Распределение частиц по размерам проводилось на лазерном дифракционном микроанализаторе «Анализетте-22» фирмы «FRITSCH».
Определение удельной поверхности проводилось методом ВП (воздухопроницаемости) и БЭТ (абсорбционный метод измерения поверхности).
Сухие смеси испытывали по ГОСТ 5802.
Марку сухих смесей по прочности на сжатие определяли испытанием образцов-кубов размерами 7,07 х 7,07 х 7,07 см по ГОСТ 5802 в возрасте 28 сут.
Морозостойкость определяли по ГОСТ 7025 на образцах размерами 7,07х7,07х7,07 см.
Срок годности растворных смесей определяли по времени, в течение которого подвижность растворной смеси по ГОСТ 5802 снижается от среднего значения для заданной марки по подвижности до среднего значения подвижности предыдущей марки.
Для оценки точности экспериментов и нахождения доверительного интервала проводилась математическая обработка результатов измерений. Для этого использовали критерии среднего арифметического, случайной величины, выборочной дисперсии, доверительного интервала и доверительной вероятности.
3 Разработка составов и способа приготовления модифицированных добавок для эффективных сухих строительных смесей
Подбор составов добавок и их оптимизацию осуществляли по изменению реологических, технологических свойств затворенных сухих строительных смесей.
В таблице 1 приведены составы модифицирующих добавок.
Таблица 1- Составы модифицирующих добавок для сухих строительных смесей
Компоненты | Содержание компонентов, мас. % | |||
КМ-1 | КМ-2 | КМ-3 | КМ-4 | |
Метакаолин | 75 | 80 | 85 | 85 |
Пластификатор (ЛСТ, кислая смолка) | 13 | 11 | 8 | 8 |
Гидрофобизирующая добавка (КОСЖК) | 12 | 9 | 7 | 7 |
Сульфат натрия | - | - | - | 2 |
Метакаолин получали путем обжига каолина Алексеевского месторождения (рисунок 1), его измельчения и активации. Обжиг каолина проводили в шахтной печи при температуре обжига 800-850 0С в течение 3 ч. После обжига материал подвергали измельчению в дробилке, затем подавали в дезинтегратор для помола и активации. Для удобства работы с метакаолином после активации его подвергали грануляции.
1 – бункер каолина; 2- шахтная печь; 3 – щековая дробилка; 4 – дезинтегратор; 5 – тарельчатый гранулятор; 6 – бункер готовой продукции
Рисунок 1 – Технологическая схема получения метакаолина
В работе приведены результаты оптимизации состава сухой строительной смеси с комплексным модификатором.
В качестве переменных были выбраны следующие входные факторы:
X1 – водотвердое отношение;
X2 – дозировка модификатора, % от массы вяжущего;
X3 – расход вяжущего, кг на 1м3 смеси.
В качестве выходных параметров были выбраны следующие факторы:
Y1 – предел прочности на сжатие отвердевшего раствора, МПа, в возрасте
28 сут нормального твердения;
Y2 – водопоглощение, %.
Результаты оптимизации были проверены с помощью интерполяции экспериментальных значений с применением полинома Лагранжа. Таким образом, в результате проведенных работ с исследованием методом математического планирования эксперимента определен оптимальный состав затворенной смеси:
X1 – 0,23 (водотвердое отношение);
X2 – 7 (дозировка модификатора, % от массы вяжущего);
X3 – 300 (расход вяжущего, кг на 1м3 смеси).
При этом прочность на сжатие составила Y1=34,0679 МПа и вопоглощение соответственно Y2 =5,9995 %.
Особое внимание в работе было уделено разработке способа приготовления эффективных сухих строительных смесей на основе высокодисперсного активированного метакаолина. Технологическая схема получения сухих строительных смесей представлена на рисунке 2.
1 – бункер цемента; 2 – бункер фракционного песка; 3 – бункер полимерной добавки тилозы; 4 – бункер комплексного модификатора; 5 – смеситель роторного типа; 6 – пост упаковки; 7 - склад готовой продукции; 8 - дозаторы
Рисунок 2 – Технологическая схема получения эффективных сухих
строительных смесей
По указанному способу была приготовлена сухая строительная смесь, состав которой приведен в таблице 2.
Таблица 2 – Составы сухих строительных смесей
Компонент | Содержание компонентов в составах, % | |
контрольный | предлагаемый | |
Портландцемент М400 | 30-35 | 21-24,5 |
Кварцевый песок (0,05-1,2 ) | 67,95-57,9 | 67,95-57,9 |
Тилоза | 0,05-0,1 | 0,05-0,1 |
Редиспергируемый порошок Виннипас | 2-3 | - |
Антивспениватель | 0-0,5 | - |
Армирующие добавки | 0-0,5 | - |
Добавки (пластификаторы, ПАВ) | 0-2 | - |
Комплексный модификатор серии КМ | - | 6-8 |
При получении сухих строительных смесей, учитывая мелкодисперсность компонентов, применяли смеситель принудительного действия (роторного типа), в котором осуществляется интенсивное перемешивание. Оптимальное время перемешивания составило 5-6 мин.
4 Изучение основных строительно–технических свойств сухих строительных смесей на цементной основе с модифицирующими добавками
Реологические свойства цементных паст с добавками разработанных модификаторов изучали на коническом пластометре КП-3 и с помощью вискозиметра Реотест 2 типа RV.
Полученные результаты показывают, что разработанные добавки способствуют разжижению и пластификации, что позволяет улучшить реологические свойства растворных смесей и обеспечить оптимальную подвижность, удобоукладываемость в широком диапазоне, а также прочностные характеристики смесей. Такой результат в части получения заданных реологических свойств в широком диапазоне, стал возможным благодаря наложению эффектов синергизма от взаимоусиления таких «очагов» взаимодействий:
- между гранулированным модификатором и тилозой в приготовленной сухой строительной смеси, проявляется также эффект синергизма в направлении существенного повышения подвижности цементных систем;
- между ПАВ и солями неорганической кислоты (КОСЖК плюс кислая смолка с сульфатом натрия), что согласуется с теоретическими положениями профессора ;
- между ПАВ, солями неорганических кислот и тонкодисперсным метакаолином, что также согласуется с теоретическими положениями профессора .
Нами сделано обобщение этих проявлений, и такой процесс проявления реологии нами совместно с назван комплексной пластификацией.
Разработанные добавки, кроме пластифицирующего и водопонижающего действия, характеризуются также гидрофобизирующими свойствами. Применение гидрофобизирующих добавок в цементных системах способствует формированию плотной и однородной структуры. Это выражается в уменьшении количества и размеров макропор (радиус пор менее 10 мкм), а также в их более равномерном распределении в массе цементного камня. Количество макропор в цементных системах с добавками в 2-4 раза меньше, чем в бездобавочных системах. Макропоры, как правило, замкнутые, имеют правильные окружные формы с ровными краями. Их размеры находятся в пределах от 0,5 до 0,05 мм с преобладанием пор размером 0,1 мм.
Микропористая структура гидросиликатов характеризуется оптимальным эффективным радиусом микропор (74,1 Е), приближающимся к эффективному радиусу микропор эталонного тоберморита (80,1 Е). Гидросиликаты, образующиеся при твердении вяжущего, по сравнению с эталонным тоберморитом, характеризуются субмикроскопической структурой с более мелкими порами, что согласуется с фундаментальными исследованиями , , .
Основная масса продуктов гидратации цемента при температуре менее 100°С возникает в виде гелевидной массы, которая состоит в основном из субмикроскопических частиц, размер которых колеблется от 5 до 20 нм. Необходимо обратить внимание на то, что гелевидные частицы новообразований есть не что иное, как кристаллическая масса, но из-за высокой дисперсности она характеризуется коллоидными свойствами.
Испытания на коррозионную стойкость показали, что образцы с добавками серии КМ выгодно отличаются от образцов без добавок. Разрушающее действие от роста массы затвердевших образцов с разработанными добавками пластифицирующего и гидрофобизирующего действия уменьшено в 1,5-2 раза; образование высолов сводится к проявлению «следов», тогда как образец без добавок уже после 6 мес испытаний полностью покрылся высолами.
Оценку морозостойкости производили при влажном замораживании-оттаивании-высушивании. При испытании образцов без добавок прочность существенно снижается после 20 циклов замораживания-оттаивания. Повышение морозостойкости образцов с добавками связано с формированием более плотной и прочной структуры цементного камня в присутствии добавок серии КМ, способствующих снижению водопотребности и обеспечению гидрофобизирующего эффекта.
Проведенные опыты по определению истираемости затворенных сухих смесей показывают, что предлагаемые цементные материалы имеют в 3-4 раза и более высокую сопротивляемость истиранию и износостойкость, чем цементный камень без добавок.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
