// //
Дом arrow Научная литература arrow arrow Шлакощелочной бетон
Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

Для получения  шлакощелочного бетона используется  шлакощелочной цемент – гидравлическое вяжущее вещество, в котором алюмосиликатный компонент представлен гранулированными шлаками (ГОСТ  3476), а щелочной – соединениями  щелочных  металлов,  получаемого путем совместного помола гранулированного шлака с  соединениями щелочных металлов или затворения молотого гранулированного шлака растворами  этих  соединений.  Шлакощелочные цементы подразделяются на щелочные – на основе бес кальциевых алюмосиликатных  стекол  (гранулированные шлаки теплоэлектростанций,  никелевого производства и т.п.) и щелочно – щелочеземельные на основе кальциевых  стекол  (доменные гранулированные шлаки, электротермофосфорные шлаки и другие). В качестве щелочного компонента используются: едкие  щелочи  (ГОСТ 2263); кальцинированная сода (ГОСТ 10689); плав соды кальцинированной  (ТУ  6-03-294-71);  поташ (ГОСТ  10690); растворимые стекла с силикатным модулем до 2; соединения 4  группы  -  щелочные  алюминаты; пыль электрофильтров клинкерообжигательных печей, содержащая  до10% щелочных соединений.

Свойства шлакощелочных цементов 

Нормальная густота 25…30%. Сроки схватывания – начало  через 30…60 минут, конец  -  через  2…5 часов. Активность цемента с удельной поверхностью 3…3,5 тыс. см2/г в  зависимости  содержания  щелочного  компонента, его природы,  вида  шлака и условий твердения при  испытании в тесте  нормальной густоты изменяется  от  50,0 до 160 МПа (табл.             ).

Таблица:

 

Зависимость активности цементного теста

 от длительности изотермического прогрева

  и вида  щелочного  компонента.

 

Состав  цемента,    %

Предел прочности при  сжатии, МПа, при  изотермическом прогреве  в  течении, ч., и  щелочном компоненте.

6

12

18

Шлак коммуна-

рский

Горелая порода

Na2CO3

 

NaOH

 

Na2CO3

 

 

NaOH

 

Na2CO3

 

NaOH

 

100

 

85

 

80

 

75

-

 

15

 

20

 

25

67.0

 

92.5

 

120.0

 

70.0

63.0

 

94.0

 

102.0

 

66.0

77.5

 

98.0

 

124.0

 

78

76

 

108

 

120

 

68

125.6

 

138

 

148

 

110

 

110

 

124

 

150

 

101

 

Таблица:

Зависимость активности цемента

 от  расхода  щелочного компонента

 при твердении в естественных условиях.

 

ШЛАК

Модуль основно-

сти шлака, Мо

Вид щелочного компонента  и  его  плотность

Предел прочности при сжатии,  МПа, в возрасте, сут.

28

90

180

360

днепропетровский

1,1

Na2O*SiO2

r=1,3

 

Na2O*SiO2

r=1,3

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

череповецкий

1,0

Na2O*SiO2

r=1,2

 

 

r=1,3

 

 

 

Na2O*1,6SiO2

r=1,3

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

нижнетагильский

0,8

Na2O*SiO2

r=1,2

r=1,3

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Шлакощелочной бетон

 

Шлакощелочной бетон

Примечание:  над  чертой предел прочности образцов из теста  нормальной густоты, под чертой – из раствора  1:3 по массе.

Таблица

Зависимость активности шлакощелочных

вяжущих от химического состава гранулированных шлаков

 

Вид алюмосиликатной составляющей

Содержание оксидов, %

Предел прочности на сжатие, МПа, при

использовании щелочного компонента

Na2CO3

NaOH

Na2SiO3

Шлаки:

CaO

Al2O3

Нормальное твердение

Пропаривание

Нормальное твердение

Пропаривание

Нормальное твердение

Пропаривание

Днепропетровский

46

7

53,4

58

45,5

49,6

118,5

121,6

Нижнетагильский

35

16

9,2

57,4

59,6

61

69,2

114,5

Таблица

Зависимость  активности шлакощелочных

вяжущих от основности гранулированных шлаков

 

Группа шлаков

Силикатный модуль стекла

Предел прочности при сжатии, МПа, образцов из теста нормальной частоты

Нормального твердения

Пропаренных 

Основные

1,0

100…140

119…151

1,6

110…130

126…160

Кислые

1,0

70…90

115…132

1,6

80…97

130…136

Гидратация шлакощелочных  вяжущих

 

 Отличие жидких щелочей, щелочных силикатов и алюминатов от кальциевых соединений является их большая растворимость. Поэтому состав веществ, которые участвуют в процессах конденсации в водостойкий камень вяжущих дисперсии отличается от состава веществ, обеспечивающих синтез водостойкого камня на основе кальциев вяжущих.

В частности, гидрозоли кремневой кислоты имеют отрицательный заряд, а гидрозоли многовалентных металлов (железа, алюминия и хрома) – положительный. Поэтому они могут коагулировать кремнекислоты. Водостойкие продукты, возникающие в результате агрегирования  гидрозолей, представляют их с коагулированные смеси-гели. Гелевидные частицы адсорбируют щелочные ионы, присутствие которых приводит к синтезу щелочных соединений, в том числе и кристаллической структуры.  Особенно сильное коагулирующее действие на щелочной гидрозоль кремневой кислоты оказывают катионы алюминия. При смешении щелочных кремне  и алюмозолей, коагулируют водостойкие щелочные гидраты. В результате легко синтезируются практически не растворимые новообразования в виде четырех компонентных систем R 2O *Al2O3*SiO2*H2O.

Гидроокиси щелочноземельных металлов (кальция, стронция,  бария) так же коагулируют кремне – и алюмозоли, образуя гели, которые содержат в своем составе окислы щелочноземельных  и щелочных металлов, что приводит к синтезу, пятикомпонентных систем R 2O*RO*Al2O3*SiO2*H2O.

Обе системы проявляют гидравлические вяжущие свойства.

Детальные исследования процессов гидратации кремневой кислоты  и гидроокисей амфотерных металлов щелочными  гидроокисями или их смесями с щелочноземельными, позволил восстановить, что при этом возникает целая гамма вяжущих систем, продукты, гидратации которых возникают в виде хорошо растворимых в воде 2O*Al2O3*H2O,     R2O*SiO2*H2O, плохо растворимых R2O *RO *Al2O3*H2O, R2O*RO*SiO2*H2O, малорастворимых R 2O*RO*Al2O3*SiO2*H2O и практически не растворимых R2O*Al2O3* SiO2*H2O щелочных гидратов, а так же в виде малорастворимых щелочноземельных низко основных гидросиликатов  RO*SiO2*H2O, а иногда и практически нерастворимых гидроалюмосиликатов RO*Al2O3* SiO2*H2O,

-  где R2O –  это Zi2O, Na2O,  KaO, Rb2O, Cs2O;

          RO  - это CaO, SrO, BaO.

Гидратация  обязательное, но не достаточное условие проявления смесями, содержащими соединения щелочных металлов, гидравлических вяжущих свойств. Вторым условием, определяющим эти свойства,  является присутствие в составе продуктов гидратации катионов амфотерных металлов, способных связывать  щелочной гидрозоль кремневой кислоты, возникающий в процессе гидратации.

Когда в результате гидратации возникает избыточный щелочной гидрозоль амфотерного  металла, что для формирования водостойких новообразований необходимы коагулянты, обладающие кислотными свойствами типа гидрозоля кремневой кислоты. Вяжущие на  основе соединений щелочных металлов должны содержать  на ряду с щелочными окислами и окисы, обладающие амфотерными и кислыми свойствами. В щелочно-щелочноземельных вяжущих наряду с  перечисленными окислами содержатся щелочноземельные окислы, силикаты или алюминаты, которых образуют с щелочными алюмосиликатами твердые кристаллические растворы. К щелочноземельным гидравлическим вяжущим, таких требований не представляется. Достаточная для практических целей   водостойкость искусственного камня на их основе обеспечивается уже в случае синтеза трехкомпонентных гидратных систем, типа гидросиликатов или гидроалюминатов.

В качестве заполнителей в шлакощелочных бетонах могут применяться как обычные традиционные заполнители (см. гл.   ), так  и дисперсные – мелкие пески, супеси, легкие суглинки. При этом такие бетоны на дисперсных заполнителях не уступают бетонам на портландцементе по прочности, водопроницаемости, морозостойкости, и другим показателям (табл.  ).

Таблица:

Прочность шлакощелочных  бетонов в зависимости от гранулометрического  состава заполнителей.

     Состав  бетонной смеси,                                   %

Амплитуда

колебаний,

мм, при

частоте

вибрирования

3000 мин-1

Средняя

плотность

бетона, кг/м3

Прочность на сжатие,

МПа.

Молотый

Днепро-

дзержин-

ский

шлак

Песок

фракупи

Лесс Фракупи

0,15…0,005

мм.

15%  раствор

Na2CO3

25

75

-

9

0,25

0,35

0,57

2300

2310

2210

66,4

67,7

51,2

25

56,3

18,7

10,5

0,25

0,35

0,57

2300

2260

2200

71,2

79

55

25

37,5

37,5

13

0,25

0,35

0,57

2260

2200

2200

65

61,5

47,1

25

-

75

16

0,25

0,35

0,57

2240

2060

2060

53,7

45,0

38,1

На прочность бетона влияют  природа щелочного компонента, расход и  основности шлака, содержание  шлака, содержание глины, воды  (табл.              ).

Таблица:

Зависимость прочности  шлакощелочного бетона от влажности бетонной смеси.

Условия твердения бетона

Прочность  при  сжатии, МПа, при влажности  бетонной смеси,%

8

10

12

14

Пропаривание при  атмосферном давлении

52

68

40,7

35

 Запаривание в автоклаве

75

75

43,7

31,2

Таблица:

Зависимость  прочности шлакощелочного бетона от природы  щелочного компонента.

Раствор состава 1:3 по массе с  Мкр=0,9.

Шлак

Вид и прочность  затворителя, г/см3

Влажность смеси, %

Прочность  при сжатии, МПа

Череповецкий

Na2O * 1,5SiO2

Шлакощелочной бетон

8

9

10

11

110

106

104

99

Череповецкий

 

Na2CO3

Шлакощелочной бетон

 

8

9

10

11

26

28

36

42,5

Криворожский

 

Na2CO3

Шлакощелочной бетон

 

10

11

50

56

Таблица:

Зависимость прочности  бетона от расхода  шлака и содержания глины в вяжущем.

Состав  бетонной смеси, %.

Влажность смеси при затворении Na2SO3

Шлакощелочной бетон  2/см3,

%

Прочность при сжатии после пропаривания, МПа.

Шлак

Шлак+5% глины

Шлак+15% глины

Песок, Мкр=0,9

25

-

-

-

-

-

-

-

15

20

25

-

-

-

-

-

-

-

15

20

25

75

85

80

75

85

80

75

10

9

9

10,5

9

10

11,5

86

69,5

88

89

62,5

77,5

87,6

Таблица:

 

Зависимость прочности шлакощелочного бетона на гранитном щебне от вида  шлака  и природы щелочного компонента. Состав смеси: 1:1,7:3,3=Ц: П.: Щ (по массе).

 

Шлакощелочной цемент

В/Ц

Прочность при  сжатии, МПа, после пропаривания

Морозостой-

кость циклов

Шлак

Вид щелочного компонента

Нижнетагильский

Na2SiO3*9H2O

Na2CO3

Na2CO3+NaOH

Na2CO3+Ca (OH) 2

036

039

0,39

0,38

71

36

46

30

1000

945

945

750

 

Нижнетагильский титанистый

Na2SiO3*9H2O

Na2CO3

Na2CO3+NaOH

Na2CO3+Ca (OH) 2

0,37

0,38

0,38

0,38

69

30

36,5

29

1000

945

945

750

 

Коммунарский

 

Na2SiO3*9H2O

Na2CO3

Na2CO3+NaOH

Na2CO3+Ca (OH) 2

0,37

0,38

0,38

0,38

97

50

56

30,5

1000

945

945

750

Подбор состава шлакощелочных бетонов.

Сначала подбирается состав шлакощелочного цемента  с требуемыми характеристиками с использованием  приведенных  в  пособии материалов и в соответствии с [                   ].

Шлакощелочной цемент должен иметь удельную поверхность 3…3,5 тыс.2/г. Для  ускорения помола в массу можно вводить активные добавки -  эффузивные  горные породы, известняки, горелые породы (не более 25% от массы  шлака).  Марки цемента от 300 до 1000.

Далее подбирается состав бетона с учетом данных настоящего пособия (табл.        ) и   в соответствии с [                   ]. Прежде всего, устанавливается зависимость бетона от соотношения “шлак: затворитель определенной концентрации – 10,15,20%”.

Для этого рекомендуется использовать составы бетонных смесей,  приведенные в таблице.


Таблица:

Расход материалов на один замес бетонной смеси.

Расход материалов на один замес

Расходы растворов щелочей, л.

Шлак молотый, кг.

Крупный сухой заполнитель,

кг.

Мелкий сухой заполнитель,

кг.

Вода, л.

Сода,

Шлакощелочной бетон  2/см3

Поташ,

Шлакощелочной бетон  2/см3

5,9

3,6

2,7

2,3

2,0

7,0

8,3

8,5

9,0

8,5

4,7

5,9

6,7

7,3

7,4

1,77

1,44

1,35

1,38

1,37

1,81

1,46

1,38

1,41

1,4

1,84

1,5

1,4

1,44

1,43

Общий порядок подбора состава смеси изложен в ГОСТ 27006 (см. гл.               ).

Свойства шлакощелочного бетона.

Прочность на сжатие  20…100 МПа,  на растяжении –2…6 МПа, марки по водонепроницаемости  W4…W20. шлакощелочной бетон имеет хорошее сцепление с арматурой и  защищает ее от  коррозии. Он обладает  повышенной водо и коррозионной стойкостью, водонепроницаемостью, а поэтому его следует использовать в  дорожном и ирригационном строительстве, при изготовлении труб,  лотков и  других конструкций.

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.