Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Влияние доменного гранулированного шлака на свойства ВЦБ

Влияние доменного гранулированного шлака на свойства ВЦБ

10.07.2017

В процессе затворения водой мелкие частицы ДГШ диспергируются и обволакивают частицы цемента, замедляя начало процесса гидратации и повышая подвижность бетона. При введении в бетон происходит взаимодействие шлака с Ca(OH)2, выделяющимся при гидратации портландцемента. При протекании пуццолановой реакции между ДГШ и Ca(OH)2 образуется дополнительное количество гидросиликатной фазы Ca-S-H.
Повышение прочности и долговечности бетона при использовании минеральных добавок обусловлено, вероятно, снижением размера пор и уменьшением микротрещин в зоне контактов. Поэтому введение минеральных добавок ДГШ может оказать благоприятное влияние на многие свойства бетона.
Влияние ДГШ на водопотребность систем вяжущих веществ

Водопотребность вяжущих веществ оказывает существенное влияние на возможность применения их в бетоне. Чем меньше водопотребность вяжущего, тем больше подвижность растворов и бетонных смесей.
На основе сравнения систем различных вяжущих по водопотребности и подбора нормальной густоты при различном содержании добавок составлены рекомендации для приготовления бетонных смесей. Результаты определения нормальной густоты некоторых вяжущих систем показаны в таблице 2.6. Исследования проведены согласно GB1346-89 «Методы определения нормальной густоты цементного теста».
Представленные в таблице 2.6 результаты свидетельствуют о том, что замена части цемента микрокремнеземом приводит к повышению нормальной густоты вяжущих систем, а введение ДГШ позволяет снизить данный параметр.

Влияние ДГШ на тепловыделение систем вяжущих веществ

Процесс тепловыделения при гидратации систем вяжущих веществ зависит от свойств материалов и оказывает существенное влияние на изменение объема бетона. Результаты исследования тепловыделения при гидратации некоторых систем вяжущих веществ в различном возрасте, определенные косвенным и прямым методами приведены, соответственно, в таблицах 2.7 и 2.8.

Косвенный метод определения тепловыделения приведен в стандарте GB/T12959-91 «Метод определения тепловыделения при гидратации цемента (метод растворенного тепловыделения)» и применяется для исследования вяжущих систем в возрасте 1, 3 и 60 суток. Результаты, приведенные в таблице 2.7, показывают, что при удельной поверхности шлака 500 м2/кг замена 30% от общей массы цемента не увеличивает тепловыделение, а даже уменьшает его. При использовании более мелких частиц шлака (удельная поверхность 800 м2/кг) замена 30% от обшей массы цемента приводит к увеличению тепловыделения в раннем возрасте (через 1, 3 сут.) по сравнению с контрольным составом почти в 2 раза, а для 60 сут. - на 35%. Введение ДГШ может оказать благоприятное влияние на процесс гидратации цемента.
Прямой метод определения тепловыделения изложен в стандарте GB2022-80 «Метод определения тепловыделения при гидратации цемента». С помощью данного метода определено тепловыделение систем вяжущих веществ в возрасте 3 и 7 суток. Результаты исследования приведены в таблице 2.8. Установлено, что тепловыделение вяжущих систем зависит от удельной поверхности и содержания шлака. Наиболее близкими по значениям тепловыделения в различном возрасте гидратации к системе E (чистый цемент) является вяжущее с содержанием 50% ДГШ с удельной поверхностью 800 м2/кг (система J).

Из анализа результатов, полученных для систем Н, M и N (см. таблицу 2.8). видно, что введение 1% суперпластификатора снижает тепловыделение даже больше, чем для цемента без минеральных добавок. При дополнительном введении 0,2% добавки-замедлителя тепловыделение в возрасте 3 и 7 суток, соответственно. составит 17 и 60% по сравнению с контрольным составом.
При введении шлака замедляется скорость гидратации вяжущих веществ, увеличиваются сроки схватывания бетона. Подобное изменение скорости твердения целесообразно использовать для перевозки бетона и строительства во время летнего сезона с высокой температурой; при строительстве в зимнее время необходимо использовать противоморозную добавку.
Влияние ДГШ на свойства цементных растворов

В табл. 2.9 показано изменение расплыва цементных растворов одинаковой водопотребности с ДГШ и MK. Введение микрокремнезема уменьшает подвижность цементных растворов, в то время как ДГШ для всех уровней удельной поверхности и дозировки приводит к улучшению данной характеристики.

Из анализа таблицы 2.10 видно, что при введении ДГШ с удельной поверхностью 400 м2/кг (составы № 5, 10, 11, 12) прочность составов на ранней стадии снижается с увеличением доли шлака и не превышают значений для контрольного состава. При использовании ДГШ с удельной поверхностью 800 м2/кг (составы № 3, 7, 8 и 9) прочностные характеристики выше аналогичных параметров контрольного цементного раствора. При совместном введении MK и ДГШ (состав №4) величины пределов прочности близки составам с удельной поверхностью ДГШ 800 м2/кг (составы № 7, 8, 9).
Влияние ДГШ на сульфатостойкость бетонов

Сульфатная агрессия бетона представляет собой особый случай физико-химического воздействия, при котором присутствие минеральных материалов в гидратированном цементном тесте обычно приводит к деструкции бетона, подвергающегося действию сульфатных вод. Сульфаты в подземной воде образуются главным образом из глин, содержащих CaSO4, Na2SO4, K2SO4 и MgSO4 Степень сульфатной агрессии зависит не только от содержания сульфатов в растворе, но и от других анионов и катионов.
Сульфатная коррозия возникает при концентрации сульфатов более 1500 мг/л; в условиях присутствия водорода, магния, аммиака, хлора. NO3в2- и CO3в2-сульфатная агрессия будет повышаться.
При сульфатной коррозии наблюдаются: набухание, отслаивание, возникновение трещин и деструкции бетона. Набухание и появление трещин связано с формированием эттрингита AFt, являющегося продуктом реакции между ионом сульфата и цементного теста с высоким содержанием C3A:

В бетоне, содержащем ДГШ, наблюдается значительное возрастание суль-фатостойкости, что объясняется следующим:
• понижение содержания C3A в бетонной смеси при добавлении ДГШ (чем больше доля шлака, введенного взамен цемента, тем меньше содержание C3A);
• при формировании гидросиликата кальция происходит снижение условий формирования CaSO4, что приводит к снижению содержания растворимого Ca(OH)2;
• учитывая, что сульфатостойкость бетона в первую очередь зависит от его проницаемости, формирующийся гидросиликат кальция, представляющий собой гидроокиси щелочи и кальция, заполняя поры бетона, приводит к снижению водопроницаемости бетона и повышению сульфатостойкости бетона.
Взаимодействие между щелочами в цементе и заполнителем ДГШ

Реакция взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем представляет собой процесс, протекающий между щелочью цемента и кремнеземом заполнителя. В результате данной реакции образуются гелеобразные продукты. которые разбухают в присутствии влаги, приводя к образованию трещин, снижению прочности, модуля упругости, долговечности и разрушению бетона. Проведенные в Китае и за рубежом практические исследования показали, что введение в бетон шлаков приводит к замедлению реакции взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем.
Проведены экспериментальные исследования бетонов с заполнителем высокой активности, добываемого в карьере пекинского Нанькоу. Активность песка и щебня определялась по CECS 48:93. Величина набухания исследуемого заполнителя не превышает 0,133%; активность (по методу петрологии) - до 78.4%. На основе данного заполнителя были подготовлены образцы по стандарту JCI AAR-3 и проведено исследование их кинетики набухания. Состав и свойства используемого бетона приведены в таблице 2.11, результаты испытания - в таблице 2.12.

Анализ результатов, представленных в таблице 2.12 показал, что уменьшение водоцементного отношения приводит к уплотнению бетона по сравнению с контрольным составом без ДГШ и золы-уноса. Без использования активных заполнителей величина набухания к 6 месяцам составляет 0.041%. что меньше стандартной величины (0.1%). Для бетона с ДГШ или ДГШ и золой-уносом величина набухания через 6 месяцев меньше, чем у A-0 и составляет. например, для состава A-1 лишь 1/3 от аналогичного параметра контрольного состава. В ходе проведенных исследований выявлено, что ДГШ и зола-унос снижают реакцию взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем.
Введение ДГШ является одной из основных мер для снижения реакции взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем. С одной стороны, при введении минеральных добавок происходит снижение содержания щелочи в объеме бетона; с другой стороны, играя роль заполнителя, минеральные добавки повышают плотность и водонепроницаемость бетона. Из-за уменьшения водопроницаемости бетона с ДГШ существенно снижается активность ионов щелочей, что является одним из главных факторов для удержания реакции взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем. Эффект снижения данной реакции при замене части цемента шлаком зависит от содержания и тонкости помола ДГШ.
Проведены экспериментальные исследования для определения оптимальных количеств шлака, позволяющего значительно снизить реакцию взаимодействия между щелочами в цементе и заполнителем. Анализ результатов зарубежных исследований показал, что при содержании щелочи в цементе до 1,0-1,2% наблюдается снижение реакции взаимодействия до 50%; менее 0,8% - до 40%. По китайскому стандарту CECS 53 93 общее количество щелочи в бетоне при использовании ДГШ должно составлять не более 50%.
Влияние ДГШ на водоотделение бетона

Введение ДГШ замедляет сроки схватывания бетона. Частицы шлака более плотные, его адсорбционная способность ниже, чем у цементных частиц, что приводит к увеличению водоотделения бетона. При этом водоотделение бетона существенно зависит от тонкости помола ДГШ, вводимого взамен цемента. При удельной поверхности ДГШ, превышающей удельную поверхность цемента, водоотделение уменьшается.