ОТНОСНОобразуване на ранна якост на циментов камък
АЛТЕ ДОКУМЕНТ
I. N. Медведева, кандидат на техническите науки, доцент,
Държавен технологичен институт в Санкт Петербург
Относно образуването на ранна якост на циментов камък
Статията говори за различни добавки, които увеличават скоростта на втвърдяване на цимента.
Проблемът за формирането на ранната якост на циментовия камък става все по-важен поради увеличаването на строителните работи по монолитен начин, с желанието да се ускори оборотът на формите в производството на сглобяем бетон и стоманобетон, с увеличаване на обема на ремонтно-възстановителните работи, включително при ниски и отрицателни температури. В същото време, заедно с високата скорост на втвърдяване, към циментовия камък се налагат допълнителни изисквания: за подобряване на външния вид, устойчивост на агресивни среди и издръжливост.
Скоростта на увеличаване на якостта на циментовия камък се определя от много фактори: характеристиките на свързващите вещества, условията за тяхното съхранение и втвърдяване и ефекта на модифициращите добавки.
Основните характеристики на цимента, които влияят върху кинетиката на увеличаване на якостта, са следните:
(1) фазово-минералогичен състав на цимента (активността на цимента в ранните етапи зависи от съдържанието на C3A и алитовата фаза, които в клинкерите на различни растения варират съответно в диапазона 3–9% и 54–65% [monobor1]) [1].
(2) материалният състав на цимента (циментите с активни минерални добавки се характеризират с бавен набор от якост в ранните етапи, а химичният, фазовият състав на добавките, тяхната дисперсия играят важна роля).
(4) наличието на алкали в цимента води до увеличаване на ранната якост, но като правило намалява якостта в по-късните етапи на втвърдяване.
Макар чеГорните фактори се натрупват по време на процеса на производство на цимент, потребителите на цимент трябва да ги вземат предвид, когато проектират циментов камък с висока ранна якост.
Световната тенденция е постоянното влошаване на качеството на суровините за производство на свързващи вещества, както и на бетони и строителни разтвори. В тази връзка е от особено значение използването на широка гама от химически добавки, които осигуряват намаляване на потреблението на вода (W / C), повишават пластичността на хоросан и бетонови смеси, ускоряват втвърдяването и регулират структурата на камъка. Обобщение на ефекта на модифициращите добавки върху свойствата на разтворите и бетоните е представено в [3, 4].
Световната тенденция е постоянното влошаване на качеството на суровините за производство на свързващи вещества, както и на бетони и строителни разтвори.
Добавките за намаляване на водата (намаляване на водата) са пластификатори, които позволяват намаляване на W / C с 15 - 50%, повишават мобилността на хоросанните смеси. Като този вид добавки се използват лигносулфонати, сулфонирани нафталин-формалдехидни полимери (SNF), сулфонирани меламин-формалдехидни полимери (MCF), както и хиперпластификатори на базата на поликарбоксилни киселини. Добавките под формата на прахове или водни разтвори се въвеждат в сухата смес или в процеса на приготвяне на разтвори и бетони. Значително намаляване на W / C се обяснява с адсорбцията на добавки върху хидратирани циментови зърна и намаляване на тяхната адхезия един към друг. Хиперпластификаторите от ново поколение осигуряват намаляване на W/C поради създаването на пространствени препятствия, които не възпрепятстват хидратацията на цимента, осигурявайки възможност за увеличаване на якостта на циментов камък и бетон не само в ранните етапи (1 ден), но и в по-късните периоди на втвърдяване. При това трябва да се вземе предвидче ефективността на действието на супер- и хиперпластификаторите в ранните етапи на хидратация е свързана с фазово-минералогичния състав на цимента, механизма на действие на добавките [5], както и с взаимното влияние на комплексните добавки. На примера на бързо втвърдяващи се състави е изследван комбинираният ефект на поликарбоксилатни хиперпластификатори от различни марки в комбинация със забавители на втвърдяване - винена и лимонена киселина, които осигуряват повишаване на жизнеспособността на хоросанните смеси (фиг. 1, 2). Замазките, които съдържат хиперпластификатор в комбинация с лимонена киселина, се характеризират с по-ниска жизнеспособност и по-ниска якост в ранните етапи на втвърдяване в сравнение с разтворите, в които се използват хиперпластификатори заедно с винена киселина. Освен това в комбинация с винена и лимонена киселина различни марки хиперпластификатори придават оптимални свойства на хоросановите смеси и разтвори – с винена киселина – Melflux 2651 F (SKW, Германия), с лимонена киселина – ViscoCr e te 105 P (Sika).
В световната литература има значителен брой публикации за изясняване механизма на действие на МК в циментови системи. Много изследователи класифицират МК като суперпоцолан, който е много по-ефикасен и бързодействащ от останалите видове пуцолан. Освен това не всички микросилициеви частици реагират едновременно [4]. С помощта на сканиращ електронен микроскоп беше показано, че повечето от частиците МА се разтварят в рамките на 24 часа, докато други не реагират дори месец след смесването. Проучванията установяват почти пълната липса на пикове на портландит в състави с добавяне на МК. Това ни позволява да заключим, че портландитът, образуван по време на хидратацията на C 3 S и C 2 S, се комбинира с MC, за да образува C-S-H гел.
Положителният ефект на микросиликата се обяснява със значително подобрение на микроструктурата на хидратираните циментови пасти в близост до пълнителя с образуването на по-малко порьозен преходен слой в бетони с МК, състоящ се от плътен C-S-H гел вместо свободни кристали на портландит и етрингит в контролните състави. Отбелязва се, че силата на контактната зона се увеличава с увеличаване на количеството въведени МК. Основният фактор в механизма на действие на MK е реакцията на взаимодействие на силициев диоксид и калциев хидроксид с образуването на нискоосновни хидросиликати от типа C-S-H (I) със съотношение CaO / SiO 2 = 0,9 - 1,3.
Установено е, че въвеждането на МК в състава на циментовия камък не променя общата порьозност, но влияе на диференциалната, като увеличава броя на порите на гела. Изследвания върху ефекта на МА върху якостта показват, че в ранните етапи (до 7 дни) ефектът на МА върху якостта се дължи главно на физическия ефект, свързан с подобреното опаковане на свързващото вещество и пълнителя в структурата. До 28 ден проявява се и химически ефект, който се състои в увеличаване на якостта поради взаимодействие с продуктите за хидратация на цимента.
Въвеждането на МК в състава на циментовия камък не променя общата порьозност, но влияе върху диференциалната, като увеличава броя на порите на гела.
Проучванията върху ефекта на MC добавките върху свойствата на сухите циментови смеси показват, че при оптимално въвеждане на не повече от 5% от масата на MC в състава на сухата смес, якостта на разтворите се увеличава както в ранните етапи на втвърдяване, така и след 28 дни. закаляване. Ефективността на действието на MC се увеличава по време на работа на разтворите в условия на висока влажност на въздуха и във вода. В същото време беше регистрирано повишаване на водоустойчивостта, издръжливостта и устойчивостта на замръзване на разтворите.
Като добавки - ускорители на втвърдяванеи втвърдяване най-често се използват соли на неорганични и органични киселини. Най-ефективният ускорител CaCl 2 напоследък се използва в ограничена степен, тъй като дори когато се въвежда в умерени концентрации до 2%, той причинява корозия на армировката, поради хигроскопичността поддържа високо постоянно съдържание на влага в бетона.
Добавките на базата на карбонати, сулфати, алуминати, силикати на алкални метали ускоряват свързването и втвърдяването на свързващите вещества. Въпреки това, използването на алкални ускорители, като хидратирани натриеви силикати [6], намалява якостта на по-късна дата и може да причини алкална корозия на инертния материал в бетона и хоросана.
Добре известна техника за намаляване на времето за втвърдяване на портландцимента е въвеждането на алуминиев цимент или други добавки, съдържащи активни форми на алуминиев оксид и хидроксид в неговия състав [2]. В същото време въвеждането на добавка от алуминиев цимент води до намаляване на якостта в сравнение с отделните цименти.
Изследването на влиянието на голяма група добавки на базата на оксиди и хидроксиди на алуминий върху настройката и втвърдяването на цимента [7] позволи да се установи, че продуктите, съдържащи аморфен алуминиев хидроксид, имат активност по отношение на портландцимента. Характеристика на такива продукти, заедно с високата специфична повърхност (> 45 m 2 /g), е способността да задържат до 20% сорбционно свързани
Най-широко използваната ускорителна добавка за портландцимент са солите на мравчената киселина - калциев и натриев формиати.
вода, която се дехидратира при t = 130 - 140 ° C. Въвеждането на 1 - 3% тегловни добавки, съдържащи аморфен алуминиев хидроксид, в състава на цимента осигурява значително (2 - 7 пъти) намаляване на времето за настройкацименти, както и увеличаване (с 2-3 пъти) на якост след 1 ден. втвърдяване, както и в по-късните етапи на втвърдяване (фиг. 3). Установена е селективността на действието на добавките върху различни видове цименти. С намаляване на времето за настройка на всички видове цименти, въвеждането на такива добавки осигурява увеличаване на якостта само на цименти, които не съдържат активни минерални добавки. Ускоряването на втвърдяването на портландцимента при добавяне на аморфен алуминиев хидроксид е свързано с повишено образуване на етрингит в ранните етапи, както и с ускоряване на хидратацията на алитната фаза.
По този начин ефективността на ускоряване на втвърдяването на цимента с използването на химически добавки е избирателна и се свързва както с минералогичния, материалния състав на цимента, така и с взаимното влияние на добавките от различни групи на действие, когато се комбинират.
1. Качество на продукцията на циментовите заводи в България и съседните страни през 2000 – 2001 г.: Наръчник. - Санкт Петербург: Изследователски институт Гипроцемент-Наука, 2002.
2. Тейлър Х. Химия на цимента. - М.: Мир, 1996.
3. Батраков В. Г. Модифицирани бетони. Теория и практика. - М.: Техпроект, 1998.
4. Ramachandran V., Feldman R., Baudouin J. Добавки в бетона. - М.: Стройиздат, 1988.
5. Ушеров-Маршак А. В., Циак М., Першина Л. А. Съвместимост на цименти с химически и минерални добавки // Цимент и неговото приложение. - 2002. - № 6. - С. 6 - 8.
6. Брайков А. С., Данилов В. В., Ларичков А. В. Характеристики на хидратацията на портландцимент в присъствието на натриеви хидросиликати // ZhPKh. - 2006. - Т. 79. - № 4. - С. 533 - 536.
7. Илясов А. Г., Медведева И. Н., Корнеев В. И. Ускорители на настройка и втвърдяване на портландцимент на базата на алуминиеви оксиди и хидроксиди // Цимент и неговото приложение. - 2005. - № 2. - С. 61 - 63.