Малоенергоємних в'яжучі з використанням Дуніт
2006-10-30 11:42:17
В даний час питання отримання в'яжучих матеріалів на основі місцевої сировини є актуальними. Застосування місцевих в'яжучих дозволять економити дорожчий портландцемент. На Півночі республіки Бурятії перебуває Йоко-Довиренское платіноносних родовище. Одним з компонентів цього родовища є Дуніт. Дуніт представляють інтерес як комплексне магнійсодержащіе сировину для виробництва вогнетривів, футеровки сталерозливних ковшів, як шлакоутворюючих компонента замість вапняку, доломіту і кременистих плавнів, в закладних сумішах для заповнення земляних виробок. На нашу думку, одним з перспективних напрямів використання дуніту є застосування його в якості мінеральної добавки в в'язке. При введенні добавки витрата цементу на кожен кубометр важкого бетону істотно скорочується, що призведе до значного здешевлення будівництва. Збільшення потреби в будівельних матеріалах обумовлює пошук шляхів зниження їх вартості, а також розширення мінерально-сировинної бази за рахунок використання місцевих природних ресурсів зони Байкалу. Низька вартість сировини – Дуніт, а також можливість використання його в різних районах нашої країни відкриють нові шляхи розвитку неорганічних в'яжучих з використанням більш широкої сировинної бази будівельних матеріалів на основі магнийсодержащих порід Бурятії з одночасним удосконаленням їх структури і властивостей. Комплексне використання цих порід в різних галузях промисловості будівельних матеріалів має різко знизити собівартість їх видобутку та транспортування. Для дослідження використовували Дуніт Йоко-Довиренского масиву, портландцементний клінкер М-400 Тімлюйского цементного заводу, двуводний гіпс. Хімічний склад дуніту (вміст в травні.%): SiO2 – 36,5; Аl2О3 – 1,05; MgO – 43,7; СаО – 7,01; Fe2O3 -10,3; п.п.п.-0, 6. Було досліджено вплив таких технологічних факторів на властивості портландцементу, як кількість введеної в суміш мінеральної добавки – дуніту, дисперсність вводиться порошку, вид умов твердіння. Для перекладу компонентів у тонкомолоті стан використовувався стрижневий вібраційний подрібнювач типу 75т-ДРМ з ударно-зсувними характером навантаження. Подрібнення є однією з основних операцій в технології отримання нових матеріалів, показники якої суттєво впливають на якість продукції та її собівартість. Відомо, що тонке подрібнення сприяє інтенсифікації фізико-хімічних реакцій і є визначальним процесом в механоактивації речовин, так як при впливі механічних сил змінюються фізичні і хімічні властивості матеріалів. Активність в'яжучого, визначена за міцністю при стисненні, підвищується з збільшенням дефектності поверхневої структури. Тому чим тонше подрібнений матеріал і чим більше його поверхню по відношенню до всієї маси, тим швидше проходить гідратація і тим велика частина в'яжучого речовини встигає прореагувати. У наших дослідженнях активність в'яжучого визначалася величиною питомої поверхні. Випробування проведені на зразках розміром 2x2x2 см, виготовлених з тіста нормальної густоти. Вплив питомої поверхні в'яжучого на його активність наведено в табл. 1. Таблиця 1 Тип подрібнювача Вид в'яжучого Sуд дуніту, см2 / г Середня щільність, г/см3 Міцність при стисненні, МПа Умови твердіння Зміна міцності в порівнянні з контрольним зразком,% Стрижнева вібраційна млин типу 75т-ДРМ В'яжуче на основі дуніту 2400 2,16 42 , 8 На повітрі +6,2 3300 2,21 44,2 +8,9 4300 2,20 43,0 +8,0 Контрольний зразок 2,07 40,3 На повітрі 2,09 40,6 2,08 39 , 8 Як видно з наведених даних, оптимальною є величина питомої поверхні, рівна 3300 см2 / г. Зі збільшенням питомої поверхні значення межі міцності при стисненні зразків падає. Це пояснюється появою надтонких фракцій дуніту, які знижують міцності властивості матеріалу. Активність в'яжучого також залежить від мінерального і речового складів. У зв'язку з цим було необхідно визначити оптимальне співвідношення в в'яжучому між основним компонентом і добавкою, виходячи з умови, що активність в'яжучого (міцність при стисканні) повинна бути максимальною, Оптимальне процентне співвідношення між портландцементом і Дуніт в в'яжучому речовині визначалося розрахунково-експериментальним шляхом. Було встановлено, що зміст дуніту в складі в'яжучого не повинно перевищувати 40% по масі. Активність в'яжучого отриманого складу також визначалася експериментально. Для вибору оптимального складу були приготовлені в'яжучі, що відрізняються один від одного вмістом магнезіальній складової (дуніту) у відсотках за масою: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50; клінкеру 47, 52, 57, 62, 67, 72, 77, 82, 87; вмістом гіпсу 3% від маси клінкеру. Отримані суміші зачиняли водою в водотвердом співвідношенні В: Т = 0,3. Зразки в'яжучого пропонованих складів готували двома способами. 1. Пропарювання або Тепловологісна обробка по м'якому режиму твердіння 1 +5 +2 год при температурі 90-95 оС. 2. Зберігання зразків протягом 28 діб на повітрі. Як видно з даних табл. 2, Тепловологісна обробка зразків композицій дуніту з портландцементом підвищує їх міцність. Максимум міцності досягається для складу: 40% дуніту і 60% портландцементу. Найбільша міцність при стисненні після ТВО = 48 МПа, Квод = 1,14. Міцність при стисненні після 28 діб = 44 МПа, Rізг = 8 МПа. Це пояснюється тим, що в цьому складі створюються більш поєднувані структурно-розмірні параметри новоутворень, одержуваних гідратацією активних мінералів портландцементу і модифікованих механоактивації менш активних мінералів дуніту. Таблиця 2 Індекс в'яжучого Кількість добавки, мас. % Межа міцності, МПа Середня щільність, кг/м3 Після пропарювання Через 28 діб твердіння на повітрі Rсж% до контр, зразком Rсж% до контр, зразком Rізг% до контр, зразком В-10 10 37,6 93,3 28,8 72,0 5,0 86,2 2098,4 В-15 15 25,1 62,3 22,1 55,3 4,7 81,0 2106,8 В-20 20 34,8 86,4 28,9 72,3 4,9 84,5 2111,4 В-25 25 38,4 95,3 24,3 60,8 5,4 93,2 2118,6 В-30 30 46,6 115,6 40,1 100,3 6,3 108,6 2129,0 В-35 35 47,4 117,6 42,1 105,3 7,1 122,4 2175,6 В-40 40 48,1 119,4 44,2 110,5 8,0 137,9 2207,5 В-45 45 36,8 91,3 40,2 100,5 5,7 98,3 2219,1 В-50 50 26,7 66,3 37,1 92,8 3,5 60,3 2226,3 Ц-400 * 0 40,3 40,0 5,8 2094,6 * – контрольний зразок портландцементу М 400. Слід зазначити, що при введенні магній добавки до складу в'яжучого в кількості 40% зразки показали підвищену міцність при згині. Це пояснюється утворенням в процесі гідратації змішаного в'яжучого гідросилікатів магнію волокнистої структури, що позитивно впливає на формування механічних властивостей матеріалу. Узагальнюючи вищевикладене, можна зробити наступні висновки. 1. Оптимальний склад малоцементного в'яжучого становить 60% по масі портландцементу і 40% дуніту. 2. Раціональним є помел дуніту до величини питомої поверхні Sуд = 3300 см2 / г. Таким чином, природний матеріал – Дуніт має досить високу гідратаціонной активністю і на його основі можна одержувати будівельні матеріали хорошої якості.
ДЖЕРЕЛО: Будівельні матеріали