РАЗРАБОТКА ДОБАВОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОТВЕРДЕЮЩЕГО
И ДОЛГОВЕЧНОГО ИСКУССТВЕННОГО КАМНЯ

http://agiostroy.ru/magazine/8.html

Н.М. Ромащенко
к. т. н.

В транспортном строительстве возникает необходимость разработки и создания материалов, которые способствовали бы решению задачи быстрого возведения и восстановления объектов железнодорожного транспорта в зонах чрезвычайных ситуаций.

Такие материалы должны отличаться как быстрым набором прочности, так и параметрами долговечности.

В проведенных исследованиях применялись два вида портландцемента: ПЦ 400 Д20 и быстротвердеющий ПД 600 Д0 с повышенной удельной поверхностью.

В качестве добавок были использованы отходы металлургического производства, представленные железосодержащей добавкой на основе Fe2O3, а также многокомпонентный отход медеплавильного производства (МКО), химический состав которого приведен в таблице 1.

Отход медеплавильного производства был использован также и в качестве мелкого заполнителя, так как исходный состав отхода содержит около 30% SiО2.

Влияние добавок и заполнителей на твердение камня оценивалось по прочностным характеристикам цементных паст и бетона. Твердение цементосодержащих композиций осуществлялось в естественных условиях при положительной температуре t = +15° С, в течение 28 суток.

Полученные прочностные характеристики цементного камня на основе ПЦ 400 представлены в таблице 2.

По результатам эксперимента определено, что оптимальное количество железосодержащей добавки на основе Fe2O3 составляет 3 мас. % от массы цемента, при этом цементосодержащая система характеризуется высоким набором прочности в течение анализируемого периода. В раннем возрасте прочность при сжатии повышается до 21%, в проектном возрасте до 19%.

Введение многокомпонентного отхода (МКО) медеплавильного производства в качестве добавки обеспечивает наибольший прирост прочности при его использовании в количестве 5 мас. % от массы цемента. Эта добавка способствует повышению проектной прочности, которая увеличивается до 32%. При этом цементный камень на основе ПЦ 400 имеет прочность при сжатии в возрасте 28 суток 64 МПа, т.е. по своим прочностным характеристикам соответствует искусственному камню на основе ПЦ 600 Д0.

Полученные положительные результаты при использовании МКО и наличие большого содержания в нем SiO2 явились основанием рассмотреть данный отход как заполнитель при создании мелкозернистого бетона.

О качестве использования отхода медеплавильного производства вместо традиционного строительного песка можно судить по прочностным характеристикам бетона, представленным в таблице 3.

Установлено, что полная замена песка на отход медеплавильного производства является высокоэффективным решением, позволяющим получать мелкозернистый бетон с повышением прочности при сжатии в раннем возрасте на 22%, в проектном возрасте на 51%.

Для создания быстротвердеющего бетона кроме использования добавок была рассмотрена возможность применения быстротвердеющего цемента, а также их взаимное сочетание с целью получения наибольшего эффекта при решении поставленной задачи создания материала, обеспечивающего быстрое возведение бетонных конструкций.

Полученные прочностные характеристики по оценке влияния двух видов добавок на ПЦ 600, представленные в табл. 4, показали, что введение железосодержащей добавки в количестве 1 мас. % от массы цемента обеспечивает прирост прочности при сжатии в первые сутки твердения на 63%, цементный камень в этом возрасте характеризуется прочностью при сжатии, равной 61,5 МПа.

Добавка МКО, взятая в количестве 10 мас.% от массы цемента в первые сутки увеличивает прочность при сжатии на 39%, что составляет 52,5 МПа.

При полной замене строительного песка (таблице 5) на отход медеплавильного производства прочность в первые сутки повышается на 62%, в проектном возрасте на 44%.

Проведенные исследования и полученные экспериментальные данные показали, что ПЦ600 эффективно подвергается химическому воздействию и обеспечивает высокий прирост прочности в раннем возрасте.

Вполне очевидно, что для быстрого возведения бетонных конструкций следует применять быстротвердеющий портландцемент М600 ДО с рассмотренными добавками, а для получения изделий улучшенного качества и повышенной долговечности целесообразно использовать ПЦ400 Д20 с предлагаемыми химическими добавками.

Применение рассмотренных добавок эффективно не только с целью решения технологических задач, но и экологических, так как предполагается использование многотоннажных отходов металлургического и медеплавильного производства.