Важкі бетони для відновлення несучої здатності транспортних споруд

РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ та МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Використані матеріали
На властивості бетону для ремонту та відновлення транспортних споруд впливає
цілий ряд технологічних факторів, у тому числі вибір матеріалів.
Для з’ясування впливу різних факторів на властивості бетонів спеціального
призначення використані найбільш характерні за мінералогічним складом
клінкери.
Дослідження проводилися на портландцементі II/А-Ш-400 ВАТ «Балцем», на
сульфатостійкому портландцементі ПЦ II-П-400 ТОВ «Цемент Донбасу»,
портландцементі ПЦ I-500-Н ВАТ «Кривий Ріг Цемент», що задовольняють вимогам
ДСТУ Б В.2.7-46-96.
Хімічний і мінералогічний склади, а також основні характеристики
портландцементів наведені в табл. 2.1...2.3.
Таблиця 2.1
Хімічний склад портландцементів
Завод-виробник
Вид і марка цементу
SiО2, %
Al2O3, %
Fe2O3, %
CaО, %
ТОВ «Цемент Донбасу»
ПЦ II-П-400
24,52
4,63
5,27
60,35
ВАТ «Балцем»
II/А-Ш-400
22,34
5,26
4,58
66,23
ВАТ «Кривий Ріг Цемент»
ПЦ I-500-Н
22, 86
4,42
2,82
58,52
Таблиця 2.2
Мінералогічний склад портландцементів
Завод-виробник
Вид і марка цементу
C3S, %
C2S, %
C3A, %
C4AF, %
ТОВ «Цемент Донбасу»
ПЦ II-П-400
49,62
26,91
6,43
13,77
ВАТ «Балцем»
II/А-Ш-400
57,86
20,84
5,41
15,78
ВАТ «Кривий Ріг Цемент»
ПЦ I-500-Н
48,32
22,83
8,31
8,14
Таблиця 2.3
Характеристики портландцементів
Цемент
НГ, %
Терміни тужавіння, хв
Міцність при згині, МПа
Міцність при стиску, МПа
початок
кінець
7 діб
28 діб
7 діб
28 діб
ТОВ «Цемент Донбасу»
26,7
48
260
4,3
6,6
29,7
42,7
ВАТ «Балцем»
25,6
73
280
4,2
7,1
29,3
41,8
ВАТ «Кривий Ріг Цемент»
27,1
62
390
4,7
6,9
37,8
52,1
Як заповнювачі застосовувалися матеріали, характеристики яких наведені в табл.
2.4, 2.5.
Таблиця 2.4
Характеристики дрібних заповнювачів
Вид дрібного заповнювача
Насипна щільність, кг/м3
Частинні залишки на ситах, %
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Відсів ГЗК, Мкр=2,5
1520
16,1
22,9
52,7
7,8
0,5
Пісок кварцовий річковий, Мкр=2,0
1500
9,2
19,8
22,4
26,3
22,1
Відсів+пісок дніпровський, Мкр=2,3
1490
12,1
26,9
32,6
28,4
Таблиця 2.5
Гранулометричні характеристики крупного заповнювача
Вид заповнювача
Насипна щільність, кг/м3
Частинні залишки на ситах, %
20
10
Щебінь1
1540
55,7
35,8
8,5
Щебінь2
1520
62,3
33,7
3,0
Примітка. Рівень радіоактивності щебеню Миколаївського кар’єру1 становить
Аеф=131 Бк/кг, Рибальского кар’єру2 – Аеф=141 Бк/кг, що є в межах норми.
Органо-мінеральний комплекс складається з розчину оцтової кислоти в кількості
0,01...0,05% від маси цементу, елементарної сірки у кількості 0,01...0,03% від
маси цементу. Сірка є техногенним продуктом промисловості Дніпропетровського
коксохімічного заводу.
2.2. Методи експериментальних досліджень
Дослідження процесу тверднення цементних систем здійснювалося за зміною
міцності, кількості хімічно зв’язаної води, ступеня гідратації й порової
структури. Дослідження проводили на зразках-циліндрах діаметром і висотою 30
мм. Вибір таких розмірів зразків обумовлений тим, що при твердненні цементних
зразків більших розмірів відбувалося їхнє руйнування внаслідок утворення тріщин
при прояві значних усадкових деформацій.
Визначення кількості хімічно зв’язаної води. При проведенні досліджень
зразки-циліндри перебували в закритих посудинах. Через певні проміжки часу 15 г
цементного каменю обробляли протягом 15 хв ізопропиловим спиртом (30 мл) для
видалення вільної води. Потім суміш ізопропилового спирту й води
відфільтровували, а залишок на фільтрі промивали ізопропиловим спиртом і
діетиловим ефіром (5 мл) і висушували. Для визначення кількості хімічно
зв’язаної води висушену пробу прожарювали протягом 30 хв при температурі 900оС,
за якої вода адсорбувалася Р2О5.
Визначення ступеня гідратації цементу відбувалося шляхом порівняння
інтенсивності аналітичних ліній основних мінералів у гідратованій і
негідратованій в’яжучій речовині за загальноприйнятою методикою.
Дослідження електрокінетичних явищ у цементній системі, що гідратується.
Вивчення електрокінетичних явищ, що відбуваються на ранніх стадіях гідратації
цементної системи, має важливе значення для з’ясування механізму гідратації. У
ранній період процесу структуроутворення змінюється склад рідкої фази, особливо
істотна зміна спостерігається при фізико-хімічній активації цементних систем.
При фізико-хімічних перетвореннях новоутворень склад рідкої фази значно впливає
на величину потенціалу, що може викликати зміну знака заряду гідратів. Це у
свою чергу приводить до зміни морфології новоутворень. Електрокінетичні явища в
активованих цементних системах досліджувалися методом електроосмосу за
методикою [66].
Дослідження мікро- і макроструктури бетону, що тверднув у заданих умовах,
здійснювалися різними методами. Електронно-мікроскопічні дослідження структури
цементної матриці бетону проводили за допомогою скануючого мікроскопа «CEM-SIS»
фірми «PHILLIPS» при прискорювальній напрузі 27 кВ.
Рентгеноструктурний аналіз проводився на дифрактометрі ДРОН-3, що працює на
монохроматичному випромінюванні CuKa, з рентгенівською трубкою БСВ-11 при
напрузі 30 кВ і анодному струмі 12 мА. Приготовлений порошок в’яжучої речовини
поміщався в кювету, встановлену на гоніометричний пристрій ГУР-5, оснащений
приставкою ГП-4 для зйомки полікристалічних речовин, з обертанням у власній
площині зі швидкістю 66 об/хв. Як детектор рентгенівського випромінювання
використаний сцинтиляційний лічильник зі швидкістю рахунку 500 імп/с. Гоніометр
забезпечував обертання лічильника зі швидкістю 1 град/хв. Запис рентгенограм
прова