Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Камалиев Ринат Тимергалиевич

Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов
<
Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Камалиев Ринат Тимергалиевич. Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.11 / Камалиев Ринат Тимергалиевич; [Место защиты: С.-Петерб. гос. технол. ин-т].- Санкт-Петербург, 2009.- 114 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2678

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Аналитический обзор 7

1.1 Виды ультрадисперсных кремнеземов, выпускаемых промышленностью 7

1.2 Применение микрокремнезема в технологии бетона 16

1.3 Кремнеземы, получаемые гидрохимическим путем, и их применение в качестве компонентов бетона 31

Выводы по Главе 1 37

Глава 2. Задачи, предметы и методы исследования 39

2.1 Задачи и предметы исследования 39

2.2 Методы исследования 44

Глава 3. Влияние ультрадисперсных кремнеземов на состав цементных паст 49

Выводы по Главе 3 58

Глава 4. Гидратация портландцемента с ультрадисперсными добавками в поздний период 59

4.1 Исследования методом твердотельной Si-ЯМР спектроскопии 59

4.2 Исследования методом ИК спектроскопии 69

4.3 Исследования, выполненные дериватографическим методом анализа 77

4.4 Влияние ультрадисперсных добавок кремнезема на прочность цементно-песчаных растворов 83

Выводы по Главе 4 90

Глава 5. Ультрадисперсные кремнеземы в составе цемента 92

Выводы по главе 5 100

Выводы 102

Список использованных источников 104

Приложение

Введение к работе

Развитие бетонных технологий в последние десятилетия связано с созданием бетонов нового поколения, обладающих уникальными технологическими возможностями, высокими показателями прочности и долговечности. Применение в составе этих бетонов ультрадисперсных активных минеральных добавок с высоким содержанием диоксида кремния в некристаллическом состоянии позволяет производить и успешно эксплуатировать материалы высокой (55-80 МПа) и сверхвысокой (свыше 80 МПа) прочности, низкой проницаемости, повышенной коррозионной стойкости.

Под ультрадисперсными кремнезёмами (УК) понимают кремнезёмы технического происхождения - продукты гидрохимического или газохимического синтеза, характеризующиеся высоким содержанием аморфного кремнезёма с развитой удельной поверхностью. Несмотря на значительные различия свойств таких продуктов, связанные с особенностями физико-химической природы и условиями синтеза, общим свойством для их применения в технологии цементных бетонов является способность к активному взаимодействию с портландитом в ходе гидратации цемента. Активность такого взаимодействия (скорость связывания Са(ОН)2) существенно превышает активность, характерную для традиционно применяемых в технологии цемента и бетона пуццолановых добавок -природных кремнезёмов (трепела, опоки, диатомита и др.). Химическая активность УК в сочетании с высокой удельной поверхностью сделала их эффективным компонентом современных цементных бетонов.

Наиболее изученным и распространённым на практике представителем ультрадисперсных кремнезёмов является микрокремнезём (silicafume), образующийся попутно в результате конденсации из газовой фазы при выплавке кремниевых сплавов (ферросилиция, силикохрома, силикомарганца).

Менее изучены применительно к цементной технологии ультрадисперсные кремнеземы гидрохимического синтеза, получаемые из растворов силикатов натрия, - осажденные и коллоидные кремнеземы; эти материалы обладают еще большей дисперсностью по сравнению с МК.

Применение УК в цементных бетонах на определённом этапе сдерживалось их относительно высокой стоимостью, однако этот фактор стал менее значимым на фоне удорожания всех компонентов бетонной смеси. Кроме того, в последние годы существенно возрос интерес к высококачественным бетонам (High Performance Concrete), в производстве которых УК являются обязательными компонентами их состава. При этом рациональное применение УК различной дисперсности должно учитывать особенности их взаимодействия с гидратирующимся цементом.

Цель данной работы заключается в сравнительном исследовании влияния ультрадисперсных кремнеземов, производимых промышленностью (микрокремнезема, осажденного кремнезема - «белой сажи», коллоидного кремнезема), на гидратацию портландцемента и физико-химический состав портландцементных паст и растворных смесей в различные периоды гидратации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка, включающего 98 наименований и приложения.

В первой главе рассмотрены виды и свойства ультрадисперсных кремнеземов, выпускаемых промышленностью; показано значение микрокремнезема и других кремнеземсодержащих материалов для технологии современного бетона; на основании литературных данных произведен анализ проблем в этой области, затрагиваемых научными исследованиями последних десятилетий.

Во второй главе сформулированы задачи и предметы исследования, изложены основные методы проведения эксперимента.

В третьей главе приведены результаты исследования цементных паст и растворных смесей с ультрадисперсными добавками SiCb в ранний период

гидратации. Установлено влияние кремнеземсодержащих добавок на концентрацию кальция, величину рН и степень пересыщенности по Са(ОН)2 жидкой фазы цементных паст в начальный период.

В четвертой главе выполнено исследование состава портландцементных паст с добавками промышленных ультрадисперсных кремнеземов в различные периоды гидратации: определены степень гидратации ПЦ и доля добавки, вступившей в реакцию с Са(ОН)2, установлен полимерный состав продукта гидратации. Проведено сравнительное исследование влияния различных видов ультрадисперсных кремнеземов на физико-механические характеристики растворных смесей - прочность и плотность.

В пятой главе приведены результаты физико-механических испытаний цементов, содержащих в качестве компонента вещественного состава высокоактивные кремнезёмы - микрокремнезём и осажденный Si02; цементы приготовлены путём совместного размола клинкера, гипса и высокоактивных кремнезёмов.

Для количественного определения степени гидратации силикатных фаз и полимерного состава продукта гидратации в затвердевшем цементном камне в различные периоды гидратации, а также доли кремнеземсодержащей добавки, вступившей в реакцию Са(ОН)2, использовался метод твердотельной ЯМР спектроскопии на ядрах кремния 29Si (29Si MAS NMR). На качественном уровне процесс гидратации был исследован с помощью метода ИК спектроскопии. Определение содержания Са(ОН)г в образцах цементного камня осуществлялось методом ДТА. Анализ состава жидкой фазы портландцементных паст и растворных смесей в начальный период гидратации производился методом трилонометрического титрования (определение концентрации Са *) и рН метрии (определение активности ионов ОН"). В работе были также определены сроки схватывания цементных паст и прочность цементно-песчаных растворов с кремнеземсодержащими добавками.

Кремнеземы, получаемые гидрохимическим путем, и их применение в качестве компонентов бетона

По современным представлениям, крупные капиллярные поры играют роль концентраторов напряжений в цементном камне, и пока размер пор превосходит размер критической трещины Гриффитса, прочность камня контролируется пористостью [5,46]. Как известно, между пористостью и прочностью цементного камня существует обратная зависимость, и теоретически максимальная прочность цементного камня может быть достигнута при нулевой капиллярной пористости. По существу, современные тенденции развития технологии бетона направлены на получение бетона с капиллярной пористостью, близкой к нулю. Одно из условий, необходимых для этого, заключается в том, чтобы в нем были сбалансированы фракции не только мелкого и крупного заполнителя, но чтобы все твердые компоненты бетонной смеси представляли собой непрерывный ряд во всем диапазоне размеров частиц - от мельчайших нанодисперсных компонентов до крупных кусков щебня. Ключевое значение здесь имеют ультрадисперсные кремнеземсодержащие наполнители с частицами различных размеров [47,48].

Если первым шагом на пути создания высококачественных бетонов нового поколения стало применение микрокремнезема, то в качестве следующей ступени следует рассматривать введение в состав бетонных смесей ультрадисперсных кремнеземов с еще меньшим, чем у МК, размером первичных частиц (рисунок 19).

В ряде работ, исследующих влияние нанодисперсных SiC«2 на свойства цементных композиций, используется пирогенный кремнезем, или аэросил, -химический продукт, обладающий среди других промышленных видов кремнезема наибольшей чистотой; по удельной поверхности он сопоставим с осажденными кремнеземами и коллоидными дисперсиями БЮг. Так, в работе [49] показано, что пирогенный кремнезем, по сравнению с МК обладающий на порядок большей удельной поверхностью, заметно активнее влияет на гидратацию ПЦ. Присутствие этой добавки влияет на концентрацию ионов жидкой фазы портландцементных паст - Са и ОН" - уже в первые минуты гидратации таким образом, что это приводит к сокращению длительности индукционного периода, или индукционный период вовсе не наступает. Образование продуктов гидратации в ранний период происходит при участии поверхности нанодисперсных частиц БіОг, и поверхность цементных зерен оказывается в меньшей степени блокирована новообразованиями, что интенсифицирует процесс гидролиза цементных фаз.

Известно, впрочем, что интенсифицируют образование продуктов гидратации многие тонкодисперсные добавки, к которым эти продукты имеют сродство и поверхности частиц которых предрасположена к нуклеации и росту этих новообразований. Введение тонкодисперсных минеральных добавок, таких как карбонат кальция или кварц, ускоряет гидратацию трехкальциевого силиката [50]. Процесс формирование новой фазы (C-S-Н-геля) на поверхности зерен кальцита показан на рисунке 20. Измерения скорости тепловыделения в цементных пастах с добавками кварцевой пыли и кальцита различной дисперсности показывают, что дисперсность добавки определяет скорость гидратации (рисунок 21). Ультрадисперсные кремнеземы оказывают аналогичное влияние на скорость тепловыделения.

В работе [51] проведено сравнительное исследование влияния на прочность цементно-песчаных растворов добавок ультрадисперсных SiC 2, включая осажденный кремнезем (Sya 190 м /г), кремнеземсодержащие золы различного происхождения (Sya 4-20 м /г), микрокремнезем (Sya 19 м /г). В работе отмечается, что добавление осажденного кремнезема в количестве 10 % от массы цемента требует одновременного применения суперпластификатора, чтобы компенсировать изменение водопотребности, вызванное этой ультрадисперсной добавкой. В сочетании с добавкой-суперпластификатором осажденный кремнезем в большей степени упрочняет цементно-песчаный камень, чем МК. В этой же работе отмечается высокая пуццоланическая активность зол от сжигания рисовой шелухи.

Во многих азиатских странах рисовая шелуха используется в качестве топлива, а ее зола может служить недорогим компонентом в ряде промышленных технологий, в том числе может использоваться в качестве активной минеральной добавки вместо МК, или служить сырьем для производства химически осажденного Si02 [52-54]. Ежегодное мировое производство риса составляет порядка 400 млн т; более 10% этой массы остается в виде отходов от его переработки. Только в одной Индии ежегодно образуется более 12 млн т рисовой шелухи.

В работе [52] исследованы свойства нанодисперсного кремнезема (Sya -600 м /г), полученного особой переработкой золы рисовой шелухи; первой стадией процесса является растворение золы в щелочи (NaOH) и последующее переосаждение кислотой. В работе отмечается, что замена 2-10 % цемента нанодисперсным SiC 2, приводит к возрастанию прочности камня на 10-60 % уже на 7-е сутки. На рисунке 22 приведены снимки цементной пасты - без добавки и с добавкой нанодисперсного кремнезема, сделанные с помощью сканирующей электронной микроскопии. Видно, что введение кремнеземсодержащей добавки значительно уплотняет структуру.

Интерес к таким материалам, как осажденный и коллоидный БЮг, в настоящее время неуклонно возрастает и уже находит конкретное практическое воплощение в бетонных технологиях. По имеющимся сведениям [6], осажденный БЮг входит в состав бетонов RPC совместно с микрокремнеземом, обеспечивая прочность при сжатии 200-800 МПа и прочность при изгибе до 100 МПа.

Сведения прикладного характера можно найти в патентной литературе [55-61]. Например, водные суспензии осажденного SiC 2 или осажденных алюмосиликатов предложено использовать в составе бетонных смесей в качестве компонента, препятствующего сегрегации [55]. Осажденный кремнезем с удельной поверхностью более 50 м /г, суспендированный в воде совместно с реологической добавкой таким образом, чтобы размеры агломератов в суспензии не превышали 1 мкм, предложен в качестве упрочнителя цементных композиций [56]. В некоторых патентах осажденный SiC»2 предлагается суспендировать в воде совместно с латексами, что позволяет создавать подвижные суспензии с высоким содержанием Si02 [57]. Осажденный кремнезем предложено применять при торкретировании «мокрым» способом [58].

Дисперсии коллоидного Si02 (кремнезоли) находят применение, совместно с МК и суперпластифицирующими добавками, в качестве компонента самоуплотняющихся бетонов (Self-Compacting Concrete, или SCC), важнейшее достоинство которых заключается в том, что для обеспечения высокой прочности им не требуется дополнительных операций уплотнения и вибрационного воздействия при укладке [7,8,62]. Основное назначение добавки коллоидного кремнезема состоит в снижении водоотделения бетонной смеси, снижении склонности к сегрегации и увеличении прочности камня. Под торговой маркой Cembinder компания Ека Chemicals (Швеция) продает дисперсию коллоидного Si02 в качестве добавки для самоуплотняющихся бетонов. Компания МС Bauchemie (Германия) производит совместную суспензию МК с коллоидным Si02 под названием Centrilit Fume SX для создания высококачественных бетонов [63].

В работе [64] установлено, что добавки коллоидного БЮг являются эффективным средством против выщелачивания кальция из цементного геля. Одновременно несколько причин снижают выщелачивание: связывание Са(ОН)2 в кальциевосиликатный гидрогель, в меньшей степени подверженный выщелачиванию, изменение структуры C-S-Н-геля, снижение пористости камня.

Влияние ультрадисперсных кремнеземов на состав цементных паст

Экспериментальные данные о влиянии ультрадисперсных кремнеземов на концентрацию ионов кальция и гидроксид-ионов в жидкой фазе портландцементных паст и растворных смесей представлены в таблице 5 (измерения производились через 20 мин с момента начала гидратации). В этой же таблице представлены результаты расчета активностей гидроксид-ионов а0н и ионов кальция аса2+, а также величины ионного произведения ИП. Следует отметить, во-первых, отсутствие существенных различий между составом жидких фаз ПЦ паст и соответствующих им растворных смесей и во-вторых — отсутствие существенного влияния на состав жидкой фазы способа введения МК в цементные пасты и растворные смеси, т. е. в виде сухого порошка или водной суспензии, приготовленной способом, описанным в разделе 2.2. Установившиеся в начальный период концентрации Са2+ и рН меняются в незначительной степени в течение продолжительного времени (таблица 6). На рисунке 25, построенном по данным таблицы 5, кремнеземосдержащие добавки упорядочены по степени влияния на концентрацию ионов Са и величину рН жидкой фазы ПЦ паст и растворных смесей. Из рисунка видно, что введение микрокремнезема в количестве 5-10% (от массы цемента) практически не влияет на величину рН (в бездобавочных цементных составах и составах с МК устанавливается значение рН 12,95-13,00), тогда как в присутствии бесщелочных добавок с большей удельной поверхностью - осажденных кремнеземов (БС-50 и У-333) - значения рН растворных смесей оказываются более низкими по сравнению с контролем.

Введение добавок, содержащих щелочной катион, - раствора силиката натрия (жидкого стекла) и коллоидного кремнезема, стабилизированного NaOH, - приводит к повышению рН цементных паст по сравнению с контрольными. В первом случае величина рН достигает значения 13,55 притом, что собственное значение рН раствора силиката натрия согласно измерению составляет 11,8. виде суспензии Ц - портландцемент; П - песок кварцевый; МК - микрокремнезем ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» На рисунке 26 представлена зависимость активности ионов ОН" в растворных смесях от величины удельной поверхности бесщелочных кремнеземсодержащих добавок - микрокремнезема и осажденного Si02 («белых саж»). На основании данных рисунка 26 можно предположить, что снижение концентрации ионов ОН" в жидкой фазе растворных смесей может быть обусловлено их хемосорбцией поверхностью частиц Si02no механизму: Число адсорбированных гидроксид-ионов должно зависеть от удельной поверхности частиц и от числа силанольных групп, приходящихся на единицу поверхности частицы Si02. Известно, что эта величина -силанольное число — мало зависит от природы кремнезема и по многим оценкам имеет значение 4,6 групп ОЬГ/нм [2].

Число адсорбированных гидроксильных ионов, приходящихся на 1 нм2 поверхности частиц кремнезема, можно вычислить по формуле: кол-во групп ОН7нм2, (1) где [ОН0 ] - концентрация гидроксид-ионов в бездобавочной пасте, моль/л, в первом приближении примем [ОН ] аон ", \ОНї \ - концентрация гидроксид-ионов в пасте с добавкой белой сажи УЗЗЗ, моль/л; Nд - число Авогадро; Vjj20 объем воды затворения, мл; т БС " масса добавки белой сажи, г; SEQ=12 - удельная поверхность белой сажи, м2/г. Принимая во внимание, что добавка осажденного кремнезема У-333 понижает концентрацию ионов ОН" в жидкой фазе цементной пасты с 0,10 до 0,06 моль/л, имеем: Видно, что полученное значение находится в удовлетворительном соответствии с литературными данными. В растворных смесях с добавками, содержащими щелочной катион, увеличение рН (рисунок 25) обусловлено обменными реакциями с участием силикат-ионов и появлением в жидкой фазе ионов ОН", количество которых эквивалентно содержанию щелочного катиона. С учетом этого активность гидроксид-ионов можно рассчитать по формуле: где CIQU_ - активность ионов ОН" в контрольной пасте, моль/л; т 0g - масса добавки в пересчете на Si02, г; М$Ю2= Ъ - молярная масса Si02, г/моль; п силикатный модуль; Vff20 объем воды затворения, мл. Второе слагаемое в формуле 2 характеризует концентрацию щелочного катиона (коэффициент активности для ОН" принят равным 0,5).

Исследования, выполненные дериватографическим методом анализа

Метод ДТА позволяет с высокой точностью оценивать содержание Са(ОН)г в цементном камне, не прибегая к трудоемким методам химического анализа [93].

На рисунках 40-42 представлены дериватограммы цементных паст с кремнеземсодержащими добавками различного возраста. На кривых ДТА наблюдается эндотермический пик в области значений температур 120-160С, которому соответствует пик на кривой ДТГ и снижение веса на кривой ТГ. Появление этого пика можно отнести к удалению слабосвязанной воды в структуре C-S-Н-геля. Второй значительный эндоэффект при температуре 480-500С на кривой ДТА, сопровождающийся пиком на кривой ДТГ, соответствует разложению Са(ОН)2. На термограммах присутствует также эндоэффект при 750-780С, относимый к потере конституционной воды и разложению C-S-Н-геля; этот эффект также отчасти обусловлен присутствием карбонатов, наличие которых установлено ИК спектроскопией.

Содержание Са(ОН)г в цементных пастах с добавками было установлено на основании пропорциональности между площадью сигнала при 480-500С и количеством Са(ОН)г. В качестве эталона была использована дериватограмма химически чистого гидроксида кальция, приведенная на рисунке 43. Результаты количественного определения Са(ОН)г в цементных пастах представлены на рисунке 44.

По данным рисунка 44, в контрольной (бездобавочной) пасте содержание Са(ОН)і возрастает по мере гидратации цемента и к 28-сут возрасту достигает значения порядка 16 % мае. Содержание Са(ОНІ2 в пастах с добавкой У-333 в первые 2-3 недели гидратации возрастает, достигает максимума и в последующий период отмечается уменьшение содержания Са(ОН)г в системе. Несмотря на то, что уже в возрасте 3 сут —50% осажденного SiC 2 вступило в реакцию (по данным ЯМР стектроскопии), влияние этой добавки.на содержание Са(0Н)г становится заметным лишь при, приближении к возрасту 28 сут, когда практически весь кремнезем прореагировал. Такой характер зависимости содержания Са(ОН)г для пасты с добавкой белойісажи указывает на то, что в первые дни и недели гидратации скорость высвобождения гидроксида кальция выше скорости его связывания добавкой в результате пуцоланической реакции. По литературным данным [27], эта зависимости имеет аналогичный характер для паст с МК.

В начальный период кремнезем участвует в образовании продукта С-S-H, обедненного» кальцием,, однако в дальнейшем основность продукта возрастает по1 мере того, как ионы кальция диффундируют в-его. структуру. Приблизительная оценка молярного отношения CaO/SiCb, выполненная с учетом данных рисунков 34 и 43, а также с учетом более высокой степени гидратации в пасте с осажденным кремнеземом по сравнению с контрольным составом, может быть произведена по формуле: где %#20свда 15 - содержание связанной воды, %,от массы цемента; %Д,-количество добавки кремнезема, % от массы цемента; СНк и СНд -содержание Са(ОН)2 в контрольной пасте и в пасте с добавкой, % мае. (по рисунку 43); % и ад - степень гидратации в контрольной пасте и в. пасте с добавкой (по рисунку 32); %Q 28-доля добавки, вступившей в реакцию, % от исходного количества добавки (по рисунку 34); Мен и Msi02 - молярные массы Са(ОН)г и кремнезема.

Оценка; выполненная по формуле 9, дает значение основности 1. Таким образом, участие кремнезема в реакции с Са(ОН)г приводит к образованию продукта более низкой основности по сравнению с C-S-H Рисунок 41 - Дериватограммы гидратированных цементных паст в возрасте 18 суток: а - чистая цементная паста, б - цементная паста с добавкой белой сажи У-333

Влияние ультрадисперсных добавок кремнезема на прочность цементно-песчаных растворов

Полученные данные интересно сопоставить с результатами испытаний прочности цементно-песчаных растворов, приготовленных в соответствии с методикой, описанной в разделе 2.2. Изменение прочности растворов с добавками в зависимости от времени, прошедшего с момента начала гидратации, представлено на рисунке 45; приведена также кривая изменения прочности для контрольного (бездобавочного) раствора. Из рисунка 45 следует, что на ранних этапах гидратации, в возрасте 1-3 сут образцы с добавками и контрольные образцы имеют примерно одинаковую прочность. Однако уже на 7-е сут растворы с осажденным кремнеземом (У-333) и коллоидным кремнеземом приобретают прочность на 40 % выше контрольной. Для осажденного кремнезема такой прирост прочности по сравнению с контрольным значением сохраняется, в течение всего последующего периода гидратации растворы с этой добавкой демонстрируют наиболее высокую прочность.

Рыхлые агрегаты осажденного Si02, состоящего из частиц коллоидных размеров, в щелочной среде растворной смеси, по всей видимости, сравнительно легко распадаются на более мелкие фрагменты, вплоть до нанодисперсных образований. Такие образования, по сравнению с зерном портландцемента обладающие на 1-2 порядка меньшими размерами, способны выполнять функцию ультрадисперсного наполнителя и в то же время они обладают высокой пуццоланической активностью.

Влияние микрокремнезема на прочность камня становится заметным на 14 сут, то есть позже по сравнению с другими добавками. В возрасте 28 сут раствор с добавкой микрокремнезема (5% от массы цемента) приобретает прочность лишь на 15% выше контрольной. Эти результаты находятся в соответствии с литературными данными (см., например, работу [39]), в которых также отмечается низкая активность уплотненных форм микрокремнезема в ранний период гидратации.

При введении микрокремнезема или осажденного кремнезема в цементно-песчаные растворы пластифицирующие добавки не использовали. Введение в растворную смесь 5% S1O2 в виде коллоидного раствора с частицами нанодисперсных размеров сопровождается быстрой потерей удобоукладываемости смеси. При этом даже значительный перерасход пластифицирующей добавки (—1% добавки на 1% ЭЮг) не обеспечивает требуемой подвижности и удовлетворительной связности. Возможно, по этой причине влияние коллоидного кремнезема на прочность раствора оказывается не столь значительным, как это следовало бы ожидать, принимая во внимание его высокую удельную поверхность - в поздний период гидратации (14-28 сут) образцы с добавкой коллоидного кремнезема и микрокремнезема имеют близкие значения прочности. На рисунке 46 микрокремнеземы двух основных отечественных производителей сравниваются по их влиянию на прочность цементно-песчаных растворов. Из рисунка видно, что изменение прочности этих растворов во времени имеет примерно одинаковый характер, что объясняется близкой удельной поверхностью используемых видов МК (15 м2/г) и практически одинаковым содержанием в них собственно Si02 ( 90 %). В практических задачах эти виды микрокремнезема могут быть взаимозаменяемыми.

Осажденный кремнезем марки БС-50 имеет меньшую удельную поверхность, чем У-333 (соответственно 45 и 72 м /г); кроме того содержание SiC 2 в осажденном кремнеземе БС-50 ниже, чем в У-333 (соответственно 76 и 88 % мае). Как следствие, добавка БС-50 по своей способности упрочнять камень уступает У-333, но превосходит все остальные виды кремнезема. Влияние добавки БС-50 на прочность проявляется на 7-е сутки с начала гидратации, как и в случае кремнезема У-333. По сравнению с контрольными образцами, образцы с добавкой БС-50 на 28 сутки показывают 34% прироста прочности.

На рисунке 48 представлено влияние на прочность цементно-песчаного раствора способа введения МК (производства ОАО «Челябинский Электрометаллургический Комбинат») в растворную смесь - в виде порошка или в виде водных суспензий. Суспензии, с целью активировать поверхность частиц Si02, предварительно подщелачивали NaOH до рН 11-12 и выдерживали 1 сут. При этом первоначальные значения рН в течение 1 сут снижались примерно на 2 единицы, вследствие хемосорбции ионов ОН" на поверхности частиц Si02. Таким способом были приготовлены суспензии с установившимися значениями рН 9,3 и 10,6.

Похожие диссертации на Гидратация и твердение портландцементных систем в присутствии ультрадисперсных кремнеземов