РОЗДІЛ 2
ВИХІДНІ МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика вихідних матеріалів
Під час проведення досліджень використовували наступні вихідні матеріали:
портландцемент ПЦІ-500 Д0 згідно ДСТУ Б В.2.7-46-98, кварцовий пісок різної
крупності та щебінь гранітний. У якості складових поліфункціонального
модифікатора використовувались добавки – суперпластифікатор С-3 (ТУ
5870-034-00369171-02) та метакаолін (ТУ У В.2.7-16403272.005-99).
Портландцемент. Багатьма дослідженнями [1, 31] доведено, що використання
активних мінеральних добавок найбільш ефективно для чистоклінкерних цементів І
типу, оскільки наявні в цементах інших типів мінеральні добавки (шлак, опока)
самі вступають у взаємодію з клінкерними мінералами, утворюючи додаткову
кількість гідратних сполук. Це може створювати передумови для зниження ефекту
дії метакаоліну як хімічно активної добавки.
Використаний портландцемент виробництва ТОВ ”Волинь-цемент” (м. Здолбунів),
позначений ПЦ1, за мінеральним складом відноситься до середньоалюмінатних
цементів, що найбільш характерні для сучасної вітчизняної цементної
промисловості. Портландцемент, виготовлений ТОВ “Цемент” (м. Одеса), позначений
ПЦ2, є низькоалюмінатним цементом. Хіміко-мінералогічний склад цементів
наведений в табл. 2.1, а фізико-механічні властивості цементів – в табл. 2.2.
Таблиця 2.1
Хімічно - мінералогічний склад цементів
п/п
Назва показника
Позначення
показника
Кількісне значення, %
ПЦ1
ПЦ2
8
10
11
12
13
14
15
16
Оксид кальцію
Оксид кремнію
Оксид алюмінію
Оксид заліза (ІІІ)
Оксид заліза (ІІ)
Оксид магнію
Вміст іону хлору
Нерозчинний залишок
Втрати при прокалюванні
Коефіцієнт насичення
Силікатний модуль
Глиноземистий модуль
Трикальцієвий силікат
Двохкальцієвий силікат
Трикальцієвий алюмінат
Чотирьохкальцієвий алюмоферит
CaO
SiO2
Аl2O3
Fe2O3
FeO
MgO
Сl
НЗ
ВПП
КН
C3S
C2S
C3A
C4AF
67,15
21,70
5,36
4,10
0,74
0,28
0,34
0,94
2,34
1,31
65,17
13,06
7,26
12,46
65,58
22,05
4,73
4,42
0,06
1,62
0,012
0,1
0,28
0,91
2,41
1,07
60,01
18,30
5,03
13,43
Таблиця 2.2
Фізично-механічні властивості цементів
п/п
Назва показника
Кількісне значення, %
ПЦ1
ПЦ2
Тонкість помелу, залишок на ситі №008, %
Питома поверхня за Блейном, м2/кг
Нормальна густота цементного тіста, %
Строки тужавлення: початок
кінець
Рівномірність зміни об’єму
Міцність при згині, МПа:
2 доби
28 діб
Міцність при стиску, МПа:
2 доби
28 діб
Вміст добавок:
- гіпсу, %
330
24,0
1 год 35 хв
3 год 45 хв
витримує
5,65
8,75
23,70
54,00
3,5
350
27,5
3 год
5 год
витримує
4,83
9,70
19,38
53,80
5,5
Вищі показники ранньої міцності ПЦ1 можна пояснити більшим вмістом
трикальцієвого алюмінату С3А, ніж у ПЦ2. Окрім того, ПЦ2, внаслідок своєї
більшої питомої поверхні, має підвищену водопотребу.
Заповнювачі. В якості дрібного заповнювача для литого високоміцного бетону були
використані кварцові піски Славутського та Нетішинського родовищ. Основні
фізичні властивості пісків наступні:
пісок П1 (родовище поблизу м. Славута Хмельницької обл.):
–модуль крупності Мкр=1,6…1,8;
* дійсна густина r =2,64 г/см3;
* насипна густина rн=1440 кг/м3;
* пустотність Vп=45,5%;
* вміст пилуватих та глинистих часток – не більше 1,5%;
* водопотреба – 8 %;
пісок П2 (родовище поблизу м. Нетішин Хмельницької обл.):
–модуль крупності Мкр=2,3…2,4;
* дійсна густина r =2,65 г/см3;
* насипна густина rн=1530 кг/м3;
* пустотність Vп=42,3%;
* вміст пилуватих та глинистих часток – не більше 2,5%;
* водопотреба – 6 %.
Гранулометричний склад пісків представлений на рис. 2.1.
Обидва піски за модулем крупності згідно ДСТУ Б В.2.7-32 можуть бути
використані у якості дрібного заповнювача для важких бетонів. Як видно з рис.
2.1, пісок №1 має значний вміст дрібної фракції, що суттєво підвищує його
водопотребу. Проте, згідно даних, наведених в літературі [7], з точки зору
зниження водовідділення литих бетонних сумішей, найкращими є дрібні піски з
вмістом фракції <0,14 мм до 15%. Крім цього, такі піски є найбільш поширеним в
регіоні дрібним заповнювачем. Водночас для виготовлення високоміцних бетонів
рекомендоване використання середніх та крупних пісків з модулем крупності від
2,1 і більше [91].
В якості крупного заповнювача використано щебінь гранітний Клесівського
кар’єру, суміш фракцій 5-10 мм (30...40%) та 10-20 мм (60...70%).
Фізичні властивості щебеню:
* дійсна густина r =2,74 г/см3
* середня густина зерен r0 =2,70 кг/м3
* насипна густина rн=1510 кг/м3;
* пустотність – Vк.п.=44,1%;
* вміст пилуватих та глинистих частинок – не більше 0,5%;
* водопотреба – 2,5%.
Гранітний щебінь відповідає за своїми характеристиками ДСТУ Б В.2.7-75. За
даними В.П. Сизова, вищенаведене співвідношення фракцій щебеню відповідає його
мінімальній пустотності [91].
Суперпластифікатори (СП). Органічна частина ПФМ представлена пластифікуючою
добавкою – суперпластифікатором С-3 (ЗАТ “Володимирський ЗБК”), яка у
відповідності із ДСТУ Б В.2.7-65 “Будівельні матеріали. Добавки до бетонів і
будівельних розчинів. Класифікація” належить до пластифікуючих добавок І групи
(суперпластифікатори). За класифікацією В.Б. Ратінова, СП С-3 відноситься до
добавок 4-ого класу першої групи – органічних аніоноактивних гідрофілізуючих
ПАР [92].
Вміст "активної речовини" в СП С-3 складає не менше 69%, зольність – не більше
38%, рН водного розчину, концентрації 2,5% – 7…9. Було також використано
суперпластифікатор С-3, модифікований добавкою-антиспінювачем ПТВ-10 в