразвука.

б

Рис. 1. Скорость прохождения ультразвука, м/с, через смеси составов №№ 1-6 (а) и 7-12 (б) в зависимости от дозировки гранулированного шлака, % от массы цемента

Определение начала и окончания схватывания цементного теста осуществлялось также по термическим графикам. Применяемый метод основан на оценке начального структурообразования. Изготовленные образцы растворных смесей помещались в стакан, а затем в сосуд Дьюара. Далее сосуд Дьюара закрывали и в специальное отверстие устанавливали технический термометр ТТЖ-М. Результаты приведены на рис. 2.

ВЕСТНИК

МГСУ-

л сх

I

о.

о

в

и Н

Рис симости

32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

Л Л Л (й 1«! Л лО Л с» (й Л А гй Л Л оЬ Л Л

<> "Ч? ^ «з* ф (¿3 ф Ч

Время, мин

-КС М Ц 100 % + Пл ...........М (Ш 5 % + Ц 95 %) + Пл

------М(Ш 10 % + Ц 90 %) + Пл---М(Ш 15 % + Ц 85 %) + Пл

----М (Ш 20 % + Ц 80 %) + Пл--М (Ш 30 % + Ц 70 %) + Пл

б

2. Температура, С°, бетонных смесей составов №№ 1-6 (а) и 7-12 (б) в зави-от дозировки гранулированного шлака, % от массы цемента

/

у / /¿г к- ¿г

• / 1* ''' • .

у . * /

А /// / / У

,\А 3 V

Полученные кривые термических колебаний подтверждают влияние введенного медеплавильного шлака на процессы структурообразования цементного камня, при этом дозировка шлака на 5...10 % повышает экзотермию

а

исследуемых составов. дальнейшее увеличение дозировки приводит к уменьшению температуры цементного теста.

На основании графиков ультразвукового и термического исследования графоаналитическим методом были установлены сроки начала и конца схватывания. Результаты приведены в табл. 3 и на рис. 3.

Табл. 3. Характеристики сроков схватывания цементного теста на основе шлако-цементного вяжущего, полученного путем совместного помола компонентов

Сроки схватывания, мин

Номер Состав Ультразвуковой метод (УЗ) Термический метод (терм.)

Начало Начало Конец

1 КС M Ц 100 % 165 139 635

2 M (Ц 95 % + Ш 5 %) 171 158 664

3 M (Ц 90 % + Ш 10 %) 184 150 669

4 M (Ц 85 % + Ш 15 %) 197 136 659

5 M (Ц 80 % + Ш 20 %) 201 106 637

6 M (Ц 70 % + Ш 30 %) 187 64 663

7 КС M Ц 100 % + Пл 165 40 659

8 M (Ц 95 % + Ш 5 %) + Пл 143 64 632

9 M (Ц 90 % + Ш 10 %) + Пл 126 67 622

10 M(Ц 85 % + Ш 15 %) + Пл 112 56 628

11 M (Ц 80 % + Ш 20 %) + Пл 101 40 645

12 M (Ц 70 % + Ш 30 %) + Пл 91 31 703

Согласно рис. 3, а, использование медеплавильного шлака при совместном помоле цемента способствует увеличению сроков окончания схватывания цементного теста. Существенное расхождение в результатах определения начала схватывания для составов №№ 1-6 различными методами объясняется тем, что при увеличении дозировки гранулированного шлака во время помола значительная часть зерен шлака остается не перемолотой, при этом цементная составляющая смешанного вяжущего подвергается усиленному помолу. В свежезатворенной растворной смеси увеличивается доля инертной шлаковой фазы. Данные частицы увеличивают амплитуду колебаний ультразвуковых импульсов при ультразвуковых исследованиях и воспринимают часть теплоты, выделяющейся при гидратации активных элементов смешанного вяжущего.

Данные факторы оказывают влияние на расхождение сроков начала схватывания, однако более точным методом является ультразвуковое исследование, так как оно фиксирует момент появления новообразований в смеси, в то время как термический метод определяет начало ее тепловыделения, что является вторичным признаком формирования продуктов совместной гидратации.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ВЕСТНИК

б

Рис. 3. Сроки схватывания смесей составов №№ 1-6 (а) и №№ 7-12 (б) в зависимости от дозировки гранулированного шлака, % от массы цемента

Если рассматривать сроки схватывания составов №№ 7-12 (рис. 3, б), увеличение дозировки гранулированного шлака оказало ускоряющее действие. Так, введение 5...30 % медеплавильного шлака при использовании по-ликарбоксилатного суперпластификатора позволило уменьшить сроки начала схватывания на 75 мин. При дозировке 5...10 % произошло также ускорение окончания схватывания, однако дальнейшее увеличение доли шлака привело к увеличению этого срока.

В рамках настоящего исследования также была изучена динамика набора прочности кубическими образцами растворных смесей на основе смешанного вяжущего, полученного в результате совместного помола цемента и гранули-

рованного медеплавильного шлака, в зависимости от дозировки добавки через 3, 7 и 28 сут твердения в нормальных условиях. Полученные результаты приведены на рис. 4.

б

Рис. 4. Прочность образцов на осевое сжатие, МПа, составов №№ 1-6 (а) и 7-12 (б)

Согласно полученным экспериментальным данным, гранулированный медеплавильный шлак при совместном помоле с цементом, а также введение поликарбоксилатного пластификатора, оказывают существенное влияние на прочность на осевое сжатие растворных образцов.

ВЕСТНИК 8/2016

Для образцов составов №№ 1-6 увеличение дозировки гранулированного шлака способствовало значительному уменьшению прочности в течение всего периода твердения. Изменение угла наклона кривой твердения в течение 28 сут показывает вступление частиц шлака в гидратационные реакции, но их малая химическая активность не способствует увеличению прочности по сравнению с контрольным поставом.

Введение пластифицирующей добавки (составы №№ 7-12) снизило прочность контрольного состава на 6,16 МПа. Дальнейшее увеличение количества вводимого медеплавильного шлака при сокращении абсолютных значений дозировки пластификатора позволило увеличить прочность на осевое сжатие до 25,82 МПа.

Таким образом, введение гранулированного медеплавильного шлака при совместном помоле не оказало положительного влияния на прочностные свойства раствора при исследовании смесей нормальной густоты. Применение пластифицирующей добавки, несмотря на максимальный водоредуцирующий эффект, также не позволило достичь значений прочности контрольного состава.

При сопоставлении всех полученных данных исследования можно сделать следующие выводы:

• увеличение дозировки гранулированного шлака в составе смешанного вяжущего, полученного при совместном помоле с цементом, увеличивает продолжительность сроков схватывания цементного теста в первые сутки твердения;

• введение гранулированного медеплавильного шлака при помоле с цементом способствует значительному уменьшению прочности раствора через 28 сут твердения в нормальных условиях;

• использование пластифицирующей добавки в разработанных составах значительно уменьшает прочность растворных образцов при использовании смесей нормальной густоты.

Полученные результаты исследования свидетельствуют об отрицательном влиянии использования смешанного вяжущего, полученного в результате совместного помола гранулированного медеплавильного шлака и суперпластификатора на основе поликарбоксилатных эфиров.

Эффективным способом использования медеплавильного шлака будет его применение в качестве тонкомолотой минеральной добавки, что подтверждено результатами экспериментов, приведенными в [8]. Дальнейшее развитие данного научного направления в перспективе позволит организовать рациональную утилизацию техногенных отходов медеплавильного комплекса Южного Урала.

Библиографический список

1. Шаповалов Н.А., Загороднюк Л.Х., Тикунова И.В., Щекина А.Ю., Шкарин А.В. Шлаки металлургического производства — эффективное сырье для получения сухих строительных смесей // фундаментальные исследования. 2013. № 1-1. С. 167-172.

2. Юшков Б.С., Семенов С.С. Применение отходов металлургических предприятий для производства бетона // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2014. № 1. С. 556-558.

3. СветловА.В., Потапов С.С., Потапов Д.С., КравченкоЕ.А., ЕрохинЮ.В., Пото-кин А.С., Селиванова Е.А., Суворова О.В., Кумарова В.А., Нестеров Д.П., Макаров Д.В., Маслобоев В.А. Исследование возможности извлечения цветных металлов и производства строительных материалов из шлаков медно-никелевого производства // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2015. Т. 18. № 2. С. 335-344.

4. Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И., Порывай Е.Б., Чегринцев С.Н. Вскрытие медеплавильных шлаков хлоридом аммония // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2013. № 5. С. 9-12.

5. Котельникова А.Л. Оценка шлаков медеплавильных производств как потенциальных источников тяжелых металлов (на примере медеплавильного шлака сред-неуральского медеплавильного завода) // Леса России и хозяйство в них. 2011. № 1. С. 36—38.

6. Кравцов А.В., Виноградова Е.А., Цыбакин С.В. Влияние тонкомолотого медеплавильного шлака на процесс структурообразования цементного камня // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 8. С. 34-37.

7. Кравцов А.В., Виноградова Е.А., Бородина Л.М., Цыбакин С.В. Исследование динамики набора прочности бетона с использованием отходов медеплавильного производства // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 9. С. 47-50.

8. Кравцов А.В., Цыбакин С.В., Виноградова Е.А., Бородина Л.М. Бетоны с ор-ганоминеральной добавкой на основе тонкомолотого шлака медеплавильного производства // Вестник МГСУ 2016. № 2. С. 86-97.

9. Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Уразова А.А. Исследование эффективности введения суперпластификатора при домоле цемента // Молодой ученый. 2015. № 6 (86). С. 181-183.

10. Лесовик В.В., Потапов В.В., Алфимова Н.И., Ивашова О.В. Повышение эффективности вяжущих за счет использования наномодификаторов // Строительные материалы. 2011. № 12. С. 60-62.

11. КоровкинМ.О., Ерошкина Н.А., ЧамурлиевМ.Ю. Влияние суперпластификатора на измельчаемость цемента и снижение его активности при хранении // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 3 (24). С. 29-33.

12. Клюев С.В. Применение композиционных вяжущих для производства фибро-бетонов // Технологии бетонов. 2012. № 1-2 (66-67). С. 56-57.

13. Бертов В.М., Собкалов П.Ф. Использование золы-уноса в производстве пенобетона // Строительные материалы. 2005. № 5. С. 12-13.

14. Коровкин М.О. Исследование эффективности суперпластификатора С-3 в вяжущем низкой водопотребности // Строительство и реконструкция. 2011. № 2. С. 84-88.

15. ГаркавиМ.С., Артамонов А.В., Колодежная Е.В., ТрошкинаЕ.А. Цементы низкой водопотребности центробежно-ударного помола и бетоны на их основе // Технологии бетонов. 2014. № 10 (99). С. 25-27.

16. Гусев Б.В., Ин Иен-Лян С, Кривобородов Ю.Р. Активация твердения шлако-портландцемента // Технологии бетона. 2012. № 7-8 (72-73). С. 21-24.

17. Романович А.А., Глаголев Е.С., Бабаевский А.Н. Технология получения вяжущих с использованием техногенных отходов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. № 5. С. 102-105.

18. Нефедьев А.П., Коссов Д.Ю., Кузнецова Т.В. Смешанное вяжущее на основе глиноземистого цемента и метакаолина // Сухие строительные смеси. 2014. № 2. С. 28-30.

19. Изотов В.С. Особенности свойств быстротвердеющего смешанного вяжущего // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 23. С. 70-72.

ВЕСТНИК 8/2016

20. Овчинников Р.В. Модифицированные шлаки ТЭС как эффективный компонент смешанных вяжущих // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: технические науки. 2013. № 2 (171). С. 70-74.

21. Гаркави М.С., Хрипачева И.С. Оптимизация составов смешанных вяжущих с использованием отвальных электросталеплавильных шлаков // Строительные материалы. 2010. № 2. С. 56-57.

22. Мирюк О.А. Магнезиальные композиции с использованием техногенных материалов // Сухие строительные смеси. 2015. № 3. С. 25-29.

23. Хомяков И.В., Желтов П.К. Энергоэффективные минеральные вяжущие с применением техногенных отходов // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона. 2012. № 2. С. 88-89.

24. Кравцов А.В., Бородина Л.М., Цыбакин С.В., Соколов Г.М. Исследование влияния суперпластификаторов на основе поликарбоксилатных эфиров на свойства бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 10. С. 39-43.

Поступила в реакцию в феврале 2016 г.

Об авторах: Кравцов Алексей Владимирович — аспирант кафедры технологии, организации и экономики строительства, Костромская государственная сельскохозяйственная академия (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА), 156530, Костромская обл., Костромской р-н, пос. Караваево, Учебный городок, Караваевская с/а, д. 34, kravtsov1992@yandex.ru;

Цыбакин Сергей Валерьевич — кандидат технических наук, доцент, декан архитектурно-строительного факультета, Костромская государственная сельскохозяйственная академия (ФГБОУ ВО Костромская КГСХА), 156530, Костромская обл., Костромской р-н, пос. Караваево, Учебный городок, Караваевская с/а, д. 34, sv44kostroma@yandex.ru.

Для цитирования: Кравцов А.В., Цыбакин С.В. Влияние совместного помола цемента и медеплавильного шлака на свойства раствора и растворной смеси // Вестник МГСУ 2016. № 8. С. 64-77.

A.V. Kravtsov, S.V. Tsybakin

THE INFLUENCE OF JOINT GRINDING OF CEMENT AND COOPER SLAG ON MORTAR PROPERTIES

The problem of applying copper manufacturing waste locating in the Chelyabinsk region as a component of mixed is considered in this article. Application of mixed binder with superplasticizers, based on esters with carboxyl groups, have not sufficiently been studied by the present time due to the diversity of species and complexity of the chemical structure. This trend is current for today's science because of the growing rates and scales of building production, in particular, of concrete works. Copper slag dumps located in the Ural Federal district haven't been widely used in building production or in other industrial production by the present time. Efficient utilization of copper production waste materials will help to solve ecological problems in many regions of Russia.

Structure formation period of cement stone based on mixed binder made of Portland cement and granulated cooper slag with application of superplasticizer is studied in the article. The authors present a thermal variation diagram of mortar based on mixed binder made of Portland cement and granulated cooper slag in the process of 21 hours of hardening under normal conditions and the results of ultrasound investigation of concrete structure formation period during 5 hours of hardening. The strength development process diagram of mortar based on mixed binder made of Portland cement and granu-

lated cooper slag for 28 days of hardening under normal conditions and the research results of the compressive strength of concrete samples are shown in this article. The obtained characteristics don't confirm the prospects of applying joint grinding for mortar with the observed kind of non-ferrous metallurgy waste. Also, the obtained results allow us to make a conclusion about little advantages of using this method of binder production. Copper slag can be more effectively used as a component of complex organic and mineral admixture for building production with different purposes and fields of application.

Key words: copper slag, joint grinding, cement grinding, mixed binder, polycar-bolylate super plasticizer, slag utilization

References

1. Shapovalov N.A., Zagorodnyuk L.Kh., Tikunova I.V., Shchekina A.Yu., Shkarin A.V. Shlaki metallurgicheskogo proizvodstva — effektivnoe syr'e dlya polucheniya sukhikh stroitel'nykh smesey [Slag of Metallurgical Production — Effective Feedstock for Dry Mixes]. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2013, no. 1-1, pp. 167-172. (In Russian)

2. Yushkov B.S., Semenov S.S. Primenenie otkhodov metallurgicheskikh predpriyatiy dlya proizvodstva betona [The Use of Metallurgical Waste for Concrete Production]. Modern-izatsiya i nauchnye issledovaniya v transportnom komplekse [Modernization and Scientific Researches in the Transport Complex]. 2014, vol. 1, pp. 556-558. (In Russian)

3. Svetlov A.V., Potapov S.S., Potapov D.S., Kravchenko E.A., Erokhin Yu.V., Potokin A.S., Selivanova E.A., Suvorova O.V., Kumarova V.A., Nesterov D.P., Makarov D.V., Masloboev V.A. Issledovanie vozmozhnosti izvlecheniya tsvetnykh metallov i proizvodstva stroitel'nykh mate-rialov iz shlakov medno-nikelevogo proizvodstva [Investigation of the Possibility of Nonferrous Metals Recovery and Producing Building Materials of Copper-Nickel Smelter Slag]. Vestnik Murmanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Murmansk State Technical University]. 2015, no. 2, vol. 18, pp. 335-344. (In Russian)

4. D'yachenko A.N., Kraydenko R.I., Chegrintsev S.N., Poryvay E.B. Vskrytie medeplavil'nykh shlakov khloridom ammoniya [Opening of Copper Slag by Ammonium Chloride]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Tsvetnaya metallurgiya [News of Higher Educational Institutions. Non-Ferrous Metallurgy]. 2013, no. 5, pp. 9-12. (In Russian)

5. Kotel'nikova A.L. Otsenka shlakov medeplavil'nykh proizvodstv kak potentsial'nykh istochnikov tyazhelykh metallov (na primere medeplavil'nogo shlaka sredneural'skogo medeplavil'nogo zavoda) [Copper Slag of Copper Smelting Industries as Potential Sources of Heavy Metals (on the Example of Middle-Ural Copper Melt Plant)]. Lesa Rossii i khozyaystvo v nikh [Russian Forest and Forestry]. 2011, no. 1, pp. 36-38. (In Russian)

6. KravtsovA.V., Vinogradova E.A., Tsybakin S.V. Vliyanie tonkomolotogo medeplavil'nogo shlaka na protsess strukturoobrazovaniya tsementnogo kamnya [The Influence of Fine Ground Copper Smelting Slag on the Process of Cement Stone Structure Formation]. Pro-myshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2015, no. 8, pp. 34-37. (In Russian)

7. Kravtsov A.V., Vinogradova E.A., Borodina L.M., Tsybakin S.V. Issledovanie dinamiki nabora prochnosti betona s ispol'zovaniem otkhodov medeplavil'nogo proizvodstva [Investigation of Strength Gain Dynamics of Concrete with Copper Smelting Production Waste]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2015, no. 9, pp. 47-50. (In Russian)

8. Kravtsov A.V., Tsybakin S.V., Vinogradova E.A., Borodina L.M. Betony s organomineral'noy dobavkoy na osnove tonkomolotogo shlaka medeplavil'nogo proizvodstva [Concrete with Organic Mineral Admixture Based on Fine Grinding Cooper Slag]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 2, pp. 86-97. (In Russian)

9. Korovkin M.O., Eroshkina N.A., Urazova A.A. Issledovanie effektivnosti vvedeniya su-perplastifikatora pri domole tsementa [Efficiency Research of Superplasticizer Introduction in the Process of Cement Post Grinding]. Molodoy uchenyy [Young Scientist]. 2015, no. 6 (86), pp. 181-183. (In Russian)

ВЕСТНИК 8/2Q16

10. Lesovik V.V., Potapov V.V., Alfimova N.I., Ivashova O.V. Povyshenie effektivnosti vy-azhushchikh za schet ispol'zovaniya nanomodifikatorov [Improving the Efficiency of Binders by the Use of Nanomodifiers]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2011, no. 12, pp. 60-62. (In Russian)

11. Korovkin M.O., Eroshkina N.A., Chamurliev M.Yu. Vliyanie superplastifikatora na izmel'chaemost' tsementa i snizhenie ego aktivnosti pri khranenii [The Influence of Super-plasticizer on the Grindability of Cement and the Reduction of Its Activity When Stored]. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo [Regional Architecture and Construction]. 2015, no. 3 (24), pp. 29-33. (In Russian)

12. Klyuev S.V. Primenenie kompozitsionnykh vyazhushchikh dlya proizvodstva fibrobe-tonov [Application of Composite Binders for Production of Fiber-Reinforced Concrete]. Tekh-nologii betonov [Concrete Technologies]. 2012, no. 1-2 (66-67), pp. 56-57. (In Russian)

13. Bertov V.M., Sobkalov P.F. Ispol'zovanie zoly-unosa v proizvodstve penobetona [The Use of Fly Ash in the Manufacture of Foam Concrete]. Stroitel'nye materialy [Costruction Materials]. 2005, no. 5, pp. 12-13. (In Russian)

14. Korovkin M.O. Issledovanie effektivnosti superplastifikatora C-3 v vyazhushchem nizkoy vodopotrebnosti [Study of the Effectiveness of Superplasticizer C-3 in Low Water Demand Binder]. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya [Construction and Reconstruction]. 2011, no. 2, pp. 84-88. (In Russian)

15. Garkavi M.S., Artamonov A.V., Kolodezhnaya E.V., Troshkina E.A. Tsementy nizkoy vodopotrebnosti tsentrobezhno-udarnogo pomola i betony na ikh osnove [Low Water Demand Cements Made by Centrifugal Impact Grinding and Concretes on Their Basis]. Tekhnologii betonov [Concrete Technologies]. 2014, no. 10 (99), pp. 25-27. (In Russian)

16. Gusev B.V., In Ien-Lyan S., Krivoborodov Yu.R. Aktivatsiya tverdeniya shlakoport-landtsementa [Activation of Portland Cement Hardening]. Tekhnologii betonov [Concrete Technologies]. 2012, no. 7-8 (72-73), pp. 21-24. (In Russian)

17. Romanovich A.A., Glagolev E.S., Babaevskiy A.N. Tekhnologiya polucheniya vyazhushchikh s ispol'zovaniem tekhnogennykh otkhodov [Technology of Producing Binding Materials by Using Industrial Wastes]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhno-logicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova [Bulletin of BSTU. named after V.G. Shukhov].

2014, no. 5, pp. 102-105. (In Russian)

18. Nefed'ev A.P., Kossov D.Yu., Kuznetsova T.V. Smeshannoe vyazhushchee na osnove glinozemistogo tsementa i metakaolina [Mixed Binder Based on Aluminous Cement and Metakaolin]. Sukhie stroitel'nye smesi [Dry Mortars]. 2014, no. 2, pp. 28-30. (In Russian)

19. Izotov V.S. Osobennosti svoystv bystrotverdeyushchego smeshannogo vyazhush-chego [Features of Fast Hardening Mixed Binder]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Herald of Kazan Technological University]. 2014, vol. 17, no. 23, pp. 70-72. (In Russian)

20. Ovchinnikov R.V. Modifitsirovannye shlaki TES kak effektivnyy komponent sme-shannykh vyazhushchikh [Modified TPP Slag as an Effective Component of Mixed Binding Materials]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Severo-Kavkazskiy region. Seriya: tekhnicheskie nauki [University News. North-Caucasian Region. Series: Technical Sciences]. 2013, no. 2 (171), pp. 70-74. (In Russian)

21. Garkavi M.S., Khripacheva I.S. Optimizatsiya sostavov smeshannykh vyazhushchikh s ispol'zovaniem otval'nykh elektrostaleplavil'nykh shlakov [Optimization of the Composition of Mixed Binders Using Dump Electric Steel Melting Slag]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2010, no. 2, pp. 56-57. (In Russian)

22. Miryuk O.A. Magnezial'nye kompozitsii s ispol'zovaniem tekhnogennykh materialov [Magnesia Compositions Using Man-Made Materials]. Sukhie stroitel'nye smesi [Dry Mortars].

2015, no. 3, pp. 25-29. (In Russian)

23. Khomyakov I.V., Zheltov P.K. Energoeffektivnye mineral'nye vyazhushchie s prim-eneniem tekhnogennykh otkhodov [Energy Efficient Mineral Binders with the Use of Industrial Waste]. Resursoenergoeffektivnye tekhnologii v stroitel'nom komplekse regiona [Energy-Efficient Technologies in the Regional Building Complex]. 2012, no. 2, pp. 88-89. (In Russian)

24. Kravtsov A.V., Borodina L.M., Tsybakin S.V., Sokolov G.M. Issledovanie vliyaniya superplastifikatorov na osnove polikarboksilatnykh efirov na svoystva betona [Study of the Influence of Superplasticizers Based on Polycarboxylate Ethers on the Properties of Concrete]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2015, no. 10, pp. 39-43. (In Russian)

About the authors: Kravtsov Aleksey Vladimirovich — postgraduate student, Department of Technology, Management and Economy in the Construction, Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34 Uchebnyy gorodok str., Karavaevo settlement, Kostroma district, Kostroma region, 156530, Russian Federation; kravtsov1992@yandex.ru;

Tsybakin Sergey Valer'evich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, dean, Department of Architecture and Construction, Kostroma State Agricultural Academy (KSAA), 34 Uchebnyy gorodok str., Karavaevo settlement, Kostroma district, Kostroma region, 156530, Russian Federation; sv44kostroma@yandex.ru.

For citation: Kravtsov A.V., Tsybakin S.V. Vliyanie sovmestnogo pomola tsementa i medeplavil'nogo shlaka na svoystva rastvora i rastvornoy smesi [The Influence of Joint Grinding of Cement and Cooper Slag on Mortar Properties]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 8, pp. 64-77. (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.