Подготовка сырьевых смесей для высокопрочных автоклавных бетонов

В лаборатории бетона и железобетона ЛенЗНИИЭПа изучались особенности подготовки цементных сырьевых смесей на основе портландцемента и нефелинового шлама для высокопрочных автоклавных бетонов.

В исследованиях использовались следующие материалы: нефелиновый шлам Волховского алюминиевого завода, портландцементный клинкер завода им. Воровского, Волховский портландцемент и Неболчинский песок.

Нефелиновый шлам характеризовался следующими химическим составом в % по весу: Si02 — 28,93; А1203 — 4,11, Fe203 — 3,88; СаО — 55,36; MgO— 1,95; R20 — 2,35, S03 —0,34; п.пп,—2,86.

Петрографический анализ шлама показал, что он на 80% состоит из Р — C2S. Минералогический состав клинкера в % следующий: C3S — 58; C2S—15; С3А — 8; C

Технология нефелинового цемента проста. Взятый из отвалов шлам продвиженне реакции, и процесс сильно замедляется.

Максимальное заполнеине пустот в жестких минераловатных изделиях легким и достаточно дисперсным заполнителем, например вспученным перлитевым песком, обладающим более развитой удельной поверхностью и лучшей адгезионной способностью к вяжущим материалам, по сравнению с минеральной ватой, обеспечивает значительное увеличение плотности изделий н площадей контактов наполнителей с вяжущими.

В качестве минерального вяжущего следует применять медленно гидратирующиеся вяжущие вещества, например доломитовую известь, на которую первоначальное разбавление водой не оказывает значительного влияния и ее способность к гидратации и твердению в отформованных и обезвоженных изделиях сохраняется за счет дальнейшей гидратации и твердения MgO.

Новообразования, возникающие при автоклавном способе твердения таких изделий, являются невоздухостойкнми и под действием углекислоты частично разлагаются, снижая прочность изделий до 30% и более.

Карбонатный способ твердения обеспечивает получение изделий, обладающих f =250—275 кг/м3-, Рнзг =2,0—2,5 кг/см2-, А =0,05—0,055 ккал/м ¦ ч - град. Предельная температура применения карбонизированных изделий 650—700°С. Карбонатное твердение обеспечивает резкое снижение щелочности среды, что, в свою очередь, способствует снижению щелочной коррозии минераловатных волокон.



Приведенные данные показывают, что при получении нефелиново-кремнеевместого цемента оптимальное количество вводимого песка равняется примерно 25% при удельной поверхности 3000—3500 смуг.

На основании ранее проведенных последовании, а также настоящей работы авторы пришли к заключению о необходимости изменения технологии изготовления нефелинового цемента. При получении последнего желательно осуществление двухступенчатой системы помола, которая должна состоять из следующих стадий:

I. помол нефелинового шлама до тонкости, соответствующей остатку на сите № 008 не более 8%; помол шкера до удельной поверхности 3000 ему г.

II. Совместное перемешивание белитового шлама, клинкера и гипса.

Нефелиновый шлам и портландцементный клинкер должны размалываться отдельно. Перемешивание материалов в соответствующей пропорции может быть осуществлено в пневмосилосе при помощи сжатого воздуха. Худа же в качестве добавки может поступать и молотый песок. Раздельный помол составляющих позволит увеличить производительность помольной установки при одновременном повышешении качества цемента.

На активность вяжущего в значительной степени влияет также технологический режим автоклавной обработки. В табл. 2 приведены результаты испытания образцов размером 4X4X16 см, изготовленных на нефелиновом (А) п песчаном портландцементе- (Б) и запаренных при различном давлении.

Анализ полученных данных показывает, что прочность образцов на основе песчаного портландцемента, в состав которого в значительном количестве входил алит, увеличивалась при повышении давления только до 12 атм. При использовании белитового цемента с увеличением давления пара в автоклаве до 20 атм возможно получение равноценной прочности раствора при существенном сокращении времени тепловлажностной обработки Однако уменьшается прочность при изгибе, а также

Зависимость прочности мелкозернистого автоклавного бетона от состава 1 — песчаный портландцемент; 2 — Нефелиновый цемент; 3 — нефелиново-кремнеземистый цемент призменная прочность. В связи с тем что призменная прочность в какой-то мере косвенно характеризует свойства материала, можно предположить, что последние при увеличении параметров водяного пара тоже ухудшаются.

Хорошие результаты по всем показателям могут быть получены при запаривании по режиму 2 + 4+3 ч при 12 атм.

При использовании нефелиновых вяжущих, наряду с песчаным портландцементом, в условиях автоклавной обработки можно получить мелкозернистые бетоны на песке средней крупности (Мк= 2,6) с пределом прочности 400— 700 KQICM2 (см. рисунок).

Обращает на себя внимание тот факт, что нефелиновый цемент, получаемый на базе отходов промышленности, по прочности почти не уступает смешанному портландцементу повторного помола, высокая эффективность которого установлена ранее 2.

Действующие «Временные технические условия на изготовление нефелинового цемента»4 регламентируют его грн основные марки — 2U0, 300 и 400 после автоклавной обработки. В связи с тем что установлена возможность получения нефелинового цемента марок 500 и 600 нормативный документ должен быть дополнен.

Известно, что гравиеподобные легкие заполнители обладают рядом преимуществ по сравнению со щебеночными. Они характеризуются более равномерной пористостью, значительно большей механической прочностью, меньшей мелкозерновой пустотностью смеси фракции. Гравийная форма зерен заполнителя и отсутствие на их поверхности открытых пор делают бетонные смеси более удобоукладываемыми, а также дают возможность получать легкий бетон с наи- лучшим сочетанием прочности н объемного веса прн снижении .расхода вяжущего. Переход на выпуск гравиеподобного аглопорита взамен щебеночного позволяет также значительно интенсифицировать агломерационный процесс.

В Сибирском Зональном научно-исследовательском и проектном институте типового и экспериментального проектирования, а затем на кафедре строительных материалов НИСИ нм. В. В. Куйбышева проведены испытания сырья и разработана технология гравиеподобного аглопорита из широко распространенных в Западной Сибири легкоплавких лёссовидных суглинков.

Физико-химические и технологические свойства суглинистого сырья Западной Сибири идентичны. Это в большинстве своем лёссовидные суглинки гидрослюдистого состава с содержанием глинистых частиц 9—15 и пылеватых фракций до 70—72%- Интервал спекания сырья короткий (до 30°С), что исключает возможность получения гравиеподобного заполнителя без применения специальных добавок.

В качестве добавок применялись тугоплавкие глины Дорогннского и Евсинского месторождения, речной обский песок и зола Новосибирской ТЭЦ-3.