Delist.ru

Эффективные кладочные растворы с использованием пылевидного отхода сушки песка (17.11.2009)

Автор: Баранов Николай Павлович

Рис.1. Рентгенограмма пылевидного отхода сушки песка.

Исследование химического состава показало, что пылевидные отходы сушки песка включают кремнезем SiО2, который находится в материале в свободном и связном состояниях. Свободный кремнезем представлен примесями кварцевого песка, а связанный входит в состав глинообразующих материалов. Глинозем Al2О3 находится в материале в связном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Оксиды щелочноземельных металлов CaО и MgО входят в состав карбонатов – кальцита и доломита. В небольших количествах они участвуют также в составе глинистых минералов – хлоритов и аттапульгитов.

Для установления влияния пылевидного отхода сушки песка на водопотрбность и прочность кладочного раствора, отход использовался в исследованиях в виде крупного и мелкого отсевов.

Крупный отсев после рассева на ситах показал, что 60% составляющих прошло через сито 0,16, а мелкий отсев - 80%. Количество глинистых примесей у крупного отсева составило: 51,1%, а у мелкого отсева составило: 66%.

В таблице 5 приведены составы и свойства растворов. В виде образцового раствора использовался состав на основе люберецкого песка с расплывом конуса 18 см. Выбор этого кварцевого песка обусловлен тем, что зерновой состав его является приближающимся к изучаемому отходу. Из полученного раствора формовали образцы-кубы с размером ребра 5 см. Образцы подвергались тепловлажностной обработке в лабораторной пропарочной камере по режиму (2+3+8+3)ч., при температуре 85оС.

заполнителя Расход компонентов

на 1 м3/кг ВЦ ВТ Прочность

цемента заполнителя воды

Люберецкий

песок 416,8 1250,4 316,7 0,75 0,19 58,49

Крупный отсев

сушки песка 418,4 1255,3 414,2 0,9 0,2 26,69

Мелкий отсев

сушки песка 272,6 817,9 613,3 2,2 0,56 5

Как видно из таблицы 5, расход воды при применении отсева сушки песка практически в 2 раза больше, чем при применении в качестве заполнителя люберецкого песка. Это привело к резкому снижению прочности кладочного раствора.

С целью управления процессами структурообразования смесей с использованием пылевидного отхода сушки песка приведены исследования роли химических добавок пластификаторов: суперпластификатор С-3, ускоритель твердения Реламикс и разжижающее средство Muraplast FK 63 (FM). Использование пластифицирующих добавок С-3 и Muraplast FK 63 (FM) позволяет получать кладочный раствор с прочность, соизмеримой с прочностью на люберецком песке. Водопоглощение и пористость также в значительной степени зависят от крупности отсева. Пористость на мелком отсеве более чем в 2 раза оказалась выше.

Были проведены исследования с использованием в составе кладочного раствора наноматериалов (углеродные трубки и фуллерены).

В качестве заполнителя использовался пылевидный отход сушки песка, а в качестве добавок использовались наноматериалы (углеродные трубки и фуллерены).

Состав кладочного раствора:

- цемент 400 кг/ м3,

- пылевидный отход – 1250 кг/ м3,

- наноматериалы – 0,02 кг/ м3,

- вода – 340 кг/ м3.

Использование наноматериалов в небольших количествах в составе кладочного раствора на основе пылевидного отхода позволяет получить раствор с высокой прочностью и хорошей морозостойкостью.

Учитывая большой расход добавок, используемых при производстве кладочного раствора, а также высокую стоимость наноматериалов, проведенные исследования состава пылевидных отходов, в том числе химического, а также рентгеноскопия показали, что пылевидный отход сушки песка эффективней использовать как сырье для получения активной минеральной добавки для цементно-песчаных кладочных растворов, подвергнув его механохимической обработке.

Многочисленными исследованиями установлено, что для любого заполнителя соотношение цемент: песок = 1:2,33 по абсолютному объему всегда обеспечивает получение строительного раствора слитного строения. Однако, в этом случае, естественно, необходимо расходовать значительное количество цемента, что не только не выгодно экономически, но и нецелесообразно, т.к. жирные растворы обладают повышенной усадкой, значительными деформациями, быстро теряют необходимую для работы подвижность и расслаиваются. Резкое обезвоживание растворных смесей , уложенных на пористое обоснование, обусловливает при прочих равных условиях получение жёстких, неудобоукладываемых растворов с пониженными прочностными показателями вследствие недостаточного количества влаги, обеспечивающей процессы гидратации клинкерных минералов и кристаллизации гидратных новообразований. Специфическое отличие строительных растворов заключается в том, что они применяются в виде тонких слоёв, наносимых на основания без механического уплотнения. Это обстоятельство предъявляет особые требования к свойствам растворов, которые должны обладать не только высокой подвижностью, но и не терять её быстро, вследствие отсоса воды пористым основанием. Удобоукладываемость раствора зависит не только от степени подвижности свежеприготовленного раствора, но и его водоудерживающей способности. Раствор, обладающий высокой водоудерживающей способностью, отдаёт пористому основанию излишнюю часть воды постепенно, от чего становится плотнее и, следовательно, прочнее. Вследствие повышения водоудерживающей способности растворные смеси сохраняют требуемую подвижность длительное время. Удлинение сроков загустевания раствора или повышение жизнеспособности, т.е. способности растворов сохранять удобоукладываемость спустя некоторое время после хранения, создают благоприятные условия влажностного твердения растворов.

Все вышеперечисленные свойства будут присущи растворной смеси в том случае, когда теста вяжущего достаточно для заполнения межзернового пространства и обмазки поверхности зерен песка.

Анализ применения в строительных растворах различных добавок минерального происхождения свидетельствует о неоднородности их использования, так как минеральный наполнитель позволяет сохранить объем теста в растворе, повысить водоудерживающую способность, удобоукладываемость, жизнеспособность растворной смеси, но в том случае, если подвергнуть минеральный наполнитель механохимической обработке. Вид и количество органической составляющей – поверхностно-активных веществ – в значительной степени влияет на водопотребность растворной смеси и одновременно выступают регулятором процессов начального структурообразования и последующего твердения растворов. Минеральный порошок в многокомпонентной добавке является носителем ПАВ и заменителем т ой части извести, которая необходима для регулирования зернового состава растворов.

В справочной литературе имеются рекомендации по ориентировочному расходу цемента, с учетом его марки, для различных марок строительных растворов. Однако такой расход цемента обеспечивает только требуемую прочность строительного раствора. При этом не обеспечиваются такие важные свойства, как пластичность, жизнеспособность, водоудерживающую способность. Эти свойства могут быть обеспечены только в слитных структурах растворов.

Для получения органоминеральной добавки на основе пылевидных отходов сушки песка и органоминеральной добавки суперпластификатора С-3 разработана технологическая схема, включающая шаровую мельницу, приемный бункер мельницы, непрерывный дозатор песка, расходную емкость свуперпластификатора С-3, непрерывный дозатор суперпластификатора, бункер песка, расходный бункер песка, приемный бункер органоминеральной

Исследование свойств цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками показало, что их водопотребность находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. В связи с этим для оптимизации состава добавки была получена зависимость удельной поверхности ОМД от времени помола. Введение ОМД с удельной поверхностью 100 м2/кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м2/кг до 420 м2/кг водопотребность увеличилась с 16,0% до 18,2%.

С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности (R), водопотребности (B) и плотности (Y) цементных паст от содержания (Х1) и удельной поверхности органоминеральной добавки (Х3) и расхода суперпластификатора (Х2). В результате обработки данных были получены математические уравнения в кодовых значения переменных:

- водопотребность (%),

В= 16,4+1,7Х1 - 0.5Х2 - 1Х3 - 0.1Х12 - 0,1Х22 – 1Х32 - 0,7Х1Х2,

- прочность (МПа),

R=19,5 – 0,1Х1 + 2,7Х2 – 9,8Х3 - 0.4Х12 + 0,6Х22 – 4Х32 – 1,2Х2Х3,

- плотность (кг/м3),

Y=2175+26,6Х1 – 100,2Х2 + 18,8Х3 - 1.4Х12 + 23,6Х22 – 13,4Х32 – 1,6Х1Х2 – 0,1Х1Х2 + 10,6Х2Х3.

Анализ уравнения показывает, что основное влияние на водопотребность и прочность цементных паст оказывает содержание ОМД и расход суперпластификатора.

С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде пылевидных отходов сушки песка, образуются дополнительные новообразования в виде скрытокристаллической структуры низкоосновных гидросиликатов кальция типа С-S-Н (11) и гидроалюминатов кальция.

загрузка...