Пятница, 10.07.2020, 04:44
Приветствую Вас Гость | RSS         
Меню сайта

Категории каталога
Аналитические обзоры [5]
Научные исследования [7]
Статьи [2]

Главная » Статьи » Исследования, статьи, обзоры » Научные исследования

Свойства цементов с карбонатными добавками (1)
Свойства цементов с карбонатными добавками


Разработанная В.Н. Юнгом теория «микробетона» явилась теоретическим обоснованием систематического изучения вяжущих свойств цементов с микронаполнителями. Исследования, проведенные сотрудниками МХТИ им. Д.И. Менделеева, показали, что цементный камень из вяжущих с тонкодисперсными добавками (в частности, с известняком) по прочностным показателям, стойкости в агрессивных средах и морозостойкости не уступает камню из бездобавочных цементов, если суммарная поверхность клинкерных частиц в единице массы смешанных цементов соответствует суммарной поверхности частиц портландцемента, приготовленного из того же клинкера без добавок.

Качество цементов с добавками тонкомолотых карбонатных пород в основном зависит от количественного соотношения клинкера и добавок, тонкости помола компонентов, соотношения дисперсности частиц и равномерного их распределения в порошке. Добавка должна быть представлена крупными частицами, а портландцементный клинкер – мелкими и мельчайшими.

Введение в состав цементов тонкодисперсных карбонатных добавок в свою очередь целесообразно при повышенном содержании в клинкере алюминатных минералов, главным образом, трехкальциевого алюмината. Повышение прочности твердеющего мономинерального камня из C3A с карбонатными добавками наблюдалось во все сроки твердения.


Таблица 3
Прочность мономинерального камня из
C3A с 30 % мас. Минеральных добавок
(в/ц=0,50 мас. %)

На основе высокоалюминатного клинкера (13,2% C3A) и при введении до 30% тонкодисперсной карбонатной добавки были получены цементы (Sуд=3000 см2/г), которые практически не уступали по прочности портландцементу без добавки (рис. 1). При низком содержании C3A (3-5%) и введении до 30% тонкодисперсной карбонатной добавки относительное снижение прочности цементов во всех случаях было значительно меньше, чем количество добавки. Для сохранения соответствующего уровня прочности в этом случае оказалось достаточно снизить количество добавки до 20% от массы цемента.


Рисунок 1. Изменение прочности цементного камня на основе обычного и карбонатсодержащего портландцемента при воздушно-влажном (а) и воздушном (б) твердении; 1 – без добавки; 2 – с добавкой 30% мрамора; 3 – 30% доломита; 4 – 30% магнезита.

Эксперименты показали, что введение тонкодисперсных карбонатных добавок в состав шлакопортландцемента и цемента для асбестоцементных изделий, а также в состав вяжущего для получения силикатных бетонов автоклавного твердения целесообразно в небольшом количестве.    

Химическое взаимодействие карбонатов кальция и магния.


 Активная структурообразующая роль тонкодисперсных карбонатных частиц в формирующемся цементном камне в первую очередь определяется химическим взаимодействием карбонатов кальция и магния с продуктами гидратации алюмосодержащих фаз клинкера, которая сопровождается благоприятными (с точки зрения физико-механических и структурных свойств цементного камня) изменениями морфологии и стабильности образующихся кристаллогидратов.

На рентгенограммах гидратированных образцов из  C3A и C4AF, а так же из их смесей с карбонатами кальция и магния обнаруживаются существенные изменения дифракционных отражений вместо аналитических пиков кубического C3AH6, фиксируются пики гексагональных гидроалюминатов кальция C3AHX, и комплексного соединения состава 3CaOAl2O3CaCO3∙11H2O. Моногидрокарбоалюминат кальция кристаллизуется в виде гексагональных пластинчатых кристаллов с показателями светопреломления Ng=1,553+0,003  и NP=1,527+0,002   (α=8,71Å, c=7,56 Å), которые быстро увеличиваются в размерах и превращаются в прочно сросшиеся кристаллические конгломераты. Подавляющая масса этих сростков образует плотные войлочные скопления и отчетливую щетинообразную зону на поверхности карбонатных частиц, что обеспечивает повышенную прочность сцепления элементов цементного камня. В системе

C3ACaCO3H11-C3ACa(OH)2H11 образуется непрерывный ряд твердых растворов, в частности, устойчиво идентифицируется 3CaOAl2O3∙0,25CaCO3∙0,75 Ca(OH)2∙12H2O.  Возможно образование и 3CaOAl2O3∙3CaCO3∙30÷32H2O.

Моногидрокарбоалюминат и гексагональные гидроалюминаты кальция обнаруживаются в цементном камне и бетоне, длительное время твердевших при нормальных условиях. При пропаривании возможно разложение моногидрокарбоалюмината кальция на C3AH6.

В гелевидной составляющей твердеющего цементного камня при нормальной температуре возможно образование фаз весьма сложного состава, например томазита {Ca3[Si(OH)6]∙12H2O}∙(SO4)∙(CO3), а при повышенных температурах (выше 140 °С) – скоутита Ca7(Si6O18) ∙CO3H2O (аналога ксонотлита и фошагита).

Кристаллизация гидратных новообразований цементного камня на карбонатной подложке.

При исследовании этого процесса использовались насыщенные растворы тоберморита, CSH(B), C2SH2 и C3AH6, эттрингита, Ca(OH)2 и CaSO4∙2H2O. В качестве подложек для наращивания кристаллов гидратных фаз использовались полированные пластинки, вырезанные из природных кристаллов кальцита параллельно плоскости спайности. Структура кальцита в этой плоскости схематически показана на рис. 2,а.

Перед установкой в кристаллизаторы (конструкция Белюстина) пластинки протравливались соляной кислотой и тщательно промывались. Через 6 месяцев они извлекались из кристаллизаторов, промывались абсолютным спиртом и подвергались электронно-микроскопическому и электрографическому анализам.

На электронно-микроскопических снимках наблюдалось неравномерное расположение частиц на поверхности подложки. Новообразования покрывают 10-50% в зависимости от кристаллизующегося вещества. На всех подложках часть новообразований представлена шарообразными частицами аморфной природы. Отчетлива видна их коалесценция и образование более крупных агрегатов, что говорит об их слабой связи с подложкой и способности к миграции.

Тоберморит кристаллизуется в виде тонких игл и их сростков. Особый интерес представляет кристаллизация C2SH2, имеющая картину декорирования и определенную закономерность в расположении частиц.        

                                                                           Дальше       1        2


Категория: Научные исследования | Добавил: cement (07.11.2008)
Просмотров: 2482 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0 |
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа

Поиск

Друзья сайта

Статистика
Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


При использовании любых материалов гиперссылка на сайт www.cement.ucoz.ru обязательна © cement.ucoz.ru 2007 - 2020