Размещено на http://www.allbest.ru/

Международный институт независимых педагогических исследований

Влияние суперпластификаторов на гидравлическую активность сланцевых зол при производстве автоклавного газобетона

Ремнев Владимир Александрович УДК 666.97

Адрес статьи: www.gramota.net/materials/1/2011/2/19.html Статья опубликована в авторской редакции и отражает точку зрения автора(ов) по рассматриваемому вопросу

Источник Альманах современной науки и образования

Тамбов: Грамота, 2011. № 2 (45). C. 60-63. ISSN 1993-5552

Адрес журнала: www.gramota.net/editions/1.html

Содержание данного номера журнала: www.gramota.net/materials/1/2011/2/

На основе пылевидной сланцевой золы взамен традиционных вяжущих типа извести, портландцемента выпускается до 400 тыс. мі в год автоклавного газобетона. Качественные и эксплуатационные показатели газобетона, изготовляемого на сланцевой золе непостоянного химико-минералогического состава, могут быть повышены посредством использования добавок типа суперпластификаторов. Ремнев В. А., 2011

Это обосновано тем, что высокая дисперсность сырьевых материалов ячеистого бетона позволяет наиболее полно (по сравнению с обычным бетоном) реализовать пластифицирующий эффект добавки суперпластификатора, поскольку газобетонная смесь является концентрированной суспензией, в которой проявляется максимальная степень пластифицирования как по реологическим свойствам, так и по снижению воды затворения [3].

Основные исследования, проведенные до настоящего времени, по применению добавок на основе различного вида суперпластификаторов (разжижителей) при изготовлении ячеистых бетонов касаются материала, изготовленного на основе традиционных вяжущих. Для газобетона, изготовленного на пылевидной сланцевой золе, отличающейся от традиционных вяжущих, повышенным содержанием свободного оксида кальция, сульфатной серы в виде К2SO4, CaSO4, щелочных окислов типа R2O, в настоящее время еще недостаточно исследований, которые позволили бы говорить о рациональном использовании суперпластификаторов при производстве автоклавного газобетона. Вследствие этого проведены лабораторные исследования, направленные на выяснение влияния добавок суперпластификаторов на гидравлическую активность свободного оксида кальция, образование эттрингита, как процессов обуславливающих схватывание и начальное твердение газобетонной смеси при заливке и в условиях предварительного выдерживания сырца при 85-90єС до установки отформованных изделий в автоклав. Кроме лабораторных, проведены исследования в полупромышленных условиях непосредственно на ячеистом бетоне плотностью 600 кг/мі с определением структурных характеристик, качественных и эксплуатационных показателей.

Исследования гидравлической активности без и в присутствии суперпластификаторов проводились на сланцезольных пастах (нормальное В\Т) в процессе их пропаривания при 85єС в течение 2, 4, 6 ч. В качестве добавок, исходя из оптимально влияющих на разжижение газобетонной смеси, были выбраны суперпластификаторы типа С-3, 40-03 и эти добавки в комплексе с Na3PO4 [2]. Эффективность использования добавок суперпластификаторов, в том числе с добавкой Na3PO4 в первую очередь определяется содержание в сланцевой золе свободного оксида кальция, ангидрита и щелочных соединений типа К2SO4. В процессе твердения добавки, адсорбируясь на составляющих сланцевую золу, должны влиять прежде всего на ход гидратации вышеуказанных соединений. Исследования показали, что в процессе пропаривания при 85єС сланцезольных паст скорость гидратации свободного оксида кальция в присутствии добавок С-3, 40-03 (0,1-0,2% от массы золы) не снижается, а несколько возрастает, о чем можно судить по уменьшению негидратированного оксида кальция по сравнению с твердеющей в аналогичных условиях сланцевой золой без добавки. С позиций снижения трудногидратируемого СаО, в твердеющей в течение 2-6 ч при 85єС сланцезольной пасте, более эффективной является добавка С-3, а не 40-03.

Скорость гидратации СаSO4 и связывание гидрооксида кальция в эттрингит в процессе гидратации сланцезольной пасты возрастает в присутствии суперпластификатора С-3 и снижается при использовании - 40-03. Процессы, определяющие схватывание и начальное твердение сланцевой золы при заливке и предварительном выдерживании сланцезольно-песчаной смеси, могут быть ускорены увеличением концентрации добавки или введением комплексной добавки, суперпластификатора и интенсификатора структурообразования типа Na3PO4.

Применение супераластификатора типа С-3 незначительно ускоряет темп нарастания прочности на сжатие, в твердеющей при 85єС сланцезольной пасте, который снижается в присутствии добавки 40-03. Использование же комплексной добавки позволяет отрегулировать процессы начального структурообразования так, что на первой стадии гидратации при 85єС через 2 часа прочность на сжатие независимо от вида используемого суперпластификатора возрастает не менее чем в 5 раз, по сравнению с твердеющей в этих условиях сланцевой золой без добавки. Представляется, что положительное воздействие комплексной добавки на процесс начального структурообразования заключается в выводе ионов Ca2 из раствора, ускоренной гидратации свободного оксида кальция и образования эттрингита. При этом имеет место увеличение концентрации ионов ОН1, а, следовательно, повышение PH среды:

2Na3PO4 + 3Ca(OH)2 6NaOH + Ca3(PO4)2Размещено на http://www.allbest.ru/

В присутствии комплексной добавки количество освоенного в эттрингит Ca(OH)2 к 6 часам твердения при 85єС в сланцезольной пасте в 1,5 раза превышает аналогичное в твердеющем без добавок вяжущем. Не исключено, что и модификация кристаллов Сa(OH)2 и эттрингита под влиянием суперпластификаторов также является причиной пластификации сланцезольной пасты [1].

Интенсификация процессов структурообразования и нарастание прочности (в том числе пластической) наибольшее значение приобретает при формовании крупных массивов, что необходимо при изготовлении изделий по резательной технологии. Поэтому на Нарвском КСМ исследовалось влияние суперпластификатора типа С-3 на параметры газобетонной смеси, сырца и газобетона после автоклавной обработки. Расход добавки пластификатора С-3 был увеличен по сравнению с лабораторным и принимался на уровне 0,110,46% от массы золы. Удельная поверхность сланцевой золы составляла 3000 смІ/ч + 200 смІ/г, - песчаного шлама не менее 1900 смІ/г. Соотношение зола-песок составляло 6:4, при содержании в золе 18, 12-20,72% CaОсвоб., 3,35-4,44% сульфатной серы в основном виде CaSO4 и 1,22-1,50% R2O. Добавка алюминиевой пудры в газобетонную смесь колебалась в пределах 0,05-0,055%. Расчет был основан на получении газобетона плотностью 600 кг/мі.

Данные, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что из используемых концентраций с точки зрения повышенного пластифицирующего эффекта оптимальной оказалась добавка С-3 в количестве 0,46% от массы золы, введение которой при равнозначной подвижности позволило сократить норму расхода воды при литьевой технологии производства сланцезольного автоклавного газобетона от 0,47 до 0,42 (по водотвердому отношению) (Табл. 1).

Это способствует снижению влажности образцов газобетона после автоклавной обработки, упрочнению межпоровых перегородок, увеличению механической прочности на сжатие после автоклавной обработки, соответствующей М «4,5» при г=600 кг/мі. В присутствии добавки С-3 имеется также тенденция к сокращению времени предварительного выдерживания газобетонного сырца при 85...90?С по сравнению с газобетонной смесью, твердеющей без добавки, с достижением пластической прочности 45 кПа, при которой возможна разрезка массива на мелкие блоки (Табл. 1). газобетон минералогический суперпластификатор

Наряду с качественными показателями газобетона после автоклавной обработки исследовались структурные характеристики, определяющие стойкостные свойства материала в натурных условиях. Открытая интегральная пористость газобетона определялась по водопоглощению (Wо) условно замкнутая пористость - по разности между водонасыщением образцов и их водопоглощением (W4 - Wo). Поскольку значительная часть объема ячеистых бетонов занята микропорами, то исследовалась микропористая структура цементирующей связки на поромере высокого давления типа Карло-Эрба, что позволило изучить распределение объема пор по радиусам в интервале от более 50 до менее 0,01 мкм. С введением в состав сланцезольнопесчаной смеси добавки С-3 по мере увеличения ее количеств снижается водопоглощение и возрастает условно замкнутая пористость газобетона (Табл. 2). Общий объем пор для газобетона г=600 кг/мі радиусами от более 1 мкм до менее 0,01 мкм с добавкой С-3, С-3 + Na3PO4 и без добавки колеблется в пределах 512,1592,2 ммі/ч, а объем пор в интервале радиусов 0,1-0,01 мкм, составляющий не менее 30% от общего объема пор, в присутствии добавок снижается и в большей степени при комплексной добавке. Уменьшению общего объема пор в интервале радиусов 0,1-0,01 мкм сопутствует увеличению пор в интервале радиусов 50-1 мкм и другие качественные изменения в структуре материала (Табл. 2).

Таким образом, наряду с пластифицирующим эффектом в присутствии суперпластификатора типа С-3 и его смеси с Na3PO4, ускоряющими процессы структурообразования сланцезольно-песчаной смеси, в процессе предварительного выдерживания газобетонного сырца при 85єС, изменяются и структурные характеристики сланцезольного автоклавного газобетона, в том числе распределение пор в микропористой структуре материала, в цементирующей связке которого может изменяться количественное соотношение гидросиликатов кальция типа С-S-Н (1) и тоберморита 1,13 мм. Это оказывает значительное влияние на стойкостные параметры газобетона и различие в этих свойствах бетона, изготовленного с добавками и без них. Исследования показали, что газобетон плотностью 600 кг/мі при 0,5%-ной добавке суперпластификатора С-3 и комплексной добавке (0,5% С-3 и 0,5% Na3PO4) согласно ГОСТ 12852.4-77 выдерживает не менее 50 циклов попеременного замораживания-оттаивания со значительным увеличением прочности на сжатие (соответственно до 34,0 и 66,8%). При этом величина влажностной усадки, определенная по ГОСТ 12852.3-77, для газобетона с добавками не превышает 0,7 мм/м, что удовлетворяет согласно ГОСТ 25485-82 требованию газобетона, изготовленного взамен песка на золе твердого топлива. Реальная же влажностная усадка, рассчитанная как Е5-Е30 для аналогичного материала, колеблется в пределах 0,33-0,38 мм/м.

Таким образом, добавки суперпластификатора С-3 так же как и комплексной добавки (С-3 + Na3PO4) ускоряют не только процессы начального структурообразования, но повышают морозостойкость автоклавного сланцезольного газобетона пониженной плотности, снижают усадочные деформации, а, следовательно, в этом случае обеспечивается более высокая долговечность материала и возможность его использования в более суровых климатических условиях.

Табл. 1. Параметры мелких газобетонных блоков, изготовленных на IV пролете Нарвского КСМ

В числителе прочность на сжатие газобетона после автоклавной обработки, в знаменателе Rсж, приведенное к г=600 кг/мі.

Табл. 2. Микропористая структура газобетона без и с добавками суперпластификаторов