Свойства расширяющихся цементов различной дисперсности

УДК 666.946.2

С.В. Самченко, Д.А. Зорин

Московский институт коммунального хозяйства и строительства, Москва, Россия

СВОЙСТВА РАСШИРЯЮЩИХСЯ ЦЕМЕНТОВ РАЗЛИЧНОЙ ДИСПЕРСНОСТИ

In this paper the influence of dispersivity of expansive components on the properties of cements are studied. For the production of cements on base of sulphoferrite and sulphoalumoferrite clinkers it is better to mill expansive components separately. After that they must be mixed with Portland cement. In conclusion it can de said that properties of expansive cements depend on the range of particle dimensions of all components of cement.

В статье изучалось влияние дисперсности расширяющихся компонентов на свойства цементов. Для производства цементов на основе сульфоферритного и сульфоалюмоферритного клинкеров был произведен помол расширяющихся компонентов различной тонины, после чего они были смешанны с портландцементом и проведены испытания их физико-механических характеристик. Полученные данные показали, что свойства расширяющихся цементов зависят от дисперсности всех компонентов цемента.

Основными факторами, определяющими технические свойства безусадочных и расширяющихся цементов, являются их вещественный состав, природа расширяющегося компонента, минералогический состав портландцементного клинкера, гранулометрический состав цемента и его компонентов. [1-4]

В данной работе проводилось изучение влияния вида и дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов.

В качестве исходных материалов в работе использовались - портландцементный клинкер Подольского завода, природный гипс Ново-Московского гипсового комбината, сульфоферритный (СФК) и сульфоалюмоферритный (САФК) клинкеры, выпущенные на Подольском заводе. Минералогический состав сульфоферритного клинкера представлен: C2S - 30%, C2F0,8 CS - 60%, прочие - 10%. Минералогический состав сульфоалюмоферритного клинкера представлен: C3S - 12%, C2S - 30%, САФ кальция -58%. Сульфоалюмоферриты кальция - фаза переменного состава с общей формулой

C2AxFi-x-Sn, где A/F=0,79.

Для изучения влияния дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов был произведен их более тонкий помол (Sw = 400 - 560 м2/кг), чем портландцемент с гипсом (Sw = 310 м2/кг) и более грубый помол (Sw = 300 - 310 м2/кг), чем портландцемент с гипсом (Sw = 420 м2/кг).

Цементы готовились смешением компонентов в соотношении ПЦ клинкер -80%, расширяющаяся добавка - 10%, гипс - 10%. У приготовленных таким образом цементов изучались физико-механические и деформационные характеристики. Полученные физико-механические результаты испытаний представлены в таблице. Деформационные характеристики расширяющихся цементов с тонким и грубым помолом расширяющейся добавки представлены на рисунке.

Полученные данные свидетельствуют, что большую роль в формировании прочности исследованных цементов играет тонкость помола портландцементного клинкера. Установлено, что для цементов с расширяющимся компонентом грубого помола характерна стабилизация структуры цементного камня в 28 суточном возрасте, что обусловлено расширением системы с одновременным ее упрочнением.

Линейное расширение цементов на основе сульфоалюмоферритного клинкера имеет большую величину при грубом помоле добавки. У расширяющихся цементов на основе сульфоферритных клинкеров линейное расширение имеет большую величину при тонком помоле добавки.

Таблица 1. Физико-механические характеристики цементов

№ пп Наименование 3 уд добавки м2/кг Прочность при изгибе, МПа, через сут. Прочность при сжатии, МПа, через сут.

3 7 28 3 7 28

1 ПЦК-СФК-Г 399 2,05 2,53 3,60 20,08 22,12 40,75

2 ПЦК-САФК-Г 423 2,35 4,08 5,09 27,85 42,83 58,55

3 ПЦК-СФК-Г 310 3,76 5,91 7,16 65,18 83,04 99,40

4 ПЦК-САФК-Г 304 3,63 5,27 6,46 62,62 94,46 96,49

Рисунок. Деформационные характеристики расширяющихся цементов с тонким (ТП) и грубым помолом (ГП) расширяющейся добавки Время твердения 28 сут.

Таким образом, установлено, что для получения расширяющихся цементов на основе сульфоалюмоферритного клинкеров наиболее предпочтителен грубый помол расширяющегося компонента с тонким помолом портландцемента с гипсом. Для получения расширяющихся цементов на основе сульфоферритного клинкера необходим как тонкий помол портландцементного клинкера, так и расширяющейся добавки.

Как известно пресыщение жидкой фазы зависит от дисперсности гидратирую-щегося компонента, а оно в свою очередь влияет на морфологию и количество образующихся гидратов. При изучении влияния дисперсности на морфологию образующегося эттрингита было показано, что чем меньше исходные гидратирующиеся зерна минералов, тем быстрее он гидратируется, о чем свидетельствует рост степени гидратации, а так же образуется большое количество мелких кристаллов эттрингита.

Образование такого мелкокристаллического эттрингита из тонких фракций минералов при их гидратации в составе цемента способствует уплотнению и росту прочности цементного камня, что наблюдается при твердении композиции из тонкомолотого сульфоалюмоферритного клинкера и грубомолотого портландцементного клинкера.

Образование крупных призматических или игольчатых кристаллов из средних и грубых фракций расширяющегося компонента в первую очередь обусловливают расширение системы. Это проявляется в композиции с грубомолотым сульфоалюмофер-ритным клинкером в составе цемента.

Как установлено [3] морфология железистого эттрингита практически не зависит от дисперсности гидратирующегося минерала сульфоферрита кальция, ввиду специфики его образования, но влияет на количество образующихся кристаллогидратов. Чем больше образуется таких гидратов, тем больше расширение они создают. Этим

обусловливается вывод о необходимости тонкого помола сульфоферритного клинкера в составе расширяющихся цементов.

Таким образом, варьируя фракционным составом расширяющегося агента в составе расширяющегося цемента, можно создавать условия для формирования кристаллов эттрингита различной морфологии и различного его количества, и тем самым создавать широкую гамму специальных цементов.

Список литературы

1. Кривобородов, Ю.Р. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров/ Ю.Р.Кривобородов, С.В.Самченко // Аналитический обзор ВНИИЭСМ- М: 1991: Серия 1. Цементная промышленность. - 55 с.

2. Осокин, А.П. Сульфожелезистые цементы и их свойства/ А.П.Осокин, Ю.Р.Кривобородов// Труды Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева.- М: - 1985. - Выпуск 137: Силикатные материалы для строительства и техники. - С. 23-29.

3. Самченко, С.В. Сульфатированные алюмоферриты кальция и цементы на их основе/ С.В.Самченко.- М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2004. - 120 с.

4. Самченко, С.В. Влияние дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов/ С.В.Самченко, Д.А.Зорин // Техника и технология силикатов. - М: 2006. -Том 13, № 2. - С. 2-7.

УДК 666.948

Т.С. Исаева, Т.В. Кузнецова

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

СВОЙСТВА ГЛИНОЗЕМИСТОГО ЦЕМЕНТА С ДОБАВКОЙ-МИНЕРАЛИЗАТОРОМ

Properties of alumina cement with plasticizers and intensificators were studied. It was that mentioned additives improved the properties of alumina cement and lead to the increase of its strength.

Исследованы свойства глиноземистого цемента с добавками пластификаторами и интенсифика-торами твердения. Установлено, что указанные добавки улучшают свойства цемента, повышают прочность цементного камня.

Использование различных добавок-минерализаторов в производстве вяжущих материалов нашло широкое применение. Они позволяют значительно интенсифицировать процессы минералообразования клинкера. Кроме того, способность добавок-минерализаторов к замещению атомов в кристаллических решетках минералов позволяет модифицировать клинкерные фазы. Следствием этого является изменение структуры минералов, параметров их кристаллической решетки.

В настоящее время наиболее изучены особенности формирования структуры цементного клинкера в присутствии минерализаторов в процессе производства портландцемента. Практика показывает, что в технологии глиноземистых цементов часто используются некачественные бокситы, содержащие большое количество кремнезема. При использовании сильно загрязненных кремнеземом материалов, как известно, в процессе получения клинкера образуется большое количество гидравлически инертного минерала-геленита.

Получаемые в настоящее время глиноземистые шлаки Пашийского завода не отличаются постоянством химического состава. Поэтому при использовании такого сы-