РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ВИХІДНИХ МАТЕРІАЛІВ
І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика матеріалів
В якості вихідних матеріалів для проведення роботи використані портландцементи
ПЦ І-500, ПЦ ІІ/А-Ш-400 ВАТ “Івано-Франківськцемент” та ПЦ І-400-Н, ПЦ
ІІ/А-Ш-400 та ПЦ ІІ/А-К-400 ВАТ “Миколаївцемент”. Хімічні склади
портландцементних клінкерів представлені в табл. 2.1 та табл. 2.2, а
гранулометричний склад портландцементів ПЦ І-500 та ПЦ ІІ/А?Ш-400 наведений на
рис. 2.1.
Таблиця 2.1
Хімічний склад портландцементних клінкерів
Портландцемент
Вміст оксидів, мас.%
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
R2O
Миколаївський
21,96
4,94
3,92
66,25
1,71
0,47
0,75
Івано-Франківський
21,44
5,22
4,84
66,18
0,95
0,72
0,65
Портландцемент ПЦ І-400-Н характеризується прискореною динамікою набору ранньої
міцності порівняно з портландцементами ПЦ ІІ/А-Ш-400 та ПЦ ІІ/А-К-400 (рис.
2.2). Властивості портландцементів наведені в табл. 2.2. Портландцемент першого
типу ПЦ І характеризується незначними деформаціями зсідання, стабільними
якісними параметрами.
Рис. 2.1. Гранулометричний склад портландцементів ПЦ І-500 (а) та ПЦ ІІ/А-Ш-400
(б)
Рис. 2.2. Кінетика набору міцності портландцементів
Згідно ДСТУ Б В.2.7-46-96 “Цементи загальнобудівельного призначення”
проводиться виробництво широкої гами портландцементів, які крім клінкеру
містять в своєму складі ще доменний гранульований шлак, золу-виносу та
регулятор термінів тужавіння (двоводний гіпс).
Портландцементи типу ІІ належать до цементів високої якості з
гідравлічно-пуцолановими властивостями і характеризуються більш сповільненими
термінами тужавіння порівняно з портландцементом ПЦ І, помірною динамікою
наростання ранньої міцності, високою міцністю в більш пізні терміни
тверднення.
В композиційних цементах важливу роль відіграє хімічний склад мінеральних
додатків. Головними компонентами доменного гранульованого шлаку та золи-виносу
є такі оксиди як: СаО, SiO2, Al2O3, Fe2О3, які в сумі складають 92-96 мас.%.
Такі самі компоненти створюють і основні фази портландцементного клінкеру. Тому
зміна співвідношення доменний гранульований шлак : зола-виносу дозволяє
регулювати хімічний склад композиційного портландцементу та створює можливість
направленого формування фазового складу продуктів гідратації, які забезпечують
покращені будівельно-технічні властивості бетонів та збільшення терміну
експлуатації виробів на їх основі [7, 134].
Використання в якості активних мінеральних добавок вторинних матеріалів
дозволяє виготовляти цементи, які мають ряд переваг і можуть бути використані в
різноманітних бетонних технологіях. Бетони і елементи будівельних конструкцій,
в яких застосовуються портландцементи з доменним гранульованим шлаком та
золою-виносу, мають більшу довговічність, в тому числі при експлуатації в
складних умовах.
Властивості та кінетика набору міцності портландцементу ПЦ ІІ/А-К-400 наведені
в табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Властивості портландцементів типу ІІ
Властивості
Вимоги
ДСТУ Б В.2.7-46-96
Результати випробувань
ПЦ ІІ/А-Ш-400
ПЦ ІІ/А-К-400
ВАТ „Миколаївцемент”
ВАТ „Миколаївцемент”
ВАТ „Івано-Франківськцемент”
Залишок на ситі
№ 008, мас.%
?15
10,5
10,5
7,2
Терміни тужавіння, год-хв
початок
?0-60
2-40
1-30
3-35
кінець
?10-00
4-00
6 - 10
5-40
Границя міцності при стиску, МПа
7 діб
?20,0
28,4
27,1
31,2
28 діб
?40,0
42,0
40,8
42,8
Використання композиційних портландцементів призводить до підвищення рухливості
бетонної суміші та зростання міцності бетонів. Відбувається вдосконалення
порової структури бетону внаслідок того, що зола-виносу добре вписується в
загальну гранулометрію суміші. Бетони на основі композиційних портландцементів
характеризуються пониженими деформаціями зсідання в нормальних умовах
тверднення [83, 126, 137, 154].
В якості активних мінеральних додатків до композиційного портландцементу ПЦ
ІІ/А-К-400 використано золи-виносу Бурштинської та Ладижинської ТЕС.
Зола-виносу представляє собою тонкодисперсний продукт високотемпературної
обробки мінеральної частини вугілля. Основним компонентом золи-виносу є
скловидна алюмосилікатна фаза в формі кульок до 100 мкм (рис. 2.3). Хімічний
склад зол-виносу наведений в табл. 2.3.
Таблиця 2.3
Хімічний склад золи-виносу Бурштинської ТЕС
Зола-виносу
Вміст оксидів, мас. %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
R2O
SO3
ВПП
М0
Бурштинська
53,3
24,9
12,1
2,5
2,1
2,3
1,1
5,7
0,05
Ладижинська
52,4
23,4
12,8
3,5
1,9
2,3
1,0
4,1
0,07
Розподіл частинок за фракціями та характеристика фракційного складу золи-виносу
наведені відповідно на рис. 2.3 і 2.4 та в табл. 2.4. Дані золи відносяться до
алюмосилікатних з незначною кількістю малоактивних мінеральних складових
(кварцу, муліту, гематиту). Активність зол-виносу Бурштинської та Ладижинської
ТЕС за поглинанням СаО з насичених розчинів протягом 28 діб відповідно
становить 77,6 мг/г і 99,7 мг/г.
Таблиця 2.4
Характеристика фракційного складу золи-виносу
Зола-виносу
Sпит, м2/кг
<10 мкм, %
<20 мкм, %
<60 мкм, %
D50,
мкм
D90,
мкм
D97,
мкм
Бурштин-ська
300
42,38
65,45
88,46
12,01
66,32
117,41
Як дрібний заповнювач до бетону використовували кварцовий пісок Ясинецького
родовища з модулем крупності Мкр=1,47, насипною густиною - 1420 кг/м3,
пустотністю - 42%, істинною густиною – 2,61 г/см3, вмістом пилуватих та
глинистих домішок - 1,4%. Показники якості кварцового піску Ясинецького
родовища відповідають вимогам ДСТУ Б В.2.7-32-95 для важки