Контакты

Адрес:
664056 г. Иркутск,
ул. Салацкого, 17
(м/р Приморский),

тел./факс: (3952) 793-663  
Написать нам письмо

Сухие золосодержащие смеси для кладочных растворов

Обосновывается целесообразность введения в состав сухих строительных смесей для кладочных растворов золы-уноса совместно с суперпластификатором и известково-карбонатной пылью.

Сухие строительные смеси (ССС) для кладочных растворов требуют значительного содержания тонкодисперсных минеральных наполнителей. Представляется целесообразным введение в состав кладочных смесей готовых тонкодисперсных продуктов-отходов промышленности, которые смогли бы заменить дорогие химические добавки и продукты, требующие предварительного помола (известняка), а также уменьшить расход цемента и извести.

Зола-уноса тепловых электростанций традиционно применяется для приготовления бетонных и растворных смесей и улучшения их строительно-технических свойств, а также экономии цемента. Накопленный опыт позволил выбрать требования к золе как к компоненту бетонов и растворов, при которых ее использование наиболее эффективно. При введении в состав раствора зола увеличивает его водоудерживающую способность и подвижность, повышает прочность и частично замещает цемент.

Зола, применяемая для кладочных растворов, должна отвечать следующим требованиям:

- потери при прокаливании - не более 15% в антрацитовой золе и не более 5%- в каменноугольной;

- содержание сернистых соединений в пересчете на SО3 – не более 3%;

- остаток на сите № 008 – не более 15%.

В строительных растворах применяют как сухую золу, так и золу гидроудаления. В цементных растворах оптимальное содержание золы рекомендуется 100-200 кг/м3, при этом в тощих малоцементных растворах оно составляет 80-125% массы цемента, в более жирных – 40-50%. При расходе цемента более 400 кг/м3 введение золы в состав раствора малоэффективно. Тонкодисперсная зола может применяться взамен части цемента и песка. Крупнодисперсную золу рационально применять вместо части песка без изменения расхода цемента.

При применении золы-уноса в цементных растворах необходимый расход цемента обычно снижается на 30-50 кг/м3 при одновременном улучшении удобоукладываемости растворной смеси. Перерасход цемента при полной замене песка золой устраняется добавкой небольшого количества известкового теста. При полной замене песка золой повышаются деформации усадки во времени и деформации при попеременном увлажнении и высушивании. Они в2-3 раза выше, чем у цементно-песчаных растворов.

В цементно-известковых растворах золой можно заменять часть цемента, извести или песка. При этом экономится до 30-50кг цемента и 40-70кг известкового теста на 1м3 раствора без ухудшения удобоукладываемости и прочности. Цементно-известково-зольные растворы характеризуются весьма низкой расслаиваемостью. Их применяют так же, как и растворы, без добавки золы, в основном для кладки надземных частей зданий.

В известковых растворах применением золы - уноса возможно снизить на 50% расход известкового теста без понижения прочности и ухудшения других свойств. При замене 50% извести удвоенным по массе количеством золы – уноса достигается не только экономия извести, но и повышается прочность раствора. Без применения цемента на известково – зольном вяжущем можно получать растворы М25 и выше.

Роль активного наполнителя в сухих смесях для кладочных растворов может выполнять также известково – карбонатная пыль (ИКП), улавливаемая при обжиге извести во вращающихся печах. Активность пыли по содержанию СаОакт достигает 30-35%. применение ИКП в составе ССС позволяет заменить известь и карбонатный порошок, при этом предварительная подготовка пыли состоит только в ее гашении.

Возможно изготовление сухих кладочных смесей, состоящих из цемента, песка, золы – уноса, ИКП и порошкообразного суперпластификатора, например ПОЛИПЛАТС СП-3.

Настоящие исследования выполнены с применением математического планирования эксперимента. В таблицах приведены условия планирования эксперимента при изучении цементно – зольных паст (таблица 1) и кладочных растворов на кварцевом песке (таблица 2), а также получены математические модели:

y1- расплыва тетса по Суттарду, Dр1:

y1= 27+2,86Х1- Х4-2,29 Х12+0,45 Х22-0,2 Х32+0,7 Х42+0,93 Х1 Х4+1,25 Х2 Х4; (1)

y2- эффективной вязкости теста ln η, Па∙с:

y2= 3,24-0,36 Х1-1,03 Х2+0,53 Х4+0,48 Х12-0,05 Х22-0,16 Х32+0,3 Х42-0,18 Х1 Х4-0,19 Х2 Х4; (2)

y3- расплыва конуса на встряхивающем столике, мм:

y3= 161,2+18,5 Х1+9,3 Х2-5,33 Х3+27,2 Х4-5,6 Х12-8,05 Х22-7,1 Х32+16,35 Х42+9,6 Х1 Х4+7,7 Х1 Х3+6,1 Х1 Х4+6,4 Х2 Х4-11,1 Х3 Х4; (3)

y4- прочности на сжатие в возрасте 28 сут. R28, МПа:

y4= 14,4+5,1 Х2+5,07 Х3-3,67 Х3+0,26 Х12-3,54 Х22-3,16 Х32-1,03 Х42-1,51 Х1 Х2-1,57 Х1 Х3-1,24 Х1 Х4-1,19 Х2 Х4+3,1 Х3 Х4. (4)

анализ полученных данных показал, что влияние золы на диаметр расплава конуса и величину эффективной вязкости в наибольшей степени зависит от дисперсности золы и заметно меньше – от количества золы в цементном тесте и добавки суперпластификатора.

Таблица 1

Условия планирования эксперимента при изучении цементно-зольных паст

Фактор, вид

Уровни выравнивания

Интервал выравнивания

Натуральный

Кодированный

-1

0

+1

Отношение В/(Ц+З+ИКП)

Х1

0,24

0,28

0,32

0,04

Объемная концентрация зольно - известковой части в вяжущем *,%

Х2

20

40

60

20

Содержание суперпластификатора СП-3,% от (Ц+З+ИКП)

Х3

0,3

0,5

0,7

0,2

Удельная поверхность золы, S3, м2/кг

Х4

290

390

490

100

Таблица 2

Условия планирования эксперимента при изучении растворов

Фактор, вид

Уровни выравнивания

Интервал выравнивания

Натуральный

Кодированный

-1

0

+1

Содержание суперпластификатора СП-3,% от (Ц+З+ИКП)

Х1

0,3

0,5

0,7

0,2

Объемная концентрация зольно - известковой части в вяжущем,%

Х2

20

40

60

20

Расход цемента, Ц кг/м3

Х3

200

270

340

70

Отношение В/(Ц+З+ИКП)

Х4

1,00

0,80

0,60

0,10

Так, изменение содержания золы от 20 до 60% при ее удельной поверхности S3 = 290 м2/г приводит к увеличению подвижности на 2 см (величина Dр увеличилась от 28 до 30 см) и уменьшению величины эффективной вязкости (величина ln η уменьшилась от 2,6 до 2,3); при S3 = 390 м2/г увеличение процентного содержания золы в исследуемом интервале не приводит к изменению подвижности (Dр=27 см) и эффективной вязкости (ln η=3,2); а при S3 = 490 м2/г наблюдается падение подвижности (величина Dр уменьшается от 28 до 26см) и увеличение величины эффективной вязкости (величина ln η изменяется от 3,2 до 3,5). Влияние дисперсности золы на исследуемые характеристики сказывается в большей степени при увеличении процентного содержания золы (в исследуемых интервалах) в цементном тесте. Так, например, при содержании золы в количестве 20% изменение ее дисперсности от 290 до 490 м2/г приводит к увеличению эффективной вязкости - величина ln η увеличивается от 2,3 до 3,5) подвижность же падает от 30 до 26 см.

Зависимость подвижности и эффективной вязкости цементно – зольного теста от количественного содержания золы и ее дисперсности обусловлена изменением водопотребности золыпри увеличении ее удельной поверхности путем домола. Проведенные определения водопотребности золы позволили получить такие результаты:

НГ золы = 16,75% при S3 =290 м2/г;

НГ= 25,25% при S3 =390 м2/г;

НГ= 28,25% при S3 =490 м2/г;

На увеличение подвижности цементно- зольного теста и понижение величины его эффективной вязкости оказывают влияние и добавки ПАВ. Известно, что пластифицирующие добавки разрушают зольные и цементные флоккулы и оказывают стабилизирующее действие, препятствующее расслоению золо– цементных композиций в результате седиментационных явлений, т.е.снижают водопотребность и вязкость золо - цементного теста. Вместе с тем суперпластификаторы нафталиноформальдегидного типа слабо изменяют текучесть зольного теста, т.к. не обеспечивают диспергирование крупных конгломератов золы. Повышение дозировки СП сверх определенного оптимального значения не приводит к снижению начальной вязкости теста.

Результаты выполненных исследований позволяют сделать вывод, что увеличение дозировки суперпластификатора ПОЛИПЛАСТ СП-3 в исследуемых интервалах привело к незначительному изменению подвижности и величины эффективной вязкости, что подтверждает возможность выбора оптимального количества добавки для цементно - зольного теста, обусловленного конечным эффектом ее воздействия.

Решающее влияние на изменение подвижности и эффективной вязкости цементно – зольного теста оказывает водотвердое отношение В/(Ц+З+ИКП), с ростом которого происходит увеличение подвижности и снижение величины эффективной вязкости, причем следует заметить, что более интенсивное изменение исследуемых характеристик наблюдается при низких значениях водотвердого отношения. Например, при изменении В/(Ц+З+ИКП) от 0,24 до 0,62 при S3 =490 м2/г подвижность увеличилась от 20,5 до 24 см, а эффективная вязкость уменьшилась от 172 до 67 Па∙с, при изменении В/(Ц+З+ИКП) от 0,28 до 0,30 подвижность увеличилась от 27 до 280см, а эффективная вязкость уменьшилась от 32 до20 Па∙с.

Как следует из анализа модели (1), увеличение подвижности с ростом водотвердого отношения сказывается до его определенного значения. При более высоких значениях В/(Ц+З+ИКП) может происходить падение подвижности, обусловленное ограниченной водоудерживающей способностью цементно – зольного теста.

С увеличением удельной поверхности золы возрастает водопотребность цементно – зольного теста, благодаря чему имеется возможность повысить связность и седиментационную устойчивость цементно – зольного теста. Поэтому одним из методов повышения подвижности при высоких значениях В/(Ц+З+ИКП) золы является применение более дисперсной золы. Так, при увеличении В/(Ц+З+ИКП) от 0,30 до 0,32 подвижность цементно – зольного теста при S3 =290 м2/г падает от 29 до 28 см, а при S3 =490 м2/г падение практически отсутствует (Dр=28 см). однако зола повышенной дисперсности обычно имеет повышенное содержание несгоревших углеродистых частиц, что нежелательно, поэтому целесообразным может быть домол кондиционной золы.

Характер влияния технологических факторов на подвижность (3) и прочность (4) цементно – зольных растворов показан на рис.2 и 3. как видно, он носит ярко выраженный квадратичный характер.

В уравнении подвижности, как и следовало ожидать, наиболее заметно влияние отношения «вода – вяжущее» и расхода суперпластификатора. Однако пластифицирующий эффект золы также сказывается, причем во всем диапазоне расхода цемента. При приближении степени наполнения вяжущего золой до 60% подвижность раствора изменяется слабо, поэтому степень наполнения 50-60% с точки зрения влияния на подвижность раствора следует считать оптимальной. Можно отметить также высокий совместный эффект суперпластификатора и золы. Увеличение расхода цемента выше 300 кг/м3 приводит к заметному падению подвижности при прочих равных условиях.

Анализ взаимодействий моделей (3) однозначно показывает: при увеличении количества цемента и вяжущего в сочетании с ростом водовяжущего отношения происходит существенное падение подвижности. Положительно на подвижность растворных смесей влияет совместное увеличение расходов суперпластификатора и золы, суперпластификатора и цемента.

Анализ математической модели прочности (4) позволяет сделать вывод, что увеличение расхода цемента и вяжущего в области выравнивания по–разному влияет на прочность при прочих равных условиях. Положительное влияние «затухает» по мере увеличения количества цемента и вяжущего в растворной смеси. При высоких значениях отношения «вода/вяжущее», максимальном расходе золы и умеренном расходе СП возможно даже снижение прочности при максимальном расходе цемента.

Такое снижение можно объяснить связью прочности с капиллярной пористостью. Смеси с максимальным содержанием вяжущего имеют повышенное водосодержание, что приводит к увеличению пористости и снижению прочности при постоянном Ц/В.кроме того, поскольку прочность цементного теста в объеме обычно ниже прочности контактного слоя «цементное тесто/песок», то при повышении количества теста с определенного места структура становится неоптимальной и прочность снижается.

Влияние золы на прочность неоднозначно. При прочих равных условиях отмечается максимум прочности при расходе золы 40-50%. Эффективность использования золы примерно одинаково проявляется во всем диапазоне изменения расхода цемента и более заметно зависит от расхода суперпластификатора и отношения «вода/вяжущее». Так, рост прочности при введении золы в количестве 30-50% от расхода вяжущего заметен при всех расходах суперпластификатора, однако более существенно он проявляется именно при повышенном его расходе. Увеличение отношения «вода/вяжущее» приводит к некоторому уменьшению положительно эффекта от введения золы, однако он все же достаточно заметен (30-50%).

Таким образом, введение в состав ССС золы – уноса совместно с суперпластификатором и известково – карбонатной пылью способствует улучшению их реологических свойств, ускоряет гидратацию, способствует структурообразованию смесей. При расходе золы 30-50% от массы вяжущего отмечается повышение прочности цементно – зольных растворов. Поэтому производство ССС для кладочных растворов указанного состава вполне целесообразно.

 

Л.И. Дворкин, доктор техн. наук, профессор, зав.кафедрой технологии строительных изделий и материаловедения.

О.Л. Дворкин, доктор техн.наук, профессор.

Ю.В. Границкий, канд.техн.наук, доцент.

И.Н. Рыженко, инженер, Национальный университет водного хозяйства и природопользования, г.Ровно, Украина

Показать в формате для печати