Раздел 2
Сырьевые материалы и методы исследований
2.1. Материалы, применяемые для изготовления сухих строительных смесей
Составляющими компонентами сухих смесей чаще всего являются традиционные
вяжущие материалы (цемент, известь, гипс, кварцевый песок определенного
гранулометрического состава, тонкодисперсные наполнители и микронаполнители,
химические многофункциональные добавки, в том числе полимерные). Основная часть
исходных материалов производится отечественной промышленностью.
В работе для проведения исследований использовались следующие материалы. В
качестве основного вяжущего использовался гипс (Ивано-франковского
цементно-шиферного комбината) марки Г5 Б ІІ, соответствующий ДСТУ Б В.2.7-82-99
(табл. 2.1).
Таблица 2.1
Свойства гипсового вяжущего марки Г-5 Б II
Нормальная густота, %
Начало схватывания, мин
Конец схватывания, мин
Предел прочности при сжатии, МПа
Предел прочности на растяжение при изгибе, Мпа
63,30
14
23
6,3
3,5
Мел природный технический. Изготовитель ОАО Славянский мелзавод (ТУ
УВ.2.7-21-159-98). Технические характеристики мела даны в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Технические характеристики мела
Вид мела
Природный
Способ производства
Молотый, не сепарированный
Сорт
Содержание СаСО3 в % (по ГОСТ 21138.5-78)
90
Содержание веществ не растворимых в HCl в % (по ГОСТ 21138.6-78)
4,5
Содержание суммы оксидов (Fe2O3 + Al2O3), % (по ГОСТ 21138.8-78)
0,81
Содержание оксида FeO, % (по ГОСТ 21138.8-78)
0,35
Остаток на сите 0,14 в %
0,4
Влажность в % (по ГОСТ1 919-73)
1,6
В качестве мелкого заполнителя в исследованиях применяли днепровский речной
песок, который удовлетворяет ДСТУ Б В.2.7.-32 -95, и относится к группе “очень
мелкие”. Основные характеристики песка представлены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Технические характеристики песка
Истинная плотность,
с, г/см3
Насыпная
плотность,
со, г/см3
Пустот-ность,
Модуль
крупности
Содержание глинистых, пылевидных примесей,
Водопот-ребность,
2,62
1,516
42,4
1,37
Роль песка и наполнителей в твердеющей смеси весьма велика. Именно эти
материалы играют роль скелета, принимающего на себя нагрузки от внутренних
напряжений, возникающих из-за деформации структуры как на стадии твердения
(влажностная усадка, контракция, химическое расширение), так и в период
эксплуатации (температурные и влажностные деформации).
Для получения комплексной добавки использовали отходы сахарной и газовой
промышленности.
Кормовая патока (меласса) – добавка замедляющая схватывание (ТУ 18 РСФСР 409).
Меласса, иначе называемая кормовой или черной патокой, представляет собой
товарный отход свеклосахарного производства [59].
Основная причина образования мелассы – невозможность полного удаления воды при
уваривании утфелей и кристаллизации сахарозы. Кроме того, большинство несахаров
свеклосахарного производства, увеличивая растворимость сахарозы, также
способствуют образованию мелассы [60].
Концентрация получаемой на сахарном заводе мелассы колеблется от 75 до 85%
сухих веществ. Нормальной концентрацией считается 80% сухих веществ. Обычный
средний выход нормальной мелассы около 0,4% к весу свеклы. Химический состав
мелассы приводится в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Химический (нормативный) состав мелассы
№ п/п
Составные части
Хим. формула
Количество в % к весу
Натуральная меласса
Сухих веществ
Вода
H2O
20,0
Органические безазотистые вещества (кроме сахарозы)
6,78
8,48
Сахароза
C12H22O11
48,0
60,0
Органические азотистые вещества
15,47
19,30
Смесь железа и аллюминия
Fe2O3+Al2O3
0,06
0,08
Окись кальция
CaO
0,51
0,64
Окись магния
MgO
0,06
0,08
Окись калия
K2O
7,20
9,00
Окись натрия
Na2O
1,03
1,28
10
Серный ангидрид
SO2
0,06
0,08
11
Угольный ангидрит
CO2
0,13
0,16
12
Хлор
Cl
0,68
0,86
Структурный состав мелассы сложен (рис. 2.1) и представлен сухими веществами и
водой.
рис. 2.1. Структурный состав мелассы
Сухие вещества мелассы состоят из сахарозы – основного компонента мелассы и
несахаров.
Сахароза представляет собой нередуцирующий дисахарид, состоящий из D - глюкозы
и D – фруктозы, оптически активна, поворачивает плоскость поляризации света
вправо [б]20?= + 66,5о. Сахароза легко растворяется в воде, растворимость ее с
повышением температуры растет [61].
К несахарам мелассы относятся все минеральные и органические вещества кроме
сахарозы, в том числе и углеводы (инвертный сахар, раффиноза и др.).
Часть органических и минеральных веществ мелассы находится в коллоидном
состоянии. Вода в мелассе присутствует, как в свободном виде, так и в связанном
с сухими веществами (гидратная вода) [61]. Состав и свойства наиболее важных
компонентов мелассы представлены на схеме (рис. 2.1).
Как правило, мелассу хранят в стальных цилиндрических емкостях вместимостью
несколько тысяч тонн каждая, устанавливаемых на открытых площадках. Густая
вязкая жидкость темно коричневого цвета, хорошо растворимая в воде.
Транспортируется в цистернах из-под бензина или дизельного топлива в условиях,
при которых остатки легких фракций нефтяных продуктов, всплывая на поверхность,
образуют тонкую пленку, препятствующую процессам брожения мелассы [61].
Карбидный ил является отходом при производстве ацетилена карбидным способом.
Сырьем для получения ацетилена служит карбид кальция (ГОСТ 1460 -56).
При взаимодействии карбида кальция с водой реакция протекает по уравнению:
СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 + Q1 (2.1)
и сопровождается значительным выделением тепла (Q1=30,4 ккал/г•моль или 475
ккал/кг карбида).
Часть технического карбида может не вступать в реакцию вследствие
несовершенства технологического процесса разложения. Усл