РАЗДЕЛ 2
Характеристика сырьевых материалов и методы
исследования
2.1. Исходные сырьевые материалы.
В работе исследовалось шлакощелочное вяжущее, в котором алюмосиликатный
компонент представлен основным доменным гранулированным шлаком Запорожского
металлургического завода, соответствующий требованиям ГОСТ 3476?74. Химический
состав шлака приведен в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Химический состав исходных материалов
Материал
Содержание оксидов, масс. проц.
п.п.п масс. проц
R2O
SiO2
Al2О3
Fe2О3
МgO
CaO
SO3
MnO
TiO2
Шлак
33,2
8,29
1,88
7,50
45,0
1,48
0,52
0,63
1,48
Цеолитовая порода
2,29
64,85
13,90
5.03
1,58
4,09
0,16
0,85
8,34
По данным минералогических исследований Запорожский шлак представлен бесцветным
стекловидным веществом состава СаО·SiO2 с показателем преломления N=1,610. В
незначительном количестве присутствуют бесцветные кристаллы (в-кварца) в-SiO2 с
Ng=1,553 и Np=1,544 и непрозрачные зерна магнетита FeO, Fe2O3 (до 2%).
Шлак использовался в виде молотых порошков с удельной поверхностью по ПСХ-2 —
300-350 м2/кг.
В качестве щелочного компонента вяжущего использовали силикат натрия
растворимый (ГОСТ 13078–81) Киевского стеклотарного завода с силикатным модулем
Мс=(1; 1,5; 2; 2,5).
Заданный силикатный модуль получали из исходного отпускного растворимого
силиката натрия добавлением соответствующего количества гидроксида натрия
(согласно РСН УССР 336–90 “Изготовление и применение шлакощелочных вяжущих,
бетонов и конструкций”). Щелочные компоненты применялись в виде водных
растворов плотностью с=1250; 1270; 1300 кг/м3.
Модифицирование и корректировка составов осуществлялись введением в состав
вяжущего минеральной и органической добавок.
В качестве минеральной добавки использовали цеолитовую породу Сокирницкого
месторождения, представленную изотропными зёрнами анальцима (N=1,489) от 8 мкм
до (12684) мкм, в небольшом количестве обнаружены зерна в?кварца (Ng=1,553 и
Np=1,544) размером (5625) мкм…(987) мкм и единичные непрозрачные, оптически
изотропные зерна магнетита Fe3O4 размером (0,0280,19) мм и слюды–мусковита
размером от (0,0330,028) мм до (0,090,028) мм.
Также обнаружены агрегаты цеолитов, размер отдельных зерен которых изменяется
от 0,0078 до (0,110,05) мм.
Форма зерен – таблитчатая, листовая, угловатая. Минералы, составляющие цеолиты,
имеют близкую отражательную способность и подобные показатели светопреломления:
шабазит (Ng=1,484; Np=1,478); морденит (Ng=1,484; Np=1,471); анальцим
(N=1,489), стильбит (Ng=1500; Np=1,494).
Химический состав цеолита приведен в табл. 2.1.
Выбор органического вещества предполагал высокую поверхностную активность и
гидрофобизирующие свойства соединения. Для проведения исследований был выбран
петролатум.
Петролатум (ОСТ 38. 01117-76) представляет собой смесь нефтяных церезинов и
парафинов с остаточными нефтяными маслами и при нормальной температуре
находится в виде пластической мазеобразной водонерастворимой массы коричневого
цвета.
Петролатум характеризуется следующими показателями:
кислотное число, мг КОН
? 55
число омыления, мг КОН
? 150165
содержание карбоновых кислот, %
6073
содержание омыляемых кислот, %
4027
содержание неомыляемых кислот, %
1220
содержание оксикислот, %
до 2
Органическая добавка вводилась в состав вяжущего в виде эмульсии,
представляющей собой систему “ масло-вода ” [129].
Для регулирования сроков схватывания шлакощелочного вяжущего применяли
замедлитель — натрий щавелевокислый, отвечающий требованиям ГОСТ 5839-77*.
В качестве мелкого заполнителя в бетонах и растворах применяли Днепровский
кварцевый песок с модулем крупности Мкр=1,42, удовлетворяющий требованиям ДСТУ
БВ. 2.7-32-95 (ГОСТ 8735-88).
В качестве крупного заполнителя в бетонах применяли гранитный щебень Малинского
месторождения фракции 5-10 мм и 10-20 мм, удовлетворяющий требованиям
ДСТУ БВ. 2.7-71-98 (ГОСТ 8269.0-97), ДСТУ БВ. 2.7-72-98 (ГОСТ 8269.1?97).
2.2 Методы исследований
Шлакощелочные вяжущие композиции изготавливали в соответствии с ТУ 67-1020-89.
Назначение составов мелкозернистых шлакощелочных бетонов осуществляли в
соответствии с РСН УССР 336-89. Шлакощелочные бетонные смеси изготавливали по
ГОСТ 7473-85, РСН УССР 336-90, а испытывали по ГОСТ 10181.0?81…ГОСТ
10181.4?81.
Кинетику процессов твердения вяжущих, растворов и бетонов исследовали после
тепловлажностной обработки по режиму (3+6+3)час, при температуре
изотермического выдерживания (85±3)°С в пропарочной камере.
Физико-механические испытания вяжущих осуществляли в соответствии с
требованиями ГОСТ 310.1*…ГОСТ 310.3-76*, ГОСТ 310.4-81.
Деформации усадки для растворов определяли на образцах–балочках 4416 см.
Измерение линейных размеров образцов выполняли с помощью длинномера оптического
вертикального ИЗВ-2.
При изучении физико-механических характеристик материала в условиях
циклического воздействия влаги продолжительность одного цикла составляла 14
суток. Семь суток испытуемые образцы находились в воде, а затем семь суток в
воздушно-сухих условиях при температуре окружающего воздуха 18-20°С и
относительной влажности (60±5)%.
Испытания опытных образцов затвердевшего бетона при определении кубиковой и
призменной прочности, модуля упругости выполнялись в соответствии с ГОСТ
24452-80. Исследование деформаций усадки и ползучести бетона выполнялись в
соответствии с ГОСТ 24544-81*.
Математическую обработку результатов испытаний и построение изопараметрических
моделей выполняли на персональной ЭВМ фирмы ZX?Spectrum+Sinclair Radions Ltd
(Великобритания) в соответствии с рекомендациями [130].
Для исследования пористой структуры ц