Главная / Строительные материалы / Шлакопортландцемент

Шлакопортландцемент

1.Теоретическая часть.

1.1. Шлакопортландцемент. Общие сведения.

Шлакопортландцементом называется гидравлическое вяжущее, получаемое путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным или электротермофосфорным шлаком, а также с двуводным гипсом. Для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента порошок портландцемента иногда размалывают с гранулированным шлаком. Шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21 % и не более 80 % по массе (ГОСТ 10178—76, с изм.). Гипс вводят в Шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве активизатора твердения шлака.

По своим физико-механическим свойствам Шлакопортландцемент близок к обычному портландцементу, но выгодно отличается от него более низкой стоимостью. При прочих равных условиях стоимость его на 15 -20% ниже стоимости портландцемента. Сейчас примерно около 25 % всего выпускаемого в нашей стране цемента приходится на долю шлакопортландцемента. В значительных количествах издавна выпускается он во Франции, ГДР, ФРГ, США, Англии и других странах.

Клинкер на заводах шлакопортландцемента целесообразно изготовлять с применением в качестве глинистого компонента гранулированного шлака. Близость химических составов доменных шлаков и портландцемента позволяет получать сырьевую смесь надлежащего качества при небольших добавках известняка. Это уменьшает расход топлива на диссоциацию" карбоната кальция и, следовательно, на обжиг цемента. Сырьевую смесь готовят тонким измельчением шлака и известняка, взятых в установленном соотношении.

Для получения клинкера можно применять медленно охлажденные доменные шлаки, однако их дробление и помол требуют повышенньк затрат электроэнергии, и поэтому обычно предпочитают использовать гранулированные шлаки.

Гранулированный шлак предварительно сушат в сушильных барабанах или, что эффективнее, в специальных установках в условиях кипящего слоя до влажности, не превышающей 1-2%. В этих установках паросъем достигает 230—250 кг/м2 при расходе теплоты 4190—4600 кДж/кг испаренной воды. Шлак не следует нагревать выше 600 -700 градусов, т. к. при более высокой температуре он может расстекловываться, что вызывает уменьшение его гидравлической активности.

Высушенный шлак, портландцементный клинкер и гипс дозируют и направляют на помол в шаровые мельницы. Для облегчения помола можно вводить специальные добавки в количестве до 1% по массе цемента (ПАВ, уголь и др.), не ухудшающие его качество.

1.2. Свойства шлакопортландцемента.

Истинная плотность шлакопортландцемента колеблется в пределах 2,8 г/см3, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гранулированного доменного шлака.

Плотность в насыпном состянии 900 -1200, а в уплотненом -1400-1700 кг/куб, м.

Водопотребность такая же как и у обычных портландцементов (24 -28%). В ряде случаев при равной удобоукладываемости в растворные или бетонные смеси на шлакопортландцементе нужно добавлять воды меньше, чем при использовании портландцемента.

Скорость схватывания зависит от химического состава шлака и соотношения в шлакопортландцементе шлака и портландцементного клинкера и гипса. Начало схватываня — не ранее 45 минут и конец — не позднее 10 часов. Введение гипса замедляет схватывание клинкера, но ускоряет схватывание шлакопортландцемента.

Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента меньше, чем у портландцемента, причем тем меньше, чем больше в нем шлака, и тем значительнее, чем выше его удельная поверхность.

Усадка и набухание. С повышением содержания в клинкере C2S и повышением тонкости помола усадка и набухание шлакопортландцемента возрастают.

Быстротвердеющий Шлакопортландцемент обладает повышенной усадкой, достигающей через 3 месяца 0,6 -0,7 мм/м.

Стойкость. Против сульфатной агресси более стойки шлакопортландцементы с пониженным количеством клинкера, содержащие кислые малоалюминатные шлаки с повышенным (8-10%) колличеством оксида магния.

Морозостойкость шлакопортландцемента уменьшается с увеличением количества шлака. Бетоны на шлакопортландцементе выдерживают 50 -100 циклов замораживания и оттаивания. Поэтому шлакопортландцемент не рекомендуют для изделий и конструкций, работающих в особо суровых условиях.

1.3. Области применения шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент применяется при строительстве бетонных, железобетонных конструкций разнообразных зданий и сооружений. Жилищно-гражданское, промышленное, сельско-хозяйственное, гидротехническое, горное, дорожное — вот неполный перечень видов строительства, где применяют бетон и железобетон на ШПЦ.

2. Практическая часть.

2.1. Цель работы. Исследовать влияние водоцементного отношения на свойства смешанных вяжущих веществ.

2.2. Задание.

1) Изготовить 400 граммов смешанного цементного состава 55:40:5.

2) Определить удельную поверхность.

3) Определить нормальную густоту

4) Из теста нормальной густоты изготовить кубики 3*3*3 см для определения прочности.

5) Образцы обработать в пропарочной камере по режиму 2+6+2 часа при 80 градусах.

2.3. Исходные материалы.

1) Клинкер подольского опытного завода

2) Трепел

3) Гипс двуводный московский

4) Вода водопроводная

2.4. Методика определения.

2.4.1. АППАРАТУРА

Мешалка для перемешивания цементного раствора. Чаша и лопатка. Встряхивающий столик и форма-конус. Штыковка. Формы для изготовления образцов — балочек. Насадка к формам. Вибрационная площадка. Прибор для испытания на изгиб образцов — балочек. Пресс для определения предела прочности при сжатии. Пластинки для передачи нагрузки. Пропарочная камера.

2.4.1.1. Мешалка для перемешивания цементного раствора. Схема мешалки, основные размеры и их предельные отклонения приведены на черт. 1.

Масса деталей мешалки, допустимые отклонения при изготовлении и износе должны соответствовать указанным в ГОСТ 310.4 -81.

Число оборотов чаши в минуту должно быть 8 ± 0,5, а валика мешалки 72±5. Число оборотов чаши мешалки при перемешивании каждой пробы должно быть 20, после чего мешалка автоматически отключается.

2.4.1.2. Чаша и лопатка — по ГОСТ 310.3—76.

2.4.1.3. Встряхивающий столик и форма-конус. Конструкция столика должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту (10±0,5) мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду. Масса перемещающейся части столика должна быть 3500-100 г.

Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду.

Мешалка для перемешивания цементного раствора.

1—Основание, 2— чаша; 3—ось чаши; 4—Ось бегунка; 5— бегунок.

Пример конструкции столика приведен на черт. 2. При помощи кулачка /, получающего движение от привода, перемещающаяся часть, состоящая из диска 2 и штока 3, поднимается «а заданную высоту и затем совершает свободное падение до удара о неподвижную преграду— станину 4. Диск 2 должен быть выполнен из коррозионно-стойкого металла со шлифованной рабочей поверхностью либо быть составленным из металлической пластины с прижатым к ней шлифованным стеклом. Диаметр диска 2 должен быть в пределах от 200 до 300 мм.

Столик должен быть установлен горизонтально и закреплен на фундаменте либо на металлической плите массой не менее 30 кг. Негоризонтальность рабочей поверхности диска столика не должна превышать 1 мм на диаметр 200 мм.

Форму-конус б и насадку 7 изготавливают из коррозионно-стойких материалов; их основные размеры приведены на черт. 2.

Встряхивающий столик и форма-конус

/—кулачок: 2—диск; 3— шток; 4—Станина: 5— стеклянный диск; 6—форма-конус; 7—насадка;8— центрирующее устройство.

Форма-конус должна устанавливаться в центре диска столика. Эксцентриситет установки формы — конуса относительно оси столика не должно превышать 1мм. Для точной установки формы — конуса на диске столика и предохранения ее от смещения в процессе штыкования раствора используют центрирующее устройство 6.

2.4.1.4. Штыковка для уплотнения раствора в форме — конусе должна быть изготовлена из коррозионно — стойкого металла. Масса штыковки составляет 350 г.

2.4.1.5. Разъемные формы для образцов — балочек изготавливают из материалов, удовлетворяющих условиям их эксплуатации и обеспечивающих жесткость форм и стабильность размеров образцов.

Продольные и поперечные стенки формы для удобства сборки должны быть пронумерованны и при закреплении винтом плотно прилегать друг к другу и поддону.

2.4.1.5.1. Устройства, используемые для разъема и чистки форм, должны обеспечивать выполнение соответствующей операции без повреждения образцов и деталей формы.

2.4.1.6. Насадка к формам балочек должна плотно прилегать к верхним граням стенок формы.

2.4.1.7. Виброплощадка для уплотнения цементного раствора в формах балочек должна иметь вертикальные колебания с амплитудой 0,3 -0,35 мм, частотой колебаний 3000-200 в минуту и быть укомплектована реле времени.

2.4.1.8. Прибор для испытания на изгиб.

Для испытаний образцов балочек на изгиб могут быть использованы приборы любой конструкции, удовлетворяющие следующим требованиям.

Средняя скорость нарастания испытательной нагрузки на образец должна быть (4 -6) кгс в секунду. Нагружение образца должно производиться в режиме чистого изгиба. Захват для установки образца должен быть снабжен цилиндрическими элементами, изготовленными из нержавеющей стали твердостью по Роквеллу HRC 55… 60.

2.4.1.9. Для определения предела прочности образцов при сжатии могут быть использованы прессы любой конструкции с предельной нагрузкой до 50 те, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ 8905 -73 и обеспечивающие нагружение образца в режиме чистого сжатия.

Для компенсации пространственной непараллельности опорных граней образца пресс должен иметь подвижную шаровую опору. Пресс должен быть снабжен приспособлением для центрирования установки нажимньк пластинок, передающих нагрузку на образец.

2.4.1.9.1. Допускается работать без приспособления для центрированной установки нажимных пластинок.

2.4.1.10. Нажимные пластинки для передачи нагрузки на половинки образцов — балочек должны быть изготовлены из нержавеющей стали твердостью по Роквеллу HRC 55… 60.

2.4.1.11. Конструкция пропарочной камеры должна обеспечивать создание в ней среды насыщенного пара заданной температуры. 2.4.2. Проведение испытания.

2.4.2.1. Определение консистенции цементного раствора.

2.4.2.1.1. Для определения консистенции цементного раствора отвешивают 1500 г нормального песка по ГОСТ 6139 -78 и 50 г цемента, высыпают их в предварительно протертую «мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают цемент с песком лопатой в течение 1 мин. Температура помещения — по ГОСТ 310.1—76.

Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0,40), дают воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин.

2.4.2.1.1.1. Допускается перемешивать цемент и песок до и после приливания воды в мешалках, обеспечивающих хорошее перемешивание раствора и не изменяющих зерновой состав песка.

2.4.2.1.2. Раствор переносят в предварительно протертую мокрой тканью чашу мешалки и перемешивают в последней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши мешалки).

2.4.2.1.3. Форму-конус устанавливают в центре диска встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью.

2.4.2.1.4. По окончании перемешивания заполняют раствором форму-конус на половину высоты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковкой. Затем наполняют конус раствором с небольшим избытком и штыкуют 10 раз.

После уплотнения верхнего слоя избыток раствора срезают ножом вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направлении.

2.4.2.1.5. Раствор встряхивают на столике 30 раз за (30 ± 5) с, после чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение. Расплыв конуса с В/Ц == 0,40 должен быть в пределах 106—115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплыва конуса 106—108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают для получения расплыва конуса 113—115мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106—115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

2.4.2.2. Определение предела прочности при изгибе и сжатии

2.4.2.2.1. Перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность стенок форм и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой густой смазки.

На собранную форму устанавливают насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.

2.4.2.2.2. Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают образцы — балочки из цементного раствора, приготовленного как указано в пп. 2.4.2.1.1 и 2.4.2.1.2, с В/Ц==0,40 и консистенцией, характеризуемой расплывом конуса (106—115) мм. Если при В/Ц =0,40 расплыв конуса менее 106 или более 115 мм, образцы изготавливают при водоцементном отношении, определенным по п. 2.4.2.1.5.

2.4.2.2.3. Для каждого установленного срока изготавливают по 3 образца.

2.4.2.2.4. Для уплотнения раствора форму балочек с насадкой, подготовленную по п.2.4.2.2.1, жестко закрепляют в центре виброплощадки.

Форму по высоте наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку. В течении первых 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают. Форму снимают с виброплощадки, срезают ножом, смоченным водой, излишек раствор, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их.

2.4.2.2.5. После приготовления образцы в формах хранят 22 -26 ч в ванне с гидро-затвором.

2.4.2.2.6. По истечении времени хранения, указанного в п. 2.4.2.2.5, образцы осторожно расформовывают и укладывают в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Вода должна покрывать образцы не менее чем на 2 см. воду меняют через каждые 14 сут. Температура ее при замене должна быть 18 -22 градусов, как при хранении образцов.

2.4.2.2.6.1. Образцы, имеющие через 22 -26 ч прочность не достаточную для расформовки их без повреждения, допускается вынимать из форм через 48 ч, указывая это срок в рабочем журнале.

2.4.2.2.7. По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосредственно перед испытанием образцы должны быть насухо вытерты.

2.4.2.2.8. Определение предела прочности при изгибе. Образец устанавливают на опорные элементы прибора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Испытание образцов производят в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору.

2.4.2.2.9. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытания трех образцов.

2.4.2.2.10. Определение предела прочности при сжатии. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие. Половинку балочки помещают между двумя пластинами таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца. Образец вместе с пластинами центрируют на опорной плите пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 15 -25 кгс/кв. см в секунду. Рекомендуется использовать приспособление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

2.4.2.2.11. Предел прочности при сжатии вычисляют как частное от деления величины разрушающей нагрузки (в кгс) на рабочую площадь пластинки (в кв. см) т. е. на 25 кв. см.

2.4.2.2.12. Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания б образцов.

2.4.2.3. Определение прочности цемента при пропаривании.

2.4.2.3.1. Образцы для определения прочности цемента при пропаривании изготавливают в соответствии с пп. 2.4.2.1 и 2.4.2.2.

Формы с образцами закрывают крышкой и помещают в пропарочную камеру, где выдерживают в течение 110-130 мин при температуре 17 -23 градуса (при отключенном подогреве).

2.4.2.3.2. Пропарку ведут по следующему режиму:

Равномерный подъем температуры до 80 -90 градусов 170 -190мин;

Изотермический прогрев при температуре 80 -90 градусов 350 -370 мин;

Остывание образцов при отключенном подогреве … 110 -130 мин. Затем открывают крышку камеры.

2.4.2.3.3. Через 22 -26 ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают в соответствии с п. 2.4.2.2.

2.5.Сводная таблица.

Состав вяжущего в-ва,

%

Удельная поверхность,

См2/г

В/В

Сила сжатия,

МПа

1

Клинкер: шлак: гипс

85:10:5

3500

27

32.4

2

75:20:5

3400

26.5

48.2

3

65:30:5

3300

26

54.6

4

55:40:5

3200

25

62.4

5

Клинкер: трепел: гипс

85:10:5

3400

25

25.4

6

75:20:5

3500

26

34.8

7

65:30:5

3600

27

45.5

8

55:40:5

3700

28

50.3

2.6.Частные выводы.

При использовании сме-шанного вяжущего 1 с В/Ц=0,27 получили результат: прочность на сжатие 32,4МПа. При исполь-зовании смешанного вяжущего 1 с В/Ц=0,26 Получен результат: предел прочности при сжатии 54,6Мпа

3.Общие выводы.

При использовании смешанного вяжущего 1, с В/Ц=0,27 получен результат: прочность на сжатие 32,4 МПа. При использовании смешанного вяжущего 1 и изменении В/Ц с 0,265 до 0,25 , предел прочности при сжатии изменяется с48,2до62,4 МПа. При использовании смешанного вяжущего 2 , ВЦ=0.25 предел прочности при сжатии равен 25,4МПа.

При изменении В/Ц отношения с 0,25до 0,28 предел прочности при сжатии изменяется с 25,4 до 50,ЗМПа.

Оставить комментарий