Повышение эффективности использования минерального модификатора в пеплобетоне путем оптимизации дисперсного состава многокомпонентного вяжущего

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение эффективности использования минерального модификатора в пеплобетоне путем оптимизации дисперсного состава многокомпонентного вяжущего

Вулканический пепел состоит из мелких обломков пемзы, кварца, вулканического стекла и слюды. Основная масса (25%) представлена пылеватыми частицами. Преобладают обломки пеплового туфа до 60%, размерами зерен от 0,3 до 1 мм и до 4 мм. В более крупных частицах наблюдается волокнистая структура. Включения пемзы имеют грубопористую, волокнистую структуру. Кусочки слабого туфа, входящие в состав пепла, легко растираются пальцем в воде, быстро распадаются, а некоторые из них реагируют с соляной кислотой.

Включения пемзы прочны, легки и пористы. Зерна кварца размером 0,1 -1,2 мм, долговечны, коррозионнностойкие и составляют 15% массы породы.

Встречаются обломки известняка (пелитоморфный), зёрна полевого шпата до 5% и желтоватого биотита (2-3%) размером зерен до 0,6 мм хорошей сохранности. Кальциты иногда отмечаются как эпигенетический минерал в пепловой массе среди обломков слабого туфа. Микроскопические исследования пеплов показали, что они сложены в основном исключительно твердыми продуктами вулканических извержений. Они представлены обломками вулканического стекла, пепла, интрателлургическими минералами и незначительным количеством ксенолитов.

Ксенолиты представлены метаморфическими и осадочными породами - кварц-мусковитовыми сланцами, кварцитами, глинистыми сланцами и пелитоморфным известняком.

Таким образом, пепловые отложения являются образованиями твердых продуктов вулканических извержений, близких к кислым лавам липаритового типа [1].

Исследования показали, что в ряде случаев сочетание природного пористого щебня с песком из той же породы приводит к получению бетонов с более высокими техническими свойствами, чем при использовании кварцевого песка. Это связано с высокой однородностью показателей свойств щебня и песка из природных пористых пород и протеканием пуццолановой реакции между диоксидом кремния, содержащимся в зернах заполнителя и гидроксидом кальция.

В работе [2] показано, что при использовании минерального модификатора с оптимальной дисперсностью, функционально связанной с дисперсностью клинкерного компонента и только в оптимальном количестве, зависящим от собственной пуццоланической активности и дисперсности матрицы, прочность многокомпонентной цементной системы находится на уровне или превышает прочность бездобавочных цементных систем. Оптимальная дисперсность минерального модификатора в многокомпонентной цементной системе должна превышать дисперсность клинкерного компонента в 1,2.. 2,1 раза.

Для повышения эффективности использования минерального модификатора в бетоне в виде вулканического пепла путем оптимизации дисперсного состава многокомпонентного вяжущего были выполнены следующие исследования. Осуществлен помол вулканического пепла в шаровой мельнице и отбор трех проб с различной удельной поверхностью, с использованием которых были изготовлены и испытаны на прочность при сжатии образцы пеплобетона.

Прибором ToniPerm для измерения удельной поверхности по Блэйну была определена удельная поверхность применяемого для пеплоблоков портландцемента ГУП «Чеченцемент», которая составила 3550 см² /г.

Были отобраны соответственно пробы молотого пепла с удельными поверхностями: S₁= 3410 см² /г, S₂= 4720 см² /г, S₃= 5300 см² /г.

Бетонные смеси были изготовлены в пропорциях по массе - 100 г. (портландцемент):100 г. (вода):500 г. (вулканический пепел) - контрольный состав;

80 г. (портландцемент):20 г. (молотый пепел):100 г. (вода): 500 г. (вулканический пепел) - исследуемые составы бетона с тонкодисперсным пеплом различной удельной поверхности.

Образцы бетона размером 4х4х4 (см) были пропарены и испытаны в возрасте 12 часов. Режим пропаривания: 2 ч предварительное выдерживание, 3 ч подъем температуры до 85 ⁰С, 5 ч изотермический прогрев при 85 ⁰С, 2 ч остывание.

Результаты испытания образцов на прочность при сжатии (МПа) представлены в табл.

Зависимость прочности бетона с добавкой молотого пепла от его дисперсности представлена на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость прочности пеплобетона от дисперсности тонкомолотого пепла

При равной с портландцементом и оптимальной дисперсности тонкомолотого шлака прочность бетона оказалась на уровне прочности контрольного состава.

Ниже приведены снимки РЭМ контрольного состава (1), образца с молотым пеплом S₁= 3410 см² /г (2), образца с молотым пеплом S₃= 5300 см² /г (3).

Рис. 2. Снимки РЭМ составов 1, 2 и 3

Рис. 3. Укрупненные снимки РЭМ составов 1, 2 и 3

Исследования структуры цементного камня в РЭМ показывают, что в образцах с тонкодисперсным пеплом она более тонкодисперсная, характеризуется наличием гидратных фаз волокнистого строения, а также наблюдается уменьшение капиллярной пористости, повышение плотности, подтверждая прочностные показатели бетона. Кроме того, элементный анализ показал, что содержание свободного гидроксида кальция уменьшилось на 35%, которое очевидно вступило во взаимодействие диоксидом кремния, с образованием вторичных прочных низкоосновных гидросиликатов кальция с меньшей обводненностью.

По предварительному расчету экономическая эффективность от замены 20% портландцемента в пеплобетоне на пепел равной или оптимальной дисперсности составит 19,5 руб. на кубический метр пеплобетона.

Литература

пеплобетон вулканический пепел вяжущий

1. Ахматов М.А. Легкий бетон на естественных пористых заполнителях Кабардино-Балкарии // Тр.КПИ: Эффективные легкие строительные материалы на базе местного сырья, Краснодар, - 1975, - вып. №80

2. Величко Е.Г. Автореферат диссертации док. техн. наук/ Повышение эффективности использования минеральных модификаторов в бетоне путем оптимизации дисперсного состава многокомпонентного вяжущего. МГСУ. 1999.

Размещено на Allbest.ru