14.10.2016 - Характеристика цементов. Исходные материалы и их свойства

Характеристика цементов. Исходные материалы и их свойстваНаибольший интерес с точки зрения изучения влияния минеральных и органоминеральных добавок на процесс набора прочности вызывают цементы без активных минеральных добавок ПЦ500-Д0, однако, рядовые цементы, выпускаемые в России, представлены марками ПЦ500Д0, ПЦ500Д20 и ПЦ400Д20.  В табл.1 и табл. 2 представлены основные виды портландцементов, используемые в Поволжском регионе, их физико-технические характеристики и минералогический состав.



Экономика цемента

С экономической точки зрения наиболее целесообразно рассматривать процессы гидратации цементов с добавками предприятий Саратовской области ОАО «Вольскцемент», а именно, использование в качестве вяжущего ПЦ 500-Д0. Однако, следует отметить, что большой интерес представляет возможность использования синтезируемой добавки совместно с цементами других регионов, что предполагает расширение рынка сбыта. Изучение влияния синтезируемого комплексного органоминерального модификатора на физико-механические характеристики цементных композиций проводилось также на цементах, выпускаемых заводами ОАО «Серебряковцемент», ОАО «Мордовцемент», ОАО «Новоросийский».

При выборе цементного вяжущего также учитывалось содержание трехкальциевого алюмината, являющегося одним из основных факторов, определяющих величину ложного схватывания. 

 

Таблица 1 - Физико-технические характеристики цементов

Наименование

цемента

Марка

цемента

Syд, м2/кг

Н.Г.

%

Равномер- ность изменения объёма

Сроки схватывания,

час-мин

Активность через 28 суток, МПа

начало

конец

при

изгибе

при сжатии

ОАО «Вольскцемент»

ГОСТ 10178-85

ПЦ 500-Д0

325

27,0

Выдержал

2-45

3-50

5,6

45,6

ПЦ 400-Д20

311

28,1

Выдержал

2-55

4-10

5,2

37,8

ОАО «Серебряковцемент»

ГОСТ 10178-85

ПЦ 500-Д0

331

26,3

Выдержал

3-15

5-25

5,7

50,2

ПЦ 400-Д20

324

27,1

Выдержал

3-20

5-20

5,4

41,8

ОАО «Мордовцемент»

ГОСТ 10178-85

ПЦ 500-Д0

283

25,0

Выдержал

1-30

2-30

7,4

49,2

ПЦ 400-Д20

281

26,6

Выдержал

1-55

2-55

5,6

40,6

ОАО «Новоросцемент»

ГОСТ 10178-85        

ПЦ 500-Д0

338

24,9

Выдержал

1-55

2-45

6,8

50,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Минералогический состав цементов

Наименование показателей

Единицы измерения

C3S

C2S

C3A

C4AF

ОАО «Вольскцемент» ПЦ 500-Д0

%

63,0

18,8

4,2

14,0

ОАО «Вольскцемент» ПЦ 400-Д20

%

58

19

5

15

ОАО «Серебряковцемент» ПЦ 500-Д0

%

61-64

13-17

5-7

14-15

ОАО «Серебряковцемент» ПЦ 400-Д20

%

61-64

13-17

5-7

14-15

ОАО «Мордовцемент» ПЦ 500-Д0

%

61-63

18-20

4-6

11-12

ОАО «Мордовцемент» ПЦ 400-Д20

%

61-63

18-20

4-6

11-12

ОАО «Новоросцемент» ПЦ 500-Д0

%

55-57

23

4-5

15-16

 

Характеристика мелкого заполнителя

 

В качестве мелкого заполнителя использовался песок кварцевый речной, волжский (ГОСТ 8736-93, ГОСТ 8735-88). Мкр – 1,45, относится к группе мелких песков II класса. Среднее значение содержания пылеватых и глинистых частиц составляет 1,6 %, что не превышает показателей по нормативным требованиям. Среднее значения насыпной плотности ρн = 1494 кг/м3, среднее значение истинной плотности ρи = 2652 кг/м3, межзерновая пустотность Пмз = 42,8 %. Содержание на сите № 063 – 2,6 %.

Вольский песок (ГОСТ 6139-2003) стандартный (эталонный или нормальный) песок предназначен для испытаний цемента. Кварцевый природный песок Приволжского месторождения, содержащий зерна округлой формы размером 0,5 - 0,9 мм, с нормированным зерновым и химическим составом, является стандартным монофракционным (эталонным или нормальным) песком.

Характеристики:

·     Размер зёрен -  0,5 ÷ 0,9 мм

·     Гранулометрический состав:  +0,5 мм - 95,1%; +0,9 мм - 0,7%

·     Содержание SiO2 -  98,72%

·     Содержание глинистых и илистых примесей - 0,75%

·     Потери при прокаливании -  0,28%

·     Влажность - 0,17%

 

Характеристика крупного заполнителя

 

В качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей применяли щебень высокопрочный габбро-диабазовый (Орский) (ГОСТ 8269-97, ГОСТ 8267-93, ГОСТ 7392-85). Фракция 5÷10 мм, 10÷20 мм. Прочность на сжатие – 1200 кг/см2. Морозостойкость – 400 циклов (F 400). Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы – 44,6 % (группа щебня – IV). Содержание зерен слабых и выветренных пород – 43,4 %. Содержание пылевидных и глинистых частиц 0,92 %, в том числе глины в комках – 0,24 %. Насыпная плотность – 1362 кг/м3. Истинная плотность – 2585 кг/м3. Межзерновая пустотность – 43,8 %. Влажность – 1,3 %. Водопоглощение – 0,5 %. Дробимость – 6,4 %.

Щебень карбонатный (Ивантеевский каменный карьер, Саратовская область, ГОСТ 8269-97, ГОСТ 8267-93, ГОСТ 7392-85). Фракция 5-20 мм. Прочность на сжатие – 1000 кг/см2. Морозостойкость 100 циклов (F 100). Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы – 21,8 % (группа щебня – II). Содержание зерен слабых и выветренных пород – 4,4 %. Содержание пылевидных и глинистых частиц – 2,1 %. Насыпная плотность – ρн = 1318 кг/м3. Истинная плотность ρи = 2561 кг/м3. Межзерновая пустотность – 44,6%. Влажность – 1,7 %. Водопоглощение – 1,1 %. Дробимость – 11,8 %.

Кстати, купить известняковый щебень 20 40 в москве можно на сайте iss.msk.ru, в дополнение предлагается аренда спецтехники.

 

Характеристика воды и добавок

 

В качестве пластификатора, при проведении экспериментальной части работы были использованы традиционно применяемый в Саратовской области  суперпластификатор С-3 Новомосковского химического комбината. Суперпластификатор С-3 – порошок коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, добавка разжижитель бетонных смесей, на основе продуктов поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Выпускается Новомосковским заводом органического синтеза в соответствии с ТУ 6-36-020429-625. Продукт не изменяет свойств при нагревании и замораживании до температуры  –40 ͦ С. рН среды раствора составляет 4-6. Рекомендуемая дозировка в бетонные смеси от 0,4 до 1,0 %.

Для выявления совместной работы органоминеральных добавок с высокоэффективными водоредуциющими модификаторами применялись следующие  добавки марок:

- FOXTM-8H – это гиперпластификатор для высококачественных, высокопрочных и самоуплотняющихся  бетонов, а также для самовыравнивающихся  смесей,  высокоэффективный  и  в  составах  на  основе  шлакопортландцемента  или  содержащих большое  количество  золы-уноса.  Обеспечивая  прекрасную  сохраняемость  бетонных  смесей,  продукт  рекомендуется  для изготовления готовых к употреблению (товарных) бетонных смесей.

- MELFLUX РР 100 F – порошковый продукт, полученный методом распылительной сушки на основе модифицированной полиэтиленгликоли. Технические данные: форма - желтоватый порошок; насыпная плотность - 300–500 г/л; потери при нагревании - макс. 2,0 мас.%; 20% раствор при 20 °С имеет рН = 6,5–8,5. Особенности: высокоэффективный диспергатор, снижает усадку, эффективен в широком диапазоне температур.

- Muraplast FK 69 – рекомендуется применять в составах, где не требуется достижения длительной жизнеспособности, например производство сборных железобетонных изделий, либо где нет необходимости в длительной транспортировке бетонной смеси при производстве товарного бетона. В сравнении с Мурапласт ФК 63, Мурапласт ФК 69 обладает большей начальной пластификацией бетонной смеси. Совместимость Мурапласт ФК 69 с другими добавками должна быть предварительно проверена в лабораторных испытаниях. При производстве бетонных смесей с добавкой Мурапласт ФК 69 необходимо обращать особое внимание на точное дозирование компонентов.

Свеклосахарная патока, отход сахарного производства «Балашовского завода сахарного песка», по внешнему виду представляет собой густую жидкость темного цвета. В патоке содержится главным образом сахароза, содержание ее колеблется чаще всего в пределах 44 – 52% и в среднем близко к 50%. Так же в патоке содержится от 7 до 10% неорганических веществ, в основном это зола, органические вещества в количестве около 20% и вода порядка 20%.

Вода, использовавшаяся для приготовления бетона, соответствовала требованиям ГОСТ 23732-79. В воде отсутствовали примеси масел, кислот, сильных щелочей, органических веществ и производственных отходов, температура воды 18 ºС.

В качестве основы для синтеза органоминерального модификатора применялась пыль-унос Вольского цементного завода, осажденная в четвертых полях электрофильтров вращающихся печей, характеризуется высокой удельной поверхностью, которая колеблется в пределах 300 – 1500 м2/кг. Результаты ситового анализа показали, что зерновой состав пыли унос представлен частицами меньше 0,003 мм. Количество частиц размером 0,008 мм не превышает 0,5%. Насыпная плотность цементной пыли колеблется в диапазоне 360 – 1000 кг/м3.

Золошлаковый отход Троицкой ГРЭС относится к третьей груп­пе материалов, полученных путем твердофазовых реакций и взаи­модействием твердых фаз с расплавом. По содержанию оксида кальция золошлаковый отход является низкокальциевым, с содержанием СаО = 3,1 %.

Для проведения комплексного сравнения предлагаемой органоминеральной добавки были выбраны местные техногенные минеральные наполнители Саратовской области, а также высококачественные ультрадисперсные наполнители других регионов.

Микрокремнезем - отход при производстве силицидов и ферросилиция в электродуговых печах Братского завода ферросплавов, удовлетворяющий требованиям ТУ 7-249533-01-90. Микрокремнезем получают при высокотемпературной обработке кремнеземо-содержащих исходных материалов, связанной с процессом возгонки  оксидов кремния. При конденсации возгона в процессе охлаждения образуется мелкодисперсный коллоидообразный, большей частью аморфный материал. Преобладающий размер частиц  микрокремнезема от 1 до 0,01 мкм и менее. Рентгенофазовым анализом установлено наличие в микрокремнеземе оксида кремния в виде коусита – SiO,  что придает ему высокую химическую активность в водных средах, а так же в незначительном количестве содержится кристаллический кремний, карбид кремния и графит.

Микрокремнезем представляет собой очень мелкие шарообразные частички аморфного кремнезема со средней удельной поверхностью около 20000 м2/кг, насыпная плотность rн = 150 – 320 кг/м3, среднее значение истинной плотности rи = 2180,0 кг/м3. По гранулометрическому составу средний размер частиц МК составляет около 0,1 микрона, то есть в 100 раз меньше среднего размера зерна цемента.

В качестве техногенных минеральных наполнителей для сравнения с предлагаемой синтезируемой добавкой использовались следующие вещества: бой керамического кирпича ЗАО «Строительные материалы. Энгельсский кирпичный завод»; бой силикатного кирпича, а также отход от срезки «горбушки» при производстве газосиликата ЗАО «Саратовского Завода стройматериалов»; отход камнедробления предприятия ОАО «Ивантеевского карьера»; лом бетона предприятия «Кронверк»; мраморная пыль - отход резки мраморных плит; керамзитовая пыль - отход производства керамзита ОАО «Кронверк»; зола ТЭЦ №2. Химический состав всех сравниваемых минеральных наполнителей представлен в табл.3. Все минеральные наполнители измельчали в лабораторной конусной мельнице до удельной поверхности 380 – 420 м2/кг. Эффективность добавок оценивалась посредством сравнения предела прочности при сжатии и изгибе стандартных образцов с введенной добавкой в мелкозернистую бетонную смесь с «контрольным» составом без добавок, в различные сроки твердения.

Таблица 3 – Химический состав минеральных добавок

Наименование

SiO2

Al2O3

CaO

SO3

Fe2O3

MgO

K2O

П.П.К.

Микрокремнезем

87,2

0,68

1,22

1,2

1,7

7,6

-

1,9

Цементная пыль

11,95

3,2

76,6

4,6

2,73

-

0,62

0,3

Мраморная пыль

13,4

5,4

54,2

3,2

2,6

1,8

4,6

14,8

Бой силикатного кирпича

89,7

0,2

6,4

0,3

1,2

0,7

-

1,5

Отход от срезки «горбушки»

72,4

7,1

10,2

1,4

3,7

3,6

-

1,6

Бой керамического кирпича

67,6

7,5

4,2

0,1

7,7

1,2

3,4

8,7

Керамзитовая пыль

48,1

20,4

3,6

1,8

8,4

1,6

0,2

15,9

Зола ТЭЦ

48,4

17,4

6,7

2,8

8,1

0,7

-

15,9

Отход камнедробления

1,8

2,3

54,1

0,1

1,5

0,4

-

38,1

 

Удельная поверхность минеральных добавок определялась методом измерения скорости прохождения потока воздуха через навеску материала на приборе ПСХ-4 с точностью ±0,01 м2/г.

Для проведения анализа дисперсности порошков сырьевых материалов и минеральных добавок применялся универсальный лазерный экспресс анализатор распределения размеров частиц - «HORIBA Partica LA-950». Принцип его работы основан на рассеивании и детектировании отраженного/преломленного лазерного света, красного и синего спектров (650 и 405 нм), в соответствии с ISO 13320-1. Диапазон измерения: от 0,01 мкм до 3000 мкм; частота измерений 5000 в секунду; максимальная погрешность 0,6 %.

Ссылка на полную версию страницы: https://stroystandart.info/index.php?name=pages&op=view&id=1424

добавить ссылку