Свищ И.С. Влияние технологических факторов и вида песка на

114
.
11, 2005 .
УДК. 666.9.015.42
Свищ И.С., к.т.н., доцент
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
С
ви
щ
Влияние технологических И
С
.
факторов и вида песка на активность
шлакощелочного вяжущего вещества
жидкое стекло, доменный гранулированный шлак, шлакощелочное вяжущее, вещество, начало схватывания, конец схватывания, тонкость помола, плотность раствора, растворошлаковое отношение, прочность
Разновидностью щелочно-щелочноземельных алюмосиликатных цементов являются шлакощелочные. Идея создания шлакощелочных цементов, а также строительных бетонов на их
основе принадлежит В.Д. Глуховскому [1,2,3].
Шлакощелочные цементы – гидравлические вяжущие вещества, которые получают путем
тонкого измельчения гранулированного шлака совместно с малогигроскопичными соединениями щелочных металлов (натрия и калия) или затворения молотого шлака растворами этих
соединений. Для производства цемента используют самые разнообразные шлаки металлургического производства, а именно доменные, электротермофосфорные и др. Из щелочных соединений наиболее широко используются силикатные соли или растворимые стекла, которые
относятся к разряду воздушных вяжущих веществ. Работами [1,3] было установлено, что способность растворимого стекла взаимодействовать с алюмосиликатным веществом шлаков в
водных и гидротермальных условиях с образованием водостойкого цементного камня проявляется по мере уменьшения силикатного модуля стекла. В шлакощелочных цементах соединения щелочных металлов являются самостоятельными компонентами вяжущих, формирующими в продуктах их гидратации водостойкие щелочные гидратные алюмосиликатные новообразования.
Общеизвестно, что чем обширнее область исследованных параметров и свойств разнообразных вяжущих материалов, тем значительнее расширяются области применения их в различных областях строительной индустрии. Не секрет, что шлакощелочной цемент (ШЩЦ) является конкурентом на рынке вяжущих материалов обычному портландцементу и его разновидностям. На ряду с конкуренцией, ШЩЦ одновременно дополняет, и расширяет возможности этого рынка, области его использования, дает возможность расширить базу выпуска самых
разнообразных по назначению строительных материалов, изделий и конструкций. Тем самым
усиливается строительный потенциал регионов и государства в целом. Если рассмотреть вопрос использования ШЩЦ и бетонов на их основе в плоскости экологической безопасности и
охраны окружающей среды, то также видны значительные положительные факторы применения этого материала в строительной индустрии. Использование отходов промышленных производств актуальная проблема для любого государства. Широкое применение ШЩЦ дает возможность утилизации тысяч и тысяч тонн отходов металлургического производства, в частности разнообразных видов шлаков, которые выбрасываются в отвалы, зарываются в землю и
т.д. По сути эти отходы являются уникальной сырьевой базой строительной индустрии, дающей получение конкурентоспособного по качеству и стоимости альтернативного вяжущего
вещества. Рассматривая, актуальность этого вопроса для Южных и Юго-восточных регионов
Украины, надо отметить, что в Крыму также существуют сырьевые отходы разнообразных
промышленных производств. Так, например, при пилении строительного камня из горных
осадочных пород известняков-ракушечников и его разновидностей во многих карьерах полуострова, в отвалах накопились немалые по количеству отходы камнепиления. Эти отходы лежат «мертвым» грузом, хотя по сути также являются ценным материалом для получения растворов, бетонов, которые можно применить при изготовлении разнообразных изделий и конструкций строительного назначения.
Из работ отечественных ученых, в частности В.Д. Глуховского, П.В. Кривенко, В.Л. Гера-
.
11, 2005 .
115
симчук, Г.В Румына, В.А. Пахомова, С.Ф. Крисанова, Т.Н. Романенко и др., широко известно применение ШЩЦ в разнообразных видах бетонов, в том числе легких бетонах, на пористых различных заполнителях искусственного и природного происхождения. В работах применяли ШЩЦ на
разных видах шлаков и щелочных компонентов. При этом на данный момент времени накопилась
обширная, бесценная база данных о составах, свойствах, характеристиках, технологиях производства бетонов, растворов, материалов, изделий и конструкций на основе ШЩЦ. Однако, наряду с
хорошо изученными свойствами, характеристиками, технологиями, существует ряд малоизученных параметров, свойств, зависимостей, технологий производства и применения ШЩЦ. Одной
недостаточно изученной тематикой, связанной с ШЩЦ, является изучение влияния силикатного
модуля жидкого стекла, в частности Мс = 1,5…1,7, тонкости помола доменного шлака, плотности
жидкого стекла, а также влияния вида мелкого заполнителя на прочность при сжатии и изгибе
шлакощелочных цементно-песчаных растворов.
Для проведения экспериментальной части применяли следующие материалы: шлак доменный гранулированный Запорожского металлургического комбината удельной поверхностью
Sуд = 3100…3900 см2/г, основный; жидкое стекло модифицированное едким натром при температуре кипения в течение 10 минут, силикатный модуль Днепродзержинского жидкого стекла Мс =
1,58, а Донецкого Мс = 1,67, плотность водного раствора модифицированного жидкого стекла в
пределах  = 1,14…1,18 г/см3; песок стандартный плотный кварцевый, модуль крупности Мк =
2,49; песок пористый карбонатный, модуль крупности Мк = 2,35.
Цель исследований: определить влияние удельной поверхности, плотности жидкого стекла
и растворошлакового отношения (Р/Ш) на предел прочности при сжатии и изгибе шлакощелочного цемента с использованием пористого карбонатного песка и разных пигментов в сравнении со
стандартными песками. Исследования проводили по стандартной методике, регламентируемой
ГОСТ 310.4 – 81. Изготовляли образцы-балочки стандартного размера (40х40х160 мм) из составов
ШЩЦ на жидком стекле разного силикатного модуля, плотности, а также разных пигментов из
цементно-песчаного раствора стандартной консистенции. Набор прочности образцов проходил
как в воздушных влажных условиях, так и в водной среде в течение 28 суток. По истечение 28
суток образцы подвергали испытаниям разрушающим способом на прессе по стандартной методике.
По результатам испытаний были построены графики зависимости предела прочности при
сжатии и изгибе ШЩЦ на жидких стеклах от удельной поверхности шлака, Р/Ш, плотности жидкого стекла, а также вида песка. Эти графики отображены на рис. 1.2.
Анализируя данный график, следует отметить, что предел прочности на сжатие образцов
балочек из карбонатного песка существенно зависит от Р/Ш и условий твердения. Это обусловлено пористостью карбонатного песка. Показание прочности на сжатие в воздушно-влажных условиях выше, чем в водной среде, при
всех равных условиях. Это видно по прочности
в точках 2,3,5 на плотных песках, чего нельзя
сказать о прочности на сжатие на пористых песках. Хотя видны преимущества набора прочности в воздушно-влажных условиях по точкам
Рис. 1 Зависимость предела прочности при 9,11. Резкое падение набора прочности на сжасжатии шлакощелочных цементно песчаных тие наблюдается, для всех равных условий, при
растворов на жидком модифицированном Р/Ш = 0,83 для ШЩВ на карбонатном песке.
Примерно такая же зависимость наблюдастекле с силикатным модулем М с =
1,57…1,67 от плотности жидкого стекла, ется при определении предела прочности на
удельной поверхности шлака и Р/Ш изгиб.
(растворошлакового отношения).
116
.
Рис. 2 Зависимость предела прочности при
изгибе шлакощелочных цементно-песчаных
растворов на жидком стекле с силикатным
модулем М с = 1,5…1,7 от удельной
поверхности шлака, плотности жидкого
стекла, Р/Ш.
11, 2005 .
На графиках более отчетливо прослеживается зависимость предела прочности при изгибе от тонко сти помола шлака (точки
4,5,6,10,11,12), а также плотности жидкого стекла ( точки 2, 3) и Р/Ш (точки 8, 9). Как и при
определении предела прочности при сжатии,
резкое падение прочности на изгиб для ШЩВ
на карбонатном песке наблюдается при Р/Ш =
0,83. Оптимальные пределы Р/Ш для ШЩВ на
карбонатном песке от 0,65 до 0,57. Как видно
из графика при этих Р/Ш получены предельно
высокие прочности на изгиб.
ВЫВОДЫ:
1. На активность шлакощелочного цемента (ШЩЦ) с применением жидкого натриевого стекла с силикатным модулем в пределах 1,5…1,7 и карбонатного песка влияет в первую очередь растворошлаковое отношение (Р/Ш).
2. Плотность жидкого натриевого стекла существенно влияет на активность ШЩЦ с применением
стандартного песка.
3. Предел прочности при сжатии и изгибе ШЩЦ на стандартном плотном песке существенно превышает предел прочности при сжатии и изгибе ШЩЦ на карбонатном песке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Глуховський В.Д. Грунтосілікатні вироби і конструкції. – К.,Будівельник, 1967.
2. Глуховский В.Д. Грунтоцементы. – Доклад на XXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава КИСИ. Киев, 1960.
3. Глуховский В.Д. Грунтосиликаты. Киев, Госстройиздат, 1959.
4. П.В. Кривенко, Е.К. Пушкарева. Долговечность шлакощелочного бетона. – К., Будівельник, 1993,
224 с.
5. ДСТУ БВ.2.7 – 24 – 95. Будівельні матеріали. В’яжуче шлаколужне. Технічні умови. (Строительные
материалы. Вяжущее шлакощелочное. Технические условия).
6. Т 310.4-81. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.