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

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.

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.

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.

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.

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.

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