Minerālo saistvielu pētījumi Silikātu materiālu institūtā

Parādīti pēdējās desmitgades pētījumi minerālo saistvielu jomā. Pētīta dažādu aktīvo ķīmisko piedevu ietekme uz betona struktūru, mehāniskajām un fizikālajām īpašībām. Novērtēta iegūto betonu korozijas izturība pret sulfātu sāļu šķīdumiem. Pētīta dažādu rūpniecisko blakus produktu – pelnu – kā pucolānu piedevas ietekme uz betona īpašībām.Investigation of Mineral Binders in the Institute of Silicate MaterialsThe influence of natural and artificial pozzolanic and micro-filler additives on the cement paste hydration process, structure, properties was studied. Different additives and chemical compositions were used: micro- and nano-silica, amorphous silicon dioxide synthesized by sol-gel method, glass powder, highly disperse sand, different types of ash. The pozzolanic activity of additives mainly depends on quantity and specific surface area, i. e., the dispersity of active SiO2 and Al2O3. Depending on the pozzolanic activity chemical additives can be used as concrete aggregates or as active additives.The influence of superplasticizer Semflow MC (SP) on microstructure and properties of concrete was investigated. The compressive strength of concrete with SP increased to 154 MPa, corresponding to HPC. The capillary absorption of water and solutions containing sulphate ions into HPC depends on amount of SP. The depth of penetration of solution in the samples decreases consistently by increasing the amount of SP. The formation of crystalline phase during maturation was analysed, and it was found that by increasing testing time the amount of portlandite decreased and calcium hydrosilicate formed. The concrete samples with low W/C ratio, pozzolanic additives and SP up to 2.5 % according mechanical and chemical properties conform to the characteristics of HPC. The investigated concrete has high chemical resistance to solutions containing sulphate ions.Keywords – binders, concrete, pozzolanic additives, ash, concrete corrosio

A Study of Metal-Cement Composites with Additives

The application of small-sized metal fillers (SMF) provides a combination of high bulk density, increased durability and ferromagnetic properties of composite materials on the cement basis. However, the total strength of the composite can be compromised by poor adhesion of metal particles with the cement matrix. The use of versatile additives like microsilica and metakaolin is able to improve the structural integrity and mechanical properties of heavy concretes. The paper considers the results of a study using specimens of heavy concretes with SMF aiming to estimate its strength, structural features and ultrasonic parameters. It was found that the contact of SMF particles with the cement was not perfect, since the voids appeared between them and the cement matrix during the cement hydration process (exothermal reaction). Due to the border porosity, the specimens with the metal fillers have lower compressive strength, lower ultrasound velocity and increased frequency slope of attenuation. Microsilica and metakaolin additives facilitate better contact zone between the cement matrix and metal fillers

Augstas izturības betona mikrostruktūras, mehānisko īpašību un ķīmiskās izturības likumsakarības

Rakstā apkopota informācija par augstas izturības betonu, tā īpašībām un izmantotām izejvielām, pamata un speciālām ķīmiskām piedevām. Apskatīti betona korozijas iemesli un notiekošie procesi. Eksperimentālajā daļā pētīti betona paraugi ar dažādu superplastifikatora daudzumu. Noteikta betona paraugu ūdens un sulfāta sāļu šķīdumu uzsūce, mineraloģiskais sastāvs, mehāniskās īpašības atkarībā no pieliktā superplastifikatora daudzuma. Pēc eksponēšanas sulfātu sāļu šķīdumos betona paraugiem veikta vizuālā novērtēšana, šķīduma pH, svara izmaiņu, mineraloģiskā sastāva izmaiņas izvērtēšana, porozitātes un spiedes stiprības noteikšana

Influence of Al-W-B Recycled Composite Material on the Properties of High Performance Concrete

The aim of this study is to obtain high performance boron containing material with sufficient carrying capacity with increased porosity and lower density at the same time. The influence of the different concentrations of Al-W-B powder on the properties of the fresh and hardened HPC was investigated. In the concrete mix design, the allite containing White Portland cement CEM I 52,5 R, granite stone, sand, microsilica, on polycarboxylates based super plasticizer and Al-W-B powder were used. As a source of boron composite material (CM), previously grinded powder containing boron-tungsten fiber and aluminium matrix (CM Al-W-B) was used. Grinding was used for processing of CM Al-W-B powder

Influence of the Dosage of Super Plasticizer on Properties of High Performance Concrete

High-performance concrete (HPC) is defined as concrete that meets special combinations of performance and uniformity requirements. That cannot always be achieved routinely using conventional constituents and ordinary mixing, placing, and curing practices. The objective of this study is to provide some experimental data that can be useful in engineering practice for producing HPC using conventional constituents and ordinary mixing and curing practices using less expensive raw materials. In the given study, the influence of the polycarboxylates based super plasticizer (SP) (high-range water reducer) at different dosages to the properties of HPC was investigated. SP in concrete mixtures was added with ratios of 1.0%, 1.5%, and 2.5% by weight of cement. The samples characteristics of produced concrete were compared with each other. Performance of the concrete mixes was determined for fresh and hardened concrete, which included cone test, compressive strength and porosity measurements. Obtained results indicated that increasing dosage of SP to 2.5% by weight of cement improved the performance of concrete and contributed more to the improvement of its transportability properties as well as mechanical properties, but at the same time has considerably reduced water/cement (W/C) ratio. Porosity tests of hardened concrete showed influence of SP dosage to the volume of pores accessible to water

Исследование порового пространства в металлоцементных композитах

Введение. Металлоцементные композиты (МЦК), в частно-сти тяжелые бетоны (ТБ) с плотностью 4 т/м3 и выше, использу¬ются для изготовления балластов и пригрузов в портовом стро¬ительстве, для плавучих нефтегазовых платформ, элементов за¬щиты подводных трубопроводов, стабилизации грунта, защиты от электромагнитного воздействия и т. д. [1]. В качестве метал¬лических заполнителей могут использоваться отходы металло-обработки. Такие материалы имеют повышенную плотность и вы¬сокую износостойкость. Высокие защитные свойства от действия электромагнитных полей МЦК получают при использовании специальных заполнителей с высоким (35-70 %) содержанием железа, среди них - барит, илменит, магнетит и гематит [2]. Особо тяжелые МЦК с плотностью более 5,0 т/м' для защиты от радио¬активных и электромагнитных воздействий [3] содержат метал¬лические шлаки с хромом и свинцом, а также феррохром, фер¬росилиций, феррофосфор и боросодержащие материалы. В связи с высокой стоимостью производства изделий из МЦК с природными заполнителями все больший интерес пред¬ставляет использование металлических отходов. Их рациональ¬ное использование - важное направление в защите окружающей среды. Исследования в области новых строительных материалов с железосодержащими отходами, в частности, перфорирован¬ной стальной ленты, пистонов, пылевидных отходов от фильтро- агрегатов и металлических порошков [4-7], показали перспек¬тивность их применения в МЦК. В качестве связующего ис¬пользуются портландцемент, пуццолановый, шлаковый и алю- минатиый цементы [8]. Положительными факторами являются низкая цена, возможность эффективной утилизации, а также получение изделий с новыми свойствами. Однако использование отходов в ряде случаев приводит к ухудшению качества мате¬риала. В связи с этим необходимо разрабатывать оптимальные составы МЦК и контролировать их свойства различными совре¬менными методами. Металлоцементные композиты с малоразмерными метал-лическими заполнителями (ММЗ) имеют высокую износостой-кость, высокую термостойкость и низкую усадку. Однако пол-ностью исключить усадку и растрескивание на границе цемента и металлического заполнителя является трудной задачей [8]. Кроме того, с ММЗ сложно работать из-за трудностей с переме¬шиванием и укладкой, а также из-за проблем расслоения бетон¬ной смеси. Различные виды ММЗ описаны в работе [9]. Рассмотрены также различные виды ММЗ, например железо¬содержащих опилок, и возможность использования их в бетон¬ных смесях, частично заменяя ими песок [9-10]. ММЗ позволяют эффективно увеличить плотность МЦК. Однако установлено [7], что увеличение ММЗ снижает прочность материала и показа¬тель осадки конуса бетонной смеси. При использовании ММЗ общая прочность композита может снижаться из-за их плохо¬го сцепления металла с цементом. Для повышения прочности путем улучшения контактной зоны (заполнитель - цементная матрица) часто используют специальные добавки, в том числе наноразмерные, такие как суперпластификаторы, микрокремне¬зем, метакаолин, нано-микрокремнезем [6]. С помощью неразрушающих методов контроля, в частности, ультразвукового, возможно оценивать прочностные свойства МЦК, наличие пор и дефектов, однородность состава изделий по объ¬ему. Однако практически нет таких данных по бетонам с ММЗ. Целью данной работы было оценить влияние ММЗ и доба-вок на прочность образцов МЦК, а также возможность исполь-зования ультразвуковых измерений для их контроля неразру-шающим способом. Изображения, полученные при помощи оп¬тической микроскопии, отображали характерные особенности поверхностей разрушения образцов разных составов и особен¬ности сцепленения металлического заполнителя с цементной матрицей

Preparation of Coal-Water Slurry Using a High-Speed Mixer-Disperser

Is know, that water-coal slurry is used as fuel. Burning coal in a coal-water slurry has a number of economic, environmental and operational benefits compared to pulverized and especially bed firing

Clay Ceramic Hollow Spheres : Method of Obtaining, Properties, Possible Application

In present work exanimated alumina-silica hollow spheres - cenospheres are by product of coal combustion at thermal and power plant. Are established chemical composition, phase composition, phase transition during thermal treatment, bulk density, macro and microstructure. Investigated metallo-ceramic composites material with cenospheres, obtained by powder metallurgy route. Relative density, compression strength, friction coefficient are determinates for obtained material. Noted that, cenosphere can use for close porosity increasing and weight reduction filler

Pore Distribution and Water Uptake in a Cenosphere–Cement

Alumina silicate cenospheres (CS) is a significant waste material from power plants that use a coal. Use CS as Portland cement replacement material gives opportunity to control physical and mechanical properties and makes a product lighter and more cost-effective. In the frame of this study, Portland cement paste samples were produced by adding CS in the concentration range from 0 to 40 volume %. Water uptake of hardened samples was checked and pore size distribution by using the mercury porosimetry was determined. In a cold climate where the temperature often falls below 0 °C, it is important to avoid the amount of micrometer sized pores in the final structure and to decrease water absorption capacity of material. In winter conditions, water fills such pores and causes additional stresses to their walls by expansion while freezing. It was found that generally water uptake capacity for cement paste samples decreased up to 20 % by increasing the concentration of CS up to 40 volume %, at the same time, the volume of micrometer sized opened pores increases