РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Использованные материалы
Для выяснения влияния различных факторов на свойства дорожных бетонов
использовались портландцементы Украинских цементных заводов, подобные по
минералогическому составу и содержанию активных минеральных добавок
портландцементам, применяемым при строительстве дорог в Йемене. Исследования
проводились на трех видах портландцемента: Балаклеевского цементного завода,
Амвросиевского цементного завода, Криворожского цементно-горного комбината.
Химический и минералогический составы, а также основные характеристики цементов
приведены в таблицах 2.1...2.3.
Таблица 2.1
Химический состав использованных цементов
Завод- производитель
Вид и марка цемента
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
Амвросиевский
ПЦ 400
24,52
4,63
5,27
60,35
Балаклеевский
ПЦ 400
22,34
5,26
4,58
66,23
Криворожский
ПЦ 400
22, 86
4,42
2,82
58,52
Таблица 2.2
Минералогический состав использованных цементов
Завод-производитель
C3S
C2S
C3A
C4AF
гипс
Амвросиевский
51,6
23,7
7,8
11,9
5,0
Балаклеевский
61,7
18,6
5,9
10,3
3,5
Криворожский
53,5
25,3
9,2
9,0
3,0
Таблица 2.3
Свойства цементов
Цемент
НГ,
%
Сроки схватыва-
ния, мин
начало | конец
Прочность при
изгибе, МПа
7 сут | 28 сут
Прочность при
сжатии, МПа
7 сут | 28 сут
Амвросиевский
26,5
105
260
4,3
6,6
29,7
42,7
Балаклеевский
25,5
132
280
4,6
6,9
28,8
43,1
Криворожский
27,0
137
390
4,7
7,1
29,3
42,8
Минералогический состав цементов, применяемых в республике Йемен для
строительства дорог, приведен в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Минералогический состав портландцементов, используемых при строительстве дорог
в Йемене
Тип цемента
Содержание в цементе, %
C3S
C2S
C3A
C4AF
38,7
36,2
6,9
18,2
II
48,4
27,2
9,7
14,7
III
52,6
26,4
10,8
10,2
Примечание. Данные предоставлены Йеменским научно-исследовательским институтом
.
В качестве мелкого заполнителя применялись местные материалы, используемые для
дорожного строительства: днепровский речной песок, кварцевый песок, отсев
горно-обогатительных комбинатов (ГОК) Кривбасса (табл. 2.5). В качестве
крупного заполнителя использован щебень ГОК, рассеянный на фракции 5...10 и
10...20 мм (табл. 2.6). Выбор щебня Северного и Южного ГОК обосновывается
подобием по химическому составу щебню, используемому для дорожного
строительства в Йемене.
Таблица 2.5
Гранулометрическая характеристика мелкого заполнителя
Вид песка
Насыпная плотность, кг/дм3
Частные остатки на ситах, %
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Отсев ГОК, Мкр=2,5
1,52
16,1
22,9
52,7
7,8
0,5
Песок кварцевый, Мкр=1,7
1,50
9,6
20,2
21,6
27,8
20,8
Песок речной днепровский, Мкр=1,2
1,49
12,1
26,9
32,6
28,4
Таблица 2.6
Гранулометрическая характеристика крупного заполнителя
Щебень ГОК
Насыпная плотность, кг/дм3
Частные остатки на ситах, %
10
20
Северного
1,53
8,5
32,0
59,5
Южного
1,48
2,0
30,0
68,0
В качестве компонентов активной добавки в бетоны применялись: натриевая соль
высшей жирной кислоты - олеат натрия, железосодержащий гидрофильный
грубодисперсный эмульгатор и кремнеземистый компонент. В связи с наличием, в
Йемене природных железосодержащих материалов, в качестве железосодержащего
гидрофильного грубодисперсного эмульгатора, на основе анализа данных
[45,49,83], применены оксиды железа: Fe2O3 и Fe3+2 Fe2+O4.
Смесь олеата натрия и железосодержащего гидрофильного грубодисперсного
эмульгатора, обладающая свойствами суперпластификатора и которая может
использоваться самостоятельно, получила название добавка - «Melment».
При приготовлении добавки «Melment» приняты различные соотношения между олеатом
натрия и железосодержащим гидрофильным грубодисперсным эмульгатором.
Оптимальная величина которых определялась опытным путем.
В качестве кремнеземсодержащего компонента активной добавки использован молотый
кварцевый песок. Истинная плотность песка составляет 2200 кг/м3, средняя
удельная поверхность – 250…300 м2/кг.
Наличие в активной добавке олеата натрия (согласно [46,49]) необходимо для
кольматации пор бетона кальциевыми солями олеиновой кислоты - продуктами
реакции олеата натрия и свободной извести, образующейся в процессе гидратации
портландцементного клинкера.
Наличие в активной добавке соединений железа (согласно [45,49]) способствуют
увеличению степени гидратации трехкальциевого силиката цемента и, совместно с
кремнеземистым компонентом, связыванию ионов натрия в малорастворимые
соединения с образованием многоводных минералов.
2.2. Методика экспериментальных исследований
Исследования свойств бетонных смесей проводились в соответствии с ГОСТ
10181.0…ГОСТ 10181.3. Приготовление бетонной смеси производилось путем
смешивания компонентов механизированных способом, в лабораторном смесителе.
Время и порядок перемешивания компонентов устанавливались при планировании
экспериментов.
При проведении исследований изготавливали серии бетонных образцов-кубов с
размерами сторон 10 х 10 х 10 см., 15х 15 х 15 см, 20 х 20 х 20 см. по методике
ГОСТ 18105 из подвижных бетонных смесей и образцов-цилиндров диаметром и
высотой 5 см для мелкозернистых бетонов и диаметром и высотой 7 см – для
крупнозернистых бетонов из жестких бетонных смесей. Уплотнение бетонной смеси
производилось методами вибрации и прессования. Прессование образцов
про