РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика принятых для исследований материалов
В качестве исходных материалов приняты:
* вяжущие вещества: молотый в шаровой мельнице клинкер Амвросиевского цементного комбината (АЦК) с добавкой гипсового камня; портландцемент Балаклеевского цементного комбината (БЦК) CEM I-42,5 N;
* заполнители: песок кварцевый Просяновского месторождения; золо-шлаковая смесь Углегорской ТЭС; щебень гранитный Кальчикского карьера;
* минеральные добавки: зола-унос (ЗУ) и молотый шлак (МШ) Углегорской ТЭС; зола-унос Зуевской ГРЭС; зола-унос Кураховской ГРЭС; колошниковая пыль (КП) Макеевского металлургического комбината;
* химические добавки: суперпластификатор С-3 (ТУ 2481-001-51831493-00); железо сернокислое 9-водное Fe2(SO4)3?9H2O (ГОСТ 9458-74); железо хлористое 7-водное FeCl2?7H2O (ТУ 6-05-1828-77).
Основные характеристики исходных материалов приведены в табл. 2.1-2.5.
Составы минеральных дисперсий, цементных паст и бетонных смесей приведены в соответствующих разделах.
Таблица 2.1
Химико-минералогический состав вяжущих веществ
Химический, %Минералогический, %MgOSiO2Al2O3Fe2O3CaOSO3ПППR2OC3S?-C2SC3AC4AFКлинкер Амвросиевского цементного комбината0,1824,503,623,9666,280,830,360,2757,427,95,19,6Портландцемент Балаклеевского цементного комбината0,2521,454,556,2762,120,550,420,1855,522,46,611,2Таблица 2.2
Химический состав заполнителей
Наименование
материалаСодержание оксидов, % масс.SiO2R2OROR2O3SO3ППППесок кварцевый97,250,870,71,01-0,17Щебень гранитный64,020,330,914,39-0,38
Таблица 2.3
Химический состав минеральных добавок
Содержание оксидов, %Наименование добавкизола-унос Кураховской ГРЭСзола-унос
Зуевской ГРЭСшлак
Углегорской ТЭСзола-унос Углегорской ТЭСколошниковая пыль ММКSiO255,2159,4855,6653,608,66Al2O326,9022,4122,4021,791,54Fe2O35,738,2515,0015,3941,64TiO20,761,000,750,75FeO - 6,73CaO2,683,082,102,5210,70MgO1,541,301,601,001,27P2O50,070,090,070,09MnO - 0,37K2O3,042,962,262,08C - 10,90Na2O1,450,800,780,74-SO3?0,01?0,01?0,01?0,010,32ППП2,590,450,021,2720,72Таблица 2.4
Физико-механические свойства цементов
Наименование цементаМаркаАктивность, МПаУдельная поверхность, м2/кгНормальная густота, %Сроки схватывания час-минначалоконецРазмолотый клинкер АЦК с гипсовым камнем-44,2320-35026,21-103-35Портландцемент БЦК50051,536525,51-053-15
Таблица 2.5
Физико-механические свойства заполнителей бетона
Наименование
материалаМодуль крупностиНасыпная плотность, кг/м3Истинная плотность, кг/м3Пустотность, %Дробимость зерен в цилиндре, %Песок кварцевый2,11420261045,6-Щебень гранитныйфракция 5-10 мм1480267044,511,6Золо-шлаковая смесьфракция ? 10 мм (Мк=3,1)1365234041,615,4* * - фракция 5-10 мм
2.2. Методы исследований
Для обработки цементных паст и бетонных смесей во вращающемся электромагнитном поле разработана экспериментальная установка, схема которой приведена на рис. 2.1. Ее основными узлами являются: индуктор (1), схема управления (2) и измерительная цепь (3). Трехфазный индуктор имеет цилиндрическую рабочую зону с такими конструктивными параметрами: диаметр - 190 мм; длина - 500 мм.
Рис. 2.1. Экспериментальная установка для электромагнитной обработки бетонных смесей.
Питание индуктора осуществляется от сети переменного тока промышленной частоты, напряжением 380 В.
Схема управления состоит из однофазных регулируемых автотрансформаторов, включенных в каждую фазу, что дает возможность регулировать напряжение и величину тока в обмотках индуктора (рис. 2.2). Пределы регулирования напряжения составляют 0...100 В, тока - 0...30 А.
Измерительная цепь состоит из индуктивного зонда и цифрового милливольтметра и предназначена для измерения в рабочей зоне индуктора величины электромагнитной индукции (в пределах 0,01...0,03 Тл).
Рис. 2.2. Схема питания и управления трехфазного индуктора.
Экспериментальные исследования выполнены с помощью стандартных и специальных методов. Морозостойкость бетона определена по ускоренной методике согласно ДСТУ Б В.2.7-49-96. Интегральные характеристики поровой структуры бетона, а также средний радиус () и однородность распределения пор (?) определены по номограммам в соответствии с методикой М.И. Бруссера [150].
Структурообразование цементных паст изучали на коническом пластометре конструкции МГУ [151] и резонансно-акустической установке ИГ-1Р [152].
Степень гидратации цемента, а также состав новообразований камня вяжущего оценивали с помощью комплекса методов: дифференциального термогравиметрического и рентгенофазового анализов, инфракрасной спектроскопии. Термогравиметрический анализ выполнен на дериватографе Q-1500 в диапазоне температур 20...950?С при скорости повышения температуры 10?С/мин. Чувствительность весовой установки: ?=0,926 мг/мм. Тигель - керамический открытый; скорость движения ленты 2,0 мм/мин.
По виду максимумов на кривой DTG определяли начало, экстремум и окончание температурных интервалов разложения. Потерю массы образцом в данном интервале определяли по формуле:
, мг/г,
где h1 и h2 - высота, проведенная от нулевой линии DTG к ее действующему значению в данный момент времени ?, мм; m0 - навеска исследуемого материала, г; ? - чувствительность весовой установки, мг/мм.
Среднюю скорость потери массы рассчитывали из выражения
, мг/г?с.
Рентгенофазовый анализ осуществлялся на дифрактометре "Дрон-3" при следующих параметрах: напряжение 40 кВ, ток накала 30 ?А, скорость съемки 1°/мин., катод Cu? (Ni). Расшифровка рентгенограмм проведена с помощью справочн