Efectele principale ale aditivilor minerali de dispersie convențională în beton sunt luați în considerare: micro-umplere și puzolan. Sunt analizate componentele efectului microfill și dependența acestora de consumul de ciment în beton. Se indică coeficienții de eficiență a aditivilor inerți și cenușă a centralelor termice.
• micronutrienți sau aditivi inerți (deșeuri pulverizate în timpul zdrobitorii de pietre etc.);
• MD activ cu o activitate pozzolanică mică (TPP de cenușă acidă);
• aditivi foarte activi (microsilica, pozzolani naturali).
Această diviziune nu este absolută. Aditivii inerți cu dispersie obișnuită (200-500 m 2 / kg) devin foarte activi în timpul măcinării ultrafine (mai mult de 1500 m2 / kg).
Efectele aditivilor foarte dispersați, împreună cu alte aspecte ale obținerii de betoane de înaltă calitate, sunt luate în considerare în monografia lui Yu M. Bazhenov, V.S. Demyanova și V.I Kalashnikov. Dar pentru betonul obișnuit, măcinarea suplimentară a MD sau a oricăror metode de separare a particulelor fine de la acestea este nedorită, deoarece conduc la o creștere notabilă a costurilor. Mai mult, prin dispersie obișnuită, ele pot îmbunătăți proprietățile complexe ale betonului, cu un efect economic simultan, reducând nu numai consumul de ciment, ci și agregatele.
Principalele efecte ale MD în beton sunt micro-umplere și puzolan (activitate chimică în raport cu Ca (OH) 2).
În plus, MD poate schimba cerința de apă a amestecurilor de beton.
Eficacitatea aditivilor activi pozzolanici crește odată cu tratamentul termic al betonului, dar astăzi efectele lor sunt mai interesante pentru practică în condiții de întărire normală, care este discutată mai jos. Cele mai multe date furnizate au fost obținute pe amestecuri mobile la o cheltuială MW de aproximativ 100 kg / m3.
Proporția fiecărui efect în creșterea rezistenței depinde de activitatea chimică a aditivului. reacție furioasă cu Ca (OH) 2 fluxuri încetinit, rezultând într-un standard de 28 de zile, și cu atât mai mult într-un efect mai mic de vârstă principal în beton - mikronapolnyayuschy, este cel mai dificil. Prin urmare, atunci când se ia în considerare "comportamentul" MD în beton, accentul se pune pe acest efect, utilizând date obținute atât pentru centrale termice cu cenușă de calciu cu conținut scăzut de calciu, cât și pentru aditivi inerți.
efect Mikronapolnyayuschim numit îmbunătățind rezistența betonului la un debit constant al cimentului atunci când sunt administrați aditivi sub formă de particule inerte, se observă, uneori, chiar și la o anumită cerere creșterea de apă a amestecului. Ca aditiv utilizat pentru a studia acest efect într-o formă "pură", se utilizează de obicei nisip de sol.
Trebuie remarcat faptul că umplerea diferitelor materiale (la care se face referire în acest caz ca matrice) cu pulberi dispersate sau alte componente este utilizată pe scară largă pentru a produce materiale compozite. Umplerea pietrei de ciment cu particule dispersate are propriile particularități. Dacă polimerii și matricele metalice sunt dense și densitatea lor nu se schimbă în timpul umplerii, matricele de ciment sunt poroase și când porozitatea este redusă, porozitatea lor scade. Dar acest lucru se întâmplă numai atunci când concentrația de particule solide în testul de ciment, piatra, este crescută, adică când MD este introdus fie în locul nisipului, fie în ciment și nisip în același timp.
Efectul de microfilling este o consecință a unui număr de impacturi ale MD asupra amestecului de beton, întărirea și betonul solidificat.
În amestecul de beton cu introducerea MD:
• cantitatea de particule dispersate și concentrația lor în test crește, ceea ce reduce stratificarea amestecului, cel mai semnificativ la costurile reduse ale cimentului. Rolul materialelor de umplutură în reducerea stratificării crește cu utilizarea amestecurilor de înaltă mobilitate și turnate, precum și a betoanelor autocompactante. În cel de-al doilea, cantitatea necesară de particule dispersate atinge 500-600 kg / m3;
• Se îmbunătățește compoziția granulelor din componenta de nisip de ciment, ceea ce poate reduce cererea de apă a amestecului de beton.
În procesul de întărire a betonului, apar următoarele procese:
• gradul de hidratare a cimentului la o vârstă fragedă crește. Odată cu introducerea MD, apare o interfață suplimentară mare a "aditivului-apă". Pe suprafața MD, produsele de hidratare a cimentului sunt depuse, iar cele mai mici particule ale acestuia pot servi drept centre de cristalizare. Toate acestea conduc la un grad mai mare de hidratare la o vârstă fragedă, unele dintre efecte persistă și mai târziu;
• În unele cazuri, rezistența la rupere a betonului crește. Microcracare poate apărea în betonul îmbătrânit timpuriu datorită eliberării căldurii a cimentului. Introducere MD poate reduce consumul de ciment și eliberarea de căldură a betonului, ceea ce reduce probabilitatea formării microcracturilor termice. Acest efect este cel mai important pentru structurile masive.
În cazul betonului solidificat, efectele MD sunt:
• Umplerea fizică a pietrei de ciment. După cum sa menționat mai sus, atunci când este administrat MD înlocui complet sau parțial nisip în pasta de ciment - roca crește concentrația particulelor solide (ciment + adaos), cantitatea de apă pe unitatea de volum este redusă, rezultând în piatră cu porozitate redusă. Acest efect se manifestă în întreaga gamă de costuri de ciment;
• o creștere a uniformității are loc pentru betoanele cu costuri scăzute de ciment datorită scăderii separării amestecului de beton atunci când MD este introdus. Ea completează efectul reducerii porozității, ceea ce face ca efectul general de micro-umplere să fie cel mai mare în acest caz. Odată cu creșterea consumului de ciment, acest efect scade și dispare, iar creșterea rezistenței cu consum mediu de ciment este determinată în primul rând de o scădere a porozității pietrei de ciment;
• deteriorarea calității pietrei de ciment. Când este umplut, apare suprafața secțiunii "produse de hidratare a cimentului - MD", slăbind piatra de ciment.
Efectul porozitate și calitatea neumplut și umplute cu beton rezistenta pasta de ciment, calculat din datele prezentate în tabelul 1, care arată că consumul de ciment și 400 kg / m 3 Rolul pozitiv al reducerii porozității predomină și creșteri concrete de rezistență ca introducerea de cenușă, așa și nisipul măcinat. Dar această creștere este mai mică decât cu o scădere a porozității datorită creșterii consumului de ciment. Gradul de "slăbire" a acțiunii MD depinde de activitatea sa chimică. La o porozitate de ciment piatră beton cu rezistență egală, scade în ordinea: piatra de ciment - ciment piatra cenusa - sol piatra de ciment cu nisip.
Efectul de deteriorare a calității pietrei de ciment devine principalul la costurile ridicate ale cimentului (Tabelul 1).
Unele "defecte" ale suprafețelor de interfață MD cu produse de hidratare a cimentului au fost evidențiate în mod repetat în literatură, mai ales pentru cenușă, dar și pentru aditivi inerți. Electron-microscop de examinare din beton suprafețele spărturii arată că o cantitate mai mare de produse de hidratare rămâne pe suprafața de boabe de cenușă, urmată de calcar, este sărac în cea mai mare parte a suprafeței de nisip, care arată deteriorarea de aderență.
Influența caracteristicilor MD asupra efectului de rezistență în beton este asociată în primul rând cu dispersia lor. Din păcate, în multe studii, MD sunt studiate în beton cu costuri medii ale cimentului. În același timp, consumul de MD, efectele acestora, precum și rolul dispersiei, depind în mod semnificativ de consumul de ciment.
La costuri scăzute ale cimentului, rolul dispersabilității, precum și alte proprietăți ale aditivilor, este neglijabil. Compoziția de cereale a componentei de nisip ciment este nesatisfăcătoare, iar amestecurile sunt stratificate. Introducerea unor astfel de amestecuri aproape toate materialele de umplutură dispersate, chiar și datorită creșterii cererii de apă, conduc la o creștere a rezistenței betoanelor și a soluțiilor. După cum se știe, chiar și argila mărește puterea soluțiilor slabe. Ash TPP cu cererea de apă de 80%, introdus într-o cantitate de 100-150 kg / m3 de beton cu un consum redus de ciment, puterea sa nu este redusă și chiar puțin a crescut. Cerința de apă a amestecului de beton în același timp, a crescut până la 20 l / m 3. efect totuși mikronapolnyayuschy care cuprinde pasta de ciment și de a crește uniformitatea preponderente. Desigur, acest caz este limitat. Dar, cu o cerință de apă mai mică de 60%, cenușa poate da deja un efect de tărie vizibil în betoanele cu un consum scăzut de ciment, desigur, cu cât este mai mare aceasta este mai mică.
Cu creșterea consumului de ciment, compoziția de cereale a componentei de ciment-nisip se îmbunătățește, iar separarea amestecului scade. Aceasta duce la o scădere a efectului de rezistență al MD, care pentru betonul cu consum mediu de ciment este determinat în principal de umplerea fizică a pietrei de ciment. Rolul dispersiei aditivilor crește în acest caz. Granulele lor mici pot umple golul între granulele de ciment, îmbunătățind deja microgranulometria liantului. În același timp, rolul acestui efect, cel puțin în domeniul dispersiilor de 200-500 m2 / kg și chiar 1000 m2 / kg, este mic. Nu există "izbucniri" de rezistență, indicând intrarea în masă a boabelor aditivului în golurile dintre granulele de ciment, nu se găsește. Conform unui număr de studii, o creștere a dispersiei nisipului măcinat de la 200-300 m 2 / kg la 800-1000 m 2 / kg a dus la o creștere a rezistenței betonului cu 5-10%. O creștere oarecum mai mare a rezistenței (5-8%), cu o creștere a suprafeței specifice a nisipului de la 300 la 500 m2 / kg, a fost observată la locul de muncă. Dar nu poate fi recunoscută ca fiind semnificativă.
Pentru cenușă cu dispersie crescătoare, cererea de apă scade și crește activitatea puzzolanică. Și totuși, efectul de rezistență al creșterii dispersiei cenușii în intervalul analizat nu este, de asemenea, foarte mare. O generalizare a datelor publicațiilor b arată că, odată cu creșterea suprafeței specifice a solului de la 200-300 m 2 / kg la 400-500 m 2 / kg, rezistența betonului a crescut cu 5-20%.
La costuri ridicate, de aproximativ 400-500 kg / m 3. ciment, efectul de rezistență al MD dispare. După cum se știe, chiar și la debite de ciment 500 kg / m 3 oferă o creștere mai mică a rezistenței (necesarul de apă crește amestec mai puternic și - volumul de pastă de ciment din beton). Atunci când este administrat în astfel de betoanele MD crește, de asemenea, cererea de apă a amestecului, iar rolul de beton întărit al deteriorării calității pietrei de ciment la umplutura. Reducerea rezistenței betonului cu ciment nisip la sol a început la o rată de 400 kg / m3 de beton și cenușă - 500 kg / m 3 în ciuda care apar atunci când este injectat reducere pasta de ciment porozitate (tabelul 1) și cauza acesteia poate fi considerată o deteriorare majoră rol ciment de piatră cu V / C scăzut la umplere.
Astfel, cu o creștere a consumului de ciment, nu numai cantitatea optimă de MD este redusă, dar și efectul lor de micro-umplere este redus și dispare.
În același timp, împreună cu o cantitate mare de date privind ineficiența dispersiei convenționale MD în beton cu un consum ridicat de ciment, există, de asemenea, rezultate conform cărora eficacitatea solurilor suficient de dispersate la costuri ridicate ale cimentului crește. Explicațiile la acest fapt nu au fost găsite, se poate presupune doar că este asociată cu dispersia floculantelor de ciment cu boabe de cenușă. Poate că doar cele mai mici granule de cenușă joacă un astfel de rol. Numărul lor în unele cenușă poate fi destul de mare, în ciuda unei mici fracții de masă, deoarece cu o diminuare a dimensiunii boabelor cu un factor de 10, numărul lor crește cu 1000 de ori cu aceeași masă.
Activitatea puzolanică a MD este determinată în primul rând de prezența silicei amorfe în compoziția sa, care interacționează cu Ca (OH) 2 pentru a forma hidrosilicate de calciu cu dispersie înaltă, cu proprietăți astringente crescute. Acest lucru contribuie atât la creșterea rezistenței, cât și la dimensiunile reduse ale porilor, acestea din urmă reduc permeabilitatea betonului. Din grupurile MD considerate, această activitate este posedată de cenușă acidă a CTP, care este predominant sticlă aluminosilicată, cu predominanța componentei silicate.
Cenușa diferă în ceea ce privește debutul târziu al reacției Pozzolan (în medie la vârsta de 7 zile) și cursul său lent în prima lună de întărire. Cea mai mare parte a acestuia se produce la vârsta de 30-90 de zile, intensitatea intensă a întăririi betonului cu cenușă persistă la o umiditate suficientă și la o dată ulterioară. Cel mai complet acest efect este folosit atunci când este posibilă atribuirea unei vârste standard de beton mai mult de 28 de zile. Dar, în situația obișnuită, este utilă, pentru că va duce, de asemenea, la o marjă suplimentară de rezistență și la o permeabilitate redusă și, prin urmare, la o durabilitate sporită a unui astfel de beton. Dar nu ar trebui să existe o legare completă a Ca (OH) 2. ceea ce ar încălca efectul său pasivant asupra armăturii din oțel. Prin urmare, cantitatea de cenușă introdusă în beton este limitată (GOST 25818-91).
Efectul pozzolanic se manifestă în întreaga gamă de costuri de ciment. În ceea ce privește aurul, până la 28 de zile de la vârsta de un pic, aceasta nu schimbă în funcție de efectul lor mikronapolnyayuschego negativ asupra consumului de ciment, dar însumate cu ea, prevede cenușă Forța de aderență efect mai mare decât aditivi inerți.
Cererea de apă din beton se amestecă atunci când este administrat MD din roci dense variază ușor, dar cenușa poate avea pe ea un impact suficient de mare. ash grosier de obicei, au o cerere mare de apă, datorită particulelor mari de formă neregulată și conținuturi mai mari de combustibil nears (exemplul dat mai sus), în timp ce foarte cenușă (particule sferice, low SPT) plastifia amestecul de beton. În efectele de mai sus de îmbunătățire a puterii valorilor minime de dispersie sol obținute în oamenii de știință germani unde cenușă au fost testate cu un conținut de apă constant de amestecuri (de exemplu, 5%). Când se ia în considerare cerința de apă a cenușii, efectul de dispersie crește. efect în studiul concret cu 26 de loturi de diferite plante sol britanice, unde cererea de apă a amestecurilor a fost redus la 15%, rezistența tot mai mare de dispersie a fost de 20%.
Eficacitatea MD în beton este evaluată prin diferiți indicatori: creșterea rezistenței (atunci când este introdusă în loc de nisip), economia cimentului, coeficientul de eficiență (Ke). Acesta din urmă pare cel mai convenabil pentru practică. Este numeric egal cu economisirea cimentului atunci când o unitate de MD este injectată în beton. Astfel, Κэ = 0,5 înseamnă că pentru fiecare kilogram de aditiv de intrare la conservarea rezistenței consumul de ciment poate fi redus cu 0,5 kg.
Din păcate, valoarea lui Ké depinde nu numai de caracteristicile MD, ci și de cantitatea, consumul de ciment și de aditivii activi - și vârsta betonului. Dar aceleași deficiențe au și alți indicatori ai eficacității MD, tk. toate acestea se bazează pe efectul de rezistență, și anume depinde de factorii enumerați. Cea mai semnificativă dintre ele, după cum sa arătat mai sus, este consumul de ciment.
Pentru aditivii inerți de dispersie obișnuită, atunci când se ia în considerare consumul de ciment, se observă valori suficient de stabile ale lui Re. Datele pentru nisipul de sol sunt prezentate în tabelul 2.
În apropierea valorilor de mai sus se observă calcar. Se pare că aceste date pot servi ca punct de referință pentru evaluarea eficacității betonului de materiale pulverizate inerte. Trebuie remarcat faptul că există date separate privind eficiența sporită a unui număr de roci sfărâmate în compozițiile de ciment, ceea ce poate fi explicat prin activitatea puzzolană a boabelor lor mici.
Pentru cenușă, Ke are valori mai mari, în timp ce variază pe o gamă largă, ceea ce reflectă fluctuațiile semnificative ale proprietăților cenușii care afectează efectul lor de rezistență în beton. Prelucrarea datelor din literatură pentru 12 cenușii interne și externe a arătat că 3/4 dintre aceștia aveau Ke (în betonul vechi de 28 de zile) de la 0,2 la 0,6, cu o tendință de scădere cu creșterea consumului de ciment. Valorile substanțial mari ale Re ale unor soluri în comparație cu aditivii inerți sunt explicați nu numai prin activitatea puzolanică, ci și prin scăderea cerinței de apă a betonului cu dispersarea crescută a acestora. Dar pentru alte 3 rele, cu o creștere a consumului de ciment, a existat o creștere accentuată a lui KE până la magnitudini anormale de ordinul 1, care nu a găsit suficiente explicații. Datele de mai sus indică oportunitatea testării experimentale a cenușii specifice în betoanele cu consum diferit de ciment, cu un calcul suplimentar al lui Ke. sau prin asignarea directă a compozițiilor de beton cu cenușă în funcție de rezultatele obținute. Aceeași abordare se poate aplica și altor aditivi minerali.
Discuțiile și clarificările privind mecanismele de acțiune ale CBM și efectele acestora, în funcție de consumul de ciment, pot promova utilizarea eficientă a diferiților aditivi minerali în beton.
AG ZOTKIN, Cand. tehn. Științe, Universitatea Tehnică din Irkutsk
C Situația actuală și prognoza de dezvoltare a pieței din Rusia de ciment și beton celular pot fi găsite în rapoartele Academiei de piețe industriale Conjunctura „Ciment Market din Rusia“ și „Piața autoclav și tehnici de întărire fără autoclavare în Rusia.“
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: