РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРІАЛІВ ТА МЕТОДИ
ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика матеріалів
В якості вихідних матеріалів для проведення роботи були використані портландцементи ПЦ І-500 ВАТ "Івано-Франківськцемент", ПЦ ІІ/А-Ш-400-Н ВАТ "Миколаївцемент" та глиноземний цемент з вмістом Al2O3 - 39-42 мас.%, шамотний пісок і щебінь, одержані шляхом подрібнення відпрацьованого шамотного вогнетриву. Хіміко-мінералогічний склад портландцементних клінкерів приведений в табл. 2.1. Фізико-механічні властивості цементів наведені в табл. 2.2.
В якості мінеральних компонентів використовували високоалюмінатну золу-виносу Бурштинської ТЕС, термооброблений при 700?С каолін Просянівського родовища Дніпропетровської обл., тонкомелений бій шамотного вогнетриву та доменний гранульований шлак Криворізького металургійного комбінату. Хімічний склад додатків приведений у табл. 2.3.
Згідно даних рентгенофазового та ІЧ-спектроскопічного методів аналізу (рис. 2.1), основним компонентом золи є скловидна алюмосилікатна фаза. Кількість малоактивних мінеральних складових (кварцу, муліту, гематиту) незначна. За дисперсністю ця зола відноситься до класу А (питома поверхня більше 300 м2/кг). Розмір частинок золи-виносу знаходиться в межах від долі мікрометра до 0,14 мм. Вміст зерен розміром більше 0,08 мм складає до 15 мас.%.
Таблиця 2.1
Хіміко-мінералогічний склад портландцементних клінкерів
Портландцементний
клінкерВміст оксидів, мас.%Мінералогічний склад,
мас. %SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2OС3SC2SC3AC4AFІвано-Франківський21,475,214,8366,170,950,720,6564,2012,885,6014,62Миколаївський21,795,334,1265,881,770,320,7960,1416,766,9912,23
Таблиця 2.2
Фізико-механічні властивості цементів
ЦементПитома поверхня
Sпит,
м2/кгЗалишок на ситі 008, %
НГЦТ,
%Терміни тужавіння,
год-хвРозплив конуса
при
В/Ц=0,4,
мм Границя міцності зразків при стиску, МПа, у віці, діб поч.кін.12728Івано-Франківський
ПЦ І-500 3201,6291 - 205 - 50106-20,139,851,4Миколаївський
ПЦ ІІ/А-Ш-400-Н2657,3253-124-31114-15,320,646,7Глиноземний3800,7272-303-0010940,8---
Примітка. Випробування глиноземного цементу проводили при В/Ц=0,5
Таблиця 2.3
Хімічний склад мінеральних компонентів
Мінеральний компонентВміст оксидів, мас.%SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOSO3R2OВППзола43,7221,7621,341,514,832,150,351,802,54каолін48,1039,500,400,600,600,30--10,50шлак39,805,00--45,204,001,404,60-шамот65,5830,790,66-0,770,44-1,76-
Рис. 2.1. Дифрактограма (а) та ІЧ-спектр (б) золи-виносу Бурштинської ТЕС
Гідравлічна активність за поглинанням СаО золи-виносу Бурштинської ТЕС складає 42,3 мг/г.
Як алюмосилікатний компонент використовували термооброблений каолін (ТК), одержаний дегідратацією при 700?С каоліну. Результати рентгенофазового аналізу каоліну приведені на рис. 2.2 і підтверджують наявність мінералу каолініту (d/n=0,714; 0,359; 0,255 нм). Згідно даних рентгенофазового аналізу (рис. 2.2) фазовий склад термообробленого каоліну представлений рентгеноаморфною складовою та домішками ?-кварцу (d/n=0,427; 0,335; 0,245 нм).
Рис. 2.2. Дифрактограма каоліну (1) та термообробленого каоліну (2)
Фазовий склад шамотного вогнетриву представлений, в основному, мулітом, кристобалітом і ?-кварцом.
Як пластифікуючі додатки використовували лігносульфонат технічний ЛСТ, суперпластифікатор С-3, випарену післядріжджову барду ВПБ.
Характеристика лігносульфонату технічного наведена в табл. 2.4.
Таблиця 2.4
Характеристика лігносульфонатів технічних (ЛСТ)
ТУ 54-028-00279580-97
Показники якостіНормазовнішній виглядборошнистий порошок від світло-жовтого до коричневого кольоруосноваNaмасова доля основної речовини, %61,92масова доля сухої речовини, %97,1масова доля золи до маси сухої речовини, % 21,2концентрація іонів водню розчину
лігносульфонату, рН5,35
В якості прискорювача тверднення використовували відпадок коксохімічної промисловості на основі тіосульфату натрію (ТУ У В -2.7-19266746.001-96). Водний розчин солі має рН 8,5. Вміст кристалізаційної води коливається в межах 2%. Фізико-хімічні властивості тіосульфату натрію наведені в табл. 2.5.
Тіосульфат натрію знаходиться в вигляді кристалогідрату - гіпосульфіт Na2S2O3.5H2O, що кристалізується в вигляді безбарвних кристалів. Характерно, що при температурі 48,5(С тіосульфат плавиться в своїй кристалізаційній воді, а при температурі близько 100(С втрачає воду. При подальшому нагріванні сіль розкладається за схемою:
4 Na2S2O3 = 3Na2SO4 + Na2S5
Таблиця 2.5
Фізико-хімічні властивості тіосульфату натрію
ФормулаКолірГустина,
г/см3tтопл.,
(Сtтопл.,
(СРозчинність, г на 100 г Н2ОNa2S2O3.5H2OБілий1,7348,5-5H2O, 100(С50,20
70,120
123,945
При дослідженні процесів гідратації та тверднення мономінерального каменю використовували клінкерні мінерали С3S, ?-С2S, С4AF, C12А7, CA виробництва Подольського дослідного заводу НДІЦементу.
2.2. Фізико-механічні випробування
Фізико-механічні дослідження включають? визначення тонини розмелення цементу (ГОСТ 310.2); нормальної густоти цементного тіста (ГОСТ 310.3); границі міцності при стиску цементно-піщаного розчину (ГОСТ 310.4) та жаростійкого бетону (ГОСТ 10180); середньої густини (ГОСТ 12730.1), водопоглинання (ГОСТ 12730.3) та термостійкості (ГОСТ 20910) бетону.
Визначення тонини розмелення здійснювали шляхом вимірювання питомої поверхні порошків методом повітрепроникності на поверхнемірі ПМЦ-500, а також просіюванням через сито № 008.
Випробування цементів і клінкерних мінералів проводили на зразках 1,41х1,41х1,41 см та 2,0х2,0х2,0 см; цементно-шамотних розчинів на зразках-балочках 2х2х8 см та 4х4х16 см; бетонів на зразках-к