Содержание к диссертации
Введение
1. Опыт производства и применения смешанных вяжущих для сухих строительных смесей и факторы, влияющие на их строительно-технологические свойства 11
1.1. Использование смешанных вяжущих в производстве сухих строительных смесей 11
1.2. Факторы, влияющие на свойства смешанных вяжущих с карбонатсодержащими наполнителями 15
1.2.1. Влияние природы минеральных наполнителей свойства смешанных вяжущих 15
1.2.2. Влияние тонкости помола наполнителей на свойства смешанных вяжущих 20
1.2.3. Влияние степени наполнения вяжущего на его физико-технические свойства 25
1.2.4. Влияние химических добавок на свойства смешанных вяжущих 29
1.2.5. Влияние способа производства смешанных вяжущих на их свойства 35
1.2.6. Влияние условий и длительности хранения смешанного вяжущего на его физико-технические свойства 37
1.3. Заключение. Цель и задачи исследований 38
2. Исходные материалы и методы исследования 42
2.1. Исходные материалы 42
2.2. Методы исследований, приборы и оборудование 48
2.2.1. Получение добавки-наполнителя и смешанных вяжущих 48
2.2.2. Изучение физико-технических свойств вяжущих 48
2.2.3. Изучение физико-технических свойств растворов на основе смешанного вяжущего 49
2.2.4. Методы исследования степени гидратации, фазового состава новообразований и поровой структуры цементного камня 49
2.2.5. Математические методы планирования эксперимента и статистическая обработка результатов испытаний 50
3. Влияние наполнителя из шлама водоумягчения на физико-технические свойства вяжущего 51
3.1. Влияние содержания и тонкости помола шлама на водопотребность вяжущего 51
3.2. Влияние содержания и тонкости помола шлама на сроки схватывания цементного теста 53
3.3. Влияние содержания и тонкости помола шлама на прочность цементного камня 59
3.4. Исследование кинетики изменения прочности образцов наполненного цементного камня 66
3.5. Влияние шлама водоумягчения на водоотделение цементов 76
3.6. Влияние суперпластификатора С-3 на свойства смешанного вяжущего 79
3.7. Влияние условий и длительности хранения смешанного вяжущего на его физико-технические свойства 85
Выводы по главе 3 91
4. Оптимизация состава смешанного вяжущего с использованием метода математического планирования эксперимента 94
4.1. Составление плана эксперимента 94
4.2. Изучение совместного влияния наполнителя из шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3 на сроки схватывания цементного теста 96
4.3. Изучение совместного влияния наполнителя из шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3 на прочность цементного камня и активность смешанного вяжущего 100
4.4. Оптимизация состава смешанного вяжущего графо-аналитическим способом 104
4.5. Исследование процессов гидратации и структурообразования цементного камня из смешанного вяжущего оптимального состава 112
Выводы по главе4 124
Разработка технологической схемы получения смешанного вяжущего и составов сухих штукатурных смесей на его основе 126
5.1. Выбор способа введения суперпластификатора С-3 в состав смешанного вяжущего 126
5.2. Определение времени перемешивания компонентов смешанного вяжущего 129
5.3. Технологическая схема получения смешанного вяжущего 130
5.3.1. Получение минерального наполнителя 132
5.3.2. Получение смешанного вяжущего 132
5.4. Разработка составов сухих смесей и исследование свойств растворов для производства штукатурных работ 133
Выводы по главе 5 140
Общие выводы 141
Список литературы 144
- Влияние природы минеральных наполнителей свойства смешанных вяжущих
- Влияние содержания и тонкости помола шлама на сроки схватывания цементного теста
- Изучение совместного влияния наполнителя из шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3 на сроки схватывания цементного теста
- Разработка составов сухих смесей и исследование свойств растворов для производства штукатурных работ
Введение к работе
Актуальность работы
Общемировой тенденцией развития строительной отрасли является в настоящее время решение проблем энерго-, ресурсосбережения и охраны окружающей среды. Изменившаяся в России экономическая ситуация вызвала необходимость переоценки материально-сырьевой базы стройиндустрии с целью рационализации ее использования. Многолетний опыт зарубежных фирм и в последние десятилетия — отечественных производителей, показывает, что одним из путей достижения этой цели является создание новых, более эффективных по сравнению с традиционными, строительных материалов, в том числе и сухих строительных смесей.
В Республике Татарстан задача развития производства сухих строительных смесей ставилась в Постановлении Кабинета Министров РТ №33 от 19.01.1996 «О приоритетных направлениях структурной перестройки базы стройиндустрии РТ в условиях рыночных отношений». Однако в настоящее время она еще не решена.
Во многих регионах России уже созданы и успешно работают предприятия, производящие сухие смеси различного назначения. При этом наибольший объем производства и потребления приходится на долю сухих штукатурных смесей на основе серийно выпускаемых товарных портландцементов марок 400, 500, что приводит к перерасходу вяжущего, а в сочетании с дорогостоящими импортными добавками - к существенному их удорожанию.
Особую остроту вопросы экономии портландцемента имеют в регионах, не имеющих собственного производства этого вяжущего, к числу которых относится и Республика Татарстан. Вместе с тем в энергетической отрасли республики имеются крупнотоннажные побочные продукты, содержащие в своем составе значительное количество карбоната кальция шламы водоумягчения, образующиеся на ТЭЦ при известковании воды. Ежегодно только на одной ТЭЦ в шлам - отстойниках собирается около 5 тыс. тонн шлама, который не находит дальнейшего применения, отвозится на свалку и создает экологическую проблему. Доступность в больших объемах, простота переработки, соответствующий и постоянный химический состав шлама водоумягчения позволяют предположить возможность его использования в качестве полноценного заменителя природных минеральных наполнителей при получении смешанных вяжущих для сухих штукатурных смесей.
Экономическая эффективность при этом может достигаться за счет следующих факторов:
снижения ввоза товарных портландцементов и сокращения транспортных расходов;
возможности получения вяжущего не только на цементных заводах, но и на установках местных предприятий стройиндустрии;
экономии природных ресурсов и расширения местной сырьевой базы для получения наполнителей смешанных вяжущих;
расширения номенклатуры смешанных вяжущих для сухих штукатурных смесей;
использования побочных продуктов производства и решения экологической проблемы, уменьшения отводов земель под карьеры и отвалы.
В связи с этим комплексная задача получения смешанного вяжущего для сухих штукатурных смесей на основе товарного портландцемента и карбонатного шлама водоумягчения ТЭЦ, экономии цемента и утилизации одного из побочных продуктов энергетической отрасли промышленности является актуальной.
Работа выполнялась в рамках хоздоговора «Разработка эффективных строительных материалов и технологий на основе нерудного сырья Республики Татарстан» по теме №32/84-01.
Научная новизна работы:
на основании установленного комплекса зависимостей, характеризующих взаимосвязь состава, структуры, свойств и технологии получения наполненных цементных композиций, разработано новое смешанное вяжущее на основе товарного портландцемента и шлама водоумягчения ТЭЦ;
установлено влияние наполнителя из шлама водоумягчения на формирование ранней прочности образцов цементного камня и растворов на смешанных вяжущих в зависимости от минералогического состава исходного портландцемента;
установлено влияние наполнителя из шлама водоумягчения на водоотделение товарных портландцементов и показана возможность применения его в качестве водоудерживающей добавки;
показано влияние условий и длительности хранения смешанного вяжущего с наполнителем из шлама водоумягчения на изменение его физико-технических свойств;
впервые получены математические модели, описывающие совместное влияние тонкости помола, содержания шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3 на изменение физико-технических свойств смешанного вяжущего и оптимизированы его составы;
исследованы особенности процессов гидратации и структурообразования цементного камня в присутствии наполнителя из шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3;
методом рентгенофазового анализа установлено, что введение наполнителя из шлама водоумягчения приводит к повышению степени гидратации клинкерных минералов, увеличению количества гидросиликатов кальция и образованию гидрокарбоалюминатов кальция в результате взаимодействия кальцита с продуктами гидратации алюмосодержащих фаз цементного клинкера.
Практическая значимость работы
Впервые получены смешанные вяжущие М200-М400 для сухих штукатурных смесей на основе товарных портландцементов и шлама водоумягчения ТЭЦ.
Показана эффективность использования для получения смешанных вяжущих побочного продукта энергетической отрасли - шлама водоумягчения ТЭЦ, тем самым расширена номенклатура наполнителей для их производства и решена проблема утилизации.
Показана возможность получения смешанного вяжущего для сухих штукатурных смесей на отечественном оборудовании.
Разработаны составы сухих штукатурных смесей на смешанных вяжущих с наполнителем из шлама водоумягчения ТЭЦ и показана возможность и эффективность использования для этих целей местных песков и отсевов песчано-гравийных смесей месторождений Республики Татарстан.
Разработаны «Технические требования к шламу водоумягчения ТЭЦ для получения наполнителя смешанных вяжущих» и «Технологический регламент на производство смешанного вяжущего с наполнителем из шлама водоумягчения ТЭЦ» (проекты).
На защиту выносятся
разработанное смешанное вяжущее для сухих штукатурных смесей с наполнителем из шлама водоумягчения ТЭЦ и технология его получения;
результаты исследования влияния наполнителя из шлама водоумягчения на физико-технические свойства вяжущего;
результаты исследования влияния условий и длительности хранения смешанного вяжущего на его физико-технические свойства;
результаты исследования комплексного влияния содержания и тонкости помола наполнителя из шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3 на физико-технические свойства смешанного вяжущего;
результаты оптимизации составов смешанного вяжущего с использованием метода математического планирования эксперимента;
результаты исследования влияния наполнителя из шлама водоумягчения на процессы гидратации и структурообразования цементного камня;
результаты разработки составов и исследования физико-технических свойств сухих штукатурных смесей на основе смешанного вяжущего.
Апробация работы
Результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на 53-55-й (2001-2003 г.г.) республиканских научно-технических конференциях Казанской государственной архитектурно-строительной академии, г. Казань; на Всероссийской XXXI научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (2001 г.), г. Пенза; на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства», посвященной 40-летию строительного факультета Мордовского государственного университета (2002 г.), г. Саранск.
Публикации
По материалам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ, в т. ч. 8 статей и 1 тезисы доклада.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 31 таблицу и список литературы из 158 наименований.
Автор диссертации выражает благодарность кандидату геолого-минералогических наук, доценту кафедры минералогии и петрографии • Казанского государственного университета В.П. Морозову за помощь в проведении исследований и обсуждении их результатов.
Влияние природы минеральных наполнителей свойства смешанных вяжущих
Влияние, оказываемое микронаполнителями на свойства смешанных вяжущих, во многом определяется природой добавки-наполнителя, вводимой в систему портландцемент - вода [10,12,52,53]. В зависимости от характера влияния на свойства цемента наполнители подразделяются на группы [9,10,54,55]: - активные минеральные добавки - обладающие гидравлическими и (или) пуццоланическими свойствами и изменяющие наименование цемента; - инертные наполнители - улучшающие зерновой состав цемента и структуру затвердевшего цементного камня, не обладающие или обладающие слабыми гидравлическими или пуццоланическими свойствами при нормальных условиях твердения. Проведенные [9,18,22,23,30,53,56,57] исследования физико-механических и строительно-технологических свойств смешанных вяжущих, в том числе и для сухих штукатурных смесей, с наиболее распространенными добавками-наполнителями различной природы -трепелом, мелом, шлаками, золами ТЭС, цеолитсодержащими породами, известняками, доломитами, молотым кварцевым песком - показали: - введение цеолитсодержащих пород, мела, известняка, трепела, зол ТЭС в товарные портландцемента оказывают заметное влияние на изменение сроков схватывания цементного теста; - водопотребность цементов с активными минеральными добавками трепела, цеолитсодержащих пород, шлаков, зол ТЭС существенно выше водопотребности карбонатных цементов; - карбонатные наполнители обеспечивают значительно лучшие показатели ранней прочности смешанного вяжущего по сравнению с добавками шлаков, зол, трепела; - смешанные цементы с карбонатными наполнителями по сравнению с трепельными цементами отличаются достаточной морозостойкостью, пониженными деформациями усадки и значительно меньшим снижением активности при длительном хранении; - эффективность влияния известняков на свойства товарных портландцементов зависит от кристаллической структуры карбоната кальция, прочности исходной породы и наличия примесных минералов. Установлено [52,53,58-64], что активные добавки и некоторые инертные наполнители участвуют в процессах гидратации цемента и выполняют структурообразующую роль на уровне физико-механического взаимодействия частиц композиционного материала. Одним из факторов, ускоряющих твердение портландцемента, по мнению [59,65,66], является введение карбонатных микронаполнителей в оптимальном количестве. Дисперсный наполнитель, оказывая пептизирующее действие, раздвигает зерна гидратирующего цемента, способствуя, таким образом, ускорению процессов гидратации [67-69]. Зерна микронаполнителя выступают также в роли подложки, на которой могут располагаться гидратные новообразования, появляющиеся в результате гидратации через раствор особо дисперсных зерен клинкера. Двумерные зародыши гидратов прочно фиксируются на поверхности наполнителя и интенсифицируют организованный рост структуры цементного камня в направлении, перпендикулярном поверхности частиц наполнителя [70]. Отмечается [1,9,22,23,54,64,71,86] химическая активность таких минеральных наполнителей, как цеолитсодержащие породы, золы, шлаки, кренты и других, особенно при твердении в условиях повышенных температур. Взаимодействие активных добавок с клинкерными минералами и известью, образующейся при гидратации C3S, приводит к образованию дополнительного количества низкоосновных гидросиликатов, гидроалюминатов кальция, гидрогранатов и гидрогеленитов и повышению степени гидратации цемента [9,11,22,23,54]. При гидратации гранулированных шлаков в значительном количестве образуется также эттрингит [54]. Измельченные кварцевые породы принято относить к числу инертных наполнителей, поскольку при нормальных условиях твердения они не проявляют значительной химической активности. Однако при автоклавной обработке S1O2 реагирует с Са(ОН)2, образуя CSH(B) и гидрогранаты, и при оптимальном содержании кремнеземистых добавок прочность смешанного вяжущего может превышать прочность исходного цемента [9,11,53,72]. С точки зрения полиструктурной теории композиционных строительных материалов [1,73-77], переходу системы в более равновесное состояние способствует агрегирование частиц, то есть объединение в кластеры. При введении в цементы наполнителей оптимальной дисперсности и в оптимальном количестве образуются смешанные кластеры, позволяющие снизить технологическую поврежденность микроструктуры и повысить физико-технические свойства и эксплуатационную надежность композиций за счет снижения уровня объемных деформаций отдельных кластеров и напряжений на границах раздела. В ряде работ [2,73,78-82] отмечается, что добавка наполнителя в составе вяжущего позволяет релаксировать напряжения при структурообразовании цемента, повышая однородность по прочности и деформативности, а также поглощать энергию роста трещин, останавливать их рост за счет ветвления и, как следствие, улучшать его физико-механические показатели.
Особое место среди минеральных наполнителей занимают природные карбонатные породы и карбонатсодержащие тонкомолотые добавки, характер влияния которых на формирование механически прочного конгломерата весьма сложен и обусловлен как химическими, так и физико-химическими процессами, протекающими в системе [53,83-85]. Установлено [61,87], что в процессе формирования цементного камня с карбонатными наполнителями возникают эпитаксические связи между частицами известняка и гелевидной фазой твердеющего цемента. Это способствует усилению адгезионного сцепления цементного камня с поверхностью известняка на 15-20% по сравнению с гранитом, кварцем и другими породами и минералами [55,87-89]. Исследования [53] микрошлифов 15-летнего хранения подтвердили взаимодействие во времени карбонатов кальция и магния с продуктами гидратации портландцемента.
Влияние содержания и тонкости помола шлама на сроки схватывания цементного теста
Одним из важнейших показателей качества сухих строительных смесей и, в частности, вяжущих для их приготовления, является длительное сохранение их физико-технических характеристик.
По данным [136-138] при нормальных условиях хранения активность товарного портландцемента через 3 месяца снижается на 20%, через 6 месяцев - на 30% и более. Исследованиями [108] установлено, что в процессе длительного хранения цементов их водопотребность снижается, а сроки схватывания несколько удлиняются. В работах [95,125] показано, что хранение рядовых и тонкомолотых цементов в полиэтиленовых мешках в течение 6 месяцев приводит к увеличению нормальной густоты цементного теста и удлинению сроков схватывания. Прочностные показатели по сравнению с контрольным составом снизились на 5-15% при хранении вяжущих в мешках и в 2-2,5 раза при хранении их навалом. Выявлено также, что лежалые цементы с суперпластификаторами на дисперсных носителях имеют низкие темпы набора ранней прочности и несущественно снижают прочность в поздние сроки (через 3-6 месяцев).
Установлено [18], что разбавление портландцемента и извести тонкодисперсными наполнителями существенно снижает потерю активности смешанного вяжущего по сравнению с товарным портландцементом при его хранении. Сохранению активности смешанного вяжущего при его хранении способствует также введение добавок-электролитов и пластификаторов.
Таким образом, можно сделать следующие выводы: - длительное хранение портландцементов и вяжущих на их основе приводит к изменению водопотребности, замедлению сроков схватывания и снижению их активности; - эффективным способом предотвращения потери активности смешанных вяжущих является введение в их состав пластифицирующих добавок и электролитов; - влияние условий и длительности хранения смешанного вяжущего с наполнителем из шлама водоумягчения на его физико-технические свойства требует дополнительного исследования. Проведенный анализ научно-технической литературы показал, что перспективным направлением последних лет как в нашей стране, так и за рубежом, является внедрение в практику строительства сухих строительных смесей. Наибольший объем потребления при этом приходится на долю сухих штукатурных смесей. Эффективным способом регулирования строительно-технологических свойств сухих штукатурных смесей, снижения их себестоимости, а также расширения номенклатуры и повышения потребительского спроса является применение в их составах смешанных вяжущих с наполнителями из местного минерального сырья и побочных продуктов производства. Одним из крупнотоннажных побочных продуктов производства энергетической отрасли Республики Татарстан является шлам водоумягчения ТЭЦ, содержащий в своем составе значительное количество карбоната кальция. Ежегодно только на одной ТЭЦ в шлам - отстойниках собирается около 5 тыс. тонн шлама, который отвозится на свалку и не находит дальнейшего применения, создавая и экологическую проблему. В литературных источниках имеются некоторые данные о попытках использования шлама для получения портландцемента, извести, а также в качестве добавки к товарным растворам для штукатурных и кладочных работ. Однако систематических исследований влияния наполнителя из шлама водоумягчения ТЭЦ на свойства смешанных вяжущих, а также данных о его применении в составах сухих штукатурных смесей в научно-технической и патентной литературе не выявлено. Многолетние исследования в области смешанных вяжущих показали, что структура и прочность цементного камня из смешанных вяжущих с карбонатными наполнителями зависят от вещественного состава, прочности и структуры последних, а также от тонкости помола и количества вводимых наполнителей. Известно, что природные карбонатные наполнители могут участвовать как в процессах химического взаимодействия минералов цементного клинкера, так и в процессах структурообразования цементного камня на уровне физико-механических преобразований, что позволяет использовать их для направленного регулирования свойств цементных композиций. Оптимальное содержание природной карбонатной добавки зависит от минералогического состава исходного цемента, тонкости помола и способа измельчения компонентов вяжущего и в среднем составляет 10-20%. Сведений относительно влияния карбонатного наполнителя из шлама водоумягчения ТЭЦ на процессы гидратации и структурообразования цементного камня в литературных источниках не выявлено. Не установлено также каких либо данных о влиянии тонкости помола и содержания шлама на водопотребность, сроки схватывания, водоотделение, прочность и другие физико-технические свойства смешанного вяжущего для сухих штукатурных смесей и растворов на их его основе. Не исследованным на сегодняшний день остается вопрос эффективности применения пластифицирующих добавок (в частности суперпластификатора С-3) в комплексе с наполнителем из шлама водоумягчения и их влияния на свойства смешанного вяжущего. Не изучено влияние условий и длительности хранения смешанного вяжущего с наполнителем из шлама водоумягчения на его физико-технические свойства. Отсутствуют разработки в области технологии получения смешанных вяжущих с наполнителем из шлама водоумягчения ТЭЦ для сухих штукатурных смесей. В целом анализ литературных источников позволяет сделать заключение о том, что потенциальные возможности применения побочных продуктов производства, в частности карбонатного шлама водоумягчения, в качестве заменителя природного минерального сырья при получении смешанных вяжущих для сухих штукатурных смесей используются не в полной мере. Таким образом, проведенный литературный обзор и анализ результатов исследований в области смешанных вяжущих позволили сформулировать следующие рабочую гипотезу, цель и задачи исследования.
Изучение совместного влияния наполнителя из шлама водоумягчения и суперпластификатора С-3 на сроки схватывания цементного теста
В целом сроки схватывания смешанных цементов после хранения в течение 6 месяцев соответствуют требованиям ГОСТ 10178-89. Анализ изменения прочности вяжущих в процессе хранения производился по результатам испытания образцов цементного камня в возрасте 28 суток. Из полученных данных следует, что хранение вяжущих в течение 6 месяцев (как в мешках, так и навалом) не оказало отрицательного влияния на прочность образцов. Очевидно, это объясняется тем, что гидратированные частицы портландцемента в процессе формирования микроструктуры выполняют роль наполнителей и определяют ее свойства. Являясь близкими по своим кристаллохимическим параметрам к новой фазе, они в процессе формирования коагуляционной структуры твердения служат хорошей подложкой для возникновения зародышей кристаллизации, поскольку такой процесс является энергетически более выгодным, и способствуют упрочнению микроструктуры цементного камня [79,114].
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы: 1. Установлено, что шлам водоумягчения обладает низкой гигроскопичностью и введение его в товарные портландцементы способствует уменьшению сорбционного влагопоглощения вяжущих. 2. Установлено, что среда хранения смешанных вяжущих с наполнителем из шлама водоумягчения не оказывает существенного влияния на изменение их физико-технических показателей. 3. Показано, что характер изменения свойств смешанных вяжущих в процессе длительного хранения не отличается от товарных портландцементов; хранение смешанных вяжущих с наполнителем из шлама водоумягчения в течение 6 месяцев приводит к снижению их водопотребности, замедлению сроков схватывания и не оказывает существенного влияния на изменение прочности образцов цементного камня. 4. Срок хранения смешанных вяжущих с наполнителем из шлама водоумягчения соответствует требованиям ГОСТ и составляет 6 месяцев. 1. Установлено, что введение наполнителя из шлама водоумягчения в товарные портландцементы в количестве от 5 до 50% приводит к повышению их водопотребности, что требует применения добавок для ее снижения. 2. Выявлены зависимости сроков схватывания цементного теста от количества и тонкости помола наполнителя из шлама водоумягчения. Введение 5-10% шлама в товарные портландцементы ускоряет начало схватывания и не оказывает существенного влияния на конец схватывания цементного теста. Увеличение его количества свыше 20% замедляет сроки схватывания независимо от минералогического состава исходного портландцемента и наличия в нем минеральных добавок. Изменение тонкости помола наполнителя из шлама водоумягчения с 25 до 5% по остатку на сите №008 также замедляет сроки схватывания. 3. Установлена зависимость прочности цементного камня от количества и тонкости помола наполнителя из шлама водоумягчения, а также от минералогического и вещественного состава исходного портландцемента. Оптимальное количество наполнителя, при котором не происходит снижения прочности образцов цементного камня из смешанного вяжущего, составляет: для Ульяновского портландцемента -5% при тонкости помола шлама 25-15% по остатку на сите №008, для Мордовского портландцемента — до 15% при любой тонкости помола шлама, для Вольского портландцемента - 5% при тонкости помола шлама 25 и 5% по остатку на сите №008. 4. Определено положительное влияние шлама водоумягчения на формирование ранней прочности образцов из смешанного вяжущего, что имеет важное значение в технологии производства штукатурных работ. Наиболее интенсивный рост ранней прочности наблюдается при введении наполнителя из шлама водоумягчения в портландцементы с повышенным содержанием СзА. 1. Показано, что образцы цементного камня из смешанного вяжущего с наполнителем из шлама водоумягчения отличаются более интенсивным нарастанием прочности в поздние сроки твердения по сравнению с образцами, приготовленными на товарных портландцементах. 6. Установлено влияние наполнителя из шлама водоумягчения на водоотделение товарных портландцементов в зависимости от их минералогического и вещественного состава. Наибольший эффект снижения водоотделения (в 2-3 раза) достигается при введении шлама в портландцементы с низким содержанием СзА или с добавками доменных гранулированных шлаков; для цементов, содержащих активные минеральные добавки осадочного происхождения, снижение водоотделения менее значительно. 7. Показана эффективность введения суперпластификатора С-3 в смешанные цементы с наполнителем из шлама водоумягчения. Установлено, что с повышением содержания шлама в составе смешанного вяжущего до 20% оптимальная дозировка суперпластификатора С-3 снижается по сравнению с цементом без наполнителя: для Ульяновского портландцемента с 1% до 0,5-0,7%, для Мордовского портландцемента - с 0,8-1% до 0,4-0,6%." Введение оптимального количества С-3 позволило снизить нормальную густоту цементного теста в среднем на 8-10%, повысить прочность на 17-20%. При этом не выявлено отрицательного влияния суперпластификатора С-3, вводимого в смешанное вяжущее в количестве 0,2-1,2%, на формирование ранней прочности образцов цементного камня.
Разработка составов сухих смесей и исследование свойств растворов для производства штукатурных работ
Критерий Фишера для уравнения 11 равен 0,61,что не превосходит табличного 5,32. Полученное уравнение адекватно описывает процесс.
Анализ уравнения 9 показывает, что содержание шлама (фактор Хі) наибольшее влияние оказывает на формирование прочности цементного камня. С увеличением степени наполнения портландцемента шламом от 10 до 50% прочность образцов снижается. Тонкость помола наполнителя (фактор Х2) оказывает влияние на формирование прочности образцов только в сочетании с фактором Х3 (содержание суперпластификатора С-3). При более грубом помоле шлама и невысоких дозировках С-3 (т. е. при низких значениях факторов Х2 и Х3) влияние суперпластификатора на прочность более существенно.
Совместное действие факторов Xi и Хз показывает, что влияния С-3 на прочность цементного камня зависит от содержания шлама в составе смешанного цемента. Наибольший эффект от введения С-3 наблюдается при минимальном количестве шлама. Когда факторы Xj и Х3 принимают минимальные значения (т. е. при малом содержании шлама и невысоких дозировках С-3), прочность цементного камня принимает максимальное значение в данном факторном пространстве.
Анализ уравнения 11 показывает, что на активность смешанного вяжущего оказывают влияние все исследуемые факторы. По степени значимости их можно расположить в следующей последовательности: содержание шлама тонкость помола шлама количество суперпластификатора С-3, однако необходимо отметить превалирующую зависимость активности смешанного вяжущего от содержания шлама в его составе. Коэффициенты при факторах Xj и Хз имеют отрицательные знаки, при факторе Хг положительный. Это означает, что следует ожидать повышения активности смешанного вяжущего при увеличении тонкости помола шлама, а также при снижении количества шлама и дозировки С-3. Эффект парного взаимодействия факторов Xj - Хг и факторов Xi - Х3 показывает, что чем меньше степень наполнения товарного цемента шламом, тем более существенное влияние на активность смешанного вяжущего оказывают тонкость помола шлама и содержание суперпластификатора С-3. Таким образом, анализ уравнений регрессии, описывающих влияние содержания и тонкости помола наполнителя, а также количества суперпластификатора С-3 на процессы формирование прочности цементного камня и активности смешанного вяжущего позволил сделать следующие выводы: 1. На формирование прочности цементного камня и активность смешанного вяжущего наибольшее влияние оказывает степень наполнения портландцемента шламом. 2. Изменение тонкости помола шлама с 25 до 5% (по остатку на сите №008) не оказывает существенного влияния на прочность наполненного цементного камня. 3. С повышением тонкости помола шлама от 25 до 5% и увеличением его содержания в смешанном вяжущем от 10 до 50% эффективность влияния суперпластификатора С-3 на формирование прочности цементного камня снижается. Для оптимизации состава смешанного вяжущего был использован метод перебора различных комбинаций независимых переменных. На основании полученных уравнений регрессии 6,7,12,13 были определены значения исследуемых параметров (сроков схватывания цементного теста, прочности цементного камня и активности смешанного вяжущего) при фиксированной тонкости помола шлама (25, 15 и 5% по остатку на сите) и построены линии равного уровня, приведенные на рис. 4.1.- 4.4.
Анализ данных, приведенных на рис. 4.1. показывает, что с увеличением содержания шлама от 10 до 50% и тонкости его помола с 25 до 5% по остатку на сите начало схватывания цементного теста замедляется. Однако при любом содержании шлама, тонкости его помола и количестве С-3 в исследуемом факторном пространстве начало схватывания соответствует требованиям ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент». Конец схватывания цементного теста (рис.4.2.) с увеличением тонкости помола наполнителя также замедляется с 6 до 10 часов. При этом с учетом обеспечения конца схватывания цементного теста не позднее 10 часов максимально возможное содержание шлама с тонкостью помола 5% в составе смешанного вяжущего не должно превышать 45%.
