Geurts, J.

Jayavel, R.

Kappertz, Oliver

Njoroge, W. K.

Venkataraj, Selvaraj

Weis, H.

Wuttig, Matthias

Сударев, Евгений Александрович

Киричук, Е. В.

Коренкова, М. Д.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

  ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР  324  Таблица 2 Характеристика процессов плавления (кристаллизации) анализируемых композиций в системе  2 3 2FeO Al O SiO  Шифр Содержание оксидов, % Температура начала плавления, С  Содержание эвтектического расплава, % Температура полного плавления, С 2SiO  2 3Al O  FeO  без добавок Г-0 74,02 17,30 8,68 1210 27 1605 с добавкой  щебня  ГБ-2 75,36 16,81 7,83 1210 22 1611 ГБ-3 76,02 16,57 7,41 1210 23 1618 ГБ-4 76,69 16,33 6,98 1210 21 1621 ГБ-5 77,35 16,09 6,56 1210 19 1627 с добавкой гранита  ГП-2 74,48 17,60 7,92 1210 23 1611 ГП-3 74,71 17,76 7,53 1210 21 1614 ГП-4 74,94 17,92 7,15 1210 21 1618 ГП-5 75,17 18,07 6,76 1210 19 1624 с добавкой  диабаза ГД-2 70,32 18,01 11,67 1210 35 1600 ГД-3 68,41 18,37 13,22 1210 40 1590 ГД-4 66,45 18,75 14,80 1205 7 1570 ГД-5 64,45 19,13 16,41 1205 13 1475  Теоретическое рассмотрение в системе 2 3 2FeO Al O SiO   физико-химических процессов, протекающих в исходных магматических добавках при нагревании, свидетельствует о более раннем появлении (1083 °С) в 1,8 раза большем количестве (50 %) эвтектического расплава в диабазе по сравнению с гранитоидом (1205 °С и 28 % соответственно), что, в перспективе, свидетельствует о его более выраженном флюсующем действии в композициях с легкоплавкими глинами по сравнению с гранитоидом. Поэтому предположительно композиции с диабазовой породой будут иметь более низкую температуру спекания по сравнению с композициями с гранитоидом. В общем случае, прогнозируется, что добавки магматических пород к низкосортному глинистому сырью будут способствовать повышению прочности обожженных изделий. Литература 1. Dhanapandiana, S., Shanthib, M. Utilization of marble and granite wastes in brick products // Journal of Industrial Pollution Control. – 2009. – V. 25. – P. 145–150.  2. Menezes R.R., Ferreira H.S., Neves G.A., Lira H.L., Ferreira H.C. Use of granite sawing wastes in the production of ceramic bricks and tiles // Journal of the European Ceramic Society– 2005. – V. 25. – Is. 7. – P. 1149–1158.  3. Moroz B.I., Chernyak L.P., Luchka M.Kh. The effect of basalt on the sintering tendency of clay of various chemical-mineralogical composition // Glass and Ceramics. – 1976. V. 33. P. 505–507. ВЛИЯНИЕ КАРБОНАТНЫХ ДОБАВОК НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ Сударев Е.А., Киричук Е.В., Коренкова М.Д. Научный руководитель – доцент Н.А. Митина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия В настоящее время использование добавок различного генезиса позволяет управлять физико-химическими процессами, протекающими в системе «цемент-вода» при схватывании и твердении цемента. Ясное понимание данных процессов, одновременно с высокой культурой производства, позволяет создавать высокофункциональные композиционные материалы (бетоны и растворы) с повышенными технологическими и физико-механических свойствами [1]. Наиболее актуально, в последнее время, применение карбонатных добавок в технологии производства цемента. Изучением данного вопроса занимались исследователи отечественной и зарубежной науки [2, 4-6]. Однако на сегодняшний день влияние карбонатных добавок на процесс гидратации и твердения цемента по-прежнему остается недостаточно изученным. Поэтому целью настоящей работы является исследование влияния карбонатных добавок на процессы гидратации и твердения цемента. В качестве основного сырьевого материала в работе использовался портландцемент ЦЕМ I 42,5Б (ГОСТ 31108-2016, ООО «Топкинский цемент», Кемеровская область). Химический состав портландцемента и карбонатных добавок приведен в таблице 1. Минералогический состав портландцемента представлен клинкерными минералами 3C S  – 65,4%, 2C S  – 14,5%, 3C A  – 7,5%, 4C AF  – 12,4 %. Их содержание соответствует основным заданным характеристикам клинкера КН – 0,94, n – 2,21, p – 1,33.   СЕКЦИЯ 13. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ 325   Таблица 1 Химический состав портландцемента ЦЕМ I 42,5Б и карбонатных добавок Наименование материала Содержание оксидов, % 2SiO  2 3Al O  2 3Fe O  CaO  MgO  3SO  2R O  ппп Портландцемент 21,36 5,51 4,15 67,15 1,35 1,35 - 0,24 Известняк (И) 3,16 1,01 0,44 51,97 0,67 0,16 0,24 42,20 Доломит (Д) 0,40 - 0,08 31,59 21,23 0,32 0,02 46,26  В качестве карбонатных добавок были использованы: известняк (Соломинское месторождение, г. Топки, Кемеровская область), доломит (Таензинское месторождение, Таштагольский район, Кемеровская область). Карбонатные добавки предварительно высушивали до постоянной массы и измельчали в лабораторной шаровой мельнице.  Приготовление проб осуществлялось путем совместного перемешивания в шаровой лабораторной мельнице портландцемента марки ЦЕМ I 42,5 Б с 20-ю % карбонатных добавок (согласно ГОСТ 31108-2016), в течение 30 минут. В ходе данной работы определялись нормальная густота и сроки схватывания цементного теста с карбонатными добавками таблица 2.  Таблица 2 Нормальная густота и сроки схватывания цемента с карбонатными добавками  Эффективность действия карбонатных добавок на процессы гидратации и твердения цемента оценивалась на основании степеней гидратации и перестройки структуры, теплоты смачивания, используя при этом объемные фазовые характеристики [3] (таблица 3).  Таблица 3 Характеристики цементного камня с карбонатными добавками Шифр цемента  Степень гидратации г , % Степень перестройки  структуры п , % Теплота смачивания, Дж 2 сут 14 сут 28 сут 2 сут 14 сут 28 сут ЦEM I 42,5Б 55,0 60,4 70,8 57,3 63,6 73,0 7,75 И-20 57,6 64,3 70,7 61,2 67,4 73,2 7,44 Д-20 62,8 65,8 68,6 67,0 69,0 72,1 8,14  Из таблицы 3 видно, что у цемента с добавкой Д-20 степень гидратации в поздние сроки твердения (28 сут.) ниже на 3 %, чем у цемента с добавки И-20. Однако в ранние сроки твердения (2 сут) степень гидратации цемента с добавкой Д-20 на 9 % выше И-20.  В свою очередь из анализа таблицы 3 следует, что наибольшее влияние на степень перестройки структуры оказывает карбонатная добавка И-20, которая к поздним срокам твердения (28 сут.) увеличивает ее на 1,4 %, относительно добавки Д-20. Также данные карбонатные добавки по-разному влияют на теплоту смачивания в цементных системах. Так, ввод добавки И-20 снижает теплоту смачивания на 4 %, а ввод добавки Д-20 увеличивает теплоту смачивания на 5% и связано это с тем, что добавка Д-20 обладает более развитой поверхностью. Общая пористость цементного камня с карбонатными добавками увеличивается на 5,7-23,9 % по сравнению с бездобавочным цементом (рис. 1). Однако при этом открытая пористость цемента с карбонатными добавками Шифр цемента Количество добавки, % от массы цемента удS , 2м / кг  НГ, % Сроки схватывания, ч-мин начало конец ЦEM I 42,5 Б - 355 26,00 2-10 3-15 И 20 376 26,75 2-55 4-07 Д 20 407 26,60 3-20 5-00  Рис. 1 Пористость цементного камня с карбонатными добавками после 28 сут твердения   ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР  326  снижается в среднем на 33,2 %, а замкнутая – растет в среднем на 84 % (на 62,5 % с И-20 и на 105,5 % с Д-20). Увеличение замкнутой пористости связано с заполнением свободного порового пространства продуктами гидратации цемента, интенсивность которых зависит от химического взаимодействия гидратируемого цемента с мелкодисперсными карбонатными добавками [2,4,5]. Карбонатные добавки известняк и доломит способствуют кольматации пор, что может привести по прогнозам к увеличению морозостойкости, коррозионной стойкости и, как следствие, повышению долговечности цементов и бетонов на их основе. Марочная прочность цемента устанавливается по показателям прочности на изгибе и сжатии образцов-балочек размером 4040160 мм, изготовленных из пластичного цементного раствора состава 1:3 по массе (цемент:песок) и В/Ц = 0,40. Полученные образцы твердели в воздушно-влажных условиях в течение 28 суток, после чего их испытывали на прочность при изгибе и сжатии. Результаты исследования приведены в таблице 4. Из таблицы 4 видно, что ввод карбонатных добавок в количестве 20 % приводит к снижению марочной прочности на 28,5 % и переводу цемента из типа ЦEM I 42,5Б в тип ЦЕМ II/А-И(Д) 22,5Н, что соответствует ГОСТу 31108-2016. Применение карбонатных добавок в заданном количестве связано с возможностью «разбавления» цемента до уровня, обеспечивающего получение оптимального значения по прочности [1]. Данный вид цемента может быть использован для приготовления растворов низких марок, для ремонтных работ, а также производства сухих строительных смесей. Литература 1. Касторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007. – 221 с. 2. Козлова В.К. Влияние карбонатсодержащих добавок на свойства композиционных цементов / В.К. Козлова, А.М. Маноха, А.А. Лихошерстов, Е.В. Мануйлов, Е.Ю. Малова // Цемент и его применение. – 2012. − № 3. – С. 53–57. 3. Лотов В.А., Кутугин В.А. Технология материалов на основе силикатных дисперсных систем: учебное пособие. − Томск: Изд-во ТПУ, 2011. – 211 с. 4. Лугинина И.Г. Новые пути использования доломитов и магнезиальных известняков в технологии специальных цементов / И.Г. Лугинина, Л.Д. Шахова, Н.В. Литвишова // Известия вузов. Строительство. − 1998. − № 5. − С. 60–63. 5. Тимашев В.В. Свойства цементов с карбонатными добавками / В.В.Тимашев, В.М. Колбасов // Цемент. – 1981. − № 10. – С. 10–12.  6. Hoshino S. XRD/Rietveld Analysis of the Hydration and Strength Development of Slag and Limestone / Seiichi Hoshino, Каzuо Yamada, Hiroshi Hirao // Blended Cement Journal 0f Advanced Concrete Technology − 2006. –Vol. 4. − № 3. − Р. 357–367. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ В РАЗРАБОТКЕ СОСТАВОВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС Таиров С.С., Сабиров Б.Т. Научный руководитель – профессор З.Р. Кадырова Институт общей и неорганической химии, Академия Наук Республики Узбекистан, г. Ташкент, Узбекистан В мире большое значение придается вопросам экономии топливно-энергетических ресурсов путем рационального использования минерально-сырьевых и вторичных материалов в производстве керамических изделий. Основные свойства керамических изделий зависят от процесса спекания алюмосиликатных сырьевых компонентов, так как важнейшие физико-химические процессы, обеспечивающие формирование прочной и свойственной структуры керамического черепка, происходят именно при их спекании. Спекание является многофакторным и сложным процессом, которое основательно определяет функциональные и эксплуатационные свойства обожженного керамического черепка. Особенно, при отсутствии пригодных сырьевых компонентов при производстве облицовочных плиток, в технологическом процессе которых используются конвейерные линии автоматического или программного управления, при выборе сырья на первый план выходит постоянства их химического состава и стабильность физико-химических и технологических свойства. При этом следует отметить, что во всем мире уделяется особое внимание исследованию процессов низкотемпературного спекания алюмосиликатного сырья; использование вторичных ресурсов при разработке составов и технологических режимов получения керамических материалов является актуальной задачей. В настоящее время, в связи с сокращением запасов традиционного керамического сырья, все актуальнее становится проблема использования в их производстве промышленных отходов. Некоторые из них представляют собой сырье, не требующее дополнительной обработки. Для большей части промышленных отходов характерны значительные колебания химического и минерального состава. Недостаточная изученность самого сырья и его Таблица 4 Марочная прочность цемента с карбонатными добавками Шифр цемента Количество добавки, % от массы цемента Прочность после твердения в течение 28 сут, МПа изгиб сжатие ЦEM I 42,5Б - 6,8 42,5 И-20 20 5,4 30,4 Д-20 20 6,3 30,4 

Влияние карбонатных добавок на прочность цементного камня

RWTH Publications

Structural and optical properties of thin lead oxide films produced by reactive direct current magnetron sputtering

http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/68646/1/conference_tpu-2021-C11_V2_p324-326.pdf

Влияние карбонатных добавок на прочность цементного камня

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications