Spisok30.ru

Список Дел №30
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Повышение прочности цементных материалов путем введения добавок электролитов

Повышение прочности цементных материалов путем введения добавок электролитов

Показано значительное повышение прочности цементного камня, а также восстановление активности длительно (4 и 12 месяцев) хранившегося портландцемента введением добавок электролитов с многозарядными катионами и анионами. Установлено существенное изменение структуры клинкерных минералов (C3S, -C2S, C3A и C4AF) в результате взаимодействия с растворами солей, содержащих катионы с зарядом «+3».

Применение цемента как наиболее распространенного вяжущего вещества обусловило широкое исследование его состава и свойств, а также процессов, происходящих при взаимодействии с водой.

Сложность рассматриваемых вопросов во многом определяется самим объектом исследования — цементом. Он является многофазным полиминеральным материалом. При этом наряду с колебаниями его химического, минералогического и вещественного состава значительно изменяются и другие свойства, например, удельная поверхность [1, 2]. При взаимодействии с водой реакционная способность цемента зависит от состояния поверхности его частиц, дефектности структуры клинкерных минералов и других параметров. Свойства цементного клинкера во многом определяются условиями его получения и зависят от сырья и условий хранения.

В ряде случаев цемент вынуждено подвергается длительному хранению. Это особенно актуально для отдаленных районов Сибири, Севера и Дальнего Востока, где отсутствуют цементные заводы; доставка цемента производится пре-имущественно речным транспортом в течение краткосрочной навигации («северный завоз»). Воздействие окружающей среды приводит к частичной гидратации и карбонизации цемента. Это обусловливает снижение его активности при гидратационном твердении, уменьшение прочности образцов при сжатии и изгибе. В этом случае актуальной задачей является повышение гидратационной активности цемента.

Взаимодействие цемента и продуктов его гидратации с водными растворами электролитов представляет интерес как с точки зрения выбора оптимальных добавок для интенсификации твердения бетона и повышения его свойств (механической прочности, морозостойкости), так и с точки зрения коррозии цементного камня под действием воды, которая неизбежно содержит растворенные электролиты.

Повышение активности цемента, в том числе длительно хранившегося, введением добавок электролитов
В данной работе исследован в основном портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ПЦ 400 Д-20.
Минеральный состав цемента, % мас.:
С3S — 50–55, C2S — 18–22, C3A — 7–11, C4AF — 12–15.
Удельная поверхность — 320 м2/кг.
Химический состав цемента, % мас:
SiO2 — 20,7, Al2O3 — 6,9, Fe2O3 — 4,6, CaO — 65,4, MgO — 1,3, SO3 — 0,4, п.п.п. — 0,5.

Исследовано влияние добавок электролитов, имеющих заряд катионов +1 (Na+, K+) и +3 (Al 3+, Fe 3+) и анионов с зарядом –1 (Cl-, NO3-) и –2 (SO4 2-). Были использованы следующие добавки: КCl, NаCl, FeCl3, AlCl3, KNO3, NaNO3, Fe(NO3)3, Al(NO3)3, K2SO4, Na2SO4, Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3.

Исследовано влияние указанных выше электролитов на прочность цементного камня, изготовленного из портландцемента, хранившегося в течение 7 суток при нормальных условиях (температура — 20 ± 2 °С, влажность — не более 60%) — контрольное значение прочности, а также хранившегося в течение 4 и 12 месяцев в среде с влажностью около 80% при температуре 20 ± 2 °С и после 4 месяцев хранения в такой же среде и дополнительного искусственного «состаривания» (влажность — более 90%, температура — 70–80 °С) в течение 48 часов.

Табл. 1. Влияние растворов электролитов (1% от массы цемента) на прочность при сжатии образцов, изготовленных из длительно хранившегося портландцемента, твердевших 28 суток в нормальных условиях

Влияние растворов электролитов

Исследования проводились на образцах цементного камня с размерами 20х20х20 мм, полученных в результате твердения теста нормальной густоты при нормальных условиях (табл. 1) и после тепловлажностной обработки по следующему режиму: подъем температуры в течение 3 часов, выдержка при температуре 85 °С в течение 6 часов и снижение температуры в течение 2 часов (табл. 2).

Табл. 2. Влияние растворов электролитов (1% от массы цемента) на прочность при сжатии образцов, изготовленных из длительно хранившегося портландцемента, твердевших при тепловлажностной обработке

Влияние растворов электролитов (1% от массы цемента) на прочность при сжатии

Содержание электролитов изменялось от 0,5% до 1,5% от массы вяжущего.
Добавки растворяли в воде при температуре 20 ± 2 °С, а затем вводили в цемент вместе с водой затворения.
Оптимальная добавка электролита, как показывают результаты экспериментов, составляла 1% от массы цемента (табл. 1, 2).
Коэффициент вариации при определении прочности при сжатии цементного камня составлял не более 4,1%.
Анализ полученных результатов показывает, что длительное хранение цемента в условиях с повышенной влажностью приводит к существенному снижению прочности образцов.

Читайте так же:
Как отмыть кожу от цемента

После 28 суток твердения при нормальных условиях это снижение составило: в случае 4 месяцев хранения — 30%, после 12 месяцев хранения — 63%, после 4 месяцев хранения и дополнительного «состаривания» — 70% (табл. 1). Образцы с добавкой 1% Al2(SO4)3 после 4 месяцев хранения цемента во влажных условиях имеют такую же прочность, как и образцы без добавок в исходном состоянии. После 12 месяцев хранения цемента во влажных условиях прочность образцов с добавкой 1% мас. Al2(SO4)3 такая же, как и у образцов исходного цемента после хранения его в тех же условиях в течение 4 месяцев.
Таким образом, использование добавок электролитов с многозарядными катионами (Al3+, Fe3+) и двухзарядным анионом (SO42-) обеспечивает повышение активности цемента как свежеприготовленного, так и длительно хранившегося во влажной среде.

Эффект действия электролитов может быть обусловлен их влиянием на заряд поверхности частиц цемента. В целом, электрокинетический потенциал поверхности частиц цемента отрицательный. Многозарядные катионы могут существенно изменять этот заряд. Значительную роль может играть и ионный обмен между раствором соли и частицами цемента.

Результаты, полученные при тепловлажностной обработке образцов, изготовленных из длительно хранившегося портландцемента, аналогичны тем, которые получены в случае твердения образцов при нормальных условиях (табл. 2). Значения прочности образцов в случае тепловлажностной обработки ниже, чем в случае твердения при нормальных условиях. Особенно это проявляется при хранении цемента во влажных условиях и дополнительном его «состаривании». Образцы с добавкой 1% Al2(SO4)3 имеют после 4 месяцев хранения во влажных условиях такое же значение прочности, как и у исходного цемента. После 12 месяцев хранения цемента во влажных условиях прочность образцов после тепловлажностной обработки близка к прочности образцов без добавок, полученных из цемента, хранившегося в течение 4 месяцев в такой же среде.

Таким образом, введение добавок электролитов с многозарядными катионами и анионами (1% Al2(SO4)3 или Fe2(SO4)3) обеспечивает повышение прочности цементных образцов на 20–30% в случае исходного цемента и на 50–70% в случае длительно хранившегося цемента.

Это обусловливает восстановление свойств цемента после его длительного хранения.

Табл. 3. Влияние растворов электролитов на прочность (МПа) цементно-песчаного раствора, изготовленного из портландцемента, хранившегося в различных условиях

Влияние растворов электролитов на прочность (МПа) цементно-песчаного раствора

В табл. 3 приведены значения прочностных показателей цементно-песчаного раствора (отношение цемент/песок = 1:3) в зависимости от концентрации электролитов с многозарядными катионами и анионами (Al2(SO4)3 или Fe2(SO4)3).

Коэффициент вариации при определении прочности при изгибе цементно-песчаного раствора составлял не более 3,5% и определении прочности при сжатии — 4,2%.
Оптимальная концентрация электролита составляет 1% мас. Более эффективное влияние оказывает добавка Al2(SO4)3.
Повышение прочности при сжатии растворных образцов, твердевших в нормальных условиях, составляет:
– при изготовлении раствора на исходном портландцементе — 30–45%;
– при изготовлении раствора на портландцементе, хранившемся в течение 4 месяцев во влажных условиях, — 37–49%;
– при изготовлении раствора на портландцементе, хранившемся в течение 12 месяцев во влажных условиях, — 35–52%.

Прочность при сжатии цементно-песчаного раствора, твердевшего в условиях тепловлажностной обработки (ТВО), увеличивается при использовании портландцемента:
– при изготовлении раствора на исходном портландцементе — на 10–47%;
– при изготовлении раствора на портландцементе, хранившемся 4 месяца во влажных условиях, — на 17–24%;
– при изготовлении раствора на портландцементе, хранившемся 12 месяца во влажных условиях, — на 42–48%.

Аналогичное действие добавок электролитов установлено и для образцов тяжелого бетона [3, 4]. Такое действие электролитов обусловлено их влиянием на нейтрализацию поверхностных зарядов частиц цемента и на процессы коагуляции в твердеющем цементном тесте, а также является следствием возможного ионного обмена между частицами цемента и раствором электролитов в соответствии с диагональными рядами Ферсмана [5–7].

Наиболее эффективно введение электролитов, содержащих многозарядные катионы и анионы, например, сульфатов алюминия или железа.
Для выявления особенностей действия электролитов исследовано их влияние на гидратацию отдельно синтезированных клинкерных минералов и цемента в целом.

Литература
1. Горчаков Г. И., Баженов Ю. М. «Строительные материалы». — М.: «Стройиздат», 1986 г.
2. Кузнецова Т. В., Кудряшов И. В., Тимашев В. В. «Физическая химия вяжущих материалов». — М.: Высшая школа, 1989 г.
3. Бердов Г. И., Ильина Л. В. «Восстановление активности цемента, хранившегося длительное время, действием добавок электролитов». // «Цемент и его применение», № 2, 2011 г.
4. Ильина Л. В., Бердов Г. И., Машкин Н. А., Сухаренко В. А. «Повышение прочности бетона при использовании длительно хранившегося цемента». // «Бетон и железобетон», № 5, 2011 г.
5. Соболев В.С. «Введение в минералогию силикатов». — Львов: Изд-во Львовского университета, 1949 г.
6. Ферсман А. Е. «Геохимия». Т. I. — Л.: «Госхимтех-издат», 1933 г.
7. Ферсман А. Е. «Геохимия». Т. III. — Л.: «ОНТИХимтеорет», 1937 г.
8. Бердов Г. И. и др. «Взаимодействие керамики с растворами солей». // «Стекло и керамика», № 10, 1987 г.

Читайте так же:
Автомат для фасовки цемента

Полная или частичная перепечатка материалов — только с письменного разрешения редакции!

Отчет об исследованиях повышения активности портландцемента марки 500Д0, производства ОАО «Осколцемент», методом селективной дезинтеграторной активации

Как известно, технические и функциональные свойства портландцемента, такие как его активность, скорость твердения и т.д. обуславливаются не только химическим и минералогическим составом клинкера, но и, в большей степени, формой и размером частиц порошка, тонкостью помола, гранулометрическим составом.

Цементный порошок представлен весьма разнообразным гранулометрическим составом частичек размером от 0 до 100 мкм. Причем каждая фракция частиц цементного порошка по-разному влияет на создание прочности цемента в разные сроки его твердения. Так, на показатели активности (прочность в возрасте 28 суток) основное влияние оказывает содержание фракций порошка до 20 мкм, крупные же частицы влияют на прочность в более поздние сроки твердения. Крупные цементные зерна, при относительно небольшой удельной поверхности, слабо вовлекаются в реакцию с водой и дают небольшое количество гидратных новообразований и, наоборот, частицы активного диапазона размеров оказывают основное влияние на интенсивность гидратационных и гидролизных процессов, связанных с образованием структурных частичек цементного геля. Тем самым, варьируя процентное содержание в порошке зерен различных фракций, возможно получать высокомарочные быстротвердеющие цементы, что позволит регулировать прочность бетонных изделий в разные сроки твердения

Селективное преобразование цементного порошка в целях оптимизации его зернового состава, для увеличения процентного содержания частиц активного диапазона размеров, происходит за счет пофракционного разделения (первичной классификации) и дополнительного измельчения (дезинтегрирования) выделенных крупных цементных зерен, которые в достаточном количестве присутствуют даже в высокомарочном цементе заводского изготовления.

Цель данной работы — улучшение основных свойств портландцемента (активность, скорость твердения); экономия вяжущего в производстве строительных материалов.

Селективное преобразование гранулометрического состава цементного вяжущего с целью получения портландцемента со специальными свойствами, позволяет сократить время твердения готовых изделий; снизить энергонагруженность помольного оборудования, используемого в работах по активации; обеспечить возможность использования помольного оборудования малой и средней мощности в производстве активированного вяжущего; снизить себестоимости производства цемента со специальными свойствами.

Метод селективной дезинтеграторной активации заключается в первичной классификации поступающего на производство портландцемента с целью выделения тонкой фракции цементного порошка, представленной зернами требуемых размеров, дальнейшее измельчение которых нецелесообразно из-за опасности переизмельчения материала, уменьшения содержания в порошке частиц активного диапазона размеров и повышенного расхода энергии, связанной с бесполезным нагружением высокодисперсного материала.

Цементный порошок, представленный малоактивными частицами, размеры которых больше граничной крупности разделения (грубая фракция) подвергается дополнительному измельчению (дезинтеграторному помолу) для корректировки гранулометрического состава и перевода крупных зерен в активный диапазон размеров частиц цементного порошка.

  1. Первичная классификация (в селективной дезинтеграторной активации) — основной технологический передел метода СДА, служащий для разделения на соответствующие фракции цемента заводского изготовления. В отличие от традиционно применяемой в производстве цемента вторичной классификации при помоле материала (вторичная классификация осуществляется уже после механического нагружения цементного зерна), первичная классификация позволяет разделять цементный порошок перед его подачей на участок помола (классификация цементных зерен по их размеру происходит не в процессе помола, а непосредственно перед помолом).
  2. Дезинтеграторная обработка, дезинтегрирование (в селективной дезинтеграторной активации) — помол материала методом высокоэнергонагруженного свободного удара, реализуемого стержневой мельницей- дезинтегратором оригинальной конструкции. Использование дезинтегратора в качестве помольного агрегата позволяет получать высокодисперсный порошок узкого гранулометрического состава, представленного цементными зернами наиболее активного диапазона размеров.
  3. Тонкая фракция (в селективной дезинтеграторной активации) — выделенная при первичной классификации фракция цементного порошка, представленная тонкими частицами, дальнейшее измельчение которых нецелесообразно.
  4. Грубая фракция (в селективной дезинтеграторной активации) — выделенная при первичной классификации фракция цементного порошка, представленная малоактивными частицами, размер которых больше граничной крупности разделения, и подвергаемая дополнительному измельчению (дезинтегрированию) для корректировки гранулометрического состава и перевода крупных зерен в активный диапазон размеров частиц цементного порошка.

Характеристика исходного материала:
Портландцемент ПЦ 500Д0 производства ОАО «Осколцемент». Заявленные заводские характеристики: Портландцемент бездобавочный марки 500 (ПЦ 500Д0) ГОСТ 10178-85, относится к первой группе по эффективности пропаривания.

  1. Комплекс воздушной классификации высокой точности разделения ПРОГРЕСС МК
    Максимально допустимый размер частиц исходного материала — 10 мм;
    Диапазон разделения граничной крупности — 20-80 мкм;
    Максимальная частота вращения разделяющего ротора — 2500 об/мин;
    Максимальная производительность — 5 т/ч.
  2. Дезинтегратор ГОРИЗОНТ 4500МК Ultra
    Максимально допустимый размер частиц исходного материала — 12 мм;
    Частота вращения дисков — 4500 об/мин;
    Кол-во пальцев-бил — 98 шт.;
    Линейная скорость последнего ряда пальцев-бил — 98,9 м/с;
    Производительность — до 5,5 т/ч.
  1. ГОСТ 10178 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия»
  2. Определение физико-механических свойств цементов по ГОСТ 310.1-310.4
  3. Лазерный дифракционный микроанализатор для автоматического гранулометрического экспресс-анализа материала в сухом состоянии или в суспензии на основе дифракции сходящегося лазерного луча.
Читайте так же:
Дипломная работа по цементным материалам

Результаты испытаний:

Гранулометрический анализ исходного цемента представлен в таблице 1 и графически.

14,07 %сж , кгс/см²Предел прочности при сжатии в возрасте 7 суток, R сж , кгс/см²Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток, R сж , кгс/см²
Контрольный составЦемент 500Д0
Песок по ГОСТ 6139
2250186197312
Основной состав №1Цемент грубая фракция
Песок по ГОСТ 6139
99120178
Основной состав №2Цемент дезинтегрированная фракция
Песок по ГОСТ 6139
1320184208250
Основной состав №3Цемент тонкая фракция
Песок по ГОСТ 6139
4100300324368
  1. Исходный цемент с завода представлен частицами различного размера от < 5 до > 60 мкм, тонкостью помола 2250 см²/г. Марочная прочность составила 312 кгс/см². Цементный камень представлен продуктами гидратации и непрогидратировавшими зернами цемента, т.к. содержащиеся крупные частицы цемента значительно позднее вступают в реакции гидратации.
  2. Марочная прочность грубой фракции цемента значительно ниже прочности исходного цемента и составляет 178 кгс/см². В процессе твердения участвовали частицы цемента более 40 мкм, показатели прочности которых характерны для более поздних сроков испытаний, частицы не полностью вступили в реакцию с водой гидратации и представляют собой не активные цементные зерна, способные образовывать прочные гидратные соединения, а частицы, играющие больше роль добавок-микронаполнителей.
  3. Дезинтеграторный помол грубой фракции цемента преобразовал его грансостав с переводом в активный диапазон размеров малоактивных (крупных) частиц цементного порошка. При этом значительно повысилась прочность цементного камня и в первые сутки твердения сравнялась с прочностью исходного цемента, что объясняется более полной гидратацией клинкерных минералов. Цементный порошок после домола представлен частицами менее 40 мкм, имеющими осколочную форму и развитую поверхность, благоприятствующую полному растворению цементных зерен и гидратации.
  4. Изменение дисперсности цемента с 2250 до 4100 см²/г, путем выделения первичной классификацией тонкой фракции увеличило прочность затвердевшего вяжущего в первые сутки на 60%. Это вытекает из того, что чем выше дисперсность частичек, тем больше точек соприкосновения и тем выше взаимосвязь между ними.

Итак, выделение грубой фракции портландцемента и ее дальнейшая активация (дезинтегрирование) позволило получить материал узкой гранулометрии (преобладание средней фракции (10-40 мкм)), в результате измельчения крупных, малоактивных цементных зерен без значительной потери в прочности. Увеличение дисперсности портландцемента сопровождается увеличением прочности цементного камня, обусловленной повышенной связующей способностью частичек новообразований.

Москалев Александр

Смесители сухих смесей, оборудование для производства ССС,
Станции растаривания, Пневмокамерные и пневмошлюзовые насосы, Телескопические загрузчики, Весовые бункера-дозаторы
Тел.: +7 909 261-13-29
info@stroymehanika.ru
Skype: A.Moskalev_SM

Лабазин Илья

Вопросы дилерского сотрудничества, Фасовочные станции, Станции затаривания, Дозаторы малых добавок
Тел.: +7 962 272-62-77
info@stroymehanika.ru
Skype: stroymehanika71

Лозовский Михаил

Ленточные конвейеры и элеваторы, Винтовые конвейеры АРМАТА, Силосы цемента, Дробильно-сортировочное и помольное оборудование, Виброгрохоты и вибросита
Тел.: +7 960 616-30-22
info@stroymehanika.ru

Как повысить активность цемента

В данной работе исследовано повышение активности свежеприготовленного портландцемента или восстановлению активности цемента, утратившего ее вследствие длительного хранения, в том числе во влажных условиях.

В работе исследован портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ПЦ 400 Д-20. Минеральный состав его, % мас.: С3S -50-55, C2S — 18-22, C3A — 7-11, C4AF — 12-15. Удельная поверхность его составила 320 м 2 /кг. Химический состав цемента, % мас: SiO2 — 20,7; Al2O3 — 6,9; Fe2O3 — 4,6; CaO — 65,4; MgO — 1,3; SO3 — 0,4; п.п.п. — 0,5.

Исследовано влияние электролитов с многозарядными катионами (Fe +3 , Al +3 ) на прочность цементного камня, изготовленные из портландцемента, хранившегося в течение 7 суток при нормальных условиях (температура 20 ± 2 о С, влажность — не более 60 %), в течение 4 и 12 месяцев во влажной среде. Электролиты AlCl3, Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3 в количестве 1 % от массы цемента вводили в воду затворения. Одновременно исследовано влияние на прочность цементного камня минеральных добавок (измельченный волластонит и диопсид), введенных дополнительно к электролитам. Эти добавки составляли 7 % от массы цемента. Такая концентрация электролитов и количество минеральных добавок, как показали ранее выполненные эксперименты, обеспечивает наибольшее увеличение прочности цементного камня.

Читайте так же:
Как выровнять стены цементом своими руками

В случае свежеприготовленного цемента введение электролитов приводит к повышению прочности образцов при сжатии. Наиболее эффективно действие Al2(SO4)3. Введение 1 % мас. такой добавки обеспечивает повышение прочности образцов после тепловлажностной обработки на 16 %, после 28 суток твердения при нормальных условиях, соответственно на 30 и 54 % (Табл. 1).

Таблица 1. Влияние добавок 1 % мас. электролита и 7 % мас. минеральных наполнителей на прочность (МПа) образцов из свежеприготовленного цемента

Вид и количество добавок

добавка 1 % мас.
электролитов

добавка 7 % мас. волластонита и 1 % мас. электролита

добавка 7 % мас. диопсида
и 1 % мас. электролита

твердение в условиях тепловлажностной обработки

твердение 28 суток в нормальных условиях

Дополнительное введение 7 % мас. волластонита и особенно диопсида приводит к увеличению прочности еще на 20 — 30 %. Это может быть обусловлено микроармирующим действием таких наполнителей.

Значения прочности образцов, полученных из портландцемента, хранившегося во влажных условиях в течение 4 и 12 месяцев, при введении электролитов и минеральных наполнителей приведены в Таблицах 2, 3.

В результате хранения портландцемента в течение 4 месяцев во влажных условиях прочность полученных из него образцов по сравнению с прочностью образцов, изготовленных из свежеприготовленного цемента, снижается около 30 % как после теплолажностной обработки, так и после твердения 28 суток в нормальных условиях. Введение 1 % электролитов обеспечивает повышение прочности до значений, превышающих прочность образцов, изготовленных на бездобавочном цементе. Так при введении 1 % Al2(SO4)3 это превышение составляет после 28 суток твердения при нормальных условиях 30 %.

Таблица 2. Влияние добавок 1 % мас. электролитов и 7 % мас. минеральных наполнителей на прочность (МПа) образцов, изготовленных из портландцемента,
хранившегося в течение 4 месяцев во влажных условиях

Вид и количество добавок

добавка 1 % мас.
электролитов

добавка 7 % мас. волластонита и 1 % мас. электролита

добавка 7 % мас. диопсида
и 1 % мас. электролита

твердение в условиях тепловлажностной обработки

твердение 28 суток в нормальных условиях

Таблица 3. Влияние добавок 1 % мас. электролитов и 7 % мас. минеральных наполнителей на прочность (МПа) образцов, изготовленных из портландцемента,
хранившегося в течение 12 месяцев во влажных условиях

Вид и количество добавок

добавка 1 % мас. электролитов

добавка 7 % мас. волластонита
и 1 % мас. электролита

добавка 7 % мас. диопсида
и 1 % мас. электролита

твердение в условиях тепловлажностной обработки

твердение 28 суток в нормальных условиях

Дополнительное введение минеральных наполнителей приводит к дальнейшему увеличению прочности образцов (Табл. 1, 2). При введении 7 % волластонита оно составляет 35-41 %, при введении 7 % диопсида — 58-60 %. Как показывают результаты испытаний, при введении 7 % мас. диопсида и 1 % мас. Al2(SO4)3 прочность образцов после ТВО и 28 суток твердения при нормальных условиях равна соответственно 86,7 и 99,3 МПа, в то время как у исходных (из свежеприготовленного цемента без добавок) образцов эти значения составляют 54,8 и 61,9 МПа. Таким образом совместное действие добавок рассмотренных электролитов и минеральных наполнителей позволяет не только восстановить, но и превысить активность исходного портландцемента.

После 12 месяцев хранения во влажных условиях цемент значительно утрачивает активность вследствие частичной гидратации и карбонизации. Прочность при сжатии образцов после тепловлажностной обработки уменьшается более чем в 2 раза — на 61 %, после 28 суток твердения при нормальных условиях снижение прочности составляет 63 %.

И в этом случае введение 1 % электролитов способствует повышению прочности образцов. Дальнейшее ее увеличение на 40-50 % достигается при введении совместно с 1 % электролитов 7 % минеральных наполнителей. Образцы, полученные из портландцемента, хранившегося в течение 12 месяцев во влажных условиях, содержащие 1 % Al2(SO4)3 и 7 % волластонита и диопсида, по значениям прочности близки к образцам из исходного («свежего») бездобавочного цемента.

Действие электролитов с многозарядными катионами может быть обусловлено их ионообменным взаимодействием с клинкерными минералами, что способствует более глубокой гидратации цемента.

Действие минеральных наполнителей (волластонита, диопсида) может быть обусловлено тем, что при совместном помоле с цементом они способствуют разрушению гидратных оболочек, образовавшихся на поверхности частиц. Кроме того такие наполнители осуществляют микроармирование цементного камня. Наконец, четко выраженная зависимость прочности образцов от количества введенных минеральных наполнителей, наличие выраженных максимумов в этой зависимости указывает на межфазное взаимодействие частиц наполнителей и образующегося цементного камня. Это способствует повышению его прочности.

Читайте так же:
Как отчистить ведро от цемента

Способы повышения прочности бетона

Покупая товарный бетон, повышенное внимание уделяют прочности. Эта важная характеристика, которая определяет сферу использования того или иного класса и цену. Она зависит от состава смеси, условий укладки и эксплуатации. Часто требуется бетон повышенной прочности, получить его можно несколькими способами, которые рассмотрим далее.

Приготовление бетонного раствора

Прочность бетона определяется составом и качеством компонентов

Методы увеличение прочности бетона

Смесь состоит из воды, цемента, песка и наполнителя (щебня, гравия). Используются следующие способы, как повысить прочность бетона:

  • Изменение состава, причем важно только количественное соотношение песка и цемента. Чем больше последнего, тем прочнее материал. Но это правило работает только до определенного момента. Есть некая граничная норма, и если добавить цемента больше, то будет обратный эффект. Бетон станет хрупким. Важно также качество цемента и песка, их физико-химические свойства, состав.
  • Армирование. Использование арматуры приводит к усилению конструкций. Может быть дисперсным, монолитным или сетчатым. Чем больше арматуры использовано в изделии, тем оно прочнее.
  • Использование химических добавок. Сюда можно отнести золу, хлористый кальций и промышленные смеси. На них остановимся поподробнее.

Армирование бетона

Армирование существенно повышает прочность бетона

Добавки для усиления прочности бетона

Современная химическая промышленность предлагает добавки, которые помогают, как увеличить прочность бетона, так и придать смеси дополнительные характеристики. Наиболее часто используются такие:

  • Пластификаторы и суперпластификаторы. Это поверхностно-активные вещества, которые замедляют испарение воды и увеличивают время на работу со строительной смесью. Их применение способно снизить содержание цемента, увеличить подвижность раствора, повысить его прочность до 140% от номинальной, в несколько раз увеличить морозостойкость и водонепроницаемость. Бывают в жидком виде или в порошкообразном (требуется предварительно развести). Норма – 0,5-1,5% от общего количества цемента, в зависимости от вида.

пластификаторы для бетона

Пластификаторы – распространенный способ улучшить качество бетона

  • Хлористый кальций. Добавляется для ускорения твердения и сокращения количества цемента без потери прочности бетона.
  • Микрокремнезем. Добавка позволяет повысить прочность бетона, его стойкость к воздействию влаги, кислот, высоких температур, сэкономить на цементе (около 30%). Вводят в бетон до 10% от количества цемента.
  • Гидрофобизирующие пропитки и добавки. Используются для повышения прочности бетона и его устойчивости к воздействию влаги и пониженных температур. Их важно использовать для смеси, из которой возводят конструкции, которые повергаются воздействию сточных и грунтовых вод.
  • Фиброволокно. Современный и популярный способ повышения прочности бетонных конструкций, который в последние годы активно используется во всем мире. Для производства используется полипропилен – материал, который совместим со всеми веществами и добавками, химически неактивен. Бетон с ППВ применяют для строительства мостов и плотин, дорог. Изготавливают волокна различной длины, сечения и вводят в смесь (до 1% от общего количества). Эффект от использования виден сразу – смесь лучше сцепляется с поверхностью, частицы внутри нее не оседают, вода лучше задерживается, внутри не образуются микротрещины.

Полипропиленовое волокно для бетона

Полипропиленовое волокно – современный способ увеличения прочности бетона

  • Омагничивание воды. Самый противоречивый способ, эффективность которого не доказана и до сих пор ученые и строители спорят о нем. Есть исследования, которые доказывают, что воздействие магнитного поля на воду для приготовления бетонного раствора способно значительно повысить прочность монолита. Уменьшается время набора прочности, увеличивается количество кристаллов, при этом размер их становится меньше. Все это приводит к получению бетона высокой прочности. Эффект носит экстремальный характер и зависит от скорости протекания воды, ее химического состава. Нет точных данных по напряженности магнитного поля, которая необходима для достижения максимального эффекта.

Получить прочный бетон можно и в домашних условиях, и самый простой способ – использование химических добавок. Они продаются в любом строительном магазине, а применять их просто. Кроме того, они практически не оказывают влияние на другие характеристики бетонной смеси. Важно не только добиться повышения прочности бетона, но и сохранить его характеристики, обеспечив конструкция должный уход.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector