авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Ультрадисперсные пуццолановые добавки для гидроизоляционных растворов

-- [ Страница 2 ] --

Измерение плотности песка проводили по ГОСТ 8735. Истинная плотность песка фракции 2,5…0,14 составила 2,61 г/см3, фракции 1,25…0,14 – 2,58 г/см3. Насыпная плотность песка фракции 2,5…0,14 составила 1575 кг/м3, фракции 1,25…0,14 – 1590 кг/м3. Песок обладает пустотностью 39,8 % и 38,4 % для соответствующих фракций.

Исследования эксплуатационных характеристик растворных смесей и строительных растворов проводили в соответствии с нормативно-технической документацией (ГОСТ 5802, ГОСТ 28013, ГОСТ 12730.5, ГОСТ 28089, ГОСТ 31356-2007, ГОСТ 31357-2007, СП 82-101-98).

Пуццолановую активность кремнеземистых добавок определяли по методике, основанной на их способности поглощать известь из известкового раствора предложенной Ю.М.Буттом и В.В.Тимашевым. Измерение удельной поверхности образцов (SУД) по методу БЭТ проводили на приборе SORPTY-1750 фирмы Саг1о Егbа. Структурированность ультрадисперсных добавок определяли по величине абсорбции дибутилфталата. Определение размеров частиц в водной суспензии проводили на приборе SALD-2101. Полученные данные обрабатывали по программе WING-2, входящей в пакет программного обеспечения к прибору.

Рентгенофлуоресцентный анализ проводили на спектрометре ARL OPTIM’X – 035. ИК-спектроскопические исследования - на спектрофотометре ИК-Фурье компании Thermo Electron, семейства Nicolet Nexus™ модели Nexus методом взвесей в бромиде калия (методом прессования таблеток). Порометрию образцов исследовали на ртутном поромере РOROSIMETER-2000 (фирма Fisons, Италия). Ход эксперимента контролировали компьютером по программе MILESTONE-100-SOFTWARE фирмы Fisons. Термический анализ проводили на дифференциальном термическом анализаторе DTG-60, фирмы Shimadzu, представляющем сопряженный ДТА-ТГ прибор. Рентгеновские исследования проводили на дифрактометре ДРОН - 3 методом порошковой дифрактометрии. Морфологические характеристики образцов исследовали с помощью электронного микроскопа ВS-350 фирмы Теs1а.

Третья глава посвящена исследованию морфологических и физико-химических характеристик, пуццолановой активности добавок ультрадисперсного кремнезема.

Результаты исследований морфологических характеристик ультрадисперсных пуццолановых добавок показывают, что частицы и агрегаты частиц МК и БС имеют сферическое строение, а частицы АДК – чешуйчатое (рис. 1). Самой дисперсной является добавка БС. Агрегаты ее частиц имеют самые большие размеры после диспергирования водной суспензии ультразвуком (УЗ). Из этого следует, что связь между отдельными частицами в агрегатах относительно велика. Об этом свидетельствуют данные анализа гистограмм распределения частиц по размерам в водной суспензии (табл. 3), а так же данные микроскопических исследований (рис. 1). Добавка АДК в водной суспензии находится в виде отдельных, практически неагрегированных частиц.

а) б) в)

Рис. 1 – Электронно-микроскопические снимки добавок:

а) МК; б) БС; в) АДК

Таблица 3 - Характеристики ультрадисперсных кремнеземистых добавок

Добавка Размер первичных частиц, мкм Диаметр агрегатов, мкм Пористость, порозность Пуццо-лановая активность, %
в водной суспензии после дисперги-рования УЗ Объем пор, см3/г Диаметр пор, нм
Микрокрем-незем 0,10 (диаметр) 47,036 6,648 0,1235 14,0 71
Белая сажа 0,02 (диаметр) 72,927 16,182 0,3494 10,8 84
Аморфный диоксид кремния 7,00 (длина) 0,10 (толщина) 7,818 6,029 0,3234 5,4 84

Данные ртутной порометрии ультрадисперсных кремнеземистых добавок представлены в табл. 3. Добавка АДК – пористая, она имеет наименьший радиус пор и объем пор, сравнимый с объемом пор БС. Исходя из значений величин удельной поверхности, объема и радиуса пор следует предположить, что наибольшей поверхностной активностью, а, следовательно, наибольшей реакционной способностью будут обладать добавки АДК и БС по сравнению с МК.

Результаты исследования химического состава добавок показывают, что все добавки аморфны. Это подтверждено данными рентгенофазового анализа. Все добавки гидрофильны, они содержат воду в виде молекул (адсорбированную) и гидроксогрупп. Самое большое количество воды находится в добавках БС и АДК. Это подтверждено данными ИК-спектроскопического и термического анализов.

По данным ИК-спектроскопии (рис. 2) ультрадисперсные кремнеземистые добавки БС и АДК отличаются наличием полосы поглощения в области 950...900 см-1. Это указывает на большое количество гидроксильных групп на поверхности и в объеме добавок. Широкая область поглощения при 1000…1250 см-1 в ИК-спектрах АДК и БС, по сравнению с узкой полосой поглощения при 1100 см-1 в ИК-спектре МК, свидетельствует о более высокой степени их аморфизации. Уменьшение интенсивности полосы поглощения в области 3500…3600 см-1, отвечающей за валентные колебания групп О-Н, и полосы при 1620 см-1 (деформационные колебания Н-О-Н) в ИК-спектрах микрокремнезема по сравнению со спектрами БС и АДК объясняется уменьшением содержания молекулярно связанной воды в добавках. По данным термического анализа химически несвязанная вода из добавки АДК выделяется при более высоких температурах (150…180 °С), чем из добавки МК (40…60 °С).

 ИК-спектры добавок-9

Рис. 2 - ИК-спектры добавок ультрадисперсного кремнезема:

1 – МК; 2 – БС; 3 – АДК

Добавки БС и АДК более гидратированы и имеют более развитую поверхность по сравнению с микрокремнеземом. Следовательно, они должны быть более реакционноспособными и обладать повышенной пуццолановой активностью по сравнению с микрокремнеземом.

Различия в пуццолановой активности МК, БС, АДК (табл. 3) обусловлено большей поверхностной активностью АДК и БС (значением удельной поверхности (табл. 1) и объемом пор в добавках), а также степенью гидратированности поверхности. Эти данные подтверждают сделанное ранее заключение, что добавки БС и АДК более реакционноспособны по сравнению с микрокремнеземом.

Таким образом, наибольшее значение пуццолановой активности и степени гидратированности имеют добавки БС и АДК. Поэтому, можно предположить, что для улучшения эксплуатационных характеристик содержание добавок АДК и БС в растворной смеси должно быть в меньшем количестве, по сравнению с микрокремнеземом.

Четвертая глава посвящена исследованию механизма действия добавок ультрадисперсного кремнезема на процесс образования цементного камня.

Проведены физико-химические исследования продуктов твердения цементного камня. Количество добавок суперпластификатора, БС и АДК составляет 1 % от массы портландцемента, микрокремнезема – 10 % от массы портландцемента.

ИК-спектры строительных растворов на основе портландцемента с применением добавок МК, БС, АДК снимали в возрасте 28 суток, рис. 3. Спектры вяжущего и вяжущего с добавкой МК отличаются наличием полосы поглощения 857 см-1, отвечающей за наличие высокоосновных гидросиликатов кальция. Следовательно, в образцах с добавкой БС и АДК отсутствует эта форма высокоосновных гидросиликатов кальция.

Рис. 3 - ИК-спектры: 1 - цементного камня без добавок;

цементного камня с добавками:

2 – МК 10 %;3 – АДК 1 %; 4 – БС 1 %

Термический анализ цементного камня (портландцемента ПЦ500-Д0) и цементного камня с добавками суперпластификатора С-3 и АДК проводили в возрасте 7, 28 суток. В исследуемых образцах обнаруживается химически несвязанная вода и портландит Са(ОН)2. В интервале температур эндоэффекта портландита (105…106 С и 454 С) потеря массы образца с добавкой АДК по сравнению с бездобавочным образцом в возрасте 7 суток снижается в 2 раза, в возрасте 28 суток - на 40 %.

В возрасте 28 суток в интервале температур 600…800 С в образце с добавкой АДК фиксируется один пик при температуре 712 С, в бездобавочном образце пик имеет сложную форму с двумя вершинами при 693 и 738 С. Сложность пика бездобавочного образца указывает на большее число форм высокоосновных гидросиликатов кальция.

Следовательно, при введении в вяжущее АДК наблюдается снижение количества портландита, увеличивается количество гидросиликатов кальция.

На рентгенограммах образца вяжущего (ПЦ500-Д0) и вяжущего с добавлением суперпластификатора и АДК (рис. 4) зафиксированы пики, характерные для портландита, высокоосновных и низкоосновных гидросиликатов кальция.

По данным рентгенофазового анализа в цементном камне с добавкой АДК по сравнению с бездобавочным цементным камнем увеличивается количество низкоосновных гидросиликатов кальция, при этом уменьшается количество высокоосновных гидросиликатов, портландита. На рентгенограммах фиксируются пики тоберморитоподобных гидросиликатов кальция, а также пики, соответствующие ксонотлитоподобным гидросиликатам кальция.

 Рентгенограммы в возрасте 28-10 Рис. 4 - Рентгенограммы в возрасте 28 суток: а) цементный камень;

б) цементный камень с добавкой АДК 1 %. 1 – портландит;

2 – тоберморитоподобные гидросиликаты кальция C5S6H;

3 – ксонотлитоподобные гидросиликаты кальция C6S6H;

4 – высокоосновные гидросиликаты кальция

Таким образом, по данным физико-химических исследований в образце цементного камня с добавкой АДК в отличие от образца цементного камня без добавок, увеличивается количество низкоосновных гидросиликатов кальция. Гель низкоосновных гидросиликатов кальция обладает клеящей способностью, что может способствовать увеличению адгезионной прочности строительного раствора. Наряду с тоберморитоподобными гидросиликатами кальция (характерными для бездобавочных образцов), фиксируются пики, соответствующие новому продукту - ксонотлитоподобным гидросиликатам кальция. Закристаллизованные удлиненные ксонотлитоподобные формы гидросиликатов кальция могут армировать строительный раствор, что должно привести к уменьшению деформаций усадки при твердении раствора.

Результаты микроскопических и электронно-микроскопических исследований структуры строительных растворов, состоящих из портландцемента ПЦ500-Д0 (цементно-песчаное отношение 1/2) с добавлением суперпластификатора С-3 и добавки АДК (рис. 5 а), показывают, что структура цементного камня более однородная по сравнению со структурой раствора с добавкой МК. Она состоит из пластин, которые плотно прилегают друг к другу. Образованию однородной структуры способствует более равномерное распределение частиц добавки в портландцементе при приготовлении растворной смеси: частицы АДК и портландцемента имеют сравнимые размеры, при этом частицы АДК не агрегируются. По данным ртутной порометрии при введении 1 % добавки АДК в растворе образовываются поры, средним радиусом 19,7 нм.

а) б)

Рис. 5 – Электронно-микроскопические снимки строительных

растворов с добавками: а) АДК 1 %; б) МК 10 %

На рис. 5 б представлен снимок строительного раствора с добавкой МК. Видно, что система менее однородна, она имеет образования разной формы, как пластинчатые, так и имеющие игольчатую структуру. По данным ртутной порометрии раствор имеет более крупные поры средним радиусом 95,7 нм.

Таким образом, по данным микроскопических и электронно-микроскопических исследований, при введении добавки АДК в растворную смесь в количестве 1 % от массы цемента, получается строительный раствор с более однородной структурой и малым радиусом пор по сравнению с бездобавочным образцом и образцом, содержащим 10 % МК. Уплотнению структуры и ее однородности способствует образование большего количества дисперсных низкоосновных гидросиликатов кальция. При их образовании снижается размер пор, что должно привести к снижению водопоглощения, а, следовательно, увеличению водонепроницаемости.

В пятой главе приведены результаты исследований по влиянию добавок ультрадисперсного кремнезема на эксплуатационные свойства растворных смесей и строительных растворов.

Составы растворных смесей, при отношении «цемент/песок» (Ц/П) равном: 1/1, 1/2, 1/3, приведены в табл. 4. Количество добавок суперпластификатора и ультрадисперсного кремнезема найдено при помощи трехфакторного планирования эксперимента по показателям прочности на сжатие. В качестве варьируемых факторов использовали: цементно-песчаное отношение, количество суперпластификатора, количество добавки ультрадисперсного кремнезема. Максимальное количество ультрадисперсных пуццолановых добавок принимали с учетом минералогического состава портландцемента.

Растворные смеси исследовали по показателям подвижности, водоудерживающей способности, расслаиваемости. Строительные растворы испытывали по показателям прочности на сжатие, плотности, водопоглощению, водонепроницаемости, адгезионной прочности, морозостойкости.

Таблица 4 - Составы растворных смесей

№ п/п Цементно-песчаное Ингре- отноше- диенты ние Содержание, % масс.
Ц/П = 1/1 Ц/П = 1/2 Ц/П = 1/3
1 Портландцемент 50 49,5 47,4 33,3 33,1 32,2 25 24,5 24,4
2 Кварцевый песок 50 49,5 47,4 66,7 66,2 64,3 75 75 73
3 Суперпластифи-катор С-3 - 0,5* 0,5* - 0,35* 0,3* - 0,25* 0,2*
4 Добавка ультрадисперсного кремнезема - 0,5* 4,7** - 0,35* 3,2** - 0,25* 2,4**

Примечание:

* - содержание соответствует 1 % от массы портландцемента;

** - содержание соответствует 10 % от массы портландцемента.

Подвижность растворных смесей при введении 1 % добавки БС снижается на 2 см, при введении 1 % АДК или 10 % МК – на 1 см по сравнению с бездобавочным раствором. Подвижность бездобавочного раствора в зависимости от цементно-песчаного отношения изменяется в пределах 10,0…10,8 см. Растворы соответствуют марке Пк3 по ГОСТ 28013.

Водоудерживающая способность исследуемых растворных смесей составляет около 99 %, расслаиваемость - около 1%. Это постоянство значений объясняется использованием в строительных смесях фракционированного песка. Водоцементные отношения растворных смесей приведены в табл. 5.

Результаты исследования прочностных показателей строительных растворов на основе портландцемента ПЦ500-Д0 с отношением «цемент/песок» (Ц/П) равном: 1/1, 1/2 и 1/3 с добавкой суперпластификатора (СП) и добавок ультрадисперсного кремнезема (Д) показаны на рис. 6.

 а) б) в) Прочность на сжатие-13

а)

б) в) Прочность на сжатие-14б)

в) Прочность на сжатие строительных-15в)

Рис. 6 - Прочность на сжатие строительных растворов на основе ПЦ500-Д0 при Ц/П, равном: а) 1/1, б) 1/2, в) 1/3 1 – бездобавочный, с добавками: 2 – МК; 3 – БС; 4 – АДК

Таблица 5 – Водоцементные отношения растворных смесей

Добавка ультрадисперсного кремнезема Количество добавки, %* Водоцементное отношение
Ц/П=1/1 Ц/П=1/2 Ц/П=1/3
Микрокремнезем 1 0,23 0,29 0,35
10 0,26 0,30 0,38
Белая сажа 1 0,25 0,30 0,38
10 0,53 0,62 0,75
Аморфный диоксид кремния 1 0,24 0,28 0,35
10 0,38 0,42 0,53
Бездобавочный - 0,30 0,39 0,47


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.