загрузка...

4.2.2. Изучение влияния количества вводимой добавки на свойства цемента нормированного расширения

Основным методом проверки возможности использования брусита в качестве расширяющейся добавки в лабораторных условиях явилось введение обожженного при 800, 900, 1000°С брусита в цемент, из которого были сформованы балочки 1x1x6 см. Добавку обожженного брусита вводили в количестве 1 и 2 %. Для обжига использовали мелкую и крупную фракцию брусита, после обжига брусит размалывали до полного прохождения через сито № 008. Перемешивание с цементом происходило за 10 мин в металлической лабораторной мельнице. При этом удельная поверхность цемента

Л

изменилась с 325 до 345 м /кг.

Цементное тесто готовили по стандартной методике (нормальная густота цемента М500 ДО (26 %)). Для уплотнения раствора форму устанавливали на виброплощадке, и подвергали вибрации (30 с). После изготовления, хранение и испытание образцов производили по стандартной методике [133].

Для измерения линейного расширения образцов использовали индикатор линейного расширения часового типа. Линейное расширение рассчитывали как отношение изменения длины балочки к ее первоначальной длине после расформовки. Линейное расширение портландцемента с добавкой брусита, обожженного при 800, 900, 1000°С представлено в табл. 4.10. Представленные данные показывают, что наибольшим расширением к 28 суткам твердения в воде обладают образцы с 1 и 2 % крупной фракции брусита, обожженного при 1000°С.

Результаты определений показали, что расширение цементных образцов имеет максимальное значение к 7 суткам. Можно предположить, что весь MgO, вводимый в цемент, к этому времени прогидратировал и поэтому к 28 суточному возрасту не показал расширение. Таким образом, полученные результаты показывают, что изменением температуры обжига и фракционного состава брусита, можно регулировать линейное расширение цемента, твердеющего в нормальных условиях при водном хранении.

Таблица 4.10. Линейное расширение портландцемента № Содержание брусита в цементе, % Деформации расширения, % В возрасте, сут. 3 7 28 1 0 + 0,56 -0,18 -0,28 добавка брусита, обожженного при 1000°С 2 1 (м') + 0,28 + 0,64 + 0,85 3 2 (м) + 0,4 + 0,40 + 0,71 4 1 (кр) + 0,95 + 1,40 + 1,30 5 2 (кр) + 0,55 . + 0,72 + 1,11 добавка брусита, обожженного при 900°С 2 1 (м) + 0,65 + 0,94 + 0,65 3 2 (м) + 0,49 + 0,98 + 0,74 4 1 (кр) + 0,52 + 0,78 + 0,70 5 2 (кр) + 0,33 + 0,65 + 0,68 добавка брусита, обожженного при 800°С 2 1 (м) + 0,18 + 0,21 + 0,62 3 2 (м) + 0,18 + 0,23 + 0,46 4 1 (кр) + 0,38 + 0,72 + 0,66 5 2 (кр) + 0,15 + 0,21 + 0,37 м*- брусит мелкой ф{ эакции; кр - крупная фракция. С увеличением температуры обжига брусита от 800 до 1000°С и добавлении продуктов обжига к цементу в пределах 1 - 2 %, линейное расширение исследуемых образцов увеличивается от 0,72 до 1,40 %.

Все составы из портландцемента и брусита после распалубки подвергнуты гидротермальной обработке при температуре 80°С в течение 6 ч, подъем температуры до заданной 2ч. Результаты линейного расширения после пропарки приведены на рис. 4.41.

к 800 900 1000

Температура обжига брусита,°С

Рис. 4.41. Линейное расширение портландцемента с добавкой брусита, (800, 900 и 1000°С) после тепловлажностной обработки (1-5 составы Табл. 4.10.).

Результаты испытаний показывают, что чем выше температура обжига брусита, тем меньше линейное расширение. Гидратация MgO, и, следовательно, расширение зависят также от размера кристаллов, т.к. с повышением температуры обжига, увеличивается размер кристалла. Крупные кристаллы гидратируются долго и вызывают лишь слабое расширение. Это подтверждает рентгенофазовый анализ продуктов гидратации MgO через 7 сут. (рис. 4.42.). MgO получали обжигом мелкой фракции брусита при 600, 700, 800, 900°С.

Известно, что цементный камень, растворы и бетоны набухают в присутствии воды и, наоборот, в условиях пониженной влажности подвергаются усадке тем большей, чем суше воздух, в котором они выдерживаются. Это явление можно наблюдать у самого обычного, вполне стабильного цемента, не имеющего в своем составе никаких расширяющихся компонентов. Набухание в воде, обусловленное коллоидной природой некоторых гидратирующих составляющих вяжущего, происходит все же в ограниченных пределах [7, 134,135,136].

Рис. 4.42. Рентгенограммы обожженного брусита, после 7сут гидратации. А - 600°С; Б - 700°С; В - 800°С; Г - 900°С.

Расширение цементного камня можно регулировать не только подбором количества расширяющего компонента, но и изменением условий формирования основной структуры твердения - цементного камня. Факторы, способствующие ускорению проявления реакции расширяющего компонента, вызывают снижение конечного значения расширения цементного камня, так как кристаллизация расширяющей фазы происходит в этом случае слишком рано, в еще не затвердевшем цементном камне и не сформировавшемся кристаллическом каркасе и ее расширяющее свойства полностью не проявятся.

Очевидно, что для получения оптимальных значений расширения цементного камня и последующего нарастания его прочности, скорости указанных процессов должны быть взаимосогласованы. Состав расширяющихся цементов необходимо подбирать таким образом, чтобы обеспечить кристаллизацию расширяющей фазы в наиболее благоприятный момент формирования основной структуры цементного камня [138].

Изучение влияния режима твердения на прочностные показатели проведены при трех режимах твердения: автоклавном, пропаривании и в воде при температуре (20 ± 2°С).

Соотношение компонентов

Таблица 4.11. Составы цементов № состава и компонент, % 1 2 3 4 5 Цемент 100 99 98 99 98 Обожженный брусит - 0 1 2 1 2 Фракция брусита до обжига, мм Мелкая (< 1,25) Крупная (1,25-10) Продукты обжига брусита размалывали до полного прохождения через сито 008. Влияние обожженного брусита при разных температурах, добавленного к цементу, на прочностные показатели, изучено в составах, представленных в табл. 4.11. Смешивание компонентов осуществляли в колбе с резиновыми пробками.

Из приготовленных составов формовали балочки 10 х 10 х 60 мм, без песка, из расчета три балочки «близнеца» на одно испытание (В/Ц = 0,26).

Через сутки расформованные образцы помещали в воду для дальнейшего твердения и испытания. Через 7 и 28 сут твердения в воде (t воды 20 ± 2°С), образцы подвергали физико-механическим испытаниям. Результаты испытаний на сжатие и изгиб образцов из цемента с добавкой брусита, обожженного при 800, 900, 1000°С представлены на рис. 4.43, 4.44, 4.45. 3 4 5 № состава

о)

С

S

и о в с й S

S

о. ?

7 сут ?

28 сут

о X

=г о а. С

4 5 № состава

Рис. 4.43. Влияние брусита на прочность портландцемента, через 7 и 28 сут. твердения в воде. Температура обжига брусита 800°С. 1- цемент; 2,3 - цемент с бруситом 1, 2% мелкая фракция; 4,5 цемент с бруситом - 1, 2% крупная фракция. 0 1

X

о а. С

s 5

i Ц

о s о.

80 70' 605040' 30' 20' 10-

я С

90'

CI 7 сут ? 28 сут

100ц—

4,5

4-И 3,5 3 2,5 2 1,5 1

0,5 0 ?

7 сут ?

28 сут

3 4 5

№ состава

3 4 5

№ состава

Рис. 4.44. Влияние брусита на прочность портландцемента, через 7 и 28 сут. твердения в воде. Температура обжига брусита 900°С. 1- цемент; 2,3 - цемент с бруситом 1,2% мелкая фракция; 4,5 цемент с бруситом - 1, 2% крупная фракция. о

X X

о о.

с

о

X X

о о. С

cd

С 2

100-гТ

« 90' 2 80- I 70'

1 60' 1 505 40'

I-

302010'

4

3,5 3

2,5 2 1,5 1

0,5 О ?

7 сут ?

28 сут ?

7 сут ?

28 сут

1 2 3 4 5

№ состава

Г "I 1 I

2 3 4 5

№ состава Рис. 4.45. Влияние брусита на прочность портландцемента, через 7 и 28 сут. твердения в воде. Температура обжига брусита 1000°С. 1 - цемент; 2,3 - цемент с бруситом 1, 2% мелкая фракция; 4,5 цемент с бруситом - 1,2% крупная фракция.

Анализ результатов определения прочности показал, что введение брусита, обожженного при 1000°С, в 7 сут возрасте вызывает увеличение прочностных показателей. С понижением температуры обжига брусита наблюдается снижение прочности на сжатие. К 28 сут. цементный камень с добавкой обожженного брусита приобретает прочность на изгиб.

Повышение температуры до 80°С ускоряет гидратацию весьма значительно, вследствие этого результаты испытаний могут быть интересны в сравнении с 7 и 28-дневными испытаниями цементных образцов, хранящихся в воде при обычной температуре. Гидратация MgO при обычной температуре происходит чрезвычайно медленно, причем в то же время прочность цементного образца будет возрастать. Следовательно, внутренние напряжения вызванные гидратацией MgO, будут возникать в теле, получившем вследствие развивающегося твердения сравнительно более высокую прочность; поэтому, как правило, «холодные» пробы оказываются менее чувствительны к расширению. Перед пропаркой цементные образцы за сутки твердения во влажном пространстве приобретают еще сравнительно невысокую механическую прочность. При нагревании происходит некоторый рост механической прочности, однако процесс гидратации MgO, если добавка находится в относительно свободном состоянии, и связанные с этим внутренние

напряжения при образовании Mg(OH)2 превысят рост прочности цементного камня при нагревании, и вследствие этого отчетливо проявятся признаки непостоянства объема. Для изучения влияния режима пропаривания на прочностные показатели цементного камня с добавкой обожженного брусита при разных температурах исследуемые образцы после распалубки подвергнуты гидротермальной обработке при температуре 80°С в течение 6ч. Подъем температуры до заданной осуществляли за 2ч. Результаты испытаний на сжатие и изгиб цемента после тепловлажностной обработки представлены на рис. 4.46. я С

№ состава

3,5 3 2,5 2

1,51

0,5 0

а С

з н я й о

5 о. с

А

н Ь о

X У

о

CL

С

ю я

о х

V

о а С

? 800 В 900 ? 11)00 Рис. 4.46. Влияние брусита на прочность портландцемента, после тепловлажностной обработки. Температура обжига брусита 800°, 900°, 1000°С. 1- цемент; 2,3 - цемент с бруситом 1, 2% мелкая фракция; 4,5 цемент с бруситом - 1, 2% крупная фракция.

Если предположить, что ускорение гидратации MgO при 80° оказывается еще незначительным, и поэтому исходные составы при нагревании в паре и в воде не выявили вредного влияния магнезии. Для изучения гидратационной способности обожженного брусита обжиг при температуре 800 и 1000°С в составе цементного камня, автоклавировали образцы при давлении 20 атм. и температуре 200°С с выдержкой 3 ч. Подъем температуры и давления производили в течение часа. После автоклавирования образцы не разрушились. Их поверхность была гладкой без трещин. Прочностные показатели по сравнению с контрольными образцами (цемент без добавок) не снизились, рис. 4.47.

Рис. 4.47. Влияние брусита на прочность портландцемента, после автоклавной обработки. Температура обжига брусита 800°С. 1- цемент; 2,3 - цемент с бруситом 1, 2% мелкая фракция; 4,5 цемент с бруситом - 1,2% крупная фракция.

Результаты испытаний на сжатие и изгиб цемента с добавкой брусита обожженного при 1000°С, автоклавной обработки представлены на рис. 4.48. о

X

х о а С

я С

о

ю =

2,56' 2,55' 2,54' 2,532,522,51' 2,5' 2,49' 2,482,47'

о

X X

о

CL

С

3 4 5 № состава

36,5 36 35,5 35 34,5 34 33,5 33 32,5 32 Y -' -' _ - - _ — тг 4 5 № состава Рис. 4.48. Влияние брусита на прочность портландцемента, после автоклавной обработки. Температура обжига брусита 1000°С. 1- цемент; 2,3 - цемент с бруситом 1, 2% мелкая фракция; 4,5 цемент с бруситом - 1, 2% крупная фракция.

Смеси указанных компонентов, во всех случаях выдерживают испытание на прочность, при этом цементы с добавкой обладают расширением объема цементного камня. 131

<< | >>
Источник: Черкасов, Андрей Викторович. Малоэнергоемкая технология вяжущих композиций с управляемым расширением на основе магнийсодержащих материалов / Дис. канд. техн. Наук / Белгород. 2006

Еще по теме 4.2.2. Изучение влияния количества вводимой добавки на свойства цемента нормированного расширения:

  1. 4.2. Синтез расширяющейся магнезиальной добавки на основе брусита 4.2.1. Изучение влияния температуры и фракционного состава брусита на возможность регулирования расширения магнезиальной добавкой
  2. 4.1.2. Изучение влияния расширяющейся композиции на свойства твердеющего цемента
  3. 4.1. Синтез расширяющейся композиции на основе доломитов 4.1.1. Изучение влияния температуры и добавок на возможность регулирования расширения композиции
  4. 3.2 Влияние добавки Na2C03 на интенсивность диссоциации доломитов
  5. 5.3. Исследование свойств промышленных партий цемента с компенсированной усадкой
  6. КРАТКОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ПРИМЕЧАТЕЛЬНОЙ ОШИБКИ ДЕКАРТА И ДРУГИХ, ОТНОСЯЩЕЙСЯ К ВВОДИМОМУ ИМИ И ПРИМЕНЯЕМОМУ В МЕХАНИКЕ ЕСТЕСТВЕННОМУ ЗАКОНУ, СОГЛАСНО КОТОРОМУ БОГ ХРАНИТ ВСЕГДА ОДНО И ТО ЖЕ КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ
  7. 1.3 Влияние старения на эксплуатационные свойства трубных сталей (прочностные свойства, трещиностойкость, сопротивление хрупкому разрушению, коррозионная стойкость, водородное охрупчивание)
  8. Г. Видоизменение образовательного процесса под влиянием личных свойств образуемых
  9. Нормативные свойства христианского логоса: влияние на общество и экономику
  10. В. Видоизменения образовательного процесса под влиянием национальных свойств народов
  11. 5.2.2 Изучение влияния реагентов-модификаторов на поверхность измельченного каолинита
  12. 5.2. Изучение влияния измельчения глинистоїч) материала на его активность
  13. Сорок восьмая лекция Основные свойства положительного метода при рациональном изучении социальных явлений
  14. Экологическая инвариантность в границах нормированных производственных циклов
  15. 3.5. Изучение радиационно-химического процесса полимеризации элементного фосфора в органических растворителях в присутствии ионных жидкостей 3.5.1. Диэлектрические свойства исходных растворов