РОЗДІЛ 2
СИРОВИННІ МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Сировинні матеріали
Вихідними матеріалами для приготування цементів були: портландцементний клінкер
ВАТ „Миколаївцемент”, перліт Берегівського кар’єру Закарпатської області,
Криворізький доменний гранульований шлак, зола-виносу Бурштинської ТЕС.
Хімічний склад вихідних матеріалів наведено в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Хімічний склад вихідних матеріалів для приготування цементів
Найменування матеріалу
Вміст оксидів, %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
CaO
MgO
MnO
K2O
Na20
SO3
TiO2
Доменний
гранульований шлак
39,20
4,90
0,44
47,38
4,29
0,35
2,48
0,41
Портланд-цементний
клінкер
21,76
4,43
4,08
65,84
1,69
0,74
Перліт
72,02
12,5
0,65
0,90
1,07
0,17
0,03
4,51
2,10
Зола-виносу
43,75
21,79
18,37
2,97
4,83
2,15
1,4
0,4
0,35
1,51
Криворізький доменний гранульований шлак у відповідності зі значенням модуля
основності МО = 1,19 відноситься до типу основних; його модуль активності
складає МА = 0,15, а коефіцієнт якості КЯ = 1,44. Мінералогічний склад шлаку
представлений переважно безбарвною склоподібною речовиною найбільш ймовірної
сполуки CaOSiO2, у невеликій кількості (1...2%) можуть бути виявлені безбарвні
кристали р-кварцу (p-SiO2) і непрозорі зерна магнетиту FeО Fе2О3.
Дані хімічного аналізу проби Бурштинської золи-виносу свідчать про її
приналежність до типу кислих: вміст кислотних оксидів складає приблизно 70%,
оксидів заліза – порядку 20%, лужних оксидів – до 5%. Морфологія золи-виносу
представлена зернами кварцу неправильної прямокутної форми і сферичних часток
скла.
Хімічний склад перліту представлений в основному кремнеземом і глиноземом
(70...90 %) з незначними домішками оксидів заліза, кальцію і магнію. Варто
звернути увагу на присутність у ньому лужних оксидів натрію і калію (3...8%).
За даними ряду джерел мінералогічна сполука перліту представлена в основному
вулканічним водомістким склом, вміст якого доходить до 96,71%, із включеннями
плагіоклазу (2,6%), біотиту (0,2%), рогової обманки (0,15%), кварцу (0,1%),
кристобаліту (0,24%), вміст кристалічних фаз не перевищує 20...30%.
Мінералогічний склад портланцементного клінкеру представлено у табл. 2.2.
Таблиця 2.2
Характеристика портландцементного клінкеру
Мінералогічний склад клінкеру, %
Силікатний модуль
Глиноземний модуль
Коефіцієнт насичення
С3S
С2S
С3А
C4AF
КН
59,1
17,21
7,21
12,13
2,32
1,32
0,90
Композиційні цементи отримували шляхом сумісного помелу компонентів в заданих
пропорціях в кульовому млині до питомої поверхні 410…430 м2/кг (згідно
ПМЦ-500).
Як сполуку лужного металу, що призначена для активізації взаємодії в системах
використовували хімічно чистий натрію сульфат, як модифікатор системи –
пластифікатор Addiment BV3 (Addiment, Німеччина) звичайний з легким
повітровтягувальним ефектом, який відноситься до класу лігносульфонатів
технічних. Активізатор та модифікатор вводили сумісно з водою затворення під
час приготування цементобетонної суміші.
Для порівняльного аналізу використовували портландцемент на основі клінкеру, що
застосовувався при приготуванні композиційних цементів. Портландцемент
отримували шляхом помелу клінкеру з наступним спільним домолом з добавкою
природного двоводного гіпсу в кількості 5 % від маси клінкеру. Продукт помелу
характеризувався питомою поверхнею 400 м2/кг (згідно ПМЦ-500). Перевірка
активності в’яжучого за стандартною методикою показала його відповідність марці
400 для типу ПЦ I згідно ДСТУ Б В.2.7-46-96.
Для приготування бетонів як дрібний заповнювач використовували кварцовий пісок
Ясинецького кар’єру Львівської області з модулем крупності МК = 1,32, істинною
густиною 2,65 г/см3, насипною густиною 1,6 г/см3, пустотністю 38,8%, вмістом
пилуватих і глинистих частинок 2,5%. Гранулометричний склад піску наведено в
табл. 2.3.
Таблиця 2.3
Гранулометричний склад піску
Залишки на ситах, %
Розмір отворів сит, мм
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
Часткові
0,1
2,17
29,685
63,75
Повні
0,1
2,27
31,955
95,70
Як крупний заповнювач в цементобетонної суміші використовували cуміш фракцій
щебеню 5…10 мм (35%) і 10…20 мм (65% ) кар’єру “Полонне” (Хмельницька область)
з істинною густиною 2,70 г/см3, насипною густиною 1,43 г/см3, пустотністю 41%,
вмістом пилуватих і глинистих частинок 2,3%, дробильністю – 12,3%, стиранністю
– 19,8%, вмістом зерен пластинчатої та голчатої форми – 9,8%.
2.2. Планування факторного експерименту і обґрунтування вибору факторів впливу
в технології дорожнього бетону на композиційних цементах
До бетонів для дорожнього будівництва, які працюють під дією багатоповторюваних
циклічних навантажень і підлягають агресивним впливам довкілля, висувається ряд
особливих вимог щодо їх фізико-механічних властивостей та довговічності [1,
55].
При використанні композиційних цементів найбільш значущими факторами в
технології бетону є: речовинний склад цементу, кількість активізатора взаємодії
у в’яжучих – натрію сульфат, витрата пластифікатора бетонної суміші і
коефіцієнт розсунення зерен крупного заповнювача. Оскільки бетон призначається,
зокрема, і для найбільш відповідального елементу дорожньої конструкції –
покриття, витрата цементу прийнята близькою до максимальної – 500 кг/м3.
Композиційні цементи у відповідності до вимог ДСТУ Б В.2.7-46-96 містять два
види активних мінеральних добавок – гідравлічної і пуцоланічної активності. В
наших дослідженнях як добавку з гідравлічним типом активності використовували
доменний гранульований шлак, з пуцоланічним типом активності – природню
(перліт) і штучну (зола-виносу ТЕС) пуцолану. Таким чином, речовинний склад
цеме