Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1 Зависимость растекаемости цементного теста от содержания суперпластификатора Полипласт СП-1
Рис.2 Зависимости прироста удельной поверхности и мгновенной скорости помола композиционного вяжущего от времени.
Рис.3 Распределение частиц композиционного
вяжущего по размерам.

Получение высокоэффективного композиционного вяжущего

Ключевые слова:  периодика, строительные материалы

Автор(ы): Башлыкова К.А., Семенков П.Е., Широкий В.В.

Опубликовал(а):  Семенков Павел Евгеньевич

17 апреля 2011

Решение проблемы более рационального использования портландцемента возможно за счет применения композиционных вяжущих и комплекса технологических приемов, предусматривающих уменьшение содержания в нем малоактивных частиц путем более тонкого помола и предотвращения флокуляции частиц цемента, взаимодействия продуктов гидратации портландцементного клинкера с активированными тонкомолотыми минеральными добавками [1…3].

Получение высокоэффективных вяжущих веществ нового поколения сегодня сопровождается использованием сложных составов компонентов с целью получения высококачественных бетонов разного функционального назначения с улучшенными, а иногда и с принципиально новыми свойствами и определенной заранее заданной структурой. В основу создания таких вяжущих положен принцип целенаправленного управления технологией на всех ее этапах: использование активных компонентов, разработка оптимальных составов, применение химических модификаторов, использование механохимической активации компонентов и некоторых других приемов.

При изготовлении композиционных вяжущих процесс помола является основным по роли капиталовложений в оборудование. В ходе помола происходит физико-химическая активация компонентов, в дальнейшем определяющая свойства полученного композиционного вяжущего.

В качестве активного компонента вяжущего применялись цемент ЦЕМ I 42,5 Н и клинкер ЗАО «Белгородский цемент», в качестве химической добавки − суперпластификатор Полипласт СП-1 производства ООО «Полипласт Новомосковск», в качестве наполнителя – перлит Мухор-Талинского месторождения (Бурятия).

Суперпластификатор Полипласт СП-1 вводился при совместном помоле цемента (клинкера) с сухой добавкой, что обеспечивало капсулирование зерен цемента суперпластификатором.

При определении оптимальной дозировки суперпластификатора Полипласт СП-1, необходимой для получения композиционных вяжущих, проводили исследования с химическими добавками для бетонов методом мини-конуса.

После анализа зависимостей растекаемости цементного теста от концентрации добавки суперпластификатора Полипласт СП-1 (рис. 1) была принята следующая его дозировка − 1 % от массы вяжущего.

Получение композиционных вяжущих возможно с использованием как портландцементного клинкера, так и уже готового портландцемента.

Помол компонентов производился в центробежном агрегате с параллельными помольными блоками (ЦА ППБ) при постоянной во всех опытах загрузке (по массе) измельчаемого продукта и мелющих тел.

Для экономии клинкерной составляющей и регулирования свойств вяжущих варьировалось содержание минеральной добавки (перлита). Была установлена целесообразность замены клинкера и введения в состав вяжущего до 30 % без снижения прочностных характеристик и принят следующий исходный состав композиционного вяжущего: портландцементный клинкер + гипс – 70 % (гипс 5 % от клинкерной составляющей), наполнитель (кремнеземсодержащая добавка) – 30 %, суперпластификатор – 1 % от общей массы вяжущего.

Описание кинетики измельчения является одной из наиболее важных проблем при разработке общей теории процесса.

Большой практический интерес вызывает совместный помол цемента и минеральных наполнителей в присутствии суперпластификатора, что имеет место при получении композиционных вяжущих.

Для анализа этих процессов был произведен помол ряда составов, для которых были определены кинетические константы помола [4], представленные в табл. 1.

Таблица 1

Кинетические константы помола композиционных вяжущих

Состав вяжущих

Начальная скорость (U0), м2/(кг×мин)

Коэффициент торможения (kt), кг/м2

Коэффициент корреляции (kkor)

ЦЕМ I 42,5 Н + Полипласт СП-1 + перлит

10,72

0,0012

0,9944

Клинкер + гипс + Полипласт СП-1 + перлит

10,1

0,0008

0,9537

Изменения прироста удельной поверхности композиционных вяжущих и их мгновенной скорости помола представлены на рис. 2.

Сравнивая фактическое значение мгновенной скорости помола композиционного вяжущего с расчетным, полученным путем сложения соответствующих долей скоростей помола в тех же условиях отдельных компонентов вяжущего видно, что во временном интервале до 40 мин (достаточном для получения КВ) имеет место взаимодействие компонентов, приводящее к взаимному ускорению помола. Причем, вероятно, большее значение имеет ускорение помола цемента и клинкера с кремнеземсодержащими добавками, так как обратный процесс не способен обеспечить такой прирост скорости.

Анализ полученных расчетных данных по начальной скорости помола и коэффициенту торможения, показал, что больший прирост удельной поверхности через 150 мин помола наблюдается у состава, состоящего из 70 % клинкера + гипс, 30 % перлита с добавкой суперпластификатора Полипласт СП-1. Этот состав, как видно из табл. 1, имеет сравнительно меньшую начальную скорость помола, равную U0 = 10,1 м2/(кг×мин), чем состав на цементе (U0 = 10,72 м2/(кг×мин)), однако коэффициент торможения у него меньше, и составляет kt = 0,0008 кг/м2, по сравнению с составом цемент + перлит +Полипласт СП-1 (kt = 0,0012 кг/м2), что может быть обусловлено тем, что размолотый цемент вызывает более сильное вторичное агрегирование частиц, налипание на мелющие тела и корпус мельницы, что не наблюдается у клинкера.

Использование перлита в качестве минеральной добавки вносит существенное изменение в зерновой состав вяжущего (рис. 3), что обусловлено, в первую очередь, особенностями строения самой добавки.

Графики вяжущего на основе портландцемента имеют похожий вид с одним четким пиком в области крупных частиц. Вяжущие на основе клинкера имеют большое содержание мельчайших частиц в диапазоне 0,66…1,81 мкм. Введение минерального наполнителя при помоле вяжущего на основе клинкера смещает графики в область более мелких частиц, при этом кривые имеют несколько ярко выраженных пиков, по сравнению с портландцементом. Кривая вяжущего с перлитом имеет большое содержание мелких частиц в диапазоне 0,66…1,81 мкм.

Определены основные физико-механические характеристики композиционных вяжущих, результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Физико-механические характеристики композиционных вяжущих

Компоненты вяжущих

Прочность, МПа, в возрасте, сут

при изгибе

на сжатие

3 сут

7 сут

28 сут

3 сут

7 сут

28 сут

ЦЕМ I 42,5 Н

4,61

5,3

7,4

33,2

36,4

52,6

ЦЕМ I 42,5 Н + Полипласт СП-1

6,8

9,08

11,63

47,2

65,4

83,7

ЦЕМ I 42,5 H + Полипласт СП-1+ перлит

7,34

9,69

12,45

50,7

66,9

87,1

Клинкер + гипс

7,73

9,45

10,65

54,9

79,4

96,2

Клинкер + Полипласт СП-1+ гипс

8,66

11,8

14,2

62,4

65,2

73,5

Клинкер + Полипласт СП-1 + перлит + гипс

7,26

9,33

12,65

52,3

67,2

90,5

На основании полученных данных анализа распределения частиц по размерам и физико-механических испытаний предлагается высокоэффективное композиционное вяжущее с прочностью на сжатие 90,5 МПа с использованием перлита в качестве минеральной добавки.

Список используемой литературы:

1. Кузнецова, Т.В. Механоактивация портландцементных сырьевых смесей [Текст] / Т.В. Кузнецова, Л.М. Сулименко // Цемент и его применение. - 1985. - № 4. - С. 20-21.

2. Юдович, Б.Э. Цемент низкой водопотребности: новые результаты и перспективы [Текст] / Б.Э. Юдович [и др.] // Цемент и его применение. – 2006. – Июль – август. – С. 80–84.

3. Сулейманова, Л.А. Неавтоклавные газобетоны на композиционных вяжущих [Текст] / Л.А. Сулейманова, В.С. Лесовик, А.Г. Сулейманов. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2010. – 152 с.

4. Рахимбаев, Ш.М. Расчет констант скорости некоторых процессов технологии искусственных конгломератов [Текст] / Ш.М. Рахимбаев // II Проблемы материаловедения и совершенствование технологии производства строительных изделий. – Белгород: БТИСМ, 1990. – С. 42–51.


В статье использованы материалы: Наноопен


Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 


Комментарии
Статья класс!!!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Зело зыркнет зверь зоркий
Зело зыркнет зверь зоркий

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.