РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРІАЛІВ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика матеріалів
В якості вихідних матеріалів для проведення роботи були використані клінкер ВАТ
"Миколаївцемент", портландцементи ПЦ І-500, виготовлені ВАТ
“Івано-Франківськцемент”, ВАТ “Миколаївцемент”, вапняк Демне-Добрянського
родовища з вмістом СаСО3 95%, кварцовий пісок Ясинецького родовища Львівської
області, стандартний пісок (ГОСТ 6139-91). В контрольних складах для одержання
швидкотверднучих сумішей з портландцементом застосовували глиноземистий цемент
виробництва "Heidelberger Cement" (Німеччина) з вмістом Al2O3 40%.
Хіміко-мінералогічний склад цементних клінкерів і фізико-механічні властивості
цементів наведені в табл. 2.1, 2.2.
В якості прискорювачів тверднення використано карбонати лужних металів,
розчинність яких наведена в табл. 2.3. Карбонати калію, натрію, літію являли
собою хімічні реактиви класифікації "ХЧ".
Як дрібний заповнювач до СБС використовували кварцовий пісок з модулем
крупності Мкр = 1,47, середньою густиною - 1420 кг/м3, пустотністю - 42%,
істинною густиною – 2,61 г/см3, вмістом пилуватих та глинистих домішок - 1,4%.
Таблиця 2.1
Хіміко-мінералогічний склад портландцементних та глиноземистого клінкерів
Портландцементний
клінкер
Вміст оксидів, мас.%
Мінералогічний склад, мас.%
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
R2O
С3S
C2S
C3A
C4AF
Миколаївський
23,38
4,84
3,90
63,92
2,47
0,67
0,82
62,20
15,18
6,50
12,80
Івано-Франківський
21,44
5,22
4,84
66,18
0,95
0,72
0,65
64,20
12,88
5,60
14,62
Heidelberger Cement
2,7
40,2
15,4
37,8
0,4
0,2
СА
С12А7
48,7
32,5
Таблиця 2.2
Фізико-механічні властивості портландцементів
Тип цементу
Питома поверхня, Sпит, м2/кг
Залишок на ситі 008,
Терміни тужавіння,
год-хв
Границя міцності зразків при стиску, МПа, у віці, діб
початок
кінець
28
ВАТ „Миколаївцемент”
ПЦ І-500
288
9,8
1-45
2-30
15,5
32,6
51,8
ВАТ „Івано-Франківськцемент”
ПЦ І-500
340
1,6
1-20
2-50
20,5
38,5
52,4
Глиноземистий цемент
Istra 40
400
0,8
1-30
2-25
6 год
28
35,6
60,4
65,3
85,8
Таблиця 2.3
Характеристика прискорюючих лужних хімічних додатків
Назва
Розчинність, г/100г Н2О
0oC
20oC
ROH
0oC
20oC
K2CO3
106,0
110,0
97,0
112,0
Na2CO3
7,1
21,4
91,0
109,2
Li2CO3
0,24
1,3
12,7
14,5
В якості пластифікуючих додатків використовували лігносульфонати технічні (ТУ
54-028-00279580-97), суперпластифікатор С-3 (ТУ 6-14-625-80),
суперпластифікатори торгівельних марок Melment, Melflux та пластифікатор
природного походження – казеїн (ГОСТ 17626-81).
Лігносульфонати технічні – це висококонцентровані або сухі солі
лігносульфонових кислот, які одержують при обробці деревини розчинами
гідросульфітних солей. Згідно [74], хімічна будова лігносульфонатів
представлена формулою:
(2.1)
ЛСТ –лігносульфонат технічний
У воді лігносульфонати знаходяться у колоїдному стані, незначно понижують
поверхневий натяг води і не відрізняються значним пластифікуючим ефектом.
Більш сучасними є суперпластифікатори Melment та С-3 – це полімери, одержані
конденсацією з формальдегідом сульфопохідних конденсованих поліциклічних
бензолів та їх аналогів: сульфовані меламінформальдегідні смоли з формулою
(2.2), сульфонати нафталінформальдегідних смол з формулою (2.3) та
суперпластифікатор нового покоління на основі полікарбоксилатів Melflux
формулою (2.4), який одержують шляхом штучного синтезу.
(2.2)
Сульфомеламінформальдегід (Melment)
(2.3)
Сульфонафталінформальдегід (С-3)
(2.4)
Полікарбоксилат (Melflux)
Відомий, проте мало досліджений пластифікатор казеїн – це фосфоропротеїд,
багатий фосфосерином, головний білковий компонент молока. Відомо декілька
видів: бs1-казеїн, в-казеїн, k-казеїн і ін. Казеїн – це суміш протеїнів з
молекулярною масою від 18000 до 30000 г/моль [88].
Отримують з коров’ячого молока, в якому міститься близько 3-4 мас. % казеїну,
під дією молочнокислих бактерій або неорганічних кислот. Одержаний "кислий
казеїн" висушується до вологості 12% та розмелюється. Кислий технічний казеїн
використовують при виробництві клеїв, пластмас, фарб, самовирівнювальних
сумішей [39, 88]. В литих сумішах казеїн сприяє саморозтіканню при дозуванні до
1,0 мас. %. Технічна характеристика кислого казеїну наведена в табл. 2.4.
Таблиця 2.4
Технічні показники кислого казеїну (ГОСТ 17626-81)
Показник
Значення
Масова частка вологи, %
не більше 11,0
Масова частка жиру, %
не більше 1,5
Протеїн, мас. %
90,0
Домішки, мас. %
3,0
Лактоза, мас. %
< 0,5
рН
4,2-5,2
Модель структури міцели казеїну, яка базується на даних роботи [83], є
відкритою та висоководною, більш чи менш сферичною частинкою, яка нагадує
"спагеті". Фосфат кальцію розташований в об’ємі міцели рівномірно як всередині,
так і назовні. Поліпептидні ланцюжки в ядрі є частково зв’язані скупченнями
фосфату кальцію нанометричного розміру; внутрішня структура розкривається до
зовнішніх шарів з нижчою густиною, відома як "волосяний" шар, який дає
частинкам казеїну просторову і полярну стабільність. В лужному середовищі
міцела казеїну гідролізує до утворення простіших протеїнів та амінокислот
[88].
В якості сповільнюючих додатків використовували борну Н3ВО3 та винну С4Н6О6
кислоти, розчинність яких складає 5,04 та 139,0 г/100г води відповідно у
вигляді хімічних реактивів класифікації "ХЧ".
В якості водоутримувального додатку використовували водорозчи