РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛЫ. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПЫТНЫХ
ОБРАЗЦОВ. МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ
2.1. Характеристика исходных материалов
В качестве вяжущих при изготовлении опытных образцов из цементного бетона для
последующей их пропитки расплавом серы применялись два вида портландцементов:
украинский производства Николаевского завода Львовской области марки М 400 и
польский СЕМ I 42,5R. Минералогический и химический составы цементов приведены
в табл. 2.1.
При производстве украинского цемента в качестве минеральной гидравлической
добавки (10%) использовалась осадочная кремнистая горная порода – опока,
состоящая в основном из мелкозернистого и аморфного кремнезема средней насыпной
плотности 1,44 г/см3 и истинной – 2,35 г/см3. Химический состав опоки, %: -82,
-8,43, - 3,2, -3,55, - 1,15.
Таблица 2.1
Минералогический и химический составы портландцементов, %
Маркa
п.п.п.
М 400
20,87
7,76
4,23
60,5
2,44
1,46
1,10
50,4
25,2
11,3
12,8
СЕМ I 42,5R
22,10
4,80
2,17
65,2
2,35
3,17
1,02
61,4
7,5
10,7
8,3
Определение физико-механических свойств цемента М 400 производилось согласно
ГОСТ 310.1 - 310.4. Удельная поверхность устанавливалась по прибору
В.В. Товарова, тонина помола – по прохождению частиц цемента через сито № 008.
Пределы прочности цементных балочек размером 0,04x0,04x0,16 м, изготовленных из
растворов В/Ц=0,33, твердевших в воде, получены на приборе МИИ-100 при
растяжении с изгибом, половинки – при сжатии.
Цемент СЕМ I 42,5R испытывался согласно польских норм PN – EN 196; 1997 „Методы
испытаний цементов”. Физико-механические характеристики цементов приведены в
табл. 2.2.
Таблица 2.2
Физико-механические характеристики портландцементов
Показатели
Единицы
измерения
СЕМ I 42,5R
М-400
Удельная поверхность
м2/кг
350
330
Тонкость помола
12,8
Нормальная густота теста
25,7
25,2
Начало схватывания
мин
133
165
Конец схватывания
мин
210
255
Предел прочности при сжатии на 2/7 сут
МПа
28,3
21
То же, на 28 сут
МПа
51,2
39
Предел прочности на растяжение при изгибе на 2/7 сут
МПа
5,3
3,8
То же, на 28 сут
МПа
8,1
5,5
В качестве термопластичного связующего при изготовлении образцов из серного
бетона использовалась природная техническая сера, соответствующая требованиям
ГОСТ 127-76*, полученная методом подземной выплавки Новояворского месторождения
Львовской области и польского производства „Sulfur Powder” Siarkopol
(Тарнобжег). Основные технические характеристики серы приведены в табл. 2.3.
Для технологий изготовления бетонов, модифицированных серой – цементных,
пропитанных расплавом и серных, где сера выступает в качестве термопластичного
вяжущего, важным свойством являются фазовые превращения серы из твердого
состояния в жидкое и обратно, поскольку они определяют оптимальность
технологических режимов. Известно, что свойства серы зависят от температуры
и наличия посторонних примесей. На рис. 2.1 показаны зависимости вязкости,
поверхностной энергии, плотности и поверхностного натяжения расплава серы от
температуры. Наиболее подробно свойства серы и ее фазовые переходы описаны в
работах [11, 80, 81, 82, 83, 84, 85].
Таблица 2.3
Основные технические характеристики серы
Показатели
Единица
измерения
Величина
Источник
Плотность при 20оС
кг/м3
1920-2070
[11]
Предел прочности:
МПа
- при сжатии
19-25; 25-30
[11] [78]
- при растяжении с изгибом
6-8;1,5-2,0
[78] [11]
- при осевом растяжении (блок)
1,24-1,92
[78] [79]
- то же, отливка
1,1
[78] [79]
- то же, резко охлажденный расплав
0,33-4,26*
[78] [79]
Модуль упругости, Е·103
19,3-58,3
[78] [79]
Микротвердость средняя
716
350-400
[78] [79] [11]
Объемная усадка
13-15
[11]
Ударная прочность (блок)
МПа
0,29-0,64
[78] [79]
Коэффициент линейного температурного расширения:
- сера ромбическая
оС-1
55·10-6
[11]
- сера моноклинная
50·10-6
[11]
Теплопроводность
Вт/(м·оС)
0,27
[78]
Водопоглощение
До 1,0
[11]
Примечание: 1. В работе [79] авторы уплотняли порошок серы для получения
образцов постоянных размеров с минимальной пористостью.
2. * Высокая прочность при растяжении резко охлажденного расплава серы
объясняется наличием полимерной модификации.
Физико-химические показатели технической серы сорта 99500 приведены в табл.
2.4.
Для технологий изготовлений бетонов, модифицированных серой – цементных,
пропитанных расплавом и серных, где сера выступает в качестве термопластичного
вяжущего, важным свойством являются фазовые превращения серы из твердого
состояния в жидкое и обратно, поскольку они определяют оптимальность
технологических режимов. Известно, что свойства серы зависят от температуры
и наличия посторонних примесей. На рис. 2.1 показаны зависимости вязкости,
поверхностной энергии, плотности и поверхностного натяжения расплава серы от
температуры. Наиболее подробно свойства серы и ее фазовые переходы описаны в
работах [11,80,81,82,83,84,85].
Таблица 2.4
Физико-химические показатели серы
Показатель
Величина, %
Содержание серы не менее
99,500
то же, золы (в т.ч. железа, марганца, меди) не более
0,200
то же, кислот (в пересчете на серную) не более
0,010
то же, органических веществ не более
0,300
то же, мышьяка не более
0,000
то же, селена не более
0,000
то же, железа не более
0,020
то же, марганца не более
0,001
то же, меди не более
0,001
Содержание влаги не более
1,000
В качестве мелкого заполнителя при изготовлении опытных образцов всех серий
использовали овражный кварцевый песок с модулем крупности Мкр=2,18 – 2,79,
содержанием пылевидных и глинистых частиц менее 1 %, насыпной плотностью 1450
и истинной – 2800 кг/м3. Определение характеристик песка производили по ГОСТ
8736-85 (украин
- Київ+380960830922