Активность цемента — Справочник химика 21
Активность цемента связана не только с его тонкостью, но и гранулометрией. Цемент полидисперсного гранулометрического состава позволяет получить более плотный цементный камень. Повышенное содержание тонких фракций в цементе обеспечивает быстрое нарастание прочности. Повышенное содержание частиц средних размеров 30—50 мкм положительно сказывается на прочностных показателях на 28-е сут. Температура оказывает на прочность цементного камня большое влияние. Ее роль показана в разделе о бетонах. [c.377]
Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 суток называют активностью цемента. Активность (прочность) портландцемента положена в основу подразделения его на марки. [c.19]
Активность шлакового цемента, содержащего негашеную известь, сохраняется более длительное время, чем при гашеной извести, так как карбонизация СаО происходит значительно медленнее, чем Са(0Н)2. Преимущество СаО перед Са(0Н)2 заключается в том, что вода, остающаяся в порах гранулированного шлака после его сушки, при последующем измельчении цемента взаимодействует с СаО, что дополнительно обезвоживает шлак. Активность цемента при этом повышается.
В образцах пластичной консистенции снижение прочности образцов в возрасте одних суток после трех месяцев хранения цемента во влажной атмосфере составляет 62%, а образцов в возрасте 28 суток — 23%. Наиболее эффективной мерой, предотвращающей потерю активности цемента при хранении во влажной атмосфере, является его гидрофобизация. [c.99]
Так, например, быстрое охлаждение цементного клинкера, всегда применяемое после его обжига, предотвращает образование крупных кристаллов. Быстро охлажденный клинкер состоит из сравнительно мелкокристаллических и аморфных частиц, что определяет более высокую активность цемента, получаемого из клинкера.
Слишком долгое пребывание клинкера в зоне высоких температур или медленное охлаждение могут привести к рекристаллизации, в результате чего образуются круглые, неправильной формы сростки кристаллов алита. Размеры и форма кристаллов влияют на их реакционную способность и таким образом проявляются в активности цемента (скорости набора прочности и марочной прочности). Однако активность клинкерных минералов связана не только с режимом спекания, но в значительной степени определяется наличием в них примесных компонентов.
Образование сульфидов отрицательно сказывается на гидратационной активности цементов. [c.402]
Помимо химико-минералогических факторов на прочность влияют технологические факторы. Сюда в первую очередь следует отнести водоцементное отношение — чем меньше эта величина, тем интенсивнее рост прочности и выше ее конечная величина. Такой рост происходит потому, что избыточное по сравнению с нужным количество воды увеличивает пористость цементного камня или бетона, таким путем снижая их плотность и пористость. К технологическим факторам следует отнести тонкость помола цемента и его гранулометрический состав, что предопределяется ГОСТ 10178—76 (остаток на сите № 008 не более 15% Для портландцемента). Рядовой портландцемент имеет тонкость, характеризующуюся удельной поверхностью 300—350 м /кг. Увеличение тонкости до 400— 450 м /кг приводит к ускорению набора прочности, что используется в технологии изготовления быстротвердеющих цементов. Однако при увеличении тонкости возрастает водопотребность, поэтому на кривой активности цемента как функции его удельной поверхности имеется максимум. Чем выше тонкость помола цемента, тем быстрее он снижает свою активность при хранении на воздухе (более тонкий цемент имеет меньшее водоотделение). Увеличение тонкости цемента требует повышенного количества гипса как регулятора сроков схватывания. Технологические возможности размольного оборудования позволяют выпускать цементы с удельной поверхностью, не превышающей 400—450 м»/кг.
Окись магния в количестве I—2% способствует ускорению протекания реакций минералообразования вследствие понижения температуры плавления и вязкости высокоглиноземистых расплавов. С увеличением содержания MgO сверх 2% возрастает количество АЬОз, связываемой в магнезиальную шпинель (MgO-АЬОз), что отрицательно сказывается на активности цемента. Поэтому стремятся к тому, чтобы содержание окиси магния в глиноземистом цементе не превышало 2%.
Берут весовое или объемное (менее точное) соотношение цемента, песка и гравия (или щебня), причем, указывают водоцементное отношение и активность цемента. За единицу применяют [c.370]
Хорошие результаты в отношении повышения прочности цемента или экономии цемента дает так называемая мокрая активизация цемента в бетономешалке. В бетономешалку загружается сначала бетонная смесь без песка. Твердые щебень или гравий используются, как мелющие тела для растирания цемента с водой в течение 5 мин, желательно с добавкой 2—4% строительного гипса. Это повышает активность цемента, особенно лежалого. Затем в бетономешалку добавляют песок, остальную часть воды, и перемешивание продолжается еще до 2 мин.
При объемной дозировке быстротвердеющего портландцемента для изготовления бетона необходимо учитывать, что по сравнению с обычным портландцементом он имеет несколько меньший объемный вес в связи с высокой тонкостью помола. Благодаря высокоразвитой поверхности порошка при тонком помоле быстротвердеющего портландцемента происходит интенсивное поглощение влаги и углекислоты из воздуха и быстрое снижение активности цемента в процессе хранения и транспортировки. Для предотвращения Снижения прочности БТЦ в состав цемента при его помоле вводят 0,2% мылонафта. [c.301]
Лрочность бетонов на сжатие в 8—15 раз превышает их прочность на растяжение. На прочность бетона при твердении в нормальных условиях к определенному сроку в основном оказывают влияние прочность или активность цемента и водоцементное отношение, сцепление зерен заполнителя с цементным камнем, способ и степень уплотнения бетона и т. д.
Снижение потерь активности цементов при хранении во влажной атмосфере. Цемент значительно теряет свою активность под воздействием атмосферной влаги и углекислоты. Нами установлено, что активность быстротвердеющего цемента марки 600 при хранении на воздухе влажностью 80% за 30 суток снижается на 25%. Установлено, что отрицательное влияние воздействия водяных паров и углекислоты на активность тонкомолотых цементов наиболее сильно проявляется в ранние сроки хранения. Согласно полученным данным, при испытании в растворах жесткой консистенции, потеря активности после хранения цемента во влажной атмосфере составляет за одни сутки — 7—10, за 3 суток — 10—15, за 7 суток — до 20, за 28 суток — 20—30%.
При использовании инертного наполнителя (песка) без активного (цемента) адгезионная прочность до увлажнения не отличается от прочности соединений на полимерцементных составах, однако в воде она быстро снижается до нуля. [c.76]
Исходя из проектной марки бетона и активности цемента, определяют требуемую величину ВЩ или ЩВ. Для этого устанавливают (по таблицам) ориентировочный расход воды в литрах на 1 ж бетона для получения заданной подвижности бетонной смеси (например, при осадке конуса 1—2 см и крупности щебня 20 мм расход воды составит 185 л1м ).
Ц. б. зависит от активности цемента, водоцементного отношения, вида и св-в заполиптелей, илотности укладки, условий и продолжительности твердения. Приближенно считают, что прочность Ц. б, в нормальных условиях нарастает прямо пропорционально логарифму времени твердения в сутках. Твердение Ц. б. ускоряют введением добавок-з скори-телей (см. Добавки в строительные материалы) или тепловлажностной обработкой отформованных изделий и конструкций. Помимо главного показателя качества Ц. б.— прочности, важными его свойствами являются объемная масса, водопоглощение, водонепроницаемость (см. Водопроницаемость) и морозостойкость. К специальным Ц. б., обладающим особыми св-вами, относятся гидротехнический бетон, жаростойкий бетон, бетон декоративный и др. Бетонную смесь приготовляют в бетономешалках различных типов, укладывают ее вибрированием, вибронрессовани-ем и др. методами. Ц. б. применяют для изготовления монолитных бетонных и железобетонных несущих, ограждающих и др. конструкций, а также для произ-ва сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций для всех отраслей строительства.
Значительный интерес к двухкальциевому силикату и, в частности, к различным его модификациям объясняется резким различием в гидравлической активности цементов, содержащих — и 7-формы этого соединения. В то время, как наличие -модификации придает цементам целый ряд ценнейших технических свойств, цементы с вы-250
Таковы в общих чертах основные причины отказа от многолетней методики определения активности цемента на образцах из раствора жесткой консистенции и перехода на испытание в пластических растворах. [c.22]
Окись хрома даже в небольшом количестве отрицательно влияет на активность цемента. [c.399]
Для определения активности цемента сначала приготовляют цементный раствор определенной консистенции, затем из него изготовляют о-бразцы, выдерживают >их 28 суток в стандартных условиях и испытывают на прочность.
По Н. В. Михайлову [434], сначала производится помол или домалывание цемента с песком в вибромельницах или раздельный тонкий помол цемента и песка. Это значительно повышает активность цемента, позволяет лучше использовать его в бетоне и ускоряет твердение. [c.187]
К технологическим факторам, влияюшим на активность цемента, можно отнести условия и продолжительность хранения на складе, поскольку на цемент воздействуют пары НгО и СОг, образуя на поверхности частичек новообразования, которые значительно снижают активность цемента. Так, хранение в течение месяца быстро-твердеюшего тонкоизмельченного цемента переводит его в разряд обычных. Увеличивают устойчивость цементов при хранении гидрофобные вещества (добавки асидол-мылонафта, мылонафта, ами-новой кислоты и других в количестве до 0,25%). К техническим параметрам относятся также и условия твердения, поскольку быстрее всего цемент твердеет в воде или атмосфере, насыщенной водяными парами. Если относительная влажность воздуха падает до 40%, то твердение практически прекращается. [c.378]
Судя по большинству публикаций [12, 51, 58, 75, 131], применение сульфатсодержащих попутных продуктов в качестве модифицирующего компонента для клинкера портландцемента приводит к ускорению процесса связывания извести, к снижению температуры образования клинкера, к повышению его качества. Однако на некоторых предприятиях это приводит к ухудшению работы вращающихся печей, к появлению и усилению клинкерного пыления, а также к снижению активности цемента [12, 58, 137, 156]. Причиной этому может быть повышенное содержание пятиокиси фосфора в фосфогипсе, ограничиваемое по разным данным до 0,2-2,5 и даже до 5 % [12, 117, 149]. Такие разногласия в оценке предельно допустимого содержания Р2О5 объясняются тем, что минерализующее воздействие фосфогипса при обжиге заключается в комплексном влиянии его составляющих на процесс клинкеро-образования [12, 117]. Характер комплексного воздействия элементов, входящих в сырьевые материалы, сложен. Причем одновременное присутствие отражается на эффективности влияния [c.21]
Пользуясь заданными величинами модулей и КН, а также данными химического анализа сырьевых материалов — известняка и глины, рассчитывают их весовое соотношение в шихте. Для портланд-цемента величина коэффициента насыщения находится в пределах 0,8—0,95. Чем меньше КН, тем больше содержание в клинкере 2СаО SiOa и тем ниже активность цемента. [c.371]
При выборе схем измельчения клинкера следует учитывать,. как активность цемента связана с его тонкостью и гранулометрией. Иортландцементы с размерами частиц О—30 мкм наиболее активны. Так, если активность цемента (в 28 сут) при тонкости 3— 25 мкм — 100%, то у цементов из того же клинкера, но с размерами частиц 25—50 мкм — 80%. Увеличение доли тонких фракций повыщает активность в ранние сроки твердения, причем увеличение доли крупных частиц может повысить активность в 28 сут. [c.321]
При обычной тонкости помола в заводских мельницах степень использования активности цемента в растворах и бетонах через 28 сут твердения составляет лишь 55—60%, даже спустя много лет в затвердевшем цементном камне можно обнаружить ненрореаги-ровавшие зерна цемента. Для ускорения твердения цемента его нужно размалывать более тонко, по крайней мере до удельной поверхности не ниже 350 м2/кг вмёсто обычных 280—300 м /кг. Особо быстротвердеющий портландцемент размалывают до удельной поверхности не менее 400 м кг. Положительное влияние более тонкого помола заключается в ускорении процессов гидратации и гидролиза зерен цемента за счет увеличения его удельной- поверхности, а следовательно, и в повышении прочности в первые- сроки после затворения водой. При более тонком помоле цемента необходимо вводить в его состав повышенное,количество гипса. Нужно ие допускать при помоле повышения температуры цемента во избел ание ложного схватывания. [c.384]
Для определения состава обычного бетона принят метод расчета по абсолютным объемам, предложенный проф. Б. Г. Скрамтаевым. Расчет всех составляющих материалов по этому методу ведется на 1 ж бетонной смеси. Водоцементное отношение вычисляют по заданной марке и сроку твердения, известным активности цемента и роду заполнителей на основании формул, приведенных выше. [c.371]
Значительный интерес к двухкальциевому силикату и, в частности, к различным его модификациям объясняется резким различием в гидравлической активности цементов, содержащих р- и f- формы этого соединения. В то время какна.чичие -модификации придает цементам целый ряд ценнейших технических свойств, цементы с высоким содержанием Y-2 a0-Si02 практически совершенно непригодны, вследствие чрезвычайно низкой реакционной способности этой формы по отношению к воде. [c.265]
Содержание основных минералов в клинкерах колебалось в следующих пределах СдЗ — 44—70% Са5—И—38% С4АР— 10—13% СдА — 6—10%. Это дало возможность изучить влияние кремнийорганических добавок на основные разновидности цементов. Активность цементов, изготовленных после помола клинкеров с добавкой 5% гипса, определяли по методу ЦНИИПС-2 15]. [c.97]
Положительное влияние на повышение качества наряду с вибропомолом цемента может оказать виброактивация, т. е. одновременное перемешивание и вибрация цемента с песком, чтобы повысить степень гидратации, обеспечивающей увеличение активности цемента на 30—40%. [c.327]
Изучение влияния полиэтилгидросилоксана на гигроскопичность цементов проводилось в жестких условиях слой цемента толщиной 7—10 сж хранился в гигростате с относительной влажностью 98%. После 30 и 60 суток хранения определяли изменение потерь при прокаливании и активность цементов в пластичных растворах. Сроки испытания выбирали в соответствии со средней длительностью хранения цементов на складах заводов железобетонных изделий и строек. [c.99]
При хранении во влажной атмосфере наряду с комкованием наблюдается значительная потеря активности цементов. Уже через 30 суток хранения во влажной атмосфере активность негидрофоби-зованных цементов значительно снижается в ранний период твердения. После 60 суток хранения в атмосфере, насыщенной влагой, цементы теряют свою активность на 25—50% и в поздние сроки твердения. Кроме того, ухудшается удобоукладываемость растворов, изготовленных на основе лежалых негидрофобизованных цементов. [c.99]
Определение активности цемента в пластичных о1браз1цах с водоцементным отношением не менее 0,4 ближе отаечает условиям использования цемента в бетонах. Это значительно упрощает проектирование состава бетона заданной прочности. [c.22]
Прибор ИАЦ-04М активность цемента
Увеличить |
Прибор ИАЦ-04М активность цемента |
||||||||||||||
|
Цена:
21 423.20 грн
|
|||||||||||||||
Прибор ИАЦ-04М для определения активности цемента Назначение Прибор ИАЦ-04М предназначен для определения активности портландцемента, портландцемента с минеральными добавками, шлакопортландцемента. Прибор применяется в заводских и научно-иссле довательских лабораториях при проведении экспресс-исследований свойств минеральных вяжущих веществ. Принцип действия прибора состоит в измерении удельной проводимости водоцементного раствора контролируемой пробы цемента, ее преобразовании в данные соответствующие активности контролируемой пробы цемента и их индикации в цифровой форме на дисплее электронного блока.
Комплект поставки прибора ИАЦ-04М
|
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
Вас, возможно, заинтересуют следующие товары |
|||||||||||||||
Определение марки (активности) цемента
Навигация:
Главная → Все категории → Цемент
Марку цемента, или его активность, определяют по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов размером 40х40х х 160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции после необходимого срока твердения (для портландцемента, шлакопортландцемента и пуц-цоланового цемента — 28 сут, для быстротвердеющего портландцемента — 3 и 28 сут, для глиноземистого — 3 сут) в стандартных условиях (ГОСТ 310.4-81). Ниже рассмотрена методика определения марки (активности) портландцемента.
При определении марки используют стандартный песок, что позволяет исключить влияние качества песка на прочность испытуемого цемента. Стандартный песок (ГОСТ 6139-91) представляет собой чистый кварцевый песок (содержание Si02 > 98%; потери при прокаливании
Рис. 4.4. Мешалка для цементного раствора: 1 — чаша; 2 — бегунок; 3, 4 — скребки
Приготовление цементного раствора нормальной консистенции.
Для приготовления необходимого количества цементно-песчаного раствора состава 1:3 (по массе) отвешивают 500 г испытуемого цемента и 1500 г стандартного песка и высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью чашу (см. рис. 4.3, а). Цемент с песком перемешивают в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0,4) и дают ей впитаться в течение 0,5 мин, после чего смесь перемешивают вручную в течение 1 мин.
Подготовленный таким образом раствор переносят в предварительно протертую влажной тканью чашу 1 мешалки (рис. 4.4) и перемешивают в ней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши).
Как исключение смесь можно перемешивать вручную не менее 5 мин круглым шпателем в сферической чаше (см. рис. 4.3).
Рис. 4.5. Встряхивающий столик;
По окончании перемешивания определяют консистенцию раствора. Для этого применяют встряхивающий столик (рис. 4.5), представляющий собой металлический диск, покрытый шлифованным стеклом. При вращении кулачка диск с помощью штока, скользящего в направляющих, поднимается на 10 мм, а затем резко падает. Таким образом имитируется виброуплотнение раствора.
На стекло столика ставят коническую форму 5 с загрузочной воронкой. Внутреннюю поверхность конуса и стекло перед укладкой раствора протирают влажной тканью.
Для определения консистенции раствор укладывают в форму-конус в два приема (слоями равной толщины). Каждый слой уплотняют штыковкой из нержавеющей стали диаметром 20 мм, массой (350 ±20) г. Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний — 10 раз. Штыкование ведут от периферии к центру, придерживая форму рукой. Далее снимают загрузочную воронку, излишек раствора срезают ножом и осторожно снимают форму-конус.
Полученный конус цементного раствора встряхивают на столике 30 раз в течение (30 ± 5) с. Затем штангенциркулем или металлической линейкой измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.
Консистенция раствора считается нормальной, если расплыв конуса составляет 106…115 мм. Если расплыв конуса менее 106 мм или раствор при встряхивании рассыпается, приготовляют новую порцию раствора, увеличивая количество воды до получения расплыва конуса Ю6…115мм. Если расплыв конуса более 115 мм, то испытание повторяют с меньшим количеством воды, добиваясь расплыва 106…115 мм. Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106…115мм, принимают для проведения дальнейших испытаний. Погрешность определения В/Ц не более 0,01.
Рис. 4.6. Форма для образцов-балочек (с) и насадка к ней (б)
Изготовление образцов. Разъемные формы, в которых изготовляют образцы, рассчитаны на три образца (рис. 4.6, а). Детали форм выполнены из стали или чугуна с твердостью по Бри-неллю не менее НВ140. Продольные и поперечные стенки форм, скрепляемые зажимным винтом, отшлифованы и плотно прилегают к отшлифованной поверхности поддона.
Перед заполнением формы растворной смесью ее внутренние поверхности слегка протирают машинным маслом, а стыки наружных стенок с поддоном и одна с другой смазывают техническим вазелином. На форму устанавливают металлическую насадку (рис. 4.6, б), облегчающую укладку раствора. После этого форму жестко закрепляют в центре виброплощадки.
Виброплощадка (рис. 4.7) состоит из станины, к которой пружинами прикреплена рама с установленной на ней площадкой. Колебательные движения площадки создает прикрепленный к ней электродвигатель, на валу которого находится дебаланс (эксцентрично закреплен груз).
Форму заполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают и снимают с нее форму. Далее смоченным водой ножом срезают излишек раствора, заглаживают поверхность образцов и маркируют их.
Образцы в формах хранят (24 ± 2) ч на столике 3 в ванне с гидравлическим затвором (рис. 4.8). Затем образцы осторожно расформовывают и укладывают в горизонтальном положении в ванну с водой так, чтобы они не соприкасались один с другим. Воду, которая должна покрывать образцы не менее чем на 2 см, меняют через каждые 14 сут. Температура воды весь срок хранения должна быть (20 ± 2) °С.
Рис. 4.7. Лабораторная виброплощадка:
1 – станина; 2 – электродвига тель; 3 – площадка; 4 — рама; 5 -пружины
Рис. 4.8. Ванна с гидравлическим затвором: 1— ванна; 2 — герметичная крышка; 3 — столик
Рис. 4.9. Схема расположения образцов-балочек на опорных элементах
Образцы, прочность которых через 24 ч недостаточна для расформовывания их без повреждений, допускается вынимать из форм через 48 ч с отметкой об этом в рабочем журнале.
По истечении срока хранения образцы извлекают из воды и не позднее чем через 1 ч подвергают испытанию.
Непосредственно перед испытанием образцы-балочки насухо вытирают и испытывают на изгиб, а затем каждую из полученных половинок балочки — на сжатие.
При испытании глиноземистого цемента образцы в форме хранят первые 6 ч в ванне с гидравлическим затвором, а затем в воде комнатной температуры. Через (24 ± 2) ч с момента изготовления образцы вынимают из формы и часть их испытывают, а оставшиеся хранят в воде до последующих испытаний через 3 сут.
Определение предела прочности при изгибе. Это испытание производят на машинах (п. 3.9), обеспечивающих нарастание нагрузки в среднем (50±10)Н в секунду. Образец устанавливают на опорные элементы машины таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в машине в вертикальном положении (рис. 4.9). Испытание образцов и расчет предела прочности при изгибе выполняют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к испытательной машине. Предел прочности при изгибе испытуемого цемента вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших значений результатов испытания трех образцов.
Определение предела прочности при сжатии. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие на прессах с предельной нагрузкой 200…500 кН.
Рис. 4.10. Испытание половинок балочек на сжатие:
а — пластинки; б — схема испытания; 1 — пластинки; 2, 4 — плиты пресса; 3 – образец (балочка)
Для того, чтобы результаты испытаний половинок балочек были сопоставимы, несмотря на разный размер, используют металлические пластинки (рис. 4.10, а), через которые нагрузка от плит пресса передается на образец. Пластинки, изготовляемые из нержавеющей стали, имеют плоскую полированную поверхность; площадь поверхности пластинки, соприкасающейся с образцом, равна 25 см2.
Половинку балочки помещают между двумя пластинками (рис. 4.10, б) таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцовой гладкой грани образца. Образец вместе с пластинками центрируют на опорной плите 4 пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки на образец при испытании должна составлять (5± 1,25) кН в секунду.
Предел прочности при сжатии цемента вычисляют по результатам шести испытаний как среднее арифметическое четырех наибольших результатов.
Полученное таким образом значение называют активностью цемента.
Определение марки цемента. Марку цемента находят по результатам определения пределов прочности цемента при сжатии и изгибе, сравнивая эти результаты с требованиями ГОСТа на соответствующий цемент.
Определение прочности цемента при пропаривании.
Бетонные и железобетонные изделия изготовляют, ускоряя твердение бетона с помощью его тепловлажностной обработки (пропари-вания). Поэтому ГОСТ 10178-85 предусматривает определение прочности цемента при пропаривании. Образцы для этого испытания готовят так же, как и для стандартных определений, но их твердение протекает по специальному режиму. Формы с образцами для твердения помещают в пропарочную камеру при температуре (20±3)°С при отключенном подогреве на (120 ± +10) мин.
Похожие статьи:
Равномерность изменения объема цемента
Навигация:
Главная → Все категории → Цемент
Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум
Исследование гидравлической активности добавок для цемента природного и техногенного происхождения
АННОТАЦИЯ
В статье излагаются результаты определения гидравлической активности некоторых природных и техногенных сырьевых материалов с целью определения возможности их использования в качествеактивной минеральной добавки для цемента. Установлено, что золошлаковая смесь сухого удаления Ангренской ТЭС характеризуется высокой степенью поглощения Са(ОН)2, чем золошлакгидроудаления, а поглощающая способность апобазальт-ортосланца – ниже, чем у него. На основе полученных результатов рекомендованы к использованию новые виды местных гидравлических добавок, обеспечивающих частичную замену дорогостоящего портландцементного клинкера и улучшающих эксплуатационные свойства портландцементов.
ABSTRACT
The article presents the results of determining the hydraulic activity of some natural and technogenic raw materials in order to determine the possibility of their use as an active mineral additive for cement. It was found that the ash-and-slag mixture of dry removal of Angren TPP is characterized by a high degree of absorption of Ca (OH) 2 than the ash-and-slag from hydro removal, and the absorbing capacity of apobasalt-orthos-shale is lower than that of it. Based on the results obtained, new types of local hydraulic additives were recommended for use, providing a partial replacement for expensive Portland cement clinker and improving the performance of Portland cements.
Ключевые слова: гидравлические добавки, набухание, портландцемент, клинкер, известь, активированный золошлак сухого удаления, золошлак гидроудаления, апобазальт-ортосланец, гидроокись алюминия, гидроокиси железа, гидросиликат кальция.
Keywords: hydraulic additive, swelling, Portland cement, clinker, lime, activated dry ash and slag, hydro removal ash, apobasalt-orthosalt, aluminum hydroxide, iron hydroxide, calcium hydrosilicate.
Как известно, из целого ряда опытов наблюдений оценки активности кислых гидравлических добавок по степени набухания и по их способности поглощать известь из ее водного раствора, нередко приводили к некоторым расхождениям: более сильно набухающие добавки оказываются менее активными по поглощению извести и, наоборот. Точно так же для отдельных гидравлических добавок наблюдается различие и в самом характере их набухания. Как известно, продолжение набухания гидравлических добавок в течение 2—2,5 мес. характерно тем, что в эти сроки обнаруживается снижение объема для трепела и более интенсивное набухание для вулканических пород.
Причины же различного поведения гидравлических добавок, как в отношении степени набухания, так и в отношении измерения их характера набухания при более продолжительных сроках поглощения извести остаются пока недостаточно выясненными. Между тем, знание этих свойств, является необходимым не только для оценки их, но и для объяснения отдельных свойств пуццолановых цементов, таких как, водоустойчивость, коррозионная стойкость, усадка и др., так как эти их свойства зависят не только от активности вводимых гидравлических добавок, но и от их характера и степени набухания.
Исходя из этого были проведены исследования с целью выяснения причины указанных выше расхождений в характере и степени набухания отдельных гидравлических добавок.
В качестве объектов исследования были выбраны золошлаки сухого и гидроудаления Ангренский ТЭС, апобазальт-ортосланец Карманинского Тиллятагского месторождения. Химические составы компонентов определены по ГОСТ 5382 (табл. 1).
Таблица 1.
Химический состав исходных материалов
|
Наименование материала |
Содержание массовой доли оксидов, % |
|||||||
|
П.п.п |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
Прочие |
|
|
Золошлак сухого удаления |
0,93 |
59,76 |
26,44 |
3,2 |
3,64 |
1,81 |
0,68 |
3,54 |
|
Золошлак гидроудаления |
9,25 |
49,60 |
16,92 |
4,78 |
15,64 |
1,40 |
1,70 |
0,71 |
|
Апобазальт-ортосланец |
9,47 |
46,61 |
14,91 |
8,20 |
8,76 |
3,79 |
0,30 |
5,80
|
Методика проведения эксперимента заключается в следующем. 2 г добавки (навеска добавки высушена при 105 110 °С и измельчена в агатовой ступке до прохождения через сито № 008) [1,3].
Активность исследуемых добавок по поглощению извести выражена количеством мг СаО, поглощенной 1г добавки за 30 суток времени. Для более полной характеристики активности этих добавок одновременно изучали максимальную величину степени набухания, наблюдаемую за время проведения этих опытов (30 суток), для чего приготовлены их пробы массой 2 г [1-4].
Для выяснения характера изменения степени набухания гидравлических добавок в зависимости от времени поглощения извести был использован метод поглощения, описанный в методике по исследованию кислых гидравлических добавок[1-3].Опыты проводились в градуированных стеклянных цилиндрах емкостью в 100 см3 с притертыми пробками. Проведение опытов заключалось в следующем: предварительно в цилиндр помещалась взвешенная на аналитических весах навеска добавки в количестве 0,5 г, после чего навеска в цилиндре заливалась раствором гидрата окиси кальция; содержимое цилиндров подвергалось ручному интенсивному взбалтыванию в течение 1 мин, и затем, полученная суспензия оставлялась в покое до следующего дня, после чего производилось повторное взбалтывание.
Через каждые двое суток от начала опытов в цилиндрах отмечался объем осадка добавки, затем из цилиндров отбиралось пипеткой 50 см3 раствора и титровалось раствором соляной кислоты в присутствии метилоранжа. После этого цилиндры доливались свежими растворами Са(ОН)2 в количестве 50 см3, взбалтывались и опять оставлялись для отстаивания.
Количество поглощенной извести добавкой вычислялось по разности между первоначальной концентрацией залитого в цилиндр раствора Са(ОН)2 и определенной через двое суток путем титрования раствором соляной кислоты. Для проведения исследований использовали раствор гидрата оксида кальция, содержащий 1,1 г в пересчете на СаО в 1 л.
По данным табл.2, отдельные добавки, более сильно набухающие, оказываются менее активными по поглощению извести, что согласуется с ранее известными данными о расхождениях между гидравлической активности и поглощающей способности кислых гидравлических добавок. По показателям как гидравлической активности, так и степени набухания в растворе извести, исследованные добавки располагаются в следующем убывающем ряду: золошлак сухого удаления → золошлак гидроудаления → апобазальт-ортосланец.
Таблица 2.
Активность гидравлических добавок
|
Наименование определений |
Наименование добавки |
||
|
Золошлак сухого удаления |
Золошлак гидроудаления |
Апобазальт-ортосланец |
|
|
Активность по поглощению извести;мг. |
242 |
106.54 |
41.97 |
|
Набухание 2 г добавки;мл. |
52 |
32 |
7 |
Следовательно, характер и величина набухания гидравлических добавок в растворе гидрата окиси кальция должна зависеть от количества и скорости образования геля гидросиликата кальция, что свою очередь зависит от концентрации раствора Са(ОН)2 и от степени активности гидравлических добавок, т. е. от содержания в них «активной» кремнекислоты.
Однако, поскольку для отдельных гидравлических добавок наблюдается различная степень набухания, независимая от их активности по поглощению извести, то, следовательно, на степень их набухания оказывают влияние и другие факторы, как, например, присутствующие в добавках отдельные минеральные примеси, связанные с условиями естественного и искусственного образования добавок.
При воздействии на золошлак сухого удаления гидрата оксида кальция, последний фактор, вероятно, оказывает такое же влияние на его степень набухания, как и свободный гидрат оксида алюминия на набухание аморфной кремнекислоты в растворе гидрата оксида кальция, т. е., очевидно, и в этом случае образуются гидроалюминаты кальция, обладающие весьма высокой степенью набухания.
Следовательно, в соответствии с этим, различная степень набухания гидравлических добавок должна оказывать и различное влияние на свойства пуццолановых цементов с их использованием. Действительно, из литературных источников, например, о водоустойчивости и сопротивлении воздействию коррозии пуццолановых портландцементов, известно, что в большинстве случаев большей водоустойчивостью и сопротивлением коррозии обладают пуццолановые цементы, приготовленные с добавкой сиштоффа. Например, отход нефелинового производства сиштоф, вследствие большого содержания в нем аморфного кремнезема с очень развитой удельной поверхностью, обладает высокой химической активностью, он поглощает 350-410 мг СаО из известкового раствора и может использоваться как эффективная гидравлическая добавка при получении различных строительных материалов [5,6]. Этому способствует не только большая активность сиштофа по поглощению извести, но, несомненно, и то, что сиштоф, обладая большей степенью набухания, создает повышенную плотность цемента по сравнению с другими добавками и этим самым делает цемент (а также и цементный раствор) менее водопроницаемым. Это дает основание предполагать, что путем специального подбора гидравлических добавок или же путем соответствующего изменения степени их набухания можно значительно улучшить свойства пуццолановых цементов.
Выводы
На основе проведенных исследований сделаны следующие выводы:
1. Степень набухания гидравлических добавок определяется двумя основными факторами: количеством и скоростью образования геля гидросиликата кальция, а также, присутствием в добавках примесей гидроксида алюминия или его образующих солей (возможно, также и гидроксида железа). Преобладающее значение того или иного фактора определяется физико-химическими условиями образования этих добавок.
2. Набухание гидравлических добавок, независимо от их активности, протекает с образованием максимума, по достижении которого происходит уменьшение объема осадка добавки, связанного со старением и уплотнением образовавшегося геля гидросиликата кальция. Скорость достижения максимума набухания гидравлической добавки в растворе гидрата оксида кальция зависит от ее активности, а именно, чем активнее добавка, тем быстрее наблюдается снижение ее объема и наоборот.
Список литературы:
- Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. – М.:Высшая школа, 1973. — 268 с.
- Ботвинкин О.К., Клюковский Г.И., Мануйлов Л.А. Лабораторный практикум. По общей технологии силикатов и техническому анализу строительных материалов. 1966. – 99 с.
- Отакузиев Т.А., Отакузиев Э.Т., Махмаёров И.Н. Боғловчи моддалар кимёвий технологиясига оид лаборатория ишлари. Ўқув-қўлланма.- 2011.-113 с.
- Кузнецова И.Н., Ращупкина М.А., Косач А.Ф., Гутарева Н.А. «Гидравлические Вяжущие Вещества». Учебное пособие. – Омск: СибАДИ, 2012. — 53с.
- Матвеев В.А., Майоров Д.В., Захаров К.В. Об использовании аморфного кремнезема – продукта кислотной переработки нефелина в производстве строительных и технических материалов // Материалы Второй международной научной конференции «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов». – Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. — С. 119-121.
- Балбукова А.А., Захаров В.И., Князева А.И., Кондратенко Т.В., Майоров Д.В., Матвеев В.А. Исследование влияния условий кислотной переработки нефелина на структурно-поверхностные свойства образующихся кремнеземных продуктов // Журнал прикладной химии-. 2012.- Т. 85, № 11. — С. 1729-1735.
Прибор для ускоренного определения активности цемента ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ-2
Ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98.
Назначение и применение
- ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ-2 обеспечивает ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98
- Прибор осуществляет определение базовых показателей активности цемента в 1, 3 и 7-суточном режимах
- Позволяет определять морозостойкость, прочность и водонепроницаемости бетона (раствора) по методикам МИ 2488-98, МИ 2489-98, МИ 2625-00
- Прибор используют для определения сроков схватывания цементного теста
- Возможно исследование процессов структурообразования по кинетике удельного электрического сопротивления и температуре (опция)
Преимущества и варианты исполнения
- Единственный автоматический контракциометр оригинальной конструкции, включающий:
- – цельнофрезерованную, компактную измерительную камеру из полиамида;
- – датчик контракции (изменения объёма) с прецизионной измерительной системой;
- – разъемный стакан из полиамида, позволяющий быстро и без повреждений извлекать пробу цемента после испытаний;
- – дополнительный измерительный контейнер для исследования процессов структурообразования цементного теста по изменению его удельного электрического сопротивления и температуры (опция).
- Отображение динамики процессов на графическом дисплее с подсветкой
- Возможность одновременного подключения до 3 измерительных камер (опция)
- Геометрия полученных после испытаний образцов позволяет испытывать их на сжатие для корректировки полученных результатов
- Определение сроков схватывания образцов раствора и бетона (функция автоматического прибора Вика)
- Выпускается два варианта исполнения прибора:
- – ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ Исполнение 1 — с датчиком контракции (изменения объёма) в диапазоне 0…5 мл
- – ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ Исполнение 2 — с датчиком контракции (изменения объёма) в диапазоне 0…20 мл
-
Разъем фирмы LEMO (изображен на фото, опция)
Внимание! В стандартном исполнении используется разъем РШ2Н-1-3
Основные функции
- Автоматическое определение контракции цемента за 3 часа и прогнозирование активности цемента к заданному сроку
- Получение базовых показателей цемента по 1,3 и 7-суточной контракции (опция)
- Определение сроков схватывания по образцам цемента, раствора, бетона
- Запись процессов изменения объема (контракции), температуры и электрического сопротивления материала в следствии гидратации и экзотермических реакций цемента
- Отображение динамики процессов на дисплее с автоматическим изменением масштабов осей времени и контракции (опционально температуры и сопротивления пробы)
- Полная архивация процессов и результатов измерений
- Русский и английский язык меню и текстовых сообщений
- Разъем USB для работы с компьютером и заряда аккумуляторов
- Сервисная компьютерная программа: считывание результатов измерений из памяти прибора; анализ и обработка результатов измерений; архивация данных и формирование отчета; экспорт в Excel, текстовый формат и другие приложения
Технические характеристики
| Исполнение 1 | Исполнение 2 | |
| Диапазон измерения контракции (объёмных деформаций), мл | 0…5 | 0…20 |
| Пределы абсолютной погрешности измерения контракции (объёмных деформаций), мл | ±0,1 | ±0,2 |
| Дискретность показаний контракции (объёмных деформаций), мл | 0,001 | 0,001 |
| Диапазон измерения активности, МПа | 10…100 | 10…100 |
| Дискретность показаний активности, МПа | 0,1 | 0,1 |
| Диапазон измерения температуры воды, °C | 0…50 | 0…50 |
| Количество измерительных камер | 1…3 | 1…3 |
| Количество контейнеров для измерения температуры и сопротивления пробы | 1* | 1* |
| Диапазон измерения температуры пробы, °C | 0…60* | 0…60* |
| Диапазон измерения сопротивления пробы, кОм | 0,1…10* | 0,1…10* |
| Габаритные размеры, мм: | ||
| - электронного блока | 151х81х32 | 151х81х32 |
| - измерительной камеры | 220х300х140 | 220х300х140 |
| - измерительного контейнера | ø80×130* | ø80×130* |
| - стакана для пробы | ø84×95 | ø84×95 |
| Масса, кг: | ||
| - электронного блока | 0,15 | 0,15 |
| - измерительной камеры | 2,5 | 2,5 |
| - измерительного контейнера | 0,5* | 0,5* |
* — комплект для измерения температуры и удельного электрического сопротивления пробы поставляется по спецзаказу
Состав базового комплекта ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ
- Электронный блок, чехол
- Измерительная камера, стакан
- Датчик объема, существует 2 исполнения датчика:
- – Исполнение 1 — измерение контракции в диапазоне 0…5 мл
- – Исполнение 2 — измерение контракции в диапазоне 0…20 мл
- Аккумуляторы, блок питания USB
- Сервисная программа на CD, кабель USB
- Сумка
- Руководство по эксплуатации
- Свидетельство о Госповерке
Дополнительная комплектация
- Измерительная камера
- Датчик объема 5 мл / 20 мл
- ЦЕМЕНТ-ЛАБ — комплект для исследования процессов структурообразования при твердении цементного материала: контейнер для измерений температуры и удельного электрического сопротивления. Новинка!
- Коробка соединительная для одновременной работы с несколькими камерами
- Кожаный кофр
- Круглый мастерок
- Мерный стакан
- Чаша для затворения цемента
- Разъем фирмы LEMO
Урок 1 — Использование бетона
Возраст: Классы 7-12
Предметы: Материаловедение, Науки о Земле
Навыки: Классификация, идентификация,
обсуждение, составление списков, применение, наблюдение
Продолжительность: 45 минут
Размер группы: Любая
Условия: Класс
Ключевые слова: Цемент, бетон
Задачи
Студенты узнают 1) Разницу между цементом и бетоном.2) Как используются цемент и бетон. 3) Как делается цемент.
Метод
Учащиеся будут просматривать видео о цементе и бетоне, а затем составят список мест, где используется бетон.
Предпосылки
Цемент и бетон могут быть синонимами бытовых терминов, но по своей природе они различны. Цемент, ультратонкий серый порошок, связывает песок и горные породы в массу или матрицу бетона. Цемент — ключевой ингредиент бетона.
Если отбросить семантику, бетон — это фирменный материал на подъездных дорожках, террасах, подвалах и во множестве других предметов домашнего обихода.Это также самый широко используемый строительный материал в мире. Ежегодное мировое производство бетона составляет около 5 миллиардов кубических ярдов. Годовой уровень производства цемента составляет около 1,25 миллиарда тонн.
Глобальная привлекательность бетона не случайна — некоторые из самых богатых мировых ресурсов производят универсальный материал, похожий на камень.
Портландцемент — это общий термин для почти всех современных цементов. Он обязан своим именем и происхождением британскому каменщику по имени Джозеф Аспдин. В 1820-х годах поиски промышленного аналога природного или римского цемента (полученного из вулканического пепла и других природных минералов) привели Аспдина к открытию и патенту портландцемента.
Имя Аспдина в его изобретении служило двум целям. Это отличало материал от римского цемента, существовавшего веками. Это тоже была маркетинговая уловка. Бетон, сделанный из его нового цемента, напоминал высоко ценимый строительный камень, добытый в карьере на острове Портленд.
Современный портландцемент — это продукт высокотемпературного преобразования тонкоизмельченных материалов — часто таких основных, как смеси известняка, глины и сланца, — содержащих четыре ключевых ингредиента: оксид кальция, кремнезем, глинозем и железо.Производители делают ставку на отечественные материалы. Цементные заводы располагаются рядом с карьерами с камнями, содержащими некоторые или все эти элементы.
При переработке в длинной горизонтальной печи, известной как вращающаяся печь, смеси сырья переформулируются в стеклоподобные включения, называемые клинкером. Затем поставщики измельчают клинкер и гипс до высшей степени измельчения для производства цемента. Готовая продукция отправляется производителям бетона в мешках или наливом.
Естественный химический состав цемента оживает в присутствии воды, песка, гравия или щебня, известного как мелкий и крупный заполнитель.При смешивании с водой соединения кальция в цементе гидратируются с образованием новых агентов, которые связывают заполнители в бетон.
Как и цемент, бетон производится из местных ресурсов, причем в разных регионах доступны различные сорта мелкого и крупного заполнителя, отвечающие потребностям в стандартных и специальных смесях. Бетонные изделия бывают разных форм и применений, каждое из которых при правильной разработке, обращении и размещении может прослужить десятилетия.
Материалы
Видео Portland Cement Association, A New Stone Age, доступно на www.youtube.com . Карандаши и бумага.
Процедура
Представьте проект работы с бетоном, описав действия, которые студенты будут выполнять, и какие концепции вы хотите, чтобы они освоили. Покажите классу видеоролик « A New Stone Age, Portland Cement Association», доступный на youtube.com. Вызовите дополнительный интерес, спросив: «Где вы видели, как использовался бетон?» Устный список применений должен быть довольно длинным и включать в себя подземные и труднодоступные виды использования бетона.Этот список подчеркивает важность бетона в нашей жизни. Покажите этот список в классе, чтобы учащийся мог дополнить его.
Составив список всем классом, попросите учащегося составить собственный письменный список использования бетона. Этот список следует постоянно расширять, поскольку курс расширяет осведомленность студентов о применении бетона в качестве строительного материала.
Цемент
Любой цемент, производимый на цементном заводе Mardin, соответствует стандарту TS EN 197-1.
| Название продукта | Тип | Стандартный | Площадь использования |
Портлендский композитный цементПортлендский композитный цементCEM II A-M (P-LL) 42,5 R Приложения
| CEM II / A-M (P-LL) 42,5 R CEM II / B-M (P-S) 42,5 R | TS EN 197-1 | Обычно используется в областях, где используется смешанный цемент и требуется более высокая прочность, при строительстве водопропускных труб, бетоне для специальных проектов и производстве строительной химии. |
Пуццолановый цементПуццолановый цементCEM IV B (P) 32,5 N Приложения
| CEM IV / B (P) 32,5 N | TS EN 197-1 | Обычно используется в областях, где используется смешанный цемент и требуется более высокая прочность, при строительстве водопропускных труб, бетоне для специальных проектов и производстве строительной химии. |
ПортландцементПриложения
| CEM I 42,5 N | TS EN 197-1 | Общее использование |
Сульфатостойкий портландцементСульфатостойкий портландцементCEM I 42,5 R-SR3
| CEM I 42,5 R-SR3 | TS EN 197-1 | Применяется в строительстве на территориях, подверженных воздействию сульфатных зон и морской воды, а также при строительстве фундаментов для подводных сооружений, мостов, дамб, гаваней и подпорных стен. |
Щелочная активность портландцемента с добавками стеклянных отходов
Материалы (Базель).2021 Март; 14 (6): 1346.
Магдалена Балонис, академический редактор
Факультет гражданского строительства, механики и нефтехимии, Варшавский технологический университет, ул. Лукасевича 17, 09-400 Плоцк, Польша; [email protected]Поступила в редакцию 15 февраля 2021 г .; Принято 8 марта 2021 г.
Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 /). Эту статью цитировали в других статьях в PMC.Abstract
Предложено понятие щелочной активности порошковых материалов, вводимых в цементные композиции, и методы ее определения. Возможность использования стеклянных отходов в качестве активной добавки к портландцементу оценивалась с точки зрения щелочной активности. Замена компонента портландцемента стеклянными отходами в виде стеклянного порошка в количестве от 1 до 35% позволила поддерживать щелочную активность цементной композиции на уровне, соответствующем стандартным требованиям.Описаны ранее неизвестные эффекты смешанной щелочи в портландцементе в присутствии стеклянных отходов. Портландцемент имеет высокую щелочную активность калия; однако тарное стекло имеет высокую щелочную активность натрия и довольно низкую щелочную активность калия. При внесении стеклянных отходов в структуру цементных составов щелочная активность калия снижается.
Ключевые слова: отработанное стекло, обычный портландцемент, щелочная активность, раствор
1.Введение
Несмотря на большое количество отходов стекла, присутствующих во всем мире, особенно из стеклянной тары, стеклянные отходы еще не использовались в качестве активной добавки в портландцемент. Стеклянные отходы не указаны в качестве основного компонента обычного цемента в соответствии со стандартом [1]. В то же время металлургические шлаки, содержащие относительно большое количество стеклофазы, входят в число активных добавок, упомянутых в стандарте. Со временем стеклянные отходы также могут быть включены в качестве активной добавки в цемент.
В предыдущих работах [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] стекло было показано как лучшая добавка к цементу, поскольку стекло имеет высокое содержание аморфного кремнезема. Стеклянные отходы мелкого помола с размером частиц менее 100 мкм были предложены в качестве пуццоланового материала. В [9] было доказано, что для порошковых отходов стекла размером менее 40 мкм показатель прочности на сжатие достигал более 82%. Согласно [10,11,12,13,14,15], мелкоизмельченные стеклянные порошки имеют большой потенциал в качестве частичной замены цемента в растворах и бетонах.Стеклянный порошок с удельной поверхностью по Блейну более 250 м 2 / кг проявлял очень высокую пуццолановую активность. Кроме того, 30% измельченных стеклянных отходов размером от 45 до 75 мкм можно использовать в качестве замены цемента в растворе или бетоне без каких-либо вредных эффектов, вызванных щелочной коррозией. Ref. [16] предложили использовать переработанное стекло для замены от 10% до 60% цемента. Растворы, содержащие 60% переработанных стеклянных отходов и суперпластификатор, смогли достичь 99 МПа по сравнению с прочностью 115 МПа, достигнутой у простого образца цемента.По сравнению с дымом кремнезема и летучей золой стекло имеет большее количество Na 2 O и K 2 O, что приводит к щелочной коррозии и чрезмерному расширению бетона. Недавние исследования показали, что размер частиц стекла является решающим фактором для щелочно-кремнеземных реакций. Согласно [17,18], когда стеклянные отходы тонко измельчены до размера менее 75 мкм, расширения щелочно-кремнеземной реакции не происходит, и долговечность раствора гарантируется.
Влияние стеклянных отходов в качестве добавки или заполнителя на механические свойства и долговечность бетона не является окончательным [19,20,21,22,23].Исследователи изучили новые альтернативные связующие с материалами, активируемыми щелочами, или полимерными стеклянными композитами [24,25,26,27,28,29,30]. Учитывая ограничения по содержанию щелочи в обычном бетоне, необходимо контролировать щелочную активность стеклянных отходов, которая может значительно колебаться. В связи с изложенным, целью данной работы была разработка метода контроля щелочной активности стекольных отходов и ее влияния на щелочную активность цементно-стеклянных композиций.
2. Материалы и методы
Объектами исследования служили порошковые отходы стекла с размером зерна <0,063 мм и обычный портландцемент: CEM I 32,5 R, CEM I 42,5 R, CEM I 42,5 N производства Group Cement Ożarów ( Ожаров, Польша). Химический анализ цемента проводился в соответствии со стандартом [31], а анализ стекла и микрокремнезема - в соответствии с [32]. Химический состав материалов показан на.
Таблица 1
Химический состав материалов (мас.%).
| Оксиды | Добавки | Обычный портландцемент | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стекла для контейнеров | Боросиликатное стекло | Дым кремнезема | CEM I 32,5R33233 | CEM I 4224.5R | CEM I 4224.5N 9024 Бесцветный | Коричневый | Зеленый | |||||||||||
| SiO 2 | 72,20 | 72,15 | 71,80 | 81,00 | 95.06 | 21,74 | 21,80 | 21,26 | ||||||||||
| Al 2 O 3 | 1,80 | 1,75 | 1,80 | 2,00 | 1,50 | 5,004 | 1,50 | 5,004 | CaO | 10,10 | 10,00 | 10,97 | 0,50 | 0,89 | 64,74 | 64,61 | 64,21 | |
| MgO | 1,65 | 1.55 | 1,00 | — | 0,45 | 2,20 | 2,18 | 1,88 | ||||||||||
| Na 2 O | 13,19 | 13,79 | 12,72 | 81 | 0,29 | 0,13 | ||||||||||||
| K 2 O | 0,61 | 0,16 | 0,63 | — | 0,42 | 0,88 | 0,86 | 0,47 | ||||||||||
| Fe 2 O .04 | 0,25 | 0,45 | — | 0,20 | 2,30 | 2,30 | 5,40 | |||||||||||
| Cr 2 O 3 | 0,01 | 0,03 | 0,25 900 | — | — | — | ||||||||||||
| B 2 O 3 | — | — | — | 12.00 | — | — | — | |||||||||||
| — | ||||||||||||||||||
| 0.40 | 0,32 | 0,38 | — | 1,12 | 3,00 | 3,18 | 2,52 | |||||||||||
Для количественного анализа содержания щелочи используется пламенный фотометр FP902 (PG Instruments Limited, Alma Park, Wibtoft Leicesters UK) с точностью ± 0,5%. Щелочную активность материалов определяли по содержанию катионов натрия и калия в растворе после экстракции из 1 г материала в 100 мл дистиллированной воды в течение 30 с.Щелочная активность порошковых материалов представлена в единицах ppm / г и ppm / м 2 материала. Измерения удельной поверхности материалов проводились проточным методом Блейна согласно [33]. Для определения щелочной активности цементных продуктов в качестве экстрагента использовали дистиллированную воду с отношением поверхности образца к объему экстрагента 0,34 см -1 . Образцы были приготовлены из CEM I 32.5R (450 г), стандартного песка (1350 г) и дистиллированной воды (225 г). При приготовлении цементных композиций сухой цемент смешивали с соответствующим количеством стеклянной пудры в течение 3 мин; затем смесь выливали в воду и при перемешивании добавляли песок.Каждый раствор был отлит в формы размером 40 мм × 40 мм × 160 мм. Все кубоиды строительного раствора были извлечены из форм через один день, и затем была определена щелочная активность строительного раствора. Результаты щелочной активности формованного продукта представлены в единицах ppm / м 2 раствора.
3. Результаты
Известно, что активность ионов натрия и калия в цементе зависит от того, находятся ли они в виде сульфатов или образуют твердые растворы в фазах клинкера. Натрий и калий, содержащиеся в твердых растворах, медленно переходят в раствор, а ионы, содержащиеся в сульфатах, быстро удаляются.Однако щелочная активность также зависит от того, связаны ли щелочные катионы внутри или на поверхности материала. Щелочные катионы находятся в неравновесном состоянии на поверхности зерен. Энергия активации этих выщелачивающих катионов ниже, чем у катионов внутри материала [34]. Это говорит о том, что такие катионы активны и могут быть легко извлечены при соответствующих условиях. Соответственно, количество катионов, извлеченных с единицы поверхности за единицу времени, называется щелочной активностью цемента и его добавками.Ранее мы использовали подобное определение только для стеклянных порошков [35,36].
3.1. Щелочная активность материалов, используемых в цементных композициях
Щелочная активность была определена для обычного портландцемента и добавок: тарного стекла, боросиликатного стекла, микрокремнезема. представляет результаты щелочной активности исследуемых материалов.
Таблица 2
Щелочная активность материалов, используемых для производства цементных изделий.
| Запись | Исходный материал | Содержание экстрагента, ppm / г | Удельная поверхность, м 2 / г | Удельная щелочная активность, ppm / м 2 | Na | Na | K + | Na + | K + | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | CEM I 32.5R | 3,60 | 54,40 | 0,36 | 10,0 | 151,0 | |||||
| 2 | CEM I 42,5R | 3,10 | 39,00 | 0,39 | 7,9 | 900EM I 42,5N | 3,10 | 26,60 | 0,38 | 8,1 | 70,0 |
| 4 | Стеклянная тара бесцветная | 26,80 | 1,16 | 0.32 | 83,7 | 3,6 | |||||
| 5 | Стеклянная тара коричневая | 30,20 | 1,01 | 0,32 | 94,4 | 3,1 | |||||
| 6 | Стеклянная тара зеленая | 20,706 | 0,32 | 64,7 | 2,7 | ||||||
| 7 | Боросиликатное стекло | 7,40 | 2,60 | 0,32 | 23,1 | 8,1 | |||||
| 8 | Дым кремнезема | 17.70 | 41,10 | > 20,0 | 0,9 | 2,0 | |||||
Портландцемент имеет высокую щелочную активность калия, которая превышает натрий более чем на порядок. Если щелочная активность Na + для разных типов цемента колеблется в пределах 10%, то для K + эта вариация более чем в два раза выше. Для тарного стекла наблюдается обратная ситуация: высокая щелочная активность натрия и относительно низкая активность калия.Следует отметить, что щелочная активность стеклянных порошков пропорционально зависит от содержания оксидов щелочных металлов в стеклах. Кроме того, следует отметить низкую щелочную активность натрия в дыму кремнезема, хотя щелочная активность калия близка к щелочной активности тарного стекла.
Учитывая, что коричневое стекло имеет самую высокую щелочную активность Na + , следующие испытания были проведены для систем, в которых вместо цемента был введен стеклянный порошок.Используя значения удельной щелочной активности для катионов натрия и калия каждого материала, щелочную активность для цементных композиций рассчитывали согласно [36]. Результаты щелочной активности натрия и калия показаны в.
Щелочная активность K + ( a ) и Na + ( b ) различных типов цемента с различной массовой заменой стеклянного порошка.
Как представлено в, когда мы заменили различный цемент на стеклянный порошок в количестве 1–35% (35%, т.е.е., более высокий допустимый предел содержания добавки по [1]), щелочная активность K + снизилась; однако щелочная активность натрия увеличилась. Суммарная активность катионов натрия и калия снизилась для всех цементных составов и не превысила допустимый уровень 161 ppm, что соответствует полному содержанию щелочи 0,6% ().
Таблица 3
Расчетная щелочная активность цементных композиций с добавлением порошка коричневого стекла.