Сухие строительные смеси на основе портландцемента, кварцевых наполнителей и порошкообразных пластификаторов

   Химические добавки в бетонах, растворах и других строительных смесях, изменяющие их реологические показатели и уплотняющие структуру цементного камня, рассматриваются по своему механизму действия, как влияющие прежде всего на клинкерную составляющую и способствующие возникновению новых гидратных образований или образованию экранирующих оболочек из органических соединений или гидрофильных флокул. Но скорость этих процессов зависит от технологий помола многокомпонетных вяжущих или перемешивания строительных смесей с водными растворами добавок. Поэтому эффект добавок неустойчив и их количества строго ограничивают.
   Главными факторами, определяющими эффективность и сохранение свойств ССС являются: способность непрерывного продолжительного нарастания прочности вяжущего за счет активности наполнителей (естественной или приобретенной во время технологической обработки) и улучшения поверхностных свойств составляющих сухой смеси от воздействия порошкообразных добавок.
   Учитывая вышеизложенное, авторы исследовали свойства вяжущих на основе портландцемента, приготовленных помолом (совместно и раздельно) с наполнителями; с порошкообразными добавками; с вяжущими, активированными в жидкой среде совместно с наполнителями, и с вяжущими, смешанными с отдельно активированными и высушенными наполнителями.
   При получении вяжущих с наполнителем использовался портландцемент Михайловского завода и кварцевый песок. Приготовление домолотого вяжущего с 50%-ным содержанием клинкера осуществлялось по двум схемам:
   1. Совместный помол песка и цемента в шаровой мельнице.
   2. Раздельный помол песка и цемента и их последующее смешивание.
   В качестве контролируемых параметров принимались удельная поверхность и остаток на сите N008 как исходных материалов, так и готового вяжущего. Варьирование этих параметров осуществлялось путем различной продолжительности помола.
   Результаты испытаний, представленные в табл. 1, показывают, что цемент 50/50% на основе кварцевого песка не обеспечивает равной с исходным портландцементом прочности в исследованном диапазоне материалов. Однако следует отметить, что при общей тенденции к увеличению прочностных характеристик вяжущих с ростом их удельной поверхности предпочтительным для данного вида цемента 50/50% является совместный помол цемента и кварцевого песка. Так, при практическом равенстве прочностных характеристик вяжущих, полученных различными способами с удельной поверхностью порядка 4000 см2/г, цемент совместного помола с Sуд. = 5000 см2/г характеризовался большей на 15–25 % прочностью, чем вяжущее с той же дисперсностью, приготовленное путем раздельного помола.
   Анализ результатов экспериментов по приготовлению цемента 50/50% на основе кварцевого наполнителя показывает, что для обеспечения равной с исходным портландцементом марки вяжущего потребуется значительное увеличение удельной поверхности домалываемого вяжущего или увеличение доли клинкерного цемента в его составе. При этом наиболее эффективным способом приготовления такого цемента является совместный помол исходных компонентов.
   Эффект снижения водоцементного отношения в строительных смесях за счет пластификаторов привел исследователей к необходимости получения вяжущих с низкой нормальной густотой.
   Поэтому проводились исследования на вяжущем, содержащем: 50% цемента; 40% шлака + 10 % кварцевого песка и 2,5 % порошкообразного пластификатора С-3. Испытания цемента (табл. 1) показали, что разница в количестве мелких частиц вяжущего, прошедшего через сито N008, составляет 25 %. Начало схватывания – через 8–16 мин. Предел прочности при изгибе колеблется от 7,8 до 11,5 МПа в 28 сут. возрасте после пропаривания. Однородность по прочности вяжущего на цементе 50/50%, твердевшего в нормальных условиях 28 сут., Vn = 5,5 %, пропаренного в 28 сут. возрасте, Vn = 7 %. Относительная прочность пропаренного цемента 50/50% составила по режиму (13 часов) 85–96 %.
   Из данных табл. 2 видна некоторая нестабильность состава вяжущего по фракциям, по времени начала и конца схватывания и активности вяжущего в 28 суточном возрасте. Испытания цемента 50/50% через 30 сут. после хранения показали, что активность вяжущего при месячном хранении не снижается.

   Опыты по определению оптимального состава цементного вяжущего с активированной в роторно-пульсационном аппарате (РПА) золой гидроудаления приведены в табл. 3.

   Оптимальным составом вяжущего является состав с заменой 30 % цемента активированной в течение 2-х минут золой гидроудаления.
   Из приведенных данных видно, что активность золоцементного вяжущего, полученного на золе, активированной в водной среде в РПА, превышает активность на неактивированной золе (100 %).
   Экспериментальным путем был подобран состав комплексного вяжущего (цемент+активированная в РПА совместно с карбонатной пылью и высушенная зола гидроудаления). Результаты исследований приведены в табл. 4.

   Из приведенных данных видно, что активность золо-карбонатоцементного вяжущего на карбонатном заполнителе не уступает активности цементного вяжущего при следующем процентном соотношении смешанного вяжущего компонентов: золы – 10–30 %, карбонатной пыли – 20–40 %, цемента – 50 %. Оптимальным является состав: зола – 30 %, карбонатная пыль – 20 %, цемент – 50 %.
   Активность золо-карбонатоцементного вяжущего на кварцевом заполнителе не ниже цементного вяжущего при следующем процентном соотношении компонентов вяжущего: зола – 25 %, карбонатная пыль – 5 %, цемент – 70 %.
   Введение активированной золо-карбонатной суспензии в состав цементного вяжущего дает возможность экономии цемента на карбонатном песке – до 50 %, на кварцевом – 30 %.
   Анализ результатов показывает, что бетон с заменой цемента от 30 до 50 % в зависимости от марки бетона, активированной в РПА золой гидроудаления, соответствует марочной прочности бетона на цементном вяжущем.
   ВЫВОДЫ
   1. В сухих смесях для продолжительного нарастания прочности рекомендуется вяжущее на основе заводского портландцемента и молотого кварцевого песка.
   2. Кварцевый наполнитель отдельно размалывается с порошкообразными добавками-пластификаторами органического или неорганического происхождения.
   3. С порошками целесообразно также смешивать наполнитель и песчаный заполнитель, если это растворные смеси.
   4. Молотый кварцевый заполнитель, обработанный порошками, кратковременно смешивается в мельнице или в смесителях принудительного действия.

Библиографический список:
1. Усов Б.А., Попов Н.Л. К вопросу о качестве сухих строительных смесей // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. № 1. 2002.
2. Козлов В.В. Сухие строительные смеси. Учебное пособие. М.: Ассоциация строительных вузов, 2000.
3. Усов Б.А., Домокеев А.А. Об эффекте активации добавок. Бетон и железобетон. № 4. 1991.