Помощь студентам в учебе
КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ С КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИМИ ДОБАВКАМИ И БЕТОНЫ НА ИХ ОСНОВЕ
|
Введение и характеристика работы 4
1. Композиционные портландцементы с карбонатными добавками и использование карбонатных пород в производстве строительных материалов 10
1.1. Характеристика композиционных портландцементов 10
1.2. Использование карбонатных пород в производстве строительных
материалов 13
1.3. Опыт использования карбонатных добавок за рубежом 21
1.4. Выводы 24
2. Методы исследований и характеристика применяемых материалов 26
2.1. Методы исследований 26
2.1.1. Изготовление исследованных композиционных портландцементов 26
2.1.3. Методы определения физико-механических свойств 29
2.1.4. Методы определения коррозионной стойкости цементного камня 33
2.2. Характеристика применяемых материалов 36
3. Получение, состав и свойства композиционных портландцементов с
карбонатсодержащими добавками 47
3.1. Размолоспособность смесей и гранулометрический состав получаемых
экспериментальных портландцементов 48
3.2. Водопотребность и сроки схватывания портландцементов с
карбонатсодержащими добавками 54
3.3. Водоотделение портландцементов с карбонатсодержащими 58
добавками 58
3.4. Контракция цементов с карбонатсодержащими комплексными добавками . ... 61
3.5. Усадочные деформации при твердении цементного камня 64
3.6. Пористость цементного камня, полученного при гидратации
портландцементов с карбонатными добавками 66
3.7. Влияние состава композиционных портландцементов и условий твердения
на прочность 70
3.8. Выводы 79
4. Особенности состава продуктов гидратации портландцементов с
карбонатными добавками и их влияние на коррозионную стойкость цементного камня 82
4.1. Взаимодействие портландцемента с водой и состав возникающих
новообразований 82
4.2. Изменение состава продуктов гидратации портландцемента в процессе
карбонизации 86
4.3 Определение активности карбонатных добавок при взаимодействии с
гидроксидом кальция и гидроксидом натрия 93
4.4. Взаимодействие карбонатных добавок с продуктами гидратации
силикатных и алюминатных фаз портландцементов 98
4.5. Влияние карбонатных добавок на стойкость цементного камня к
химической коррозии 110
4.6. Выводы 119
5. Получение композиционных портландцементов с комплексной
карбонатсодержащей добавкой в промышленных условиях и бетонов на их основе 122
5.1. Технико-экономическое обоснование выпуска композиционного
портландцемента с комплексной минеральной добавкой, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита 124
5.2. Состав и свойства бетонов на основе композиционного портландцемента с
карбонатсодержащими добавками 131
5.3 Выводы 143
Основные выводы 144
Список литературы 148
Приложения 161
1. Композиционные портландцементы с карбонатными добавками и использование карбонатных пород в производстве строительных материалов 10
1.1. Характеристика композиционных портландцементов 10
1.2. Использование карбонатных пород в производстве строительных
материалов 13
1.3. Опыт использования карбонатных добавок за рубежом 21
1.4. Выводы 24
2. Методы исследований и характеристика применяемых материалов 26
2.1. Методы исследований 26
2.1.1. Изготовление исследованных композиционных портландцементов 26
2.1.3. Методы определения физико-механических свойств 29
2.1.4. Методы определения коррозионной стойкости цементного камня 33
2.2. Характеристика применяемых материалов 36
3. Получение, состав и свойства композиционных портландцементов с
карбонатсодержащими добавками 47
3.1. Размолоспособность смесей и гранулометрический состав получаемых
экспериментальных портландцементов 48
3.2. Водопотребность и сроки схватывания портландцементов с
карбонатсодержащими добавками 54
3.3. Водоотделение портландцементов с карбонатсодержащими 58
добавками 58
3.4. Контракция цементов с карбонатсодержащими комплексными добавками . ... 61
3.5. Усадочные деформации при твердении цементного камня 64
3.6. Пористость цементного камня, полученного при гидратации
портландцементов с карбонатными добавками 66
3.7. Влияние состава композиционных портландцементов и условий твердения
на прочность 70
3.8. Выводы 79
4. Особенности состава продуктов гидратации портландцементов с
карбонатными добавками и их влияние на коррозионную стойкость цементного камня 82
4.1. Взаимодействие портландцемента с водой и состав возникающих
новообразований 82
4.2. Изменение состава продуктов гидратации портландцемента в процессе
карбонизации 86
4.3 Определение активности карбонатных добавок при взаимодействии с
гидроксидом кальция и гидроксидом натрия 93
4.4. Взаимодействие карбонатных добавок с продуктами гидратации
силикатных и алюминатных фаз портландцементов 98
4.5. Влияние карбонатных добавок на стойкость цементного камня к
химической коррозии 110
4.6. Выводы 119
5. Получение композиционных портландцементов с комплексной
карбонатсодержащей добавкой в промышленных условиях и бетонов на их основе 122
5.1. Технико-экономическое обоснование выпуска композиционного
портландцемента с комплексной минеральной добавкой, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита 124
5.2. Состав и свойства бетонов на основе композиционного портландцемента с
карбонатсодержащими добавками 131
5.3 Выводы 143
Основные выводы 144
Список литературы 148
Приложения 161
Актуальность работы В настоящее время в производстве портландцементов в мире широко применяются активные минеральные добавки природного и техногенного генезиса. Один из путей производства высококачественных бетонов является использование новых композиционных вяжущих с заменой части клинкера минеральными добавками, существенно снижающими энергоемкость производства строительных материалов гидратационного твердения.
В связи с этим изыскание простых в технологическом применении и сравнительно дешевых способов повышения эффективности композиционных вяжущих и бетонов на их основе, каждый компонент которых играет определенную роль в процессах гидратации и структурообразования, является актуальной задачей.
На цементных заводах России выпуск композиционных цементов только начинает осваиваться, хотя их производство стандартизировано введением в действие ГОСТа 31108-2003, разрешающего введение в состав цемента до трех минеральных добавок различного происхождения и состава. Проявляемая производителями цемента в России осторожность при освоении выпуска композиционных цементов, в первую очередь, объясняется слабой изученностью совместного влияния нескольких одновременно вводимых минеральных добавок на свойства получаемого готового продукта. Введенным стандартом среди других добавок разрешается использование в производстве цементов 10-20 %
карбонатных пород. Однако, в качестве карбонатных пород, большинство исследователей и технологов в настоящее время рассматривают только известняк.
Исследование влияния других карбонатных пород на свойства композиционных цементов позволит рекомендовать введение в стандарт на портландцемент ГОСТ 31108-2003 при производстве ЦЕМ11/А-К 32,5Б таких карбонатных добавок, как доломит и доломитизированные известняки. Наличие нормативной документации позволит цементным заводам полнее использовать местное сырье с заменой части привозного гранулированного шлака и повысить эффективность производства.
Цель работы Разработка эффективных карбонатсодержащих композиционных портландцементов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- оценка активности карбонатных добавок различного состава и определение эффективности их применения в составе композиционных портландцементов;
- изучение влияния карбонатных добавок на свойства получаемых композиционных портландцементов и бетонов на их основе;
- оптимизация вещественного состава карбонатсодержащих композиционных портландцементов типа ЦЕМ II/А-К 32,5Б;
- определение влияния условий твердения на прочностные свойства композиционных карбонатсодержащих портландцементов и бетонов на их основе;
- исследование процессов структурообразования и особенностей состава продуктов гидратации;
- разработка технологии производства карбонатсодержащих композиционных портландцементов;
- внедрение результатов исследований в производство композиционных портландцементов и бетонов на их основе.
Научная новизна
1. Установлено, что наилучшими показателями свойств обладают
композиционные цементы, содержащие 20% комплексной добавки, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита в соотношении 1:1.
Получаемые композиционные портландцементы характеризуются оптимальным гранулометрическим составом, количество фракции 5-30мкм возрастает с 47.3% до 53%, снижаются доли переизмельченной и крупной фракции. Цементное тесто, изготовленное из таких портландцементов, характеризуется пониженным коэффициентом водоотделения, твердение цемента сопровождается снижением контракционного объема, по сравнению с портландцементами, содержащими 20%минеральных добавок в виде доменного гранулированного шлака. При замене в комплексной добавке половины доменного гранулированного шлака доломитом величина суммарного объема пор в цементном камне уменьшается на 20%.
2. Показано, что добавки известняка и доломита активно взаимодействуют с гидроксидом кальция, поглощение Са(ОН)2 из его насыщенного раствора для известняка составляет 36мг СаО/г добавки, для доломита - 60мг СаО/г. Присутствие карбонатных добавок приводит к снижению показателя рН жидкой фазы цементного теста и более медленному увеличению этого показателя во времени. Последнее является одной из причин замедляющего действия карбонатных добавок на процесс схватывания цементного теста
3. Установлено, что лучшие результаты достигаются при твердении композиционных портландцементов в нормальных условиях. При тепловлажностной обработке (80-85оС), наблюдается понижение прочности после пропаривания по сравнению с цементами, содержащими добавку доменного гранулированного шлака в количестве 20%. В течение последующих 27суток происходит добор прочности.
4. Установлено, что при твердении композиционных портландцементов с добавкой доломита, за счет протекания обменной реакции между портландитом и доломитом, образуются малорастворимые гидроксид магния и карбонат кальция, которые уплотняют структуру цементного камня и бетона и повышают их коррозионную стойкость против трех основных видов коррозии: коррозии выщелачивания, углекислотной и сульфатной коррозии.
Практическая значимость работы.
1. В результате выполненных исследований определены оптимальные составы композиционных портландцементов с карбонатными добавками. Показано, что наилучшими показателями свойств обладают композиционные цементы, содержащие 20% комплексной добавки, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита в соотношении 1:1.
2. Промышленный выпуск партии композиционного портландцемента с комплексной добавкой, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита, осуществленный на цементном заводе ОАО «Искитимцемент» и определение свойств изготовленного продукта подтвердили результаты, полученные в лабораторных условиях. Повышенная размолоспособность композиционных портландцементов с карбонатными добавками позволяет сократить длительность помола и уменьшить расход электроэнергии при помоле.
3. На многих цементных заводах при производстве композиционных портландцементов с карбонатными добавками может быть решен вопрос практического использования части доломитизированных известняков, являющихся некондиционным сырьем для производства портландцементного клинкера.
4. Подобраны составы бетонных смесей с использованием композиционных портландцементов с карбонатсодержащими добавками и изучены свойства полученных бетонов. Показано, что бетоны, изготовленные на основе композиционного портландцемента с комплексной минеральной добавкой, содержащей доломит, обладают оптимальными строительно-техническими свойствами, высокой прочностью, пониженной пористостью, высокой водонепроницаемостью, высокой морозостойкостью.
Результаты, показывающие влияние условий твердения, позволяют выбирать оптимальные режимы, в том числе рекомендовать снижение температуры тепловлажностной обработки бетонов, изготавливаемых на композиционных портландцементах с карбонатными добавками.
5. Реализация результатов работы позволит:
• снизить количество гипса, вводимого в качестве замедлителя схватывания;
• комплексно использовать карбонатные добавки различного состава, позволяющие улучшить физико-механические показатели композиционных цементов;
Реализация результатов работы Выполнены промышленные испытания на ОАО «Искитимцемент» при выпуске карбонатсодержащих композиционных
цементов. На ОАО «ЛДСК»-Линевском домостроительном комбинате при
выпуске партии стеновых панелей.
На защиту выносятся:
1. Результаты изучения влияния карбонатных добавок на свойства композиционных цементов;
2. Результаты оптимизации вещественного состава композиционных
карбонатсодержащих цементов в промышленных условиях, и рекомендации по технологии изготовления композиционных карбонатсодержащих
портландцементов;
3. Результаты определения состава продуктов гидратации композиционных портландцементов;
4. Рекомендации по применению композиционных карбонатсодержащих портландцементов для производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций.
Личный вклад автора заключается в анализе литературных данных, в постановке цели, выборе теоретических и экспериментальных методов решения поставленных задач, в проведении экспериментальных исследований, анализе и интерпретации полученных данных, участии в подготовке к публикации докладов и статей.
Достоверность подтверждается использованием современных химических и инструментальных методов анализа с применением сертифицированных методик и оборудования, соответствием теоретических расчетов результатам
экспериментальных работ, а также реализацией промышленного выпуска партии полученного композиционного портландцемента и выпуска бетонных изделий на его основе.
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были представлены: на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири » (Тюмень, 2011г.); на Всероссийской научно-технической конференции Актуальные вопросы строительства» (Новосибирск, 2012 г.); Международном конгрессе «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов» ТЕХНОГЕН - 2012, (Екатеринбург 2012г.); Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (Новосибирск, 2013 г.); Первой Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (Томск, 2013г.); Международной научной конференции молодых ученых «Перспективные материалы в строительстве и технике» (Томск, 2014г.)
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе в 9 научных публикациях в центральных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена в 5 главах на 182 страницах, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 135 наименований, содержит 20 рисунков, 28 таблиц и 6 приложений.
Автор благодарит инженерно-технический персонал ОАО
««Искитимцемент» за внимательное отношение и помощь в организации выпуска промышленной партии композиционного цемента. А также сотрудников ОАО «ЛДСК» за помощь в организации выпуска железобетонных изделий на основе бетона с использованием композиционного портландцемента с карбонатсодержащей добавкой.
В связи с этим изыскание простых в технологическом применении и сравнительно дешевых способов повышения эффективности композиционных вяжущих и бетонов на их основе, каждый компонент которых играет определенную роль в процессах гидратации и структурообразования, является актуальной задачей.
На цементных заводах России выпуск композиционных цементов только начинает осваиваться, хотя их производство стандартизировано введением в действие ГОСТа 31108-2003, разрешающего введение в состав цемента до трех минеральных добавок различного происхождения и состава. Проявляемая производителями цемента в России осторожность при освоении выпуска композиционных цементов, в первую очередь, объясняется слабой изученностью совместного влияния нескольких одновременно вводимых минеральных добавок на свойства получаемого готового продукта. Введенным стандартом среди других добавок разрешается использование в производстве цементов 10-20 %
карбонатных пород. Однако, в качестве карбонатных пород, большинство исследователей и технологов в настоящее время рассматривают только известняк.
Исследование влияния других карбонатных пород на свойства композиционных цементов позволит рекомендовать введение в стандарт на портландцемент ГОСТ 31108-2003 при производстве ЦЕМ11/А-К 32,5Б таких карбонатных добавок, как доломит и доломитизированные известняки. Наличие нормативной документации позволит цементным заводам полнее использовать местное сырье с заменой части привозного гранулированного шлака и повысить эффективность производства.
Цель работы Разработка эффективных карбонатсодержащих композиционных портландцементов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- оценка активности карбонатных добавок различного состава и определение эффективности их применения в составе композиционных портландцементов;
- изучение влияния карбонатных добавок на свойства получаемых композиционных портландцементов и бетонов на их основе;
- оптимизация вещественного состава карбонатсодержащих композиционных портландцементов типа ЦЕМ II/А-К 32,5Б;
- определение влияния условий твердения на прочностные свойства композиционных карбонатсодержащих портландцементов и бетонов на их основе;
- исследование процессов структурообразования и особенностей состава продуктов гидратации;
- разработка технологии производства карбонатсодержащих композиционных портландцементов;
- внедрение результатов исследований в производство композиционных портландцементов и бетонов на их основе.
Научная новизна
1. Установлено, что наилучшими показателями свойств обладают
композиционные цементы, содержащие 20% комплексной добавки, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита в соотношении 1:1.
Получаемые композиционные портландцементы характеризуются оптимальным гранулометрическим составом, количество фракции 5-30мкм возрастает с 47.3% до 53%, снижаются доли переизмельченной и крупной фракции. Цементное тесто, изготовленное из таких портландцементов, характеризуется пониженным коэффициентом водоотделения, твердение цемента сопровождается снижением контракционного объема, по сравнению с портландцементами, содержащими 20%минеральных добавок в виде доменного гранулированного шлака. При замене в комплексной добавке половины доменного гранулированного шлака доломитом величина суммарного объема пор в цементном камне уменьшается на 20%.
2. Показано, что добавки известняка и доломита активно взаимодействуют с гидроксидом кальция, поглощение Са(ОН)2 из его насыщенного раствора для известняка составляет 36мг СаО/г добавки, для доломита - 60мг СаО/г. Присутствие карбонатных добавок приводит к снижению показателя рН жидкой фазы цементного теста и более медленному увеличению этого показателя во времени. Последнее является одной из причин замедляющего действия карбонатных добавок на процесс схватывания цементного теста
3. Установлено, что лучшие результаты достигаются при твердении композиционных портландцементов в нормальных условиях. При тепловлажностной обработке (80-85оС), наблюдается понижение прочности после пропаривания по сравнению с цементами, содержащими добавку доменного гранулированного шлака в количестве 20%. В течение последующих 27суток происходит добор прочности.
4. Установлено, что при твердении композиционных портландцементов с добавкой доломита, за счет протекания обменной реакции между портландитом и доломитом, образуются малорастворимые гидроксид магния и карбонат кальция, которые уплотняют структуру цементного камня и бетона и повышают их коррозионную стойкость против трех основных видов коррозии: коррозии выщелачивания, углекислотной и сульфатной коррозии.
Практическая значимость работы.
1. В результате выполненных исследований определены оптимальные составы композиционных портландцементов с карбонатными добавками. Показано, что наилучшими показателями свойств обладают композиционные цементы, содержащие 20% комплексной добавки, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита в соотношении 1:1.
2. Промышленный выпуск партии композиционного портландцемента с комплексной добавкой, состоящей из доменного гранулированного шлака и доломита, осуществленный на цементном заводе ОАО «Искитимцемент» и определение свойств изготовленного продукта подтвердили результаты, полученные в лабораторных условиях. Повышенная размолоспособность композиционных портландцементов с карбонатными добавками позволяет сократить длительность помола и уменьшить расход электроэнергии при помоле.
3. На многих цементных заводах при производстве композиционных портландцементов с карбонатными добавками может быть решен вопрос практического использования части доломитизированных известняков, являющихся некондиционным сырьем для производства портландцементного клинкера.
4. Подобраны составы бетонных смесей с использованием композиционных портландцементов с карбонатсодержащими добавками и изучены свойства полученных бетонов. Показано, что бетоны, изготовленные на основе композиционного портландцемента с комплексной минеральной добавкой, содержащей доломит, обладают оптимальными строительно-техническими свойствами, высокой прочностью, пониженной пористостью, высокой водонепроницаемостью, высокой морозостойкостью.
Результаты, показывающие влияние условий твердения, позволяют выбирать оптимальные режимы, в том числе рекомендовать снижение температуры тепловлажностной обработки бетонов, изготавливаемых на композиционных портландцементах с карбонатными добавками.
5. Реализация результатов работы позволит:
• снизить количество гипса, вводимого в качестве замедлителя схватывания;
• комплексно использовать карбонатные добавки различного состава, позволяющие улучшить физико-механические показатели композиционных цементов;
Реализация результатов работы Выполнены промышленные испытания на ОАО «Искитимцемент» при выпуске карбонатсодержащих композиционных
цементов. На ОАО «ЛДСК»-Линевском домостроительном комбинате при
выпуске партии стеновых панелей.
На защиту выносятся:
1. Результаты изучения влияния карбонатных добавок на свойства композиционных цементов;
2. Результаты оптимизации вещественного состава композиционных
карбонатсодержащих цементов в промышленных условиях, и рекомендации по технологии изготовления композиционных карбонатсодержащих
портландцементов;
3. Результаты определения состава продуктов гидратации композиционных портландцементов;
4. Рекомендации по применению композиционных карбонатсодержащих портландцементов для производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций.
Личный вклад автора заключается в анализе литературных данных, в постановке цели, выборе теоретических и экспериментальных методов решения поставленных задач, в проведении экспериментальных исследований, анализе и интерпретации полученных данных, участии в подготовке к публикации докладов и статей.
Достоверность подтверждается использованием современных химических и инструментальных методов анализа с применением сертифицированных методик и оборудования, соответствием теоретических расчетов результатам
экспериментальных работ, а также реализацией промышленного выпуска партии полученного композиционного портландцемента и выпуска бетонных изделий на его основе.
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были представлены: на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири » (Тюмень, 2011г.); на Всероссийской научно-технической конференции Актуальные вопросы строительства» (Новосибирск, 2012 г.); Международном конгрессе «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов» ТЕХНОГЕН - 2012, (Екатеринбург 2012г.); Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (Новосибирск, 2013 г.); Первой Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве» (Томск, 2013г.); Международной научной конференции молодых ученых «Перспективные материалы в строительстве и технике» (Томск, 2014г.)
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе в 9 научных публикациях в центральных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена в 5 главах на 182 страницах, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 135 наименований, содержит 20 рисунков, 28 таблиц и 6 приложений.
Автор благодарит инженерно-технический персонал ОАО
««Искитимцемент» за внимательное отношение и помощь в организации выпуска промышленной партии композиционного цемента. А также сотрудников ОАО «ЛДСК» за помощь в организации выпуска железобетонных изделий на основе бетона с использованием композиционного портландцемента с карбонатсодержащей добавкой.
1. Изучение влияния минеральных добавок в виде известняка и доломита в составе композиционного портландцемента показало, что при введении указанных добавок в количестве 10-20%, значительно меняются свойства цементов. Оптимальным решением является использование известняка или доломита в качестве составляющих комплексных минеральных добавок. Наилучшие результаты достигаются при использовании комплексной минеральной добавки, состоящей и доменного гранулированного шлака и карбонатов в соотношении 1:1.
2. Получаемые композиционные портландцементы характеризуются оптимальным гранулометрическим составом, количество фракции 5-30мкм возрастает до 53%, снижаются доли переизмельченной и крупной фракции.
Цементное тесто, изготовленное из таких портландцементов, характеризуется пониженным коэффициентом водоотделения, твердение цемента сопровождается некоторым снижением контракционного объема, по сравнению с портландцементами, содержащими 20%минеральных добавок в виде доменного гранулированного шлака.
3. Карбонатные добавки оказывают замедляющее действие на процессы схватывания, которое хорошо коррелируется с их влиянием на изменение показателя рН жидкой фазы цементного теста. При твердении композиционного портландцемента с карбонатными добавками в нормальных условиях получается цементный камень, характеризующийся более высокой плотностью, при замене в составе цемента половины доменного гранулированного шлака доломитом величина суммарного объема пор в цементном камне уменьшается на 20%.
4. Характеризуя влияние добавок известняка и доломита на прочность композиционных портландцементов необходимо отметить, что более выраженное позитивное влияние оказывают добавки доломита.
Выбирая условия и режимы твердения для строительных материалов, изготовленных с применением портландцементов с карбонатными добавками, необходимо учитывать, что наиболее благоприятные результаты достигаются при твердении в нормальных условиях и в условиях тепловлажностной обработки. При твердении в условиях пропаривания прочность после окончания процесса может составлять менее 70% марочной прочности, хотя к возрасту 28 суток наблюдается добор прочности до соответствующей марки.
5. Большое влияние на показатели прочности композиционных портландцементов с карбонатными добавками оказывает количество вводимого в их состав двуводного гипса. При значительном уменьшении его содержания, несмотря на соблюдающиеся требования стандартов по срокам схватывания, незначительно снижается прочность цементного камня при сжатии как при твердении в нормальных условиях, так и в условиях пропаривания.
6. Определение активности известняка и доломита по поглощению Са(ОН)2 из его насыщенного раствора показало, что в течение 28 суток 1г известняка связывает 36мг Са(ОН)2, в то время как 1г доломита связывает 60 мг Са(ОН)2 (в пересчете на СаО). При обменном взаимодействии доломита с портландитом, в качестве одного из продуктов реакции образуется гидроксид магния. Полученные результаты подтверждают, что карбонатные добавки обоих видов могут связывать значительную часть гидроксида кальция, выделяющегося при гидролизе минералов силикатов в твердеющем цементе. Определение количества свободного гидроксида кальция в цементном камне, изготовленном из портландцемента с карбонатными добавками, показало значительное уменьшение его содержания по сравнению с цементным камнем, изготовленным из портландцемента с добавкой доменного гранулированного шлака.
7. При гидратации клинкерных минералов в присутствии карбонатных добавок показана вероятность образования минерала дефернита, гидрокарбоалюмината кальция и его твердых растворов, гидрокарбосиликатов кальция, возникающих на основе гидросиликатов, являющихся составной частью C-S-H фазы, а также возможность внедрения гидрокарбонатных фрагментов в состав продуктов гидратации алюминий содержащей C-S-H фазы. Показано, что в начальный период гидратации гидрокарбонатные фрагменты могут быть представлены группами СаНСО3+, с течением длительного времени или при повышении температуры способными превратиться в карбонатную группу.
8. При изучении состава продуктов гидратации композиционных
портландцементов при помощи дифференциально-термического,
термогравиметрического и рентгенографического методов анализа установлено, что на дериватограмме их продуктов гидратации исчезает эндотермический эффект при температуре 136-140оС, характеризующий эттрингитовую фазу в цементном камне контрольного состава. При температуре 175оС появляется эндотермический эффект гидрокарбоалюмината кальция. На рентгенограммах исследованных проб цементного камня основные дифракционные максимумы принадлежат остаткам не гидратированного алита. Из образовавшихся продуктов гидратации идентифицируется только гидроксид кальция и дополнительно присутствуют слабые дифракционные максимумы гидрокарбоалюмината кальция и доломита.
9. Изучение влияния карбонатных добавок в составе портландцемента на стойкость цементного камня к химической коррозии показало, что в их присутствии повышается стойкость против трех основных видов коррозионного воздействия: коррозии выщелачивания, углекислотной и сульфатной коррозии.
10. Лабораторные и промышленные испытания на ОАО «Искитимцемент» по выпуску опытной партии цемента, а затем использование ее при изготовлени стеновых панелей из бетона класса В 15 на композиционном цементе с комплексной добавкой из доменного гранулированного шлака и доломита в соотношении 1:1 на ОАО «Линевский домостроительный комбинат» подтвердили возможность использования доломита в качестве карбонатной добавки при производстве композиционного портландцемента.
Экспериментально доказано, что карбонатная добавка в виде доломита улучшает свойства бетона - понижает водопоглощение бетона, уменьшает пористость, повышает водонепроницаемость, а так же коррозионную стойкость.
11. Экономический эффект от использования доломита в качестве карбонатной добавки в составе комплексной добавки в цемент (доменный гранулированный шлак - доломит) составит 71 млн. рублей в год при выпуске 1 млн.т. цемента с комплексной добавкой.
12. Технико-экономические расчеты показали эффективность использования
композиционных вяжущих при производстве бетонов, которая заключается в снижении себестоимости производства 1 м3 ж/б изделий за счет снижения цены на цемент, условно-годовой экономии денежных средств в размере 14,5 млн.рублей. На основе результатов работы рекомендуется в стандарте на портландцемент ГОСТ 31108-2003 использовать в качестве карбонатной добавки доломита, наряду с известняком, при производстве ЦЕМ11/А-К 32,5Б в
количестве 5-10%. Наличие нормативной документации позволит цементным заводам полнее использовать местное сырье с заменой части привозного гранулированного шлака и повысить эффективность производства.
2. Получаемые композиционные портландцементы характеризуются оптимальным гранулометрическим составом, количество фракции 5-30мкм возрастает до 53%, снижаются доли переизмельченной и крупной фракции.
Цементное тесто, изготовленное из таких портландцементов, характеризуется пониженным коэффициентом водоотделения, твердение цемента сопровождается некоторым снижением контракционного объема, по сравнению с портландцементами, содержащими 20%минеральных добавок в виде доменного гранулированного шлака.
3. Карбонатные добавки оказывают замедляющее действие на процессы схватывания, которое хорошо коррелируется с их влиянием на изменение показателя рН жидкой фазы цементного теста. При твердении композиционного портландцемента с карбонатными добавками в нормальных условиях получается цементный камень, характеризующийся более высокой плотностью, при замене в составе цемента половины доменного гранулированного шлака доломитом величина суммарного объема пор в цементном камне уменьшается на 20%.
4. Характеризуя влияние добавок известняка и доломита на прочность композиционных портландцементов необходимо отметить, что более выраженное позитивное влияние оказывают добавки доломита.
Выбирая условия и режимы твердения для строительных материалов, изготовленных с применением портландцементов с карбонатными добавками, необходимо учитывать, что наиболее благоприятные результаты достигаются при твердении в нормальных условиях и в условиях тепловлажностной обработки. При твердении в условиях пропаривания прочность после окончания процесса может составлять менее 70% марочной прочности, хотя к возрасту 28 суток наблюдается добор прочности до соответствующей марки.
5. Большое влияние на показатели прочности композиционных портландцементов с карбонатными добавками оказывает количество вводимого в их состав двуводного гипса. При значительном уменьшении его содержания, несмотря на соблюдающиеся требования стандартов по срокам схватывания, незначительно снижается прочность цементного камня при сжатии как при твердении в нормальных условиях, так и в условиях пропаривания.
6. Определение активности известняка и доломита по поглощению Са(ОН)2 из его насыщенного раствора показало, что в течение 28 суток 1г известняка связывает 36мг Са(ОН)2, в то время как 1г доломита связывает 60 мг Са(ОН)2 (в пересчете на СаО). При обменном взаимодействии доломита с портландитом, в качестве одного из продуктов реакции образуется гидроксид магния. Полученные результаты подтверждают, что карбонатные добавки обоих видов могут связывать значительную часть гидроксида кальция, выделяющегося при гидролизе минералов силикатов в твердеющем цементе. Определение количества свободного гидроксида кальция в цементном камне, изготовленном из портландцемента с карбонатными добавками, показало значительное уменьшение его содержания по сравнению с цементным камнем, изготовленным из портландцемента с добавкой доменного гранулированного шлака.
7. При гидратации клинкерных минералов в присутствии карбонатных добавок показана вероятность образования минерала дефернита, гидрокарбоалюмината кальция и его твердых растворов, гидрокарбосиликатов кальция, возникающих на основе гидросиликатов, являющихся составной частью C-S-H фазы, а также возможность внедрения гидрокарбонатных фрагментов в состав продуктов гидратации алюминий содержащей C-S-H фазы. Показано, что в начальный период гидратации гидрокарбонатные фрагменты могут быть представлены группами СаНСО3+, с течением длительного времени или при повышении температуры способными превратиться в карбонатную группу.
8. При изучении состава продуктов гидратации композиционных
портландцементов при помощи дифференциально-термического,
термогравиметрического и рентгенографического методов анализа установлено, что на дериватограмме их продуктов гидратации исчезает эндотермический эффект при температуре 136-140оС, характеризующий эттрингитовую фазу в цементном камне контрольного состава. При температуре 175оС появляется эндотермический эффект гидрокарбоалюмината кальция. На рентгенограммах исследованных проб цементного камня основные дифракционные максимумы принадлежат остаткам не гидратированного алита. Из образовавшихся продуктов гидратации идентифицируется только гидроксид кальция и дополнительно присутствуют слабые дифракционные максимумы гидрокарбоалюмината кальция и доломита.
9. Изучение влияния карбонатных добавок в составе портландцемента на стойкость цементного камня к химической коррозии показало, что в их присутствии повышается стойкость против трех основных видов коррозионного воздействия: коррозии выщелачивания, углекислотной и сульфатной коррозии.
10. Лабораторные и промышленные испытания на ОАО «Искитимцемент» по выпуску опытной партии цемента, а затем использование ее при изготовлени стеновых панелей из бетона класса В 15 на композиционном цементе с комплексной добавкой из доменного гранулированного шлака и доломита в соотношении 1:1 на ОАО «Линевский домостроительный комбинат» подтвердили возможность использования доломита в качестве карбонатной добавки при производстве композиционного портландцемента.
Экспериментально доказано, что карбонатная добавка в виде доломита улучшает свойства бетона - понижает водопоглощение бетона, уменьшает пористость, повышает водонепроницаемость, а так же коррозионную стойкость.
11. Экономический эффект от использования доломита в качестве карбонатной добавки в составе комплексной добавки в цемент (доменный гранулированный шлак - доломит) составит 71 млн. рублей в год при выпуске 1 млн.т. цемента с комплексной добавкой.
12. Технико-экономические расчеты показали эффективность использования
композиционных вяжущих при производстве бетонов, которая заключается в снижении себестоимости производства 1 м3 ж/б изделий за счет снижения цены на цемент, условно-годовой экономии денежных средств в размере 14,5 млн.рублей. На основе результатов работы рекомендуется в стандарте на портландцемент ГОСТ 31108-2003 использовать в качестве карбонатной добавки доломита, наряду с известняком, при производстве ЦЕМ11/А-К 32,5Б в
количестве 5-10%. Наличие нормативной документации позволит цементным заводам полнее использовать местное сырье с заменой части привозного гранулированного шлака и повысить эффективность производства.