Rubber-way.ru

Рубер Вэй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Получение максимальной прочности цементного камня

Получение максимальной прочности цементного камня

Для получения максимальной прочности цементного камня, применяемого при строительстве фундаментов, оптимальным является содержание в системе “портландцемент – добавка – вода” 0,18% олеат натрия и 0,94% силиката натрия от массы цемента. Эти величины достаточно близки к ранее установленного оптимального содержания натриевых составляющих в добавке по величине пластической прочности цементного теста и его адгезии к бетонной основы.

Строительная химия

цементного камня

Неблизкий путь от исследований стройматериалов до строительства настоящего загородного дома иди коттеджа. Рентгенофазового анализа установлено, что при введении в состав цемента комплексной добавки в составе цементного камня образуются: Ca x SiO2 H2O (I), 3Ca x SiO2 1,5 H2O, Ca (OH) 2, рибекит, шабазит, канкринит, трехкальциевого моно карбонатный гидроферит. Интенсивность линий трехкальциевого монокарбонатного гидрофериту при использовании комплексной добавки увеличивается, что свидетельствует о его большее содержание в системе. Таким образом, использование дисперсной системы “портландцемент – железистая вещество – олеат натрия – силикат натрия – вода” приводит к повышению величины прочности цементного камня и скорости ее формирования.

Это осуществляется за счет увеличения степени гидратации минералов портландцемента, в частности, трехкальциевого силиката, и образование повышенного количества минералов, содержащих значительное количество химически связанной воды. Уменьшение времени от момента изготовления цементного теста до начала снижения температуры и увеличения скорости ее снижение приводит к снижению прочности цементного камня. При этом наибольшие потери прочности наблюдаются, тогда, когда время начала охлаждения не превышает времени начала схватывания цементного теста. Всего влияет температура среды твердения на дисперсную систему “портландцемент – вода”.

Наличие в этой системе железосодержащей минерального вещества снижает ее усадочные деформации, а углеводородные радикалы олеат натрия препятствуют расширению системы, выполняя роль микроанкерив. Это снижает температурные деформации системы и деструктивные процессы при формировании структуры цементного камня. Комплекс “железосодержащих минеральное вещество – олеат натрия – силикат натрия” превышает влияние известных противоморозных добавок на конечную прочность кирпичной кладки при воздействии отрицательных температур.

Знакопеременные температуры, действующих на дисперсную систему “портландцемент – добавка – вода”, которая твердеет, негативно сказываются на конечной прочности цементного камня. Ввод в портландцемент комплекса “железосодержащих минеральное вещество – олеат натрия – силикат натрия” снижает влияние знакопеременных температур. Следовательно, введение в цемент комплексной добавки снижает влияние знакопеременных температур на прочность цементного камня.

Прочность цементного камня это

Минеральные добавки (гипс, диопсид, волластонит, золы, шлаки и т.д.) в состав цемента вводят для регулирования свойств цементного теста и характеристик цементного камня [1]. Для регулирования сроков схватывания цементного теста широко используется добавка 3-5 % двуводного гипса (СаSO4⋅2Н2О). Диопсид и волластонит способствуют увеличению прочности цементного камня.

Исследован портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Россия, Новосибирская область) марки ПЦ 400 Д-20. Минеральный состав его, % мас.: С3S — 50-55, C2S — 18-22, C3A — 7-11, C4AF — 12-15. Удельная поверхность его составила 320 м 2 /кг. Химический состав цемента, % мас: SiO2 — 20,7; Al2O3 — 6,9; Fe2O3 — 4,6; CaO — 65,4; MgO — 1,3; SO3 — 0,4; п.п.п. — 0,5.

Исследованный в качестве добавки волластонит Синюхинского месторождения (рудник «Веселый», республика Алтай, Россия) имел химический состав, мас. %: SiO2 — 53,4; CaO — 34,7; MgO — 0,3; Al2O3 — 3,1; Fe2O3 — 2,4. Среднеобъемный размер зерен волластонита, определенный методом лазерной гранулометрии, равен 33,9 мкм. Удельная поверхность порошка составляет 287 м 2 /кг. Волластонит — однокальциевый силикат (CaO⋅SiO2), его плотность равна 2,915 г/см 3 . Волластонит вводился в количестве 2, 5, 7, 9 и 11 % от массы цемента. Цемент смешивали с добавками волластонита в шаровой мельнице в течение 2 часов.

Полученные результаты (табл. 1) показывают, что прочность цементного камня возрастает при введении волластонита до 7-9 % мас. Однако при дальнейшем увеличении его содержания прочность снижается. Оптимальная концентрация добавки волластонита составляет 7-9 %.

Диопсидовая добавка представляла собой измельченную породу — отход от переработки флогопитовых руд Алданского месторождения. Химический состав ее, % мас: SiO2 — 50,3;
Al2O3 — 3,4; Fe2O3 — 5,8; CaO — 24,6; MgO — 15,6; R2О — 0,3. Диопсид — силикат кальция и магния — (СаО⋅MgO⋅2SiO2).

Читайте так же:
Ремонт трещин цементной стяжки пола

Таблица 1

Влияние добавки волластонита на прочность цементного камня

Условия и продолжительность твердения

Прочность образцов цементного камня, МПа,
количество волластонита, % от массы вяжущего

Нормальные условия, 3 суток

Нормальные условия, 7 суток

Нормальные условия, 14 суток

Нормальные условия, 28 суток

ТВО* — тепловлажностная обработка по режиму: 3 часа — подъем температуры до 90 °С, 8 часов — изотермиче-ская выдержка при данной температуре и 3 часа — снижение температуры до 20 °С

Среднеобъемный размер частиц диопсида, определенный методом лазерной гранулометрии, составил 49,6 мкм, удельная поверхность — 213 м 2 /кг. Плотность диопсида равна 3,3 г/см3. Добавка диопсида вводилась в количестве 2, 5, 7, 9 и 11 % от массы цемента. Полученные результаты (табл. 2) показывают, что с увеличением количества добавки диопсида до 7 % мас. прочность цементного камня возрастает. При дальнейшем увеличении количества добавки прочность образцов снижается.

Таблица 2

Влияние добавки диопсида на прочность цементного камня

Условия и продолжительность
твердения

Прочность образцов цементного камня, МПа, количество диопсида, % от массы вяжущего

Нормальные условия, 3 суток

Нормальные условия, 7 суток

Нормальные условия, 14 суток

Нормальные условия, 28 суток

Таким образом, наблюдается четкий максимум значений прочности цементного камня в зависимости от количества введенных минеральных добавок. Оптимальное количество волластонта и диопсида составляет 7-9 % мас.

При анализе влияния концентрации добавок на свойства цементных материалов предположим, что частицы как цемента, так и добавок имеют сферическую форму и одинаковые размеры, и частицы добавки распределены по объему равномерно. В этом случае приемлемы закономерности формирования плотной структуры при укладке шаров. В структурах с плотнейшей их упаковкой возможны два способа: кубическая плотнейшая упаковка (КПУ) и гексагональная плотнейшая упаковка (ГПУ). При этом каждый шар касается 12 других шаров [2-3]. В структурах с плотнейшей упаковкой шаров они занимают 74,05 % общего объема. 25,95 % приходится на пустоты между шарами. В случае цементного теста нормальной густоты водоцементное отношение близко к этой величине. Таким образом, можно полагать, что цементное тесто нормальной густоты представляет собой систему из частиц с плотнейшей их упаковкой, при этом пространство между частицами заполнено водой.

Представим, что центральный шар — частица добавки, а 12 окружающих шаров — частицы цемента [2]. В этом случае, будет достигаться максимально возможный контакт частиц добавки с частицами цемента. При этом объемная доля добавки, в этом случае, составит 1/12 от объемной доли цемента, то есть 8,3 %. Если плотность добавки отличается от плотности минералов цемента, то массовая доля добавки, в %, может быть определена по соотношению плотностей

1

где m — процент вводимой добавки от массы цемента; ρд — плотность добавки, г/см 3 ; ρц — плотность цемента, г/см 3 .

Оптимальное содержание добавки при условии, что ее дисперсность близка к дисперсности цемента, составляет в случае волластонита и диопсида 8-8,5 %.

Безусловно, эти расчетные результаты являются приближенными, так как реальная форма частиц цемента и добавки не является сферической, кроме того и цемент и добавки имеют разброс по величине размеров частиц. Распределение частиц добавок среди частиц цемента также может быть неравномерным. Вместе с тем качественная и количественная оценка оптимального количества добавок очень близка к реально получаемой.

Рассмотрим влияние количества гипса на свойства цементного теста и прочность цементного камня. Гипсовый камень (CaSO4⋅2H2O), используемый в серийном производстве портландцемента марки ПЦ 400 Д-20, вводился в количестве 1; 3; 4; 5; 7 и 9 % при помоле клинкера. Полученные результаты показывают четко выраженное оптимальное количество добавки гипса (5 % мас.) как по срокам схватывания цементного теста, так и по прочности цементного камня.

Близкое к полученному количеству добавки гипса используется при производстве портландцемента.

Рассчитанное по формуле, приведенной выше, с учетом плотности гипса, оптимальное количество добавки составляет 5,87 % мас. Эта величина близка к полученным экспериментальным данным. Различие может быть обусловлено тем, что средний размер частиц гипса меньше чем частиц цемента.

Рассматривая частицы цемента и добавки как сферические можно ориентировочно определить количество частиц цемента вокруг одной частицы добавки при плотнейшей упаковке частиц в соответствии с первым правилом Полинга [2, 3].

Читайте так же:
Разгрузка цистерн с цементом

Так, если диаметр частицы добавки в 2 раза меньше диаметра частиц цемента, то в соответствии с этим правилом наиболее вероятным координационным числом при плотнейшей упаковке частиц является 6, то есть каждая частица добавки будет окружена 6 частицами цемента. В этом случае объем частиц добавки составит 1/8 от объема частиц цемента, а оптимальная доля добавки будет равна 2 % от объема частиц цемента.

Вместе с тем количественное влияние дисперсности добавок будет достаточно четким: с увеличением их дисперсности оптимальное количество уменьшается.

В работе исследована минеральная добавка, имеющая значительно большую удельную поверхность, чем цемент, волластонит, диопсид. В качестве такой добавки использован измельченный диабаз — отход промышленного производства при обработке природных камней (поселок Горный, Новосибирской области). Минеральный состав диабаза, % мас.: плагиоклаз альбитизированный — 57-68; авгит — 20-25; актинолит — 4-14; хлорит (гидрохлорид) — 6-8. Его химический состав, % мас.: SiO2 — 76,0; СаО — 4,0; MgO — 2,2; Al2O3 — 12,3; FeО + Fe2O3 — 3,7; прочие оксиды — 1,8. Плотность диабаза 3,0 г/см3. Среднеобъемный размер частиц порошка, определенный методом лазерной гранулометрии, составлял 8,7 мкм, удельная поверхность 540 кг/м2. Диабаз водили в количестве 2; 5; 7; 9 и 11 % мас.

Максимальное значение прочности цементного камня достигается при количестве введенного диабаза 2-5 % (табл. 3). Это значительно меньше, чем при введении более крупнодисперсных добавок (волластонита, диабаза).

Таблица 3

Влияние добавки диабаза на прочность цементного камня

Условия и продолжительность
твердения

Прочность образцов цементного камня, МПа,
количество диопсида, % от массы вяжущего

Свойства тампонажных растворов и цементного камня. Способы их регулирования.

Регулирование технологических свойств цементного раствора может достигаться использованием специальных жидкостей затворения, введением наполнителей, модифицирующих добавок, предварительной обработкой материалов и растворов.

В зависимости от характеристики давления гидроразрыва пород, наличия зон поглощения или зон АВПД возникает необходимость регулирования плотности тампонажного раствора – понижение или повышение.

Снижение плотности тампонажного раствора может быть достигнуто за счет:

— повышения содержания воды,

— снижения плотности жидкости затворения,

— введение облегчающих добавок,

— введение в раствор газообразных агентов.

Повышение содержания воды в тампонажном растворе (водоцементного отношения) должно сопровождаться введением добавок, которые связывают дополнительную свободную воду, повышают водоудерживающую способность, снижают фильтроотдачу.

В противном случае избыток воды в тампонажном растворе приводит к активным процессам седиментации и суффозии.

В качестве водоудерживающих добавок используют высококачественные глинопорошки (бентонитовый — 10¸20% к массе цемента, тонкомолотые горные породы (диатомит, опока, трепел, глины) в количестве 20¸70%, синтетические материалы (ПАА, КМЦ, ОЭЦ, ПВС, Тилоза и др.)

1¸2% к массе цемента. Водоцементное отношение может быть повышено

с использованием этих добавок до 1,0 и более, а плотность может быть снижена до 1450¸1500 кг/м3. Однако следует помнить, что эти добавки снижают прочность и повышают проницаемость цементного камня.

Снижение плотности жидкости затворения — это замена минерализованной, пластовой воды на пресную при приготовлении тампонажного раствора. Эта мера не позволяет уменьшать плотность тампонажных растворов в широких пределах.

В настоящее время для снижения плотности тампонажного раствора широко используют добавки легких наполнителей. Они могут иметь:

— природное происхождение (молотые породы вулканического происхождения пемза, опока, вулканический пепел)

— искусственное происхождение (микробаллоны — пластмассовые (пламилон), стеклянные и керамические.

Для получения легких цементных растворов (1400 кг/м3 и менее) иногда используют ввод газообразных агентов (сжатого воздуха, азота) с помощью компрессора при закачке его в скважину получаются пеноцементные растворы, плотность которых зависит от степени аэрации. Для повышения стабильности системы в жидкость затворения вводят пенообразующие ПАВ.

Цементирование скважин с зонами АВПД должно проводиться с использованием утяжеленных тампонажных растворов. Повышение плотности тампонажного раствора может осуществляться снижением водоцементного отношения, повышением плотности жидкости затворения

и введением в состав материала специальных утяжелителей.

Водоцементное отношение в тампонажном растворе может быть понижено до 0,35-0,40, однако это приводит к загущению раствора, затруднениям при его прокачивании. Для устранения этого явления в тампонажный

раствор должны вводиться реагенты-пластификаторы.

Повышение плотности жидкости затворения может проводиться за счет замены пресной воды минерализованными растворами, пластовыми водами, насыщенными растворами солей. При этом нужно учитывать, что соли, содержащиеся в жидкости затворения, могут влиять на скорость гидратации (замедление или ускорение сроков схватывания) и на коррозийную устойчивость цементного камня.

Читайте так же:
Цемент для бетона марки 100

В качестве утяжеляющих добавок к тампонажным материалам используют известные утяжелители для буровых растворов — барит, гематит, магнетит,

колошниковая пыль, геленит и др. Количество утяжелителя в составе материала может достигать 75% от массы цемента. При этом плотность тампонажного раствора может быть повышена до 2300 кг/м3 и более.

Регуляторы плотности тампонажных материалов могут вводиться как при их изготовлении цементов на заводах, так и в условиях буровой непосредственно перед цементированием.

Подвижность тампонажного раствора характеризуется растекаемостью и консистенцией. Подвижность тампонажного раствора зависит от тонкости помола, водоцементного отношения и содержания пластифицирующих добавок. В качестве пластификаторов тампонажных растворов чаще всего используются ССБ, КССБ, ФХЛС, окзил, гипан, хромпик в количестве 0,1-1,5%.

Часто возникает необходимость корректировать сроки загустевания и схватывания тампонажных растворов. Для ускорения сроков загустевания и схватывания в состав растворов вводят добавки CaCl2, NaCl, Na2CO3,

K2CO3, жидкое стекло, мочевина. Величина добавки — 1-3%. Иногда для сокращения сроков ОЗЦ тампонажный материал затворяют на жидкости затворения повышенной температуры, или используют прогрев обсадной колонны. Для замедления твердения цементных растворов используют добавки виннокаменной кислоты, борной кислоты, буры, гипана, хромпика,

нитролигнина, Л-6 и др.

Для снижения показателя фильтрации цементного раствора (водоотдачи) в основном используют добавки высококачественного бентонита (2-6%), реагенты:

— защитные коллоиды, полимеры (КМЦ, ММЦ, ССБ, КССБ, ММЦ, ОЭЦ, крахмал и др.). Эти добавки несколько замедляют и твердение цементных растворов.

Качество цементного камня характеризуется его прочностью, проницаемостью, объемными изменениями, коррозионной устойчивостью.

Прочность цементного камня зависит от минерального состава и его вяжущей основы, типа и количества добавок, режима и длительности твердения. Цементный камень выполняет все его механические функции в скважине, если его прочность на изгиб составляет не менее 10 кгс/см2. Однако ГОСТами на тампонажные материалы обычно регламентируются более высокие значения прочности.

Для повышения прочности цементного камня уменьшают количество инертных наполнителей, вводят в состав материала армирующие добавки

(волокнистый асбест, волокно АФС, кордовое волокно и др.). Для снижения проницаемости цементного камня понижают его водоцементное отношение и вводят в раствор добавки, которые могут кольматировать поры цементного камня (синтетические смолы, жидкое стекло и др.).

Высококачественный цементный камень имеет проницаемость менее 1 мкм2.

Для устранения усадочных явлений и получения расширяющегося цементного камня в состав цементного раствора вводят расширяющие добавки — гипс, окись кальция или окись магния. Однако следует помнить, что введение этих добавок в больших количествах может привести к растрескиванию цементного камня или смятию обсадных колонн. Считается, что объемное расширение цементного камня свыше 2-3 % нежелательно.

Для повышения коррозионной устойчивости цементного камня подбирают цементы соответствующего минерального состава, вводят добавки молотого кварцевого песка, синтетических смол, гидрофобизаторов.

Для придания цементному камню свойства расширения используются следующие составы:

— смесь ПЦТ с гипсоглиноземистым цементом — расширение до 2%;

— смесь ПЦТ с магнезиальными цементами (каустический магнезит – 5 -10%, каустический доломит — 10 – 20 %) — расширение 0,5 – 1,3%;

— смесь ПЦТ с известью (СаО) до 10 — 15% — расширение 3-6%.

Дата добавления: 2020-04-08 ; просмотров: 252 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Прочность цементного камня это

Под действием внешних сил любое твердое тело может перемещаться в пространстве, деформироваться (т. е. изменять свои формы и размеры) или одновременно перемещаться и деформироваться.

Если тело деформировалось, то в нем возникают внутренние силы сопротивления, стремящиеся вернуть ему первоначальную форму. Существование внутренних сил обусловлено сцеплением отдельных частиц, составляющих тело. При определенных величинах внешних сил внутренние силы сопротивления возрастают настолько, что преодолевают силу сцепления частиц, и тело разрушается на части.

Способность материалов сопротивляться внутренним силам, возникающим под действием внешней нагрузки, называется прочностью. Цементный камень, образовавшийся в результате затвердевания цементного теста, обладает прочностью. В момент разрушения образцов напряжения достигают наибольших значений. Эти напряжения называются пределом прочности.

Читайте так же:
Стоматологический цемент техника безопасности

Прочность бетонов при сжатии и изгибе определяется прочностью цементного камня. Поэтому ЕN 196-1 предусматривают испытания цементных образцов на эти виды усилий. Согласно ЕN 196-1, прочность цементов при сжатии и изгибе характеризуется соответствующими пределами прочности образцов из цементного раствора определенного состава, имеющих форму прямоугольной призмы с размерами 40 х 40 х 160 мм, изготовленных и испытанных по стандартной методике.

Предел прочности при изгибе определяют испытанием образцов-призм (балочек) на изгиб, а предел прочности при сжатии — испытанием половинок этих образцов-балочек на сжатие. При испытании образцов на изгиб в цементной балочке возникает сложное напряженное состояние, при котором в верхней части сечения развиваются напряжения сжатия, а в нижней — растяжения.

Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 суток, изготовленных, твердевших и испытанных по стандарту, называется активностью цемента. Активность (прочность) цемента положена в основу классификации его на марки. Марка цемента является основной технической характеристикой цемента. Она необходима при расчете и назначении составов бетонов и растворов.

2. Сущность испытания

Испытание на изгиб:

Осуществляется с использованием специальной комбинированной машины для испытаний образцов из раствора или с использованием специального приспособления, вставляемого в пресс. Машина для испытаний на изгиб должна обладать диапазоном нагружения до 10 кН с точностью до ±1,0 % приложенного усилия и скоростью нагружения образцов 50±10 Н/сек.

При нагружении образцов опоры и верхняя часть должны иметь круглую форму диаметром 10,0±0,5 мм, а расстояние между нижними опорами — 100±0,5 мм. Длина опорных элементов — от 45 до 50 мм.

Схематически нагружение образца при определении прочности на изгиб осуществляется по приведенной схеме (рис. 1):

Предел прочности образца при изгибе Rf вычисляется по следующей формуле:

Рис. 1. Схема расположения цементной балочки на опорных элементах

Rƒ — предел прочности при изгибе (в МПа);
b — ширина поперечного сечения призмы (в мм);
Fƒ — максимальная нагрузка, предшествующая моменту разрушения образца (в ньютонах);
l — расстояние между опорными элементами (в мм).
Испытание на изгиб проводится до разрушения образца на две половинки (рис. 2).

Испытание на сжатие:

Осуществляется с использованием специальной комбинированной машины для испытаний половинок образцов из раствора с фиксированной площадью 1600 мм2. Результаты представляются в МПа (соответствует Н/мм2). Усилие прилагается вертикально до момента разрушения.

Визуально это выглядит следующим образом (рис. 3):

Предел прочности образца на сжатие Rс вычисляется по следующей формуле:

где:
Rс — предел прочности на сжатие (в мегаПаскалях);
Fс — максимальное усилие, предшествующее разрушению образца;
1600 — площадь накладных пластин, (40х40 мм) мм2.

3. Средства контроля и вспомогательное оборудование

Различные комбинированные машины для испытаний на сжатие и изгиб с диапазоном измерений до 200 кН выполнены в соответствии с EN 196–1 (рис. 5, 6, 7 и 12).

4. Подготовка и проведение испытания

После выдержки образцов в воде их вынимают из ванны (рис. 6), просушивают, после чего они готовы к проведению испытаний. Возраст образцов определяется со времени затворения цемента водой. Испытания цементных призмочек, согласно EN 196–1, проводятся в следующем «возрасте» и со следующими возможными отклонениями по времени их испытания:

Прочность цементного камня это

Положительное действие наполнителей на механическую прочность может быть обу­словлено торможением развития микротрещин в композиционном материале или упрочнением структуры связующего вещества. При введении минерального наполнителя энергетическое воз­действие его поверхности будет оказывать су­щественное влияние, как на контактную зону, так и на само вяжущее вещество [2].

В данной работе для активации цемента, повышения механической прочности цементно­го камня использованы измельченные природ­ные минеральные добавки — волластонит, ди-опсид и диабаз. Активация цемента целесообраз­на как при его изготовлении, так и особенно по­сле его длительного хранения. Это неизбежно в случае доставки цемента водным транспортом в процессе краткосрочной навигации в отдален­ные районы Севера, Сибири, Дальнего Востока и др. В работе исследован портландцемент ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) мар­ки ПЦ 400 Д-20. Минеральный состав цемен­та, % мас.: — 50-55, C2S — 18-22, C3A — 7-11, C4AF — 12-15. Удельная поверхность — 320 м 2 /кг. Химический состав цемента, % мас: SiO2 — 20,73; Al2O3 — 6,86; Fe2O3 — 4,63; CaO — 65,46; MgO — 1,3; SO3 — 0,41; п.п.п. — 0,5. Определены свойства цемента после хранения в течение 7 суток при нормальных условиях (тем­пература 20 ± 2 °С, влажность — не более 60 %) и после хранения в течение 4 и 12 месяцев в среде с влажностью более 80 % при температуре 20 ± 2 °С («лежалый цемент»).

Читайте так же:
Сферы применения цементного раствора

В качестве минеральных добавок ис­пользовались тонкоизмельченные горные поро­ды волластонит (Синюхинское месторождение, рудник «Веселый», республика Алтай), диоп-сид (Бугутуйское месторождение, Иркутская об­ласть) и диабаз (п. Горный, Новосибирская об­ласть). Во многих случаях они являются отхода­ми производства. Их химический состав приве­ден в таблице 1.

При оценке межфазного взаимодействия минеральной добавки и цементной матрицы большую роль играет дисперсность добавок. Их гранулометрический состав определен на лазер­ном анализаторе дисперсности типа РRО-7000 фирмы Seishin Enterprice Co., LTD, Япония. По­казатели дисперсности исследуемых добавок, приведены в таблице 2.

Добавки вводились в количестве 2, 5, 7, 9 и 11 % от массы цемента. Свежеприготовленный портландцемент смешивали с указанными до­бавками. Портландцемент, хранившийся в тече­ние 4 и 12 месяцев во влажных условиях, допол­нительно домалывали с минеральными добавка­ми в течение 2 часов в шаровой мельнице.

Из полученного вяжущего формова­лись образцы цементного камня размером 20*20*20 мм и цементно-песчаного раствора размером 40*40*160 мм, которые твердели как в условиях тепловлажностной обработки (ТВО) по режиму: 3 часа — подъем температуры до 90 °С, 8 часов — изотермическая выдержка при данной температуре и 3 часа — снижение тем­пературы до 20 °С, так и в нормальных услови­ях. При этом прочность образцов, твердевших при нормальных условиях, определялась в воз­расте 3, 7, 14 и 28 суток.

В таблицах 3-5 приведены результаты определения прочности образцов цементно­го камня при введении добавок волластонита (табл. 3), диопсида (табл. 4) и диабаза (табл. 5).

Аналогичные результаты получены при определении прочности при изгибе и сжатии об­разцов цементно-песчаного раствора.

Полученные результаты показывают, что при длительном хранении портландцемента во влажных условиях прочность получаемого це­ментного камня снижается. Это снижение со­ставляет 32 % после 4 месяцев хранения и 62 % после 12 месяцев хранения.

Введение исследованных минеральных добавок приводит к увеличению прочности об­разцов как из свежеприготовленного, так и «ле­жалого» цемента (табл. 6).

В случае свежеприготовленного цемен­та это увеличение прочности составило от 15 до 37 %. Наибольший результат наблюдается при введении добавки диопсида. Следует отметить четко выраженное влияние концентрации доба­вок. Максимальное увеличение прочности до­стигается при введении 9 % волластонита, 7 % диопсида и 2 % диабаза. Наибольшей дисперс­ностью обладал диабаз (табл.2). Это и обуслови­ло меньшее количество (2 %) добавки для полу­чения наибольшего значения прочности.

Этот эффект показывает большую роль межфазного взаимодействия, развивающегося на поверхности частиц. Увеличение прочности при введении дисперсных минеральных добавок об­условлено микроармированием цементного кам­ня и перераспределением напряжений в нем.

Наибольшее влияние из исследуемых до­бавок оказывает диопсид, отличающийся самым высоким значением твердости. Еще большее вли­яние исследуемые минеральные добавки, особен­но диопсид, оказывают на значение прочности образцов, полученных из «лежалого» цемента.

Увеличение значения прочности при вве­дении 7 % мас. диопсида составляет в этом слу­чае 72-85 %. При этом прочность при сжатии образцов, полученных из портландцемента, хранившегося в течение 4 месяцев во влажных условиях, превосходит прочность образов, по­лученных из бездобавочного свежеприготовлен­ного цемента на 18-24 %. После 12 месяцев хра­нения цемента во влажных условиях прочность образцов также в значительной мере восстанав­ливается при введении указанных минеральных добавок. Этот эффект, дополнительно к выше-рассмотренным причинам, обусловлен обновле­нием гидратированной поверхности частиц «ле­жалого» цемента при его домоле с вводимыми минеральными добавками. При этом добавка, обладающая высокой твердостью (диопсид) яв­ляется более эффективной.

Таким образом, введение дисперсных ми­неральных добавок (волластонит, диопсид, ди­абаз) способствует повышению прочности це­ментного камня и восстановлению активности цемента после длительного хранения (4 и 12 ме­сяцев) во влажных условиях. Действие минераль­ных добавок обусловлено микроармированием цементного камня и межфазным взаимодействи­ем цементный камень — минеральная добавка.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector