РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА СИРОВИННИХ МАТЕРІАЛІВ ТА МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Сировинні матеріали
Об’єктом досліджень в даній роботі були пінобетони на основі лужного
портландцементу, що складались із трьох основних компонентів:
лужний портландцемент, представлений композицією портландцемент,
алюмосилікатний модифікатор та рідинне скло;
жаростійкий наповнювач;
піноутворювач.
Як базовий компонент лужного портландцементу використовували портландцемент ПЦ
І-500 (бездобавочний) за ДСТУ Б В.2.7-46 виробництва ВАТ «Волиньцемент» (м.
Здолбунів), питомою поверхнею 450 м2/кг за Блейном, у кількості 0…10% за масою.
Згідно даних фізико-хімічних досліджень (рис. 2.1, 2.2) фазовий склад
портландцементу представлено мінералами C3S (62,8%), C2S (16,3%), C3A (6,1%) та
C4AF (14,8).
Як алюмосилікатні добавки-модифікатори процесів структуроутворення лужного
портландцементу використовували відвальну золу гідровидалення (ДСТУ Б А.1.1-26)
Трипільської ДРЕС, представлену фракцією золошлакової суміші < 0,16 мм згідно
ГОСТ 25592, питомою поверхнею 380 м2/кг за Блейном, мелену серпентинітові
породу, термооброблену при температурі 800°С та метакаолін, отриманий
дегідратацією каоліну Глуховецького родовища при температурі 800°С згідно ТУ У
В.2.7-16403272-005-99 “Метакаолін”, питомою поверхнею 900 м2/кг за Блейном.
Фазовий склад золи Трипільської ДРЕС представлений переважно скловидною фазою з
домішкою лише b-кварцу. Вміст невипалених вуглецевих часток у складі золи
38,13%. Метакаолін також є аморфізованою речовиною зі слідами закристалізованих
домішок каоліну та b-кварцу (рис. 2.1, 2.2). Вміст добавок становив 0…60% за
масою сухих компонентів в’яжучої речовини, при різному співвідношенні між
компонентами добавки.
Таблиця 2.1
Гранулометричний склад золошлакової суміші Трипільської ДРЕС
Показник
Діаметр отвору сит, мм
5,0
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
< 0,16
сума
Частковий залишок на ситі, %
1,33
1,23
1,20
0,83
0,90
2,37
92,14
100,0
Повний залишок на ситі, %
1,33
2,56
3,76
4,59
5,49
7,86
100,00
Підвищена кількість невипалених вуглецевих частинок у складі золи (в.п.п. =
38,9%) згідно ряду досліджень [103-104, 106-18] може викликати погіршення
властивостей матеріалів на її основі і, таким чином, бути причиною для
обмеження застосування таких зол для виготовлення будівельних матеріалів. Проте
в лужних в’яжучих частинки незгорілого палива вносять конструктивний вклад у
процеси мікроструктуроутворення, а в газозолобетонах підвищений вміст таких
частинок є додатковим комплексним структуроутворюючим фактором].
Для уповільнення строків тужавлення лужних портландцементів використовували
добавку тринатрійфосфату (ГОСТ 201) у вигляді водного розчину концентрацією
2,5%.
Як наповнювач при дослідженні жаростійкості композицій було використано шамот
Першотравеньського електрофарфорового заводу марки ШКМ-10 (ГОСТ 23037),
розмелений до питомої поверхні 410 м2/кг за Блейном.
Як піноутворюючий реагент для виготовлення пінобетону з підвищеними
термомеханічними властивостями було використано піноутворювачі у вигляді
водного розчину, що належать до різних функціональних груп: «ПБ-2000»
виробництва «ІвХімПром» (Росія), «ТЕАС» (Україна), «ПОСТ» Україна .
Хімічний склад використаних матеріалів наведено в табл. 2.2, рентгенограми
представлено на рис. 2.1, дериватограми – на рис. 2.2.
Рис 2.1. Рентгенограми вихідних сировинних матеріалів: 1 – портландцементу; 2 –
золи Трипільської ДРЕС; 3 – метакаоліну.
Позначення: А – аліт; в – беліт; Q - b-кварц; М – муліт;
Рис. 2.2. Дериватограми вихідних сировинних матеріалів: 1 – портландцементу; 2
– золи Трипільської ДРЕС; 3 – метакаоліну.
Таблиця 2.2
Хімічний склад сировинних матеріалів
Найменування
Вміст оксидів, мас. %
в.п.п., %
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
Н2О-
SO3
Портландцемент ВАТ «Волиньцемент»
23,40
5,17
4,12
0,88
64,13
0,41
0,33
0,55
0,20
23,40
Зола Трипільської
ДРЕС
34,80
0,66
14,80
2,32
2,43
0,08
1,42
1,90
0,75
2,00
0,20
0,08
0,14
38,13
Метакаолін
48,17
0,62
36,33
0,36
0,30
0,62
13,63
Шамот Первомайського електрофарфорового заводу
60,2
35,3
0,8
0,31
0,29
2,13
0,22
2.2. Методи досліджень
Вивчення особливостей процесів структуроутворення в’яжучих композицій проводили
із застосуванням комплексу фізико-механічних та фізико-хімічних методів
досліджень на зразках штучного каменю, отриманого у тісті.
Виходячи з особливостей функціонального призначення та відповідної рухливості
сумішей, формування проводили методом лиття. Після формування зразки лужних
портландцементів зберігали в нормальних умовах за ГОСТ 310.4 або пропарювали за
режимом 3+6+3 години при температурі 85єС.
Склад новоутворень лужного портландцементу та продуктів їх дегідратації вивчали
за допомогою рентгенофазового, диференційно-термічного та термогравієметричного
аналізів.
Строки тужавлення систем, що тверднули за нормальних умов, визначали за
допомогою приладу Віка за ГОСТ 310. Фізико-механічні властивості лужного
портландцементу як у тісті, так і у суміші з наповнювачем визначали на зразках
розміром 20ґ20ґ20 мм, а також у суміші із піском на зразках розміром 40ґ40ґ160
мм , пінобетону – на зразках розміром 70,7ґ70,7ґ70,7 та 10ґ10ґ10 мм. Середню
густину зразків визначали за ГОСТ 12730.1, міцність при стиску – за ГОСТ 10180.
Як інтегральну характеристику фізико-механічних властивостей пінобетону
використовували показник коефіцієнту конструктивної якості (ККЯ), що для
матеріалів зазначеного класу визначають за формулою [14, 20]:
(2.1),
д