РАЗДЕЛ 2
ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика применяемых материалов
Для выполнения программы экспериментальных исследований использовались материалы, широко применяемые в технологии цемента: индивидуальные клинкерные минералы, портландцемент, природный гипсовый камень и кварцевый песок.
На первой стадии работ в качестве вяжущего применяли основные мономинералы цементного клинкера:
- Трехкальциевый силикат (C3S);
- Двухкальциевый силикат (C2S);
- Трехкальциевый алюминат (С3А);
- Четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF).
Минералы были получены опытным заводом НИИЦЕМЕНТА г.Подольска (Россия) в лабораторных условиях из химически чистых компонентов. Содержание основного вещества в клинкерных минералах составляет не менее 97%. Химическая характеристика мономинералов приведена в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Данные химического анализа клинкерных минералов
Условное
названиеСодержание основных оксидов, %СаОSiO2Al2O3Fe2O3Своб. СаОC3S73.1726.140.520.130.42C2S64.1034.200.320.140.14C3A61.921.0437.560.120.57C4AF45.780.4020.7332.850.42 На основе отдельных измельченных минералов цементного клинкера путем их смешивания в сухом состоянии изготавливали двух- и четырехкомпонентные системы различных минералогических составов (табл. 2.2 и 2.3).
Таблица 2.2
Минералогический состав двухкомпонентных систем
Номер
составаСодержание клинкерных минералов, %C3SC2SC3AC4AF16535--285-15-375--254-7030-5-60-406--4060
Таблица 2.3
Минералогический состав четырехкомпонентных систем
Номер
составаСодержание клинкерных минералов, %C3SC2SC3AC4AF1453010152651010153304510154453020554530520
На второй стадии эксперимента в качестве вяжущего применяли портландцемент марки 500 производства ЗАО "Одессацемент". Химический и минералогический составы портландцемента приведены в табл. 2.4 и 2.5.
Таблица 2.4
Химический состав портландцемента
Условное
названиеСодержание основных оксидов, %СаОSiO2Al2O3Fe2O3SO3MgOСвоб.СаОЦемент66.1721.865.133.450.221.790.54
Таблица 2.5
Минералогический состав портландцемента
Условное названиеСодержание клинкерных минералов, %C3SC2SC3AC4AFЦемент45.330.359.7114.64
Используемый цемент характеризуется средним химическим и минералогическим составами, присущими обычным портландцементам, чаще всего применяемым в строительстве. Основные физико-механические свойства цемента приведены в табл. 2.6.
При проведении эксперимента использовался молотый (до Sуд=350 м2/кг) природный гипсовый камень (месторождение возле г.Степанакерт, Азербайджан). Двуводный гипс представляет собой минерал серого цвета, сложенный в основном из кристаллов двуводного сернокислого кальция CaSO4?2H2O и содержащий некоторое количество примесей глины, кремнезема, известняка, органических веществ, равномерно распределенных в кристаллических сростках материала. Химический состав применяемого гипса показан в табл. 2.7.
Таблица 2.6
Физико-механические характеристики портландцемента
Условное
названиеТонкость
помола,
м2/кгНормал. густота, %Сроки
схватыванияПредел прочности,
28 суток, МПаНачало,
МинКонец,
минПри
сжатииПри
изгибеЦемент35029.3104548.66.8
Таблица 2.7
Химический состав природного гипсового камня
Условное названиеСодержание основных и примесных оксидов, %CaSO4?2H2OH2Oкрист.CaOSO3SiO2Al2O3Fe2O3Гипс9820.8232.546.20.420.140.18
Плотность используемого двуводного гипса составляет 2.3 г/см3. Природный гипс является мягким минералом. Его твердость по шкале Мооса равна 2. Минерал CaSO4?2H2O отличается высокой спайностью в одном направлении и легко расщепляется на тонкие пластинки. Кристаллизуется двуводный гипс в виде призм моноклинной сингонии. Содержание воды в гипсовом камне определяется его физическими свойствами, относительной влажностью воздуха и условиями хранения. Растворимость в воде двуводного гипса составляет 2.05 г в 1 литре воды при температуре 20?С, считая на CaSO4.
В качестве наполнителя в ходе эксперимента применяли молотый кварцевый песок с различной удельной поверхностью (Sуд=200?100 м2/кг) в количестве 20?10%. В табл. 2.8 и 2.9 приведены химические и физические свойства кварцевого наполнителя.
Предварительная подготовка наполнителя состояла в измельчении кварцевого песка и удаления с поверхности его частиц влаги.
Песок измельчали в лабораторной вибрационной мельнице и просушивали в сушильном шкафу при Т=373?К, ?=95%.
Удельную поверхность наполнителя контролировали с помощью прибора ПСХ-4.
Таблица 2.8
Химический состав кварцевого наполнителя
Условное названиеСодержание оксидов, %SiO2R2OROR2O3Наполнитель97.250.870.71.01