Вісник НТУ «ХПІ». 2014. № 53 (1095). става цемента, тонкости его помола, наличия и количества щелочей в составе цемента. Вісник НТУ «ХПІ». 2014. № 53 (1095). Результаты полученных экспериментальных данных представлены в. таблице 1.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095 ) 154 Г.Н. ШАБАНОВА , д - р техн. наук, проф., НТУ ХПИ, В.Н. ШУМЕЙКО , мл. научн. сотрудн., НТУ ХПИ, И.М. РЫЩЕНКО , канд. техн. наук, доц., НТУ ХПИ, О.В. МИРГОРОД , канд. техн. наук, доц., НУГЗУ, Харьков, С.Л. ЛИГЕЗИН , студ., НТУ ХПИ ОПТИМИЗАЦИЯ ВИДА И КОЛИЧЕСТВА КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ, ПОВЫШАЮЩЕЙ ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ Исследовано влияние добавок: азотнокислый кальций, гексаметафосфат натрия, триполифосфат натрия на прочностные характеристики портландцементного камня. Приведены экспериментал ь- ные данные и установлено оптимальное содержание использования указанных добавок, пов ы ш а- ющие свойства строительных материалов. Показано, что при использовании комплексной д о бавки на основе комбинации гексаметафосфата натрия, триполифосфата натрия и азотнокислого кальция цементный камень имел повышенные показатели прочности на сжатие. Ключевые слова: портландцемент, добавки, строительный материал, прочность. © Г.Н. Шабанова, В.Н. Шу мейко, И.М. Рыщенко, О.В. Миргород, С.Л. Лигезин , 2014 Введение. Цемент – основа строительных материалов, являющийся сравнительно недорогим продуктом, имеющий высокие прочностные свойства, благодаря чему широко применяется в строительстве. Развитие техноло гий строительных материалов различных типов и н а значений базируется на применении химических и минеральных добавок – индивидуальных и комплексных, органических, жидких, пастообразных и дисперсных (порошкообразных). Казалось бы, высокая стоимость компоне н- то в может ограничить их применение, но решение задач ресурсосбережения и эффективности оказывается более простым в случае освоения новых мат е- риалов, которые дают новые возможности для достижения высоких показ а- телей технологичности, качества, прочности, долго вечности и эстетичности. Применение комплексных химических добавок обусловлено стремлен и- ем максимально использовать положительные и устранить отрицательные свойства индивидуальных добавок. Сочетая типы и количественные соотн о- шения добавок можно направленно регулировать структуру и, соответстве н- но, физико - механические свойства цементного камня. Необходимость поиска новых добавок обуславливается избирател ь ным характером их модифицирующего эффекта, который зависит не только от химического состава добавок, н о и от химического и минералогического с о- ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095) 155 става цемента, тонкости его помола, наличия и количества щелочей в составе цемента. Поэтому решение вопроса об эффективности и оптимальном соде р- жании добавок в конкретных условиях, как правило, осуществляется опы т- ны м путем. Выбор состава комплексных добавок предусматривает проведение эк с- периментальной проверки влияния каждого ингредиента и их ко м бинаций на формирование цементного камня. При этом определяется рациональный диапазон варьирования количества ингредиентов, возможность полифун к ц и- онального применения отдельных комбинаций ингредиентов для стро и тел ь- ных материалов различного назначения, технико - экономическая целес о о б- разность применения комплексных добавок и технологический риск при кр и- тических отклонениях в с о ст авах портландцементных композиций. Оценить величину добавок (для повышения прочности и долг о вечности конечных изделий) можно с позиций наибольшей плотности структуры ц е- ментного камня, по соотношению величин удельных п о верхностей частиц с учетом параметров физико - химической активности и энергетики взаимоде й- ствия частиц. К недефицитным и наиболее используемым добавкам относятся супе р- пластификаторы, фосфатсодержащие и кремнеземсодержащие добавки, вв е- дение которых в состав цементных композиций обесп е чивает улу чшение их тиксотропных свойств и способствует формированию плотной и прочной структуры цементного камня. В связи с этим актуальным представлялось исследование совме с тимости и эффективности влияния добавок - модификаторов на гидратационную а к- тивность цементно го камня. Цель работы заключалась в экспериментальном подборе вида и колич е- ства комплексной добавки и исследовании влияния ее на прочностные хара к- теристики портландцементного камня. Материалы и методы исследований. Натриевые соли фосфорных кислот являются электролитами, выполн я- ют в составе добавки, прежде всего, функцию пластификатора. Они находя т- ся в растворе в виде ионов, действуют на вяжущее на м о лекулярном уровне, т.е. влияют на скорость роста кристаллов и на раннее структурообразование цементного камня . Фосфаты натрия замедляют схватывание портландцеме н- та, что позволяет обеспечить максимально полный уровень гидратации всех фаз цементного кли н кера. ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095 ) 156 Повышенная эффективность смеси гексаметафосфата и трипол и фосфата натрия в составе низкоцементных бетонов на высокоглиноземистом и глин о- земистом цементе известна и доказана экспериментальными исследованиями 1, 2. Смесь гексаметафосфата и триполифосфата натрия проявляет свойства не только электролита, образуя двойные электрические слои на гидратиру е- мых частицах цемента и способствуя разжижению цементного теста за счет электростатич е ского расталкивания, но и свойства поверхностно - активных веществ: адсорбируясь на частицах цемента дополняют эффект разжижения – пластификации за счет стерического их расталкивания пр и разрыве циклов и ориентации образующихся линейных полимерных цепей. Расширяя область возможности использования вышеуказанных добавок, проведем экспериментальную проверку на эффективность применения для портландцементных композиций. В работе применялся бе здобавочный портландцемент марки ПЦ I - 500 - Н (ДСТУ Б В.2.7 - 112 - 2002), производства ОАО “Евроцемент - Украина”. В качестве добавок использовали: – азотнокислый кальций, являющийся ускорителем твердения, пов ы ш а- ющий плотность цементного камня и не вызывающий кор розию стали н е н а- пряженной арматуры; – гексаметафосфат натрия; – триполифосфат натрия. Добавки применялись в виде химических реактивов квалификации Х.Ч.. Гексаметафосфат натрия и триполифосфат натрия соо т ветствовали ГОСТ 201 - 76 и ТУ 6 - 09 - 03 - 384 - 73. Нормал ьная густота бездобавочного портландцементного теста и комп о- зиций определялась на приборе Вика в соответствии с методами исследов а- ний цементов 3. Для определения прочности изготавливали образцы - кубы размером 20  20  20 мм из цементного теста. Испытания прочности обра з- цов гидратированного цемента с добавками на сжатие осуществляли на ги д- равлическом прессе, при твердении их в течение 2, 7 и 28 с у ток. Результаты и обсуждение. При сопоставительном анализе исследования прочностных характер и- стик цементного ка мня изучались образцы из бездобавочного портландц е- мента и образцы с индивидуальными добавками в виде азотнокислого кал ь- ция (НК), гексаметафосфата натрия (ГМФН) и триполифосфата натрия (ТПФН) в различных концентрациях, вводимые с водой затвор е ния. ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095) 157 Результат ы полученных экспериментальных данных представлены в таблице 1. Отметим отличие прочностных характеристик для цементного теста на основе бездобавочного портландцемента и исследованных композиций. Эффективное действие применяемых добавок проявляется во всем и с- следованном интервале концентраций к 28 суткам твердения образцов. При введении ГМФН и ТПФН в количестве 0,07 – 0,1 масс. % наблюд а- ется снижение прочности образцов к 2 суткам твердения по сравнению с ц е- ментом без добавки. Введения добавок в количестве 0,3 масс. % не дает положительных р е- зультатов в ранние сроки твердения. При последующем повышении соде р- жания добавок в момент вибрации отмечалось избыточное выделение жи д- костной дисперсии на поверхности, а при последующем твердении повер х- ностные слои обра зца быстрее схватывались, в то время как внутренний об ъ- ем образцов оставался в вязк о пластическом состоянии, т.е. наблюдалось мак - рострукту р ное расслоение материала образцов. Таблица 1 – Прочностные характеристики исследованных композиций Вид добавки Колич ество д о бавки, масс. % Прочность при сжатии, МПа, в возрасте, сут. 2 суток 7 суток 28 суток Без добавки – 53 73 78 Азотнокислый кальций (НК) 0,015 53 77 82 0,017 58 80 83 0,020 66 83 91 0,025 66 84 95 Гексаметафосфат натрия (ГМФН) 0,03 55 78 87 0,05 60 84 103 0,07 49 80 98 0,10 45 80 98 0,30 19 52 84 Триполифосфат натрия (ТПФН) 0,03 55 88 91 0,05 55 91 101 0,07 50 80 97 0,10 47 80 97 0,30 20 55 86 Проанализировав все результаты исследований можно сделать вывод о том, что кол ичество вводимых добавок ГМФН и ТПФН больше, чем 0,05 масс. % не целесообразно с точки зрения экономической эффе к тивности ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095 ) 158 и допустимости отклонений в дозировке, что обусловливает технологический риск. Следовательно, оптимальная концентрация для добавок Г МФН и ТПФН является 0,05 масс. %, а для НК – 0,025 масс. %. Для композиции с добавкой НК по сравнению с ГМФН и ТПФН хара к- терны более высокие показатели нарастание прочности в начальные сроки твердения (2 суток). К 28 суткам твердения образцов прочностные х аракт е- ристики сравниваются, а при оптимальных концентрациях превышают зн а- чения, характерные для добавки НК. Оптимальное количество добавок обеспечивает увеличение прочности цементного камня на 20 – 30 % по сравнению с бездобавочным цементом, что дает возмо жность в проведении экспериментальной проверки их комб и- наций на формирование цементного камня. Для определения оптимального состава предлагаемой комплексной д о- бавки, варьируя соотношение ТПФН и ГМФН, и проведения сравнительных испытаний были изготовлены и исследованы на прочность при сжатии сл е- дующие цементные композиции: – 1 – ПЦ I - 500 - Н; – 2 – ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (ТПФН : ГМФН (1 : 1))  0,025 % НК; – 3 – ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (ТПФН : ГМФН (2 : 1))  0,025 % НК; – 4 – ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (ТПФН : ГМФН (1 : 2) )  0,025 % НК; Сравнительная характеристика прочностных свойств представлена на рисунке 1. Рис. 1 – Графическая интерпретация прочностных показателей испытуемых цемен т- ных композиций: 1 – ПЦ I - 500 - Н, 2 – ПЦ I - 500 - Н + 0,05 % (ТПФН : ГМФН (1 : 1)) + 0,025 % ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095) 159 НК, 3 – ПЦ I - 500 - Н + 0,05 % (ТПФН : ГМФН (2 : 1)) + 0,025 % НК, 4 – ПЦ I - 500 - Н + 0,05 % (ТПФН : ГМФН (1 : 2)) + 0,025 % НК. Из представленных данных (рис. 1) видно, что портландцемент, мод и- фицированный добавкой на основе комплекса ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (Т ПФН : ГМФН (1 : 2))  0,025 % НК обеспечивает более существе н- ное повышение прочности цементного камня. При этом уровень интенсиф и кации набора прочности очень значителен, к 7 суткам твердения превышает значения, характерные для бездобавочных ко м позиций в в озрасте 28 суток по прочности более чем на 45 %. Использование цементных композиций на основе комбинаций ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (ТПФН:ГМФН (1:1))  0,025 % НК и ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (ТПФН:ГМФН (2:1))  0,025 % НК не ухудшают прочностные сво й- с т ва стандартных образцов, но и не обеспечивают эффективность их прим е- н е ния с данным портландцементом, т.е. они не дали существенного результ а- та в сравнении со значениями характерные для композиции при использов а- нии их как индивидуальных добавок. Выводы. Проверка индивиду альной совместимости исследуемых добавок с пор т- ландцементом марки 500 оказала позитивное влияние на прочность образцов. При проведении экспериментальных исследований определено опт и- мальное количество введения добавок, которое способствует увеличению прочно сти цементного камня и соответствует для НК – 0,025 масс. %, а для ТПФН и ГМФН – 0,05 масс. %. Представленные результаты обусловили проведение дополнительных исследований, направленных на улучшение свойств пор т ландцемента за счет добавок, вводимых в образц ы в прежнем количестве, но в разных соотнош е- ниях. Наблюдается эффект деградации прочностных характеристик в лучшей из комбинаций ПЦ I - 500 - Н  0,05 % (ТПФН : ГМФН (1 : 2))  0,025 % НК по сравнению с индивидуальным применением данных д о бавок. Преимущество к омбинированных добавок состоит в том, что бл а годаря указанной совокупности ингредиентов и их количественному соотношению, повышается механическая прочность при сжатии и, как следствие, улучшае т- ся качество строительных материалов. ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095 ) 160 Список литературы: 1. Рез айе Х. Влияние фосфатных связок на свойства и микроструктуру то р- крет - слоя промежуточных ковшей МНЛЗ / [ Х. Резайе, Ф. Арианпур, Р. Нагизаде и др. ] // Огнеуп о- ры и техническая керамика. – 2007. – № 7. – С. 35 – 39. 2. Логвінков С.М. Тугоплавкі поліфункці о- наль ні матеріали на основі композицій системи (CaO, ZrO 2 ) – MgO – Al 2 O 3 – SiO 2 : дис.  доктора техн. наук: 05.17.11 / Логвінков Сергій Михайлович . – Х . , 2010. – 453 с. 3. Методи в и пробування цементу. Частина 3. Визначення строків тужавле н ня та рівномірності зм іни об’єму (EN 196 - 3:2007, IDT): ДСТУ EN 196 - 3:2007. – Чинний від 2007 - 02 - 05]. – К.: Держспоживстандарт України, 2007. – 8 с. – (Національний ста н дарт України). References: 1. Rezaje H. - sloj a promezhutochnyh kovshej MNLZ / [ H. Rezaje, F. Arianpur, R. Nagizade, F. Kazemi et all . ] // Ogneupory i tehnicheskaja keramika. – 2007. – № 7. – S. 35 – 39. 2. Logvіnkov S.M. Tugoplavkі polіfunkcіonal'nі aerіali na osnovі kopozicіj sisei (CaO, ZrO 2 ) – MgO – Al 2 O 3 – SiO 2 : is.  okora ehn. nauk: 05.17.11 / Logvіnkov Sergіj Mihajlovich . – Kh arkіv, 2010. – 453 s. 3. Metody vyprobuvannja cementu. Chasna 3. Vznachennja srokiv uzhavlennja a rivnoirnosi zin ob’jeu (EN 196 - 3:2007, IDT): DSTU EN 196 - 3:2007. – [Chynnyj vid 2007 - 02 - 05]. – Kyi'v.: Derzhspozhyvstandart Ukrai'ny, 2007. – 8 s. – (Nacional'nyj standart Ukrai'ny). Поступила в редколлегию ( Received by the editorial board ) 10.09.14 УДК 666.9.015.66 Оптимизация вида и количества комплекс ной добавки, повышающей прочностные характеристики портландцементного камня / Г.Н. ШАБАНОВА, В.Н. ШУМЕЙКО, И.М. РЫЩЕНКО, О.В. МИРГОРОД , С.Л. ЛИГЕЗИН // Вісник НТУ ХПІ. – 2014. – № 53 ( 1095 ). – (Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія). – С. 153 – 1 60 . – Бібліогр.: 3 назв. – ISSN 2079 - 0821. Досліджено вплив добавок: азотнокислий кальцій, гексаметафосфат натрію, трип о ліфосфат натрію на міцнісні характеристики портландцементного каменю. Наведені ек с периментальні дані і встановлено оптимальний вміст ви користання зазначених добавок, що підвищують властивості будівельних матеріалів. Показано, що при використанні ко м плексної добавки на основі комбінації гексаметафосфата натрію, триполіфосфату натрію і азотнокислого кальцію цементний камінь мав підвищені по казники міцності на стиснення. Ключові слова: портландцемент, добавки, будівельні матеріали, міцність. UD C 666.9.015.66 Optimization of kind and amount of complex additives improving the strength properties of Portland cement stone / G.N. SHABANOVA, V.N . SHUMEJKO, I.M. RYSHCHENKO, O.V. MIRGOROD, S.L. LIGEZIN // Visnk NTU KhI. – 2014. № 53 ( 1095 ). – (Series: Khimiya, khimichna tekhnolohiya ta ecolohiya). – P. 153 – 160 . – Bibliogr.: 3 names. – ISSN 2079 - 0821. The influence of additives, such as, cal y- phosphate, on the strength properties of Portland cement stone has been studied. The experimental data are presented and the optimal content as for using of given additives increasing the properties of building ISSN 2079 - 0821. Вісник НТУ ХПІ. 2014. № 53 (1095) 161 material is ascertained. It is shown that cement stone is characterized with higher strength properties at y- phosphate and calcium nitrate. Keywords: Port land cement, additives, building materials, strength. УДК 661.846.321.067:[546.72+546.711]; 661.846.532.067 П.В. ШАПОРЕВ , асс., НТУ ХПІ, И.В. ПИТАК , канд. техн. наук, доц. НТУ ХПІ, В.П. ШАПОРЕВ , д - р техн. наук, проф., НТУ ХПІ, А.В. ШЕС ТОПАЛОВ , канд. техн. наук, доц. НТУ ХПІ. ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ О ЧИСТКИ СУЛЬФОМАГНИЕВ ЫХ И ХЛОРМАГНИЕВЫХ РАСТВО РОВ ОТ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА В ПРОИЗВОДС ТВЕ ОКСИДА МАГНИЯ Представлены результаты экспериментальных исследований очистки сульфатмагниевых и хл о р- магниевых растворов от ионов железа и марганца. Установлено, что процесс осаждения лучше вести в интервале температур 60 – 70  С в присутствии коагулянта оксида магния. Наилучшие р е- зультаты получены при использовании в качестве реагентов - осадителей хлорн ой извести и гип о- хлорита калия. Предложена усовершенствованная технология очистки сульфатмагниевых и хло р- магниевых растворов, обеспечивающей производство высококачественных продуктов: карбоната и оксида магния. Ключевые слова : оксид магния, карбонат магния , очистка растворов, ионы железа, коаг у- лянт. Введение. В производстве оксида магния в качестве сырья использую т-

Приложенные файлы

  • pdf 2469354
    Размер файла: 432 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий