Delist.ru

 Эффективный   неавтоклавный пенобетон с использованием отсевов дробления бетонного лома (17.11.2009)

Автор: Краснов Михаил Валерьевич

Содержание оксидов, %

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 R2O п.п.п. SiO2+Al2O3

70 - 100 0 - 12 0 - 5 0 - 8 0 – 5 0 - 6 0 - 2 1,26 2,7

- добавка суперпластификатор С-3 – коричневый порошок легкорастворимый в воде, не имеет запаха, малотоксичен, изготовлен на основе продуктов поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (ТУ 6-36-020429-625-90), произведенный Новомосковским химическим комбинатом органического синтеза.

- пенообразователь синтетический ПБ-2000 (ТУ 2481-185-05744685-01) производства ОАО «ИВХИМПРОМ» г. Иваново.

- вода соответствующая требованиям ГОСТ 23732 – 79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

- отсев дробления бетонного лома дробильно-сортировочного завода ООО «САТОРИ» (г. Москва). Гранулометрический анализ отсева дробления, табл.4,

Таблица 4.

Рассев отсева дробления по фракциям.

Номера сит, мм Остатки на ситах, %

Частные Полные

5,0 18,0 18,0

2,5 10,0 28,0

1,25 9,0 37,0

0,63 8,0 45,0

0,314 6,0 51,0

0,14 5,0 56,0

Менее 0,14 44,0 100,0

Исследования химико-минерального состава отсева дробления бетонного лома представлены в табл.5 и рис.1.

Таблица 5.

Химический состав отсева дробления

Содержание оксидов, %

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O TiO2 MnO2 ClO2 Всего

51,4 5,01 3,72 35,23 1,25 0,6 1,5 0,51 0,31 0,087 0,29 99,907

С помощью рентгенографического анализа, рис.1, зафиксированы следующие соединения: кварц – SiO2 с d = [4,26; 3,34; ...; 1,82; ...; 1,375] * 10 –9 нм, кальцит – СaCO3 с d = [3,86; 3,038; 2,49; 2,28; ...] * 10 –9 нм, доломит с d = [2,89; 2,20; 2,015;...] * 10 –9 нм, ватерит - (-СaCO3 с d = [3,56; 3,29; 2,73; ...; 2,03] * 10 –9 нм, эттрингит с d = [9,9-9,7; 5,6; 3,89; 3,49; ... ] * 10 –9 нм, портландцемент негидратированный с d = [2,77-2,73; 2,65; 2,61; ...; 1,769; ... ] * 10 –9 нм, гидросиликаты кальция – СSН с d = [11,8-10,0; 3,07; 2,80; 1,83] * 10 –9 нм, гидроалюминаты кальция – С2АН8 с d = [10,8-10,0; 2,87; 2,54; ... ] * 10 –9 нм и С3АН6 с d = [5,16; 2,80; 2,30; 2,04; ... ] * 10 –9 нм, гидрослюда – глинистый минерал как примесь с d = [10; 5,02; 4,45; ... ] * 10 –9 нм, ангидрит – СаSО4 с d = [3,49; 2,84; 2,33; ... ] * 10 –9 нм, бёмит – AlO(OH) с d = [6,22; 3,16; 1,84; ...] * 10 –9 нм, гётит – FeOOH с d = [6,2; 3,28; 2,47; ...] * 10 –9 нм.

Рис.1. Рентгенограмма немолотого отсева дробления бетонных конструкций сносимых зданий.

Строение рентгенограмм свидетельствует, что в данном материале в наибольшем количестве присутствуют следующие соединения: кварц - SiO2 в количестве 50 – 55 % и кальцит – СaCO3 в количестве 25 – 30 %.

Для подтверждения взаимодействия бетонных продуктов дробления с вяжущим был проведен сравнительный рентгенографический анализ смеси цемента и продукта дробления в виде порошка и в затвердевшем виде после затворения водой. Данный эксперимент основывается на проведенных ранее работах о реакционной способности карбонатов, встречающихся в природе. В состав продукта дробления тоже входят карбонатные соединения, так как в состав бетона при производстве строительных изделий в качестве крупного заполнителя входили карбонатные породы (известковый щебень).

Рентгенографический анализ образцов показал уменьшение содержания CaCO3 у образцов с молотым отсевом дробления на 15 – 20 %, а SiO2 на 10 % по сравнению с немолотым, что говорит о возможном участии отсева в процессе гидратации, рис.2, 3. При этом наблюдается возникновение новообразований с мелкокристаллической структурой (? 0,1 мк), предположительно гидросиликаты, гидроалюмосиликаты, гидроаллюмоферриты кальция как результат твердения цемента, а также наблюдается образование соединений содержащих в своей формуле ионы СО3 типа СаАl2(CO3)2(ОН)4 * 6Н2О – гидрокарбоалюминаты кальция с d = 8,0 * 10 – 9 нм, КNa4Ca4Si8O18(СО3)4ОН * Н2О – гидрокарбосиликаты кальция калия и натрия с d = [8,4(; 4,17; 2,90; 2,38; 4,05; …] * 10 – 9 нм.

Рис.2. Рентгенограмма затвердевшего образца смеси цемента и немолотого отсева дробления бетонного лома.

Рис.3. Рентгенограмма затвердевшего образца смеси цемента и молотого отсева дробления бетонного лома.

Как показали исследования, прочности образцов с молотым отсевом дробления выше прочности образцов с немолотым примерно на 20 %. Полученные данные можно объяснить наличием негидратированного цемента, а также реакционной способностью карбонатов, имеющихся в отсеве дробления. Входящие в состав молотого отсева дробления тонкодисперсные карбонаты кальция (25 - 30 % СаСО3 по массе) играют роль микровключений в матричном материале, образуют каркас и помогают создавать прочную микробетонную структуру. Выступая в качестве зародышей, центров кристаллизации в процессе структурообразования, карбонаты имеют существенное положительное влияние на физико – химические процессы твердения бетона.

На термогравиграммах образцов контрольного, рис.4, и основного из активированной смеси, рис. 5 в возрасте 28 суток наблюдаются эндотермические эффекты при температуре 100 – 120 0С, которые указывают на удаление слабосвязанной адсорбционной и частично гидратной воды из эттрингита. Процессы дегидратации в этом интервале температур сопровождаются наиболее значительной потерей массы, которая фиксируется на кривой TG. Эндоэффект в интервале температур 840 – 860 0С, отмеченный на обеих термогравиграммах, отражает дегидратацию кальцита. Экзотермический эффект при температуре 910 – 920 0С обычно относят к гидратации тоберморитов.

Отличительной особенностью эффектов термограмм образцов из активированной рабочей смеси является значительное снижение глубины и площади эндоэффекта при температуре 510 – 535 0С, отражающего дегидратацию Ca(OH)2. Причем с возрастом эффект еще больше сглаживается. Это является доказательством взаимодействия гидроксида кальция с активированными частицами пылевидного отсева дробления бетона. Поскольку гидроксид кальция в основном ответственен за химическое взаимодействие с сульфат ионами, концентрированными растворами, содержащими ионы хлора, калия и магния, с последующим расширением, деструкцией и разрушением цементного камня, кроме того в интервале температур 820 – 830 0С на кривых термограмм образцов из активированных смесей появился достаточно четкий эффект, глубина которого с возрастом увеличилась, характерный для разложения (дегидратации) низкоосновных гидросиликатов кальция. Следовательно механохимическая активация способствует образованию структуры, характеризующейся большим количеством сцепленных между собой волокон тоберморитоподобных новообразований, характерных для смешанных гидросиликатов кальция, с преобладанием низкоосновной формы. Как видно, кривые ДТА подтверждают результаты рентгенофазового анализа.

Рис.4. Термогравиграмма образцов на основе неактивированной смеси после 28 суток твердения:

1 – термограмма; 2 – гравиграмма; 3 – эталон прокаленного оксида алюминия.

Рис. 5. Термогравиграмма образцов на основе активированной смеси после 28 суток твердения:

1 – термограмма; 2 – гравиграмма; 3 – эталон прокаленного оксида алюминия.

Как показали исследования, механохимическая активация в присутствии ПАВ исследуемых рабочих смесей позволила увеличить прочность, морозостойкость и другие качественные показатели затвердевшего камня за счет разрушения микрогранул пылевидных частиц отсева дробления, повышения его реакционной способности, образования аморфных состояний на поверхности частиц (оксида кремния и карбоната кальция), снижения нежелательного комкования, снижения водопотребности смеси.

Подобная обработка способствует накоплению в бетонной смеси субмикрокристаллических коллоидных частиц, схватывание которых задерживается тончайшими пленками поверхностно-активных веществ на поверхности твердой фазы, получаемых при механохимической активации.

загрузка...