Влияние содержания комплексных добавок на деформационные характеристики цемента

Введение. При использовании бетонных и железобетонных конструкций необходимо преодоление проблем, связанных с качеством бетона при затвердевании и высыхании уменьшаться в размере и испытывать усадку. Для решения проблем с усадкой особое внимание уделяется материалам, которые при добавлении к обычному портландцементу дают возможность получить безусадочные, расширяющиеся цементы. Широко известным способом получения расширяющихся цементов является совместный помол цементного клинкера, гипса и специальной добавки. Кроме того, введение активных минеральных добавок, обладающих пуццолановыми свойствами, позволяет уплотнить структуру цементного камня, снизить пористость, повысить прочность и уменьшить усадку. Они также экономят клинкер для производства цемента, способствуют снижению себестоимости и помогают снизить нагрузку на окружающую среду. Одной из таких минеральных добавок является трепел.

Материалы и методы. Было изучено влияние содержания добавок на деформационное свойство композиционного вяжущего с использованием метода планирования эксперимента. Деформации цемента в возрасте 2, 3, 7, 14 и 28 сут определялись в соответствии с методом обработки результатов в соответствии с ГОСТ Р 56727–2015, ГОСТ 11052–74. Исследования проводились в лаборатории кафедры строительного материаловедения НИУ МГСУ.

Результаты. Полученные результаты представлены в виде поверхности уравнения регрессии второго уровня, описывающего зависимость деформации вяжущего от содержания комплексной расширяющей и пуццолановой добавки. В результате проведенных экспериментов были получены состав с максимальным расширением и состав с максимальной усадкой с использованием комплексных добавок. Полученные результаты будут в дальнейшем использованы для прогнозирования деформационных свойств вяжущего.

Выводы. Основываясь на результатах этого исследования, в будущем авторы продолжат изучение свойств вяжущих материалов на основе комплексной расширяющей и пуццолановой добавки.

1. Krivoborodov Yu.R., Samchenko S.V. Sulfate-bearing solid solution of calcium aluminates and ferrites // 9th International Congress on the Chemistry of Cement. New Delhi, 1992. Vol. 3. Pp. 209–216.

2. Osokin A.P., Krivoborodov Y.R., Samchenko S.V. Melt structure and properties clinkers containing calcium sulfoferrites and sulphoalumoferrites // 10th International Congress on the Chemistry of Cement. Gothenburg, 1997. Vol. 1. 8 p.

3. Кузнецова Т.В., Талабер Й. Глиноземистые цементы. М. : Стройиздат, 1988. 272 c.

4. Samchenko S.V., Kuznetsova T.V. Resistance of the calcium sulphoaluminate phases to carbonation // Cement, Wapno, Beton. 2014. Issue. 5. Pp. 317–322.

5. Bizzozero J., Gosselin C., Karen L. Scrivener. Expansion mechanisms in calcium aluminate and sulfoaluminate systems with calcium sulfate // Cement and Concrete Research. 2014. Vol. 56. Pp. 190–202. DOI: 10.1016/j.cemconres.2013.11.011

6. Krivoborodov Yu.R., Samchenko S.V., Kuzne­tsova T.V. Structural changes in refractory calcium aluminate cement concrete // Refractories and Industrial Ceramics. 2018. Vol. 59. Issue 2. Pp. 151–155. DOI: 10.1007/s11148-018-0197-1

7. Москвин В.М., Скрамтаев Б.Г. Условия образования и существования сульфоалюмината кальция // Известия АН СССР. 1937. № 1. C. 14–19.

8. Будников П.П., Кравченко И.В. Исследование процессов гидратации и твердения расширяющихся цементов // Труды НИИ Цемента. 1951. Вып. 4. C. 42–46.

9. Будников П.П. Проблемы химии цемента // Новое в химии и технологии цемента. М. : Госстройиздат. 1962. C. 10–15.

10. Будников П.П., Кравченко И.В. Влияние сульфоалюмината кальция на процесс гидратации СаО×Al2O3 и 12СаО×7Al2O3 // Коллоидный журнал. 1951. № 6. C. 408–411.

11. Зорин Д.А. Влияние вида и дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов : дис. … канд. техн. наук. Белгород, 2013. 181 с.

12. Михайлов В.В., Литвер С.Л. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции. М. : Стройиздат, 1974. 312 с.

13. Пустовгар А.П. Эффективность применения активированного диатомита в сухих строительных смесях // Строительные материалы. 2006. № 10. С. 62–65.

14. Черкасов В.Д., Бузулуков В.И., Емельянов А.И., Черкасов Д.В. О xимическом модифицировании диатомита и возможности его дальнейшего использования в качестве активной минеральной добавки // Вестник ВолгГАСУ. 2013. Вып. 31 (50). Ч. 2. С. 207–210.

15. Рахимов Р.З., Камалова З.А., Ермилова Е.Ю., Стоянов О.В. Термически обработанный трепел как активная минеральная добавка в цемент // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 13. С. 99–101. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/termicheski-obrabotannyy-trepel-kak-aktivnaya-mineralnaya-dobavka-v-tsement

16. Janotka I., Krajci L., Unlik P., Bacuvcik M. Natural and calcimined diatomite as cement replacement materials: microstructure and pore structure study // International Conference on Non-Traditional Cement and Concrete. Brno, Crech Republic, 2014. Pp. 99–100.

17. Трофимов К.В. Исследование свойств цементного камня с добавкой трепел // Научный поиск : мат. VIII науч. конф. аспирантов и докторантов. Челябинск, 2016. С. 41–46.

18. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфо­алюминатные цементы. М. : Стройиздат, 1986. 208 с.

19. Кузнецова Т.В., Сычев М.М., Осокин А.П., Корнеев В.И., Судакас Л.Г. Специальные цементы. СПб. : Стройиздат, 1997. 314 с.

20. Ву К.З., Баженова С.И., До М.Ч., Хоанг М.Т., Нгуен В.З., Нгуен З.Т.Л. Оптимизация пропорций смеси пенобетона с использованием плана экспериментов Бокса – Уилсона // Инженерный вестник Дона. 2021. № 5. C. 606–620. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-proportsiy-smesi-penobetona-s-ispolzovaniem-plana-eksperimentov-boksa-uilsona

21. Хартман К., Лецкий Э.К., Шефер В., Лецкая Н.С., Фомин Г.А. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М. : Мир, 1977. 552 с.

22. Nguyễn Minh Tuyển. Quy hoạch thực nghiệm. Hà Nội : NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007. 264 s.

23. Александрова О.В., Мацеевич Т.А., Кирьянова Л.В., Соловьев В.Г. Статистические методы решения технологических задач : учебное пособие. М. : Изд-во МГСУ, 2017. 153 с.

24. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М. : Наука, 1983. 416 с.

25. Самченко С.В. Формирование и генезис структуры цементного камня : монография. М. : МГСУ, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2016. 248 с.