В данной работе рассматривается возможность использования тонкодисперсных минеральных порошков при создании композиционных вяжущих. Исследовались цементные системы при введении в них добавки Микродурâ. Показано, что введение добавки значительно улучшает физико-технические свойства вяжущего.
Ключевые слова: тонкодисперсное вяжущее, направленная кристаллизация, активность, гидратация, цементные системы.
Investigation of Some Properties of Cements with a Fine Addition
Olga Bazhenova, Sofia Bazhenova, Marat Bazhenov
In this paper discusses the use of finely dispersed mineral powders when creating composite binding. We investigated the cement systems with the introduction of the additives Mikrodur. It is shown that the introduction of additive significantly improves the physical and technical properties of the binder.
Keywords: fine-dispersed astringent, directional solidification, activity, hydration, cement systems.
За последние годы в технологии вяжущих и бетонов существенно возрос интерес к особо тонкодисперсным минеральным порошкам, которые, в основном, используются в качестве активных минеральных добавок или инертных наполнителей к цементам [1]. Эффективность их использования обусловлена несколькими причинами. Прежде всего, это возможность обеспечить более оптимальный гранулометрический состав цементного вяжущего, путем увеличения доли частиц с размерами от 0,01 до 4,0–5,0 мкм, которая в обычном портландцементе составляет не более 30–35 % с преобладающим количеством частиц размером от 1,0 до 5,0 мкм.
Присутствие таких тонкодисперсных частиц в цементе обеспечивает его более плотную упаковку, повышает связность цементного теста и стойкость к расслаиванию, а в сочетании с супер- или гиперпластификатором увеличивает текучесть смеси. Тонкодисперсные добавки, обладающие гидравлической активностью и развитой удельной поверхностью, кроме того, ускоряют твердение и повышают прочность цементного камня и бетона [2, 3].
Около пятнадцати лет назад на строительном рынке Германии появилось особо тонкодисперсное минеральное вяжущее (ОТДВ) Микродурâ, предназначенное для приготовления инъекционных суспензий, которые, благодаря оптимально подобранному фракционному составу, обладают высокой пенетрационной способностью.
В работе использовались портландцемент М 500 Д0, минералогический состав которого приведен в табл. 1, и ОТДВ Микродур марки R-X с удельной поверхностью около 22000 см2/г и следующим гранулометрическим составом: содержание частиц размером менее 2 μм — 45 %, менее 4 μм — 80 %, менее 6 μм — 97 %.
В данном случае тонкодисперсные частицы ОТДВ Микродур будут выступать в качестве центров направленной кристаллизации, вокруг которых будут образовываться новые структуры, которые приведут к ускорению гидратационных процессов, а, следовательно, к получению матрицы вяжущего с улучшенными физико-механическими свойствами.
Таблица 1
Состав портландцементного клинкера
|
Компонент |
MgO |
SO3 |
С3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
|
Содержание по массе, % |
0,64 |
2,46 |
61,5 |
13,59 |
6,08 |
16,54 |
ОТДВ Микродур вводилось в состав цемента в количестве 2 %, 5 % и 8 %. Определение нормальной густоты и сроков схватывания полученных цементов проводилось по ГОСТу 310.1–76 и 310.3–76. Прочность при сжатии определялась на образцах–кубиках 20х20х20 мм, изготовленных из теста нормальной густоты, в возрасте 3, 7 и 28 суток. Хранение образцов осуществлялось по ГОСТу 310.4–81. Полученные результаты приведены в табл. 2 и 3.
Таблица 2
Физико-механические свойства цементов с тонкодисперсной добавкой
|
№ |
Содержание ОТДВ Микродур, % |
Нормальная густота, % |
Сроки схватывания, час-мин. |
|
|
начало |
конец |
|||
|
1 |
- |
26,25 |
2–55 |
3–35 |
|
2 |
2 |
26,5 |
2–35 |
3–35 |
|
3 |
5 |
25,0 |
2–30 |
3–15 |
|
4 |
8 |
25,5 |
2–25 |
3–05 |
Таблица 3
Влияние добавки Микродура на прочность цементов
|
№ п/п |
Содержание ОТДВ Микродур, % |
Прочность при сжатии (Rсж), МПа, в возрасте |
Прирост прочности в 28 суток, % |
||
|
3 сут. |
7 сут. |
28 сут. |
|||
|
1 |
- |
57,0 |
68,0 |
76,6 |
- |
|
2 |
2 |
52,8 |
65,0 |
93,3 |
22 |
|
3 |
5 |
56,9 |
71,8 |
93,4 |
22 |
|
4 |
8 |
58,4 |
70,5 |
107,0 |
40 |
Таким образом, мы видим, что введение в цементную систему тонкодисперсной минеральной добавки позволяет снизить водопотребность полученного вяжущего, ускорить процессы схватывания и твердения цемента, а также повысить его конечную прочность. Если прочность образцов в возрасте 3 и 7 суток не значительно отличается от контрольной, то в возрасте 28 суток прирост прочности на образцах с содержанием ОТДВ Микродур 2 % и 5 % составляет 22 %, а с содержанием 8 % — до 40 %. Уменьшение водопотребности цемента при введении в его состав тонкодисперсного компонента можно объяснить наличием в ОТДВ значительного количества пластификаторов.
Заключение. Применение в технологии цементов и бетонов тонкодисперсных минеральных добавок, сочетающих в себе высокую реологическую и химическую активность, открывает широкие возможности улучшения технологических свойств цементных систем и бетонных смесей и направленного воздействия на формирование структуры цементного камня. При этом получаются цементные системы, в которых тонкодисперсная минеральная добавка играет роль центров направленной кристаллизации, и гидратация в этих композициях протекает более интенсивно. Помимо этого, введение микродобавок в цементы приводит к микроармированию цементного камня, упрочнению его структуры, создает возможность получения новых видов многокомпонентных модифицированных вяжущих нового поколения.
Литература:
1. Байдаков О. С. Применение материалов «Mikrodur» для инъекционных работ при укреплении грунтов и усилении конструкций. // Метро и тоннели. — 2005. — № 6. — С. 34–38.
2. Панченко А. И., Харченко И. Я. Особо тонкодисперсное минеральное вяжущее «Микродур»: свойства, технология и перспективы использования // Строительные материалы. — 2005. — № 10. — С. 76–78.
3. Алексеев С. В. Микродур — инъекционное минеральное вяжущее и опыт его применения / Международная научно-техническая конференция «Технологии, оборудование, материалы, нормативное обеспечение и мониторинг для тоннельного строительства и подземных частей высотных зданий». — М.: Тоннельная ассоциация России, 2006. — С.198–200.
