Железисто-шлаковый цемент и бетоны на его основе —

В Ворошиловском горно-металлургическом институте и на заводе бетонных и железобетонных конструкций Алчевского строительного треста проводятся исследования по получению нового вяжущего материала — железисто-шлакового цемента (жш-цемента) и бетонов на его основе. Для этой цели используются гранулированные доменные шлаки Алчевского металлургического завода, колчеданные огарки Рубеж анского химического комбината и воздушная известь на основе известняка Зимогорьевского карьера.

Химический состав исходных материалов приведен в табл. 1.

Железисто-шлаковый цемент получается совместным размолом извести, колчеданных огарков и шлаков. Тонкость помола соответствует 15—20% остатка на сите 4900 отв/см2. Известь применяется в виде кипелки или пушонки.

Наибольшую механическую прочность образцы из жш-цемента приобретают в процессе автоклавной обработки. Существенное влияние иа показатели прочности оказывает состав жш-цемента, тонкость помола, качество воздушной извести, режим автоклавирования.

В табл. 2 показано влияние составт жш-цемента на прочность полученных образцов. Изготовлены они из цементного теста нормальной густоты, помол компонентов производился раздельно с последующим тщательным перемешиванием; запаривание велось при 8 ати по режиму 4+4+4 час.

Железнсто-шлаковый цемент, состоящий из 15% извести, 15% пиритных огарков н 70% шлака, показывает предел прочности при сжатии — 392 кг/см2; известково-шлаковый цемент, состоящий из 10% извести и 90% шлака,— 56 кг/см2. Такую резкую разницу в показателях прочности цементов, твердеющих в одинаковых условиях, можно объяснить различием фазового состава цементного камня, а также каталитическим влиянием колчеданных огарков на процесс возникновения новообразований.

Так, затвердение известково-шлакового цемента при запаривании происходит вследствие образования главным образом гидросиликатов кальция и, по-видимому, алюминиевых гидрогранатов состава ЗСаО • А2О mSi02

На термограмме этих новообразований наблюдается экзотермический эффект при 835° (рис. 1). Помимо гидроселикатов в заметных количествах возникают алюможелезистые гидрогранаты состава ЗСаО — (Al, Fe)2Os mSi02 • (6—2m)H20, на термограмме которых наблюдаются эндотермические эффекты при 340 и 505°. Химические исследования показали полное отсутствие в цементном камне свободной извести, также отсутствуют гидроалюминаты и ги дроферриты кальция.

Алюможелезистые гидрогранаты отличаются большей механической прочностью, чем алюмииатные. Как показали исследования, продукты твердения возникают в виде тонкоднсперсных кристаллов, которые при рассмотрении в обычном микроскопе видны в виде изотропной массы, а в электронном микроскопе среди бесфоруеной массы в отдельных случаях наблюдаются волокнистые образования.

Для определения влияния режима автоклавной обработки -а прочность изделий из жш-цемента образцы на растворах I 3 пластичной консистенции Применял цемент.

Из данных табл. 3 следует, что спуск давления пара целесообразно производить в течение 4 час. и более. При уменьшении времени спуска пара прочность изделий падает, несмотря на увеличение давления в процессе Запаривания и времени выдерживания образцов при максимальном давлении Предел прочности при сжатии образцов, запаренных при 8 атм по режиму 4+4 + +4 час, достигает 325 ка/см2. Выдержку при максимальном давлении пара следует увеличить с возрастанием размера запариваемых изделий.

Водостойкость материала характеризуется коэффициентом его размягчения. он изменяется от 0 до 1,0 Установлено, что природные и искусственные каменные материалы нельзя применять в строительных конструкциях, находящихся в воде и влажных условиях. если коэффициент размягчения меньше 0,80. У образцов на жш-цемен- те, запаренных при 8 ати по режиму 4+4+4 час., этот коэффициент был равен 0,93.

Коэффициент морозостойкости те же образцов при 10, 15 и 25 циклах попеременного замораживания и оттаивания соответственно равнялся 0,96, 0,94 и 0,93. Следовательно, жш-цемент является морозостойким материалом.

На железисто-шлаковом цементе были приготовлены и испытаны ячеистый бетон, шлакобетон и обычный (тяжелый) бетон. Газобетон готовили с применением алюминиевой пудры, а пенобетон — сапонина. Результаты испытаний приведены в табл. 4, из которой видно, что пенобетон объемным весом 850 кг/м3 обладает пределом прочности при сжатии 55 кг/слб, газобетон объемным весом 900 кг/л& — 40 кг/см2. Изготовленные из пенобетона блоки ЗОХ Х30Х20 см трещин ие имели.

При использовании шлака объемным весом 1 000 кг/я3 и жш-цемента (расход 250 кг/м3) получен шлакобетон объемным весом 1 600 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 70 кг/см?.

Обычный бетон был приготовлен с применением в качестве заполнителя песка и щебня (из песчаника). Бетой состава 1 г 2,2 :4,7 при расходе 300 кг/м3 цемента и ?1Щ=0,50 обладал пределом прочности при сжатии 355 кг/см2. Интересно отметить, что разрушение бетона происходит по щебню.

На основании проведенных исследований можно заключить, что цемент может с успехом заменить портландцемент марок 300, 400 н 500 в бетонах автоклавного твердения.

Значительно большую прочность таких бетонов по сравнению с бетонами на портландцементе можно эффективно использовать в некоторых специальных конструкциях.

Для изготовления из цемента вполне применимы помольные установки, существующие на заводах железобетонных конструкций и строительных деталей, без сколько-нибудь существенной их реконструкции.

По приближенным расчеты стоимость такого цемента на установке цеха ячеистых бетона Алчевского завода железобетонные изделий- не превысит 80 руб. за тонну