5.3. Исследование свойств промышленных партий цемента с компенсированной усадкой

неразложившегося Mg(OH)2, поэтому следовало выяснить, как это повлияет на

прочностные показатели цементного камня.

объемные деформации цементного камня. При участии заводской лаборатории

готовили стандартные образцы из цемента (портландцемент и песок 1:3) и

добавок размером 40 х 40 х 160 мм, которые твердели в воде при комнатной

температуре. Результаты определения физико-механических характеристик и

объемных деформаций образцов разного состава приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

Физико-механические показатели цементов Состав изученных композиций Предел прочности через 28 сут., МПа Относительное

удлинение, % изгиб сжатие Через, сут 3 7 14 28 Цемент 6,18 50,3 0,00 0,00 0,00 0,00 Цемент с Mg(OH)2-1% 5,89 51,1 0,00 0,00 0,00 0,00 Цемент с Mg(OH)2-3% 6,07 51,3 0,00 0,03 0,06 0,06 Промышленная партия 6,53 52,4 0,06 0,09 0,19 0,20 Определение линейного расширения производили по методу ГОСТ 11052-74. Первоначальный отсчет производили при измерении свежеприготовленного образца-балочки из цементного теста нормальной густоты после одних суток твердения в воздушно-влажностных условиях.

Проведенные исследования показывают, что присутствие Mg(OH)2 в

клинкере не ухудшает прочностные показатели цементного камня.

Строительно-технические свойства цементов с компенсированной усадкой изучались в лаборатории БГТУ им. В.Г. Шухова.

Для испытаний использован цемент Теплоозерского цементного завода, промышленная партия (1% MgO) и брусит, обожженный в заводских условиях. Из данного цемента и добавки MgO приготовлены составы: 1 - цемент; 2 - цемент (промышленная партия) с 1% MgO; 3 - цемент с 5% MgO. Приготовленные образцы-балочки размером 10x10x60 мм из цементного теста нормальной густоты (В/Ц = 0,26), после хранения в воде испытывали на прочность (табл.5.3.). Таблица 5.3. Состав № Добавка

MgO, % Предел прочности, МПа, в возрасте, сут. изгиб сжатие 3 7 14 28 3 7 14 28 1 0 4,5 4,8 5,2 5,3 55,2 87,0 92,0 102,0 2 1 4,5 5,1 5,2 5,4 56,2 82,0 91,4 98,4 3 5 3,4 4,8 5,0 5,1 39,2 63,0 73,0 86,0 Влияние добавки MgO на прочность цемента

Увеличение MgO в цементе до 5 % в результате расширения приводит к снижению прочности цементного камня на 15 %,.

Линейные деформации образцов водного твердения определяли на балочках размером 10x10x60 мм того же состава, что и при испытаниях на прочность (рис.

0 5 10 15 70 2S ^ 10 Время, сут.

Рис.5.2. Линейные деформации образцов. 1 - цемент; 2 - промышленная партия; 3 - цемент с 5% MgO.

Первоначальный отсчет производили после одних суток твердения в воздушно-влажностных условиях. Последующие измерения проводили в 3, 7 14 и 28 суточном возрасте. Для измерения линейного расширения цементных образцов использовали индикатор линейного расширения часового типа с ценой деления 0,01мм. Полученные результаты позволяют проследить изменения линейного расширения. Опытный цемент интенсивно расширяется первые 7 сут. твердения. Присутствие MgO - 1 % в промышленной партии цемента компенсирует усадку в результате расширения при гидратации.

Параллельно испытывали пробы опытной партии портландцемента с компенсированной усадкой на трещиностойкость по методике Гипроцемента [132, 133]. Определение трещиностойкости имеет значение в первую очередь для цементов, используемых при строительстве дорожных и аэродромных покрытий, гидротехнических и некоторых других сооружений. Трещиностойкость зависит от усадочных деформаций, прочности на растяжение и деформативной способности цементного камня.

Для определения трещиностойкости готовили составы: 1 - цемент; 2 - цемент (опытная партия) с 1% MgO; 3 - цемент с 5% MgO, из которых изготовили три образца колец из цементного теста с нормальной густотой (В/Ц = 0,26), для чего использовали металлические формы. Образцы в формах помещали в ванну с гидравлическим затвором, через 24ч с образцов сняли внешние кольца и перенесли в помещение с температурой 20±2°С.

Определение трещиностойкости образцов представлены в табл. 5.4. Определение трещиностойкости образцов Показатель Состав цемента Исходный l%MgO 5% MgO Время, ч 35 48 52 Трещиностойкость определяется по времени от изготовления образцов до появления трещины. В результате усадочных деформаций, которым противодействует стальной сердечник, в образцах развиваются напряжения.

В условиях службы растворов и бетонов в сооружениях, подвергающихся напорному действию воды, большое значение для оценки качества вяжущего имеет испытание на водопроницаемость. Водопроницаемость характеризуется давлением, при котором образцы начинают пропускать воду или количеством воды, прошедшей сквозь образцы при данном давлении в течение определенного промежутка времени.

Для измерений использовали установку, предложенную И.Г. Гранковским [133], отличительной особенностью которой является наличие горизонтальной стеклянной трубки со шкалой, обеспечивающей постоянство гидростатического давления. Для определения водопроницаемости готовили составы: 1 - цемент; 2 - цемент (опытная партия) с 1% MgO, полученные из цементного теста нормальной густоты, образцы в виде таблеток (диаметр 40 мм, толщина 12мм) испытывали через 3 и 7 сут твердения табл.5.5.

Определение водопроницаемости образцов Время, мин Водопроницаемость, мл 3 сут. 7 сут. Контрольный Опытная партия Контрольный Опытная партия 1 2 3 4 5 10 0 0 0 0 20 0,9 0,5 0 0 30 1,2 0,7 0,1 0 40 1,3 0,8 0,1 0 50 1,5 0,9 0,1 0 60 1,7 0,9 ОД 0,1 120 2,5 1,3 0,2 0,1 180 ЗД 1,5 0,35 0,2 3 сут 11,2 9,3 4,3 2,3 Данные определения водопроницаемости образцов показывают, что добавка MgO в опытной партии придает новое свойство цементу, снижая водопроницаемость.

Отдельные части гидротехнических сооружений подвергаются попеременному насыщению агрессивными растворами и высыханию, причем в этих случаях наблюдаются наибольшие повреждения бетона. В переменных условиях цементные образцы разрушаются значительно скорее, чем в условиях постоянного насыщения их сульфатным раствором. Учитывая это, Б.Г.

Стойкость цементов к агрессивным средам исследовали на образцах-балочках размером 10x10x60 мм, изготовленных из раствора пластичной консистенции (1:3) с нормальным Вольским песком. После 28-суточного предварительного твердения в воде часть образцов поместили в 5%-ный раствор Na2S04, другую часть в питьевую воду. Образцы попеременно погружали в раствор и высушивали при t = 105±5°С в течение 5-6 ч, после чего снова погружали в агрессивный раствор. Образцы выдерживали в течение 63 суток, при этом произведено 30 циклов высушивания и погружения в раствор.

По прошествии срока твердения партии цемента (по 10 шт.) в агрессивном растворе и в питьевой воде, образцы испытали на сжатие (табл. 5.6.).

Прочность цементных образцов при твердении в разных средах Состав цемента Прочность на сжатие, МПа 5%Na2S04(p-p) В воде Контрольный 61,0 66,0 Опытная партия -1% MgO 57,7 59,6 5% MgO 58,0 59,2 Анализ данных показал, что увеличение добавки MgO в цементе повышает стойкость к сульфатной коррозии. Снижение прочности в контрольном цементе составило 7,5%, в цементе с 1% MgO - 3,1%, в цементе с 5% MgO - 2,5%.

Для изучения гидратационной способности опытной партии цемента проводили автоклавирование образцов из цементного теста без песка при избыточном давлении 2 МПа и температуре 180°С. Режим автоклавирования предусматривал подъем и спуск давления в течение двух часов, изотермическая выдержка составила три часа.

Физико-механические характеристики цементов

Таблица 5.7. Прочность после автоклавирования, МПа Относительное удлинение, % Наименование изгиб сжатие После

автоклави

рования После

автоклавирования и твердения на воздухе через, сут. 28 60 Контрольный цемент 4,8 21,8 0,47 0,24 0 Опытная партия 4,6 19,4 2,34 1,87 1,64 В результате автоклавных испытаний образцы не показали каких-либо деформаций.

После автоклавирования образцы хорошо сохранились. Поверхность образцов гладкая, без трещин. Прочностные показатели по сравнению с контрольными образцами (цемент без добавок) понизились незначительно, при этом отмечалось расширение образцов (табл. 5.7.).