Бетон из шлака пропорции: Бетон из шлака: как приготовить своими руками

Содержание

Бетон из шлака: как приготовить своими руками

Шлакобетонные смеси пользуются заслуженной популярностью не только в промышленном, но и в частном малоэтажном строительстве. Это обусловлено характеристиками данного материала. Шлаки, добавляемые в состав бетона, получают в качестве вторичного материала в металлургической промышленности.

Длительное время гранулированный материал считался просто отходами, но мировая практика доказала его целесообразность для применения в строительстве. Шлаковый бетон более легкий, нежели песчано-гравийный, отличается своей долговечностью, устойчивостью к колебаниям температуры, звукоизолирующими свойствами.

Наибольшей прочностью обладает именно металлургический материал в смеси с цементом. Также в качестве вяжущего агента могут выступать известь, гипс или даже глина. Активно используются две разновидности гранулированного шлака:

с мелкими зернами (0,5-1,5 мм) – получается довольно тяжелый бетон высокой прочности с хорошей теплопроводностью;
с крупными зернами (20-30 мм) – бетон более легкий, обеспечивает хорошую теплоизоляцию, но чуть менее долговечен.

Использовать разновидности крупнее 6 мм не рекомендуется, поскольку долговечность такого бетона будет неудовлетворительной. Более мелкие фракции предпочтительно заменить песком. Шлак для строительства должен быть максимально чистым, без примесей глины, почвы, органических элементов.

Учитывая свойства бетона с разной фракцией, для создания наружных стен часто смешивают крупные и мелкие зерна в пропорции 7:3 соответственно. Для внутренних перегородок можно взять на единицу больше мелкого шлака. Если вы хотите получить максимально прочную после застывания смесь, желательно полностью убрать фракцию 12 мм, а 20% самого мелкого шлака заменить песком.

Как приготовить шлакобетон

До начала приготовления смеси (примерно за несколько часов) необходимо увлажнить шлак водой, чтобы улучшить долговечность будущего бетона. Далее необходимо смешать компоненты в одной из указанных выше пропорций, хорошо перемешать. После добавления воды раствор следует вымесить до однородного состояния. Для получения средней марки бетона, можно использовать 4-5 частей шлака (фракционной смеси), 2 части цемента и 2 части песка.

Готовую массу желательно использовать в течение часа, максимальное время обработки – 1,5 часа. Более дешевым раствор можно сделать, смешав цемент с известью в соотношении 3:1. Стены дома могут быть возведены набивным методом (монолитная конструкция) или из приготовленных шлакобетонных блоков.

Цемент со шлаком пропорции для бетона

Очень часто в строительстве используется цемент со шлаком, что это за материал, не нужно объяснять опытным мастерам. А вот новичкам в строительном деле будет полезно узнать, что шлакоцемент — это гидравлическая вяжущая субстанция, образованная посредством измельчения клинкера, гипса, а также доменного шлака — вторичного металлургического продукта. Химический состав шлаков играет важнейшую роль в определении класса прочности шлакоцемента. В цемент могут идти гранулированные и негранулированные, кислые, основные шлаки.

Блок: 1/2 | Кол-во символов: 535
Источник: http://zFundament.ru/materialy/shlakotsement-opredelenie-ponyatiya-glavnye-osobennosti-pravilnye-proportsii/

Технология производства

Такой материал производят с использованием доменного шлака, который представляет собой вторичный продукт металлургического производства. Класс данного материала определяется качеством исходных материалов клинкера и доменных шлаков. Клинкер исполняет роль активизатора шлаков в составе шлакоцемента.

В основе технологии производства лежит принцип высушивания шлака в сушилках до получения показателей влажности не более 1%. Затем клинкер, шлак и гипс загружается в бункер цементной мельницы, и измельчается до гомогенного тонкодисперсного порошка.

Класс шлакоцемента зависит и от используемого вида шлака: это могут быть основные, кислые, гранулированные и негранулированные шлаки. Особое значение в определении прочности имеет не физическая структура, а химический состав. На данной закономерности основывается правило выбора сырья. С экономической стороны предпочтение стоит отдать гранулированным видам, в связи с тем, что использование негранулированных масс усложняет производственный процесс. Цемент со шлаком, который получается в результате, затвердевает медленнее обычного, потому что содержание шлака в нем варьируется в пределах 20-80% общей массы.

При изготовлении портландцемента используют сито с крупными (40х40 мм) и мелкими (5х5 мм) ячейками.

Шлаковый портландцемент изготавливают, используя два вида сит: с мелкими (5х5 мм) и крупными (40х40 мм) ячейками.

При использовании материала для наружных стен соединяют крупный и мелкий шлак в соотношении 7:3.
Для внутренних стен в пропорции 4 части мелких зерен и 6 частей крупных.
Для увеличения прочности материала заменяют пятую части самой мелкой фракции обычным песком и исключают из состава наиболее крупные зерна шлака.
Благодаря использованию сочетаний 2-х вяжущих компонентов (цемента и извести, цемента и глины) удается существенно снизить стоимость материала. Наиболее оптимальной являются пропорция: известь – не более 1/3 и цемент – не менее 2/3 общего объема.

Глина и известь способны не только снизить стоимость, но и делают стены более теплыми и сухими. Известковый портландцемент на основе шлака, в состав вяжущего которого входит 2/3 глины и 1/3 извести, твердеет дольше цементного, однако в дальнейшем показывает более высокие показатели прочности.

Состав возможных смесей шлакобетона

Класс шлакобетона	Объемный состав (в частях)				Объемный вес
Класс шлакобетона	Цемент 400	Песок	Известь или глина	Крупный шлак	Объемный вес	Мелкий шлак
50	1	3	0,6	5	6	1300
35	0,9	2	0,3	3	3	1500
35	1	3	0,8	8	6	1100
25	0,9	2	0,5	5	3	1300
25	1	2	1	12	6	900
10	0,9	1	0,7	8	3	1100
10	0,9	1	2	12	5	700

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 2553
Источник: http://o-cemente. info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html

Технические характеристики

По ГОСТ 1017-85 шлакопортландцемент включает в себя такие компоненты и технические условия:

Клинкер должен содержать магний не больше 5-6 %, так как этот элемент способен снизить качественные характеристики бетона.
Шлаки в гранулах, полученные доменным или электротермометаморфическим путем – примерно, 20-80 % (в зависимости от того какие характеристики нужны).
Минералы гипсового происхождения – чистый гипс, добытый природным путем с добавление фосфора и фтора, но не больше 5 процентов от всего объема клинкера.

ШПЦ делят на два вида – нормальнотвердеющий и быстротвердеющий. Во второй материал добавляют специальные присадки, которые являются ускорителями минерального и вулканического происхождения – пепел, пемза. Бетон из шлака имеет такие пропорции: 4-5 частей шлака, 2 части цемента, 2 части песка. Прочность таких изделий достигается уже через 1-2 недели.

Бетоны на основе металлургических шлаков отрицательно переносят перепады температуры, поэтому материал будет затвердевать долгое время в прохладных условиях. Для ускорения процесса используют специальные присадки или обрабатывают конструкцию теплом при помощи тепловых подушек либо опалубок с электроподогревом. При воздействии высоких температур бетон наберет прочность через 28 дней. Вяжущее вещество обладает такими качествами:

если в состав входит большое количество шлаков, тем будет дольше твердеть бетонная смесь и меньше тепла будет выделено при гидратации;
шлаковые цементы дают такую же усадку, как и портландцемент;
жаростойкость ШПЦ составляет от 600 до 800 градусов С;
цемент на шлаке при отсутствии активных веществ и плотной молекулярной консистенции после застывания не будет вступать в реакции с водой. Такой материал является незаменимым для возведения сооружений во влажных условиях.

Сроки годности шлакопортландцемента намного ниже, чем у обычного сухого цементного раствора. Материал пригодный к использованию около 45 дней с момента отгрузки с производства. Категорически не рекомендуется применять просроченный стройматериал, так как он теряет свои качества на прочность и водонепроницаемость.

Портландцемент и шлакопортландцемент имеют такие отличия:

Стоимость портландцемента гораздо выше, чем обычная смесь ШПЦ.
Портландцемент быстрее становится прочным, а бетон, со шлаком спустя 21 день.
В портландцементном составе нет шлака, туда входят клинкер и определенный минеральный состав со специальными присадками-ускорителями.
ШПЦ имеет менее выраженную экзотермическую реакцию в процессе затвердения, бетонная смесь почти не нагревается, это в свою очередь приносит трудности при показателях температуры ниже +4 градусов С.
Шлакопортландцемент имеет меньшую плотность и вес готовых конструкций.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2716
Источник: https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom. html

Как приготовить шлакобетон

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 773
Источник: https://postroika.com.ua/2016/02/29/beton-iz-shlaka-kak-prigotovit-svoimi-rukami/

Сфера использования

Цемент со шлаком для чего он нужен? Портландцемент со шлаком пользуется популярностью при возведениях подводных бетонных и железобетонных конструкций, которые будут подвержены воздействиям водной среды. Материал имеет высокие показатели прочности, используется при изготовлении бетонного раствора, панелей для стен и сухих смесей. Данный вид цемента ничем не уступает марке М500, который является классическим цементом.

Цемент с добавлением шлака наиболее экономичный и популярный стройматериал для постройки стен и плит перекрытия с арматурой. Когда при постройке конструкций из облегченного мастерила для фундамента используют шлакобетон, который распределяется по классам:

10 – применяется при теплоизоляционных работах;
25-35 – незаменимы при постройках несущих элементов;
50 класс — лучший вариант при сооружении армированных перемычек, наружных несущих стен и внутренних перегородок.

Шлакобетон применяется на масштабных объектах, и ценится за маленький удельный вес, если сравнивать его с силикатными или керамическими изделиями. Благодаря таким положительным качествам нагрузка на фундаментные и конструктивные части получается сниженная. Также имеется возможность создавать плиты больших габаритов, такая методика экономит время и финансы в процессе монтажа. При надобности панели можно без затруднений транспортировать.

Сферы применения портландцемента со шлаком:

возведение сборных и монолитных элементов в частных и промышленных стройках;
изготовление конструкции, в технологии которой требуется ускоренное твердение;
работы по укладке дороги, где требуется быстрое схватывание смеси;
при производстве коммуникационных труб из бетона;
постройка моста, эстакады;
применение шлакопортландцемента для замеров растворов для штукатурки и кладки.

Хотя ШПЦ обладает хорошими характеристиками в эксплуатационный период, спустя три, четыре десятка лет качество каменных конструкций резко снижается. По этой причине имеет значение вовремя принять меры, которые предупредят разрушение построек.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 2019
Источник: https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html

Выбор сырья и особенности хранения

Портландцемент на основе шлака следует на протяжении длительного времени выдерживать во влажной среде, поскольку преждевременное высыхание плохо влияет на его твердение. При достаточных показателях влажности и повышенных температурах ускоряется твердение, поэтому обработка портландцемент в автоклавах и камерах весьма эффективна.

Прочность строительного материала достигается выполнением мельчайшего помола. Благодаря таким действиям цемент быстрее твердеет и становится более прочным. Тонкость помола отвечает за такой показатель, как активность. С целью получения вяжущего высокого качества специалисты рекомендуют применять двухступенчатый или сепараторный помол.

В производстве шлакобетона может использоваться не любое сырье. Главным требованием в отношении шлака выступает отсутствие оксидов химических соединений, которые способны отрицательно влиять на характеристики получаемого строительного материала. С особым вниманием относятся и к чистоте шлака, он должен быть лишен глины, земли, золы и иного мусора. В производстве шлакобетона используют шлаки топливной и металлургической промышленности.

Прочность портландцемента достигается мельчайшим помолом (двухступенчатым или сепараторным).

Благодаря металлургическому шлаку получают максимально прочный бетон. Из всего разнообразия шлаков топливной промышленности наиболее подходящий класс – антрацитные породы. Непригодными для данных целей считаются продукты сгорания бурых углей, поскольку они содержат примеси, которые присоединены к шлаку на основе неустойчивых связей.

Не последние место в достижении чистоты, а как результат и прочности принадлежит правильному хранению, в процессе которого шлак перемещают не менее 3-х раз с места на место, тем самым позволяя избавиться от примесей извести и серы.

Шлаки пригодны для производства до тех пор, пока сохраняют кристаллическую структуру и не проявляют признаков распада, возникающих при переходе одних соединений в другие под действием влаги и газов, которые находятся в воздухе. Образующиеся соединения обладают большим объемом, поэтому переход сопровождается разрушением кусков шлака и растрескиванием.

Класс шлакобетона зависит от размеров зерен шлака, которые могут варьироваться в пределах 5-40 мм. Песок для получения смеси используют с размером гранул не более 5 мм. Благодаря наличию шлакового песка повышается ряд показателей бетона, среди которых плотность и прочность. Шлаковый щебень позволяет получить более легкий бетон, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, однако его прочностные характеристики будут иметь более низкий уровень.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 2609
Источник: http://o-cemente.info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень	50-6040-501,5-3,5
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,0-3,512,0-13,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,6
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,8-4,222,0-23,5
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	5,2-5,533,5-34,0
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	3-10
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	4-40

Портландцемент класс 400

Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень	38-4058-621,5-3,5
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,0-3,512,0-13,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,6
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,1-4,325,0-26,0
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	5,8-6,041,4-42,5
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	3-00
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	4-20

Портландцемент класс 500

Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гипсовый камень- портландцементный клинкер	2,0-2,5100
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,5-4,825,0-27,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,5
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,3-4,631,0-34,0
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	6,3-6,550,5-52,0
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	2-32
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	3-43

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 2015
Источник: http://o-cemente. info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html

Особенности применения шлакоцемента

Состав данного продукта определяет ряд особенностей применения, на которые следует обратить особое внимание:

Повышенное время схватывания и набора марочной прочности.
Небольшой гарантированный период хранения – 45 суток.
Необходимость в длительном тщательном уходе за конструкциями в жаркое время года – регулярном увлажнении и укрытии полиэтиленовой пленкой.
«Капризность» по отношению к перепадам температуры.
Ограниченное применение в условиях пониженной температуры окружающей среды.

В то же время, учитывая положительный баланс преимуществ и особенностей «вяжущего» этого вида можно утверждать что если стоит задача возведения здания при минимальных затратах на основные строительные материалы, шлакопортланцемент, является самым предпочтительным вариантом общестроительному портландцементу.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 826
Источник: https://cementim.ru/tsement-so-shlakom-osobennosti-i-primenenie/

Недостатки

Портландцемент со шлаком имеет один недостаток — если нарушена герметичность мешков, прочностные качества потеряются через 45 дней после даты изготовления.

Еще производители цемента могут добавлять минеральные добавки согласно нормативам и строительным правилам. Не стоит опасаться бетона с добавлением шлаков, рекомендуется подобрать марку, которая будет соответствовать поставленной задаче.

По отзывам и рекомендациям профессионалов и частных строителей шлакощелочной бетон имеет хорошо подобранный состав, который позволяет возводить надежные и долговечные сооружения. Многие мастера отмечают, что раствор имеет приемлемые цены и удобную упаковку, работать с ним достаточно просто. Товар легко доставлять на строительный объект и выгружать. Материал полностью соответствует стандартам качества, по этой причине конструкции получаются долговечными и прочными.

Легкий бетон из смеси цемента песка и шлака имеет только положительные характеристики. Кроме приемлемой цены и легкости в применении стройматериал имеет высокие показатели плотности готовых сооружений, водонепроницаемость, морозоустойчивость.

Шлаковый цемент – высокоэффективная и прочная смесь, которая широко применяется в строительных сферах. В зависимости от потребностей можно изменять пропорции составных частей в цементной смеси для того чтобы достичь наилучшего результата и качества.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 1457
Источник: https://betonov.com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 16708
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

http://o-cemente.info/izgotovlenie-betona/tsement-so-shlakom-primenenie-smesi.html: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 7177 (43%)
https://betonov. com/vidy-betona/drugie-vidy-i-marki/portlandcement-so-shlakom.html: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 6754 (40%)
https://cementim.ru/tsement-so-shlakom-osobennosti-i-primenenie/: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 1469 (9%)
https://postroika.com.ua/2016/02/29/beton-iz-shlaka-kak-prigotovit-svoimi-rukami/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 773 (5%)
http://zFundament.ru/materialy/shlakotsement-opredelenie-ponyatiya-glavnye-osobennosti-pravilnye-proportsii/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 535 (3%)

Цемент со шлаком пропорции для бетона

Применение смеси цемента со шлаком

Комментариев:

Рейтинг: 70

Оглавление: [скрыть]

Особенности смесей в рамках бытового применения
Использование в более серьезных целях

В настоящее время распространенной строительной смесью является цемент со шлаком, применение которой себя оправдало. Ведь именно эти составляющие в комплексе способны придать прочности любому раствору и подобному составу для отделки.

Схемы производства цемента разными способами.

Особенности смесей в рамках бытового применения

Есть множество вариантов применения шлака с цементом в ремонтных и строительных работах.

Но для начала будет целесообразным рассмотреть особенности такого бетона, которые наиболее уместны для отдельно взятых случаев его применения.

Таблица сроков схватывания цемента с разным типом шлака.

Как правило, отличаются особенности изготавливаемой смеси для наружных и внутренних отделок. Если вы собираетесь сделать раствор на основе шлака и цемента, которым будете отделывать внутренние поверхности, то следует отдать предпочтение крупнозернистому шлаку, которого нужно взять примерно 6 частей. Остальные 4 части — мелкозернистый гранулированный шлак. Цемент для бетона может быть использован любой. Для отделки наружного фасада здания принято использовать такие пропорции: примерно 3 части мелкозернистого шлака и 7 частей крупнозернистого. Цемент нужно брать более качественный, чтобы он обладал достаточной устойчивостью к внешним атмосферным воздействиям.
Если вам нужно сделать качественную заливку, и времени в запасе есть достаточно, то следует отдать свое предпочтение негранулированному шлаку. Эта смесь будет заметно медленнее застывать, но в результате покрытие будет намного качественнее. Ведь на нем долго не будут образовываться трещины, появление которых наблюдается уже через 1-2 года на залитом цементном полу.
Для отделки наружной части выступающего фундамента (цоколя) специалисты рекомендуют использовать цемент со шлаком гранулированным. При этом, чем больше отделываемая поверхность, тем больше гранулы в шлаке могут быть использованы. И наоборот.

Строительство стены из шлакоблока.

Итак, это были основные особенности использования шлака и цемента в обычном бытовом строительстве. Соблюдая такие несложные правила, вы сможете добиться качественной отделки и ни о чем не жалеть в последующем.

При этом у вас появляется отличная возможность произвести хоть незначительную, но все же экономию денежных средств за счет четкого выбора конкретных пропорций.

Вернуться к оглавлению

Но есть еще и немного другие, более серьезные сферы применения цемента со шлаком. В основном применяется шлаковый портландцемент, который считается одним из наиболее прочных и надежных строительных материалов. Чтобы предвидеть хороший результат от смеси цемента со шлаком, применение материала должно быть правильно продумано.

Схема формирования стен из шлакобетона.

Шлаковый портландцемент все чаще применяется для изготовления плит перекрытия при строительстве многоэтажных домов. Это связано с тем, что высокий уровень надежности материала обеспечивает долговечную службу перекрытий, что так важно для безопасности жилых домов.
Смесь цемента и шлака применяется для устройства фундаментов зданий. Это очень актуально, в особенности если стены в доме планируется делать из облегченных строительных материалов. Именно фундамент здесь будет служить основательной опорной конструкцией.
Из шлакобетона, изготовляемого на основе смеси самого качественного вида цемента со шлаком, изготавливаются армированные пояса. Они также распространены в проектах многоэтажного строительства, а еще для армирования отдельных инженерных конструкций.
Смесь высококачественных шлака и цемента очень востребована в строительстве подводных и околоводных сооружений, в том числе и инженерных. Ведь такие конструкции сильно подвержены воздействию пресной воды, которая со временем имеет свойство разрушать несоответствующие такому строительству конструкции.
Также данная смесь нашла свое применение и в отдельных видах теплоизоляции помещений. Особенно качественно все получается в комплексе со стандартными утеплителями. Это придает помещению максимальную степень защищенности от проникновения холода. Это наиболее хорошо проявляется в использовании функциональной штукатурки, которая и дефекты заделывает, и вид стене придает более ухоженный.

Но и это еще не все. Классов шлакового портландцемента на сегодняшний день так много, что специалисты успели выделить из них самые распространенные и хорошие, которые наиболее целесообразно применять для тех или иных задач в строительно-ремонтных работах.

<br />

Класс типа 50 используется для армирования, а еще для изготовления разных несущих стен. А 35 класс применяется для строительства ненесущих элементов здания. Класс под номером 25 также используется для неосновных мелких конструкций. А вот 10-й класс нашел активное свое применение в теплоизоляционных работах.

tolkobeton.ru

Цемент со шлаком: применение смеси

Портландцемент представляет собой вяжущее гидравлическое вещество, получаемое методом измельчения цементного клинкера, гипса и гранулированного шлака.

Цемент со шлаком применяют с 1824 года. Это соединение справедливо может быть названо наиболее популярным видом цемента, нашедшим свое применение во всех сферах строительства.

Смесь цемента со шлаком используют уже почти 2 столетия, за это время данный материал нашел применение во всех сферах строительства.

Технология производства

При изготовлении портландцемента используют сито с крупными (40х40 мм) и мелкими (5х5 мм) ячейками.

Шлаковый портландцемент изготавливают, используя два вида сит: с мелкими (5х5 мм) и крупными (40х40 мм) ячейками.

При использовании материала для наружных стен соединяют крупный и мелкий шлак в соотношении 7:3.
Для внутренних стен в пропорции 4 части мелких зерен и 6 частей крупных.
Для увеличения прочности материала заменяют пятую части самой мелкой фракции обычным песком и исключают из состава наиболее крупные зерна шлака.
Благодаря использованию сочетаний 2-х вяжущих компонентов (цемента и извести, цемента и глины) удается существенно снизить стоимость материала. Наиболее оптимальной являются пропорция: известь – не более 1/3 и цемент – не менее 2/3 общего объема.

Состав возможных смесей шлакобетона

Класс шлакобетона		Объемный состав (в частях)	Объемный вес
Цемент 400	Песок	Известь или глина	Крупный шлак	Мелкий шлак
50	1	3	0,6	5	6	1300
35	0,9	2	0,3	3	3	1500
35	1	3	0,8	8	6	1100
25	0,9	2	0,5	5	3	1300
25	1	2	1	12	6	900
10	0,9	1	0,7	8	3	1100
10	0,9	1	2	12	5	700

Технические характеристики

Портландцемент характеризуется медленным твердением, а достаточная прочность достигается за 6-12 месяцев.

Портландцемент в сравнении с обычным цементом обладает более низкой стоимостью, а также выделяет меньше теплоты в процессе затвердения, что в свою очередь дает возможность использовать его в возведении массивных бетонных сооружений. Помимо прочности, материал обладает меньшей степенью объемной деформации, противостоит негативному влиянию сульфатных и пресных вод, жаростоек. Ему присуща меньшая, в сравнении с обычным цементом, морозостойкость. Данный показатель важен при эксплуатации в условиях колебания температур, которые провоцируют переменное замораживание и оттаивание.

Для цемента со шлаком характерно медленное нарастание прочности при начальных стадиях твердения. Для достижения необходимых показателей прочности обычному цементу необходимо 6-12 месяцев.

Замедление процессов схватывания и твердения провоцируется пониженными температурами. В случае с цементом со шлаком ускорение процесса достигается благодаря использованию клинкера с высоким содержанием силиката и алюмината, а также шлаков с высоким содержанием глинозема.

Выбор сырья и особенности хранения

Прочность портландцемента достигается мельчайшим помолом (двухступенчатым или сепараторным).

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

	Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень	50-6040-501,5-3,5
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,0-3,512,0-13,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,6
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,8-4,222,0-23,5
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	5,2-5,533,5-34,0
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	3-10
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	4-40

http://youtu. be/NzxlwmWevlg

Портландцемент класс 400

	Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень	38-4058-621,5-3,5
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,0-3,512,0-13,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,6
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,1-4,325,0-26,0
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	5,8-6,041,4-42,5
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	3-00
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	4-20

Портландцемент класс 500

	Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гипсовый камень- портландцементный клинкер	2,0-2,5100
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,5-4,825,0-27,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,5
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,3-4,631,0-34,0
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	6,3-6,550,5-52,0
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	2-32
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	3-43

Сферы применения

Портландцемент отличается высокой прочностью, поэтому его используют в приготовлении бетонных смесей и строительных растворов.

Шлаковый портландцемент нашел свое активное применение при строительстве бетонных и железобетонных подводных, наземных и подземных сооружений, подверженных воздействию минерализованных и пресных вод. Благодаря высоким показателям прочности он используется при производстве бетонных смесей, стеновых блоков, сухих смесей и строительных растворов. Такой цемент не менее популярен, нежели классический цемент марки М500.

Строительный материал на данном этапе развития строительной промышленности является одни из наиболее доступных и экономически привлекательных. На его основе изготавливаются как стены, так и армированные плиты перекрытия. В большинстве случаев при сооружении зданий из облегченных материалов для фундамента отдают предпочтение шлакобетону.

При возведении стен используется как монолитная технология с переставной опалубкой, так и готовые фундаментные и стеновые блоки из шлакобетона.

Шлаковый портландцемент распределяют по классам, каждый из которых является наиболее подходящим для выполнения тех или иных задач. Класс 10 получил свое применение при теплоизоляции. Классы 25 и 35 используют при возведении ненесущих конструкций, класс 50 применяется при изготовлении армированных перемычек, наружных и внутренних несущих стен.

Масштабное применение шлакобетона определяется рядом преимуществ, среди которых малый удельный вес в сравнении с силикатным и керамическим кирпичом. Благодаря этому свойству снижаются нагрузки на фундамент и несущие конструкции строения.

Возможность создания блоков больших параметров способствует материальных и временных затрат в процессе укладки. Кроме того, такие блоки максимально удобны при транспортировке.

Особенности шлакощелочного бетона

Шлакощелочной портландцемент получают благодаря использованию щелочных металлов. Высоких показателей прочности удалось достичь добавлением различных щелочей: соды, стекла и ряда других.

Шлакощелочной портландцемент нашел свое применение при производстве железобетонных элементов с высоким показателем устойчивости к химически агрессивным веществам. Класс таких бетонов является незаменимым при строительстве массивных конструкций. Это связано с тем, что при производстве крупных бетонных элементов, в основе которых лежит портландцемент, происходит выделение большого количества тепла, и температура конструкции может достигать отметки в 80°С. При слишком быстром охлаждении объекта могут образовываться деформационные трещины. Использование шлакощелочного бетона позволяет избежать возникновения данной проблемы.

Наиболее популярным является класс шлакощелочного цемента на основе соединений щелочных металлов с преобладанием гидросиликатов кальция и гидроалюмосиликатов и молотого металлургического шлака.

Шлакощелочной цемент позволяет производить конструкции с меньшим количеством капиллярных пор. Данное свойство способно снизить водопоглощение и повысить морозоустойчивость бетона, способствуя росту эксплуатационных качеств строительной конструкции. За первые сутки материал набирает 30% прочности, которая в дальнейшем способна достичь отметки в МПа.

Данный класс бетона устойчив к воздействию агрессивных сред: сульфатов, кислот, хлоридов и морской воды. Возможность управлять свойствами цемента на различных стадиях структурообразования позволила получать вяжущие со специальными свойствами: морозо- и жаростойкие, безусадочные, с повышенной коррозионной устойчивостью, с высокой скоростью твердения, тампонажные.

Page 2

Армирование
Виды
Изготовление
Инструменты
Монтаж
Расчёт
Ремонт

1pobetonu.ru

Цемент со шлаком: применение смеси

Технология производства

При изготовлении портландцемента используют сито с крупными (40х40 мм) и мелкими (5х5 мм) ячейками.

Шлаковый портландцемент изготавливают, используя два вида сит: с мелкими (5х5 мм) и крупными (40х40 мм) ячейками.

При использовании материала для наружных стен соединяют крупный и мелкий шлак в соотношении 7:3.
Для внутренних стен в пропорции 4 части мелких зерен и 6 частей крупных.
Для увеличения прочности материала заменяют пятую части самой мелкой фракции обычным песком и исключают из состава наиболее крупные зерна шлака.
Благодаря использованию сочетаний 2-х вяжущих компонентов (цемента и извести, цемента и глины) удается существенно снизить стоимость материала. Наиболее оптимальной являются пропорция: известь – не более 1/3 и цемент – не менее 2/3 общего объема.

Состав возможных смесей шлакобетона

Класс шлакобетона		Объемный состав (в частях)	Объемный вес
Цемент 400	Песок	Известь или глина	Крупный шлак	Мелкий шлак
50	1	3	0,6	5	6	1300
35	0,9	2	0,3	3	3	1500
35	1	3	0,8	8	6	1100
25	0,9	2	0,5	5	3	1300
25	1	2	1	12	6	900
10	0,9	1	0,7	8	3	1100
10	0,9	1	2	12	5	700

Технические характеристики

Портландцемент характеризуется медленным твердением, а достаточная прочность достигается за 6-12 месяцев.

Выбор сырья и особенности хранения

Прочность портландцемента достигается мельчайшим помолом (двухступенчатым или сепараторным).

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

	Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень	50-6040-501,5-3,5
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,0-3,512,0-13,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,6
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,8-4,222,0-23,5
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	5,2-5,533,5-34,0
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	3-10
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	4-40

Портландцемент класс 400

	Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гранулированный доменный шлак- портландцементный клинкер- гипсовый камень	38-4058-621,5-3,5
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	3,0-3,512,0-13,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,6
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,1-4,325,0-26,0
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	5,8-6,041,4-42,5
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	3-00
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	4-20

Портландцемент класс 500

	Характеристика	Показатель
1	Вещественный состав цемента, %:- гипсовый камень- портландцементный клинкер	2,0-2,5100
2	Предел прочности (3 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,5-4,825,0-27,0
3	Массовая доля:- свободного оксида кальция, %- оксид магния в клинкере, %	менее 0,5менее 1,5
4	Активность при пропаривании- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	4,3-4,631,0-34,0
5	Предел прочности (28 суток твердения)- при изгибе, МПа- при сжатии, МПа	6,3-6,550,5-52,0
6	Начало схватывания не ранее, час/мин	2-32
7	Тонкость помола (через сито 008), %	90,0
8	Конец схватывания не ранее, час/мин	3-43

Сферы применения

Особенности шлакощелочного бетона

o-cemente.info

Шлакоцемент: определение понятия, главные особенности, правильные пропорции

Особенности стройматериала

Наиболее выгодным с экономической точки зрения считается гранулированный шлакоцемент, также уменьшить расходы поможет добавление извести и глины в цементную смесь. Эти вяжущие элементы дают отличный результат: теплые и сухие стены по низкой цене. Известь не должна превышать одну треть всей смеси, количество цемента — не меньше 2/3 общего объема.
Мелкий и крупный шлак сортируется путем просеивания через сито с маленькими ячейками (5х5мм) и большими (40х40мм). Крупный и мелкий шлак для работы с наружными стенами соотносится как 7:3. Для внутренних стен пропорция крупных и мелких шлаков — 6 к 4.
Чтобы стройматериал был прочнее, следует заменить 1⁄5 часть наиболее мелкой фракции песком, а также убрать самые крупные частицы шлака.
Негранулированный шлак используется для высококачественной заливки в том случае, если есть возможность дождаться длительного застывания смеси. Зато заливка будет надежной, на ней гарантированно не появятся трещины.
Практика показала, что цемент со шлаком — это один из самых надежных, долговечных и прочных материалов, в связи с чем он получил широкое распространение в сфере многоэтажного строительства. Фундаменты, плиты перекрытия, армированные пояса, подводные и околоводные инженерные сооружения, теплоизоляция помещений — со шлакоцементом можно добиться качественного выполнения любых строительных целей.

Подытожим вышесказанное. Цемент со шлаком — что это?

Это экономически оправданный, высокоэффективный по прочности состав, который нашел самое широкое распространение в строительстве. В зависимости от ваших потребностей вы можете изменять пропорции материалов в цементной смеси для достижения наилучших результатов.

zfundament.ru

Бетон из граншлака: состав и пропорции

Особенности и области применения

Гранулированный шлак повсеместно применяется в строительных целях. Доменные граншлаки в составе смеси используются в качестве заменителя (иногда частично) песка. Также гранулированный шлак – это эффективный заменитель натуральных материалов из камня, которые используются для ремонта и строительства автомобильных магистралей.

Схема производства бесклинкерных цементов.

Если сравнивать основание из гранитного щебня и из шлака, то второе имеет ряд преимуществ. Благодаря тому что шероховатость поверхности зерен щебня из шлаков больше, он лучше и легче укатывается.

Щебень из доменного шлака повышает качество технологических характеристик бетона, являясь эффективным заполнителем. На 70-80% его прочность выше, чем те же параметры у бетонной смеси с добавлением гранита, что не может не сказываться на качестве готовых изделий.

Схема процесса сухой грануляции доменного шлака.

Мелкозернистый бетон, используемый в армоцементных и железобетонных конструкциях, содержит в своем составе гранулированные шлаки. В целом состав мелкозернистого бетона выглядит следующим образом: в роли вяжущего компонента применяют шлакопортландцемент и бесклинкерные шлаковые вяжущие, дробленый отвальной/литой шлак в качестве заполнителя, вода и ПАВ.

Для достижения полноты химико-физических процессов, которые происходят при тепловлажностной обработке, и высокой удобоукладываемости важно подобрать при выборе сочетания мелкозернистого шлакового бетона необходимое содержание воды.

Количественное соотношение материалов

Ниже представлена таблица, в которой показано, сколько граншлака нужно взять, чтобы приготовить один куб раствора.

Расход каждого компонента зависит от марки смеси, какую вы хотите получить

Марка	Цемент (кг)	Щебень (м³)	Песок (м³)
100	220	0,8	0,6
200	280	0,8	0,5
250	330	0,8	0,5
300	380	0,8	0,4

Количество раствора, необходимого для приготовления и применения на площади конкретных размеров, рассчитывается по следующей формуле: длину нужно умножить на ширину и на глубину обрабатываемой поверхности. Полученная цифра и будет тем количеством, которое вам потребуется для заливки требуемого пространства.

Схема производства шлакопортландцемента.

На качество раствора влияет назначение и ответственность будущей конструкции. Для состава М100 расходуют цемента меньше, чем для М400 (500). В силу того что бетон М400 (500) способен выдерживать большие нагрузки, чем М100, то и соотношение входящих в них материалов будет разным.

Товарный бетон – это М400 (500). Помимо основных составляющих, в них вносят различные добавки (в том числе и морозостойкие). Ниже приведены данные по изготовлению раствора классом М100-450 из цемента М400 (500).

Пропорции бетонной смеси из цемента М400

Марка	Объем раствора из 10 л цемента, в л	Массовый состав (кг) Ц/П/Щ	Массовый состав (л) на 10 л цемента П/Щ
100	78	1/ 4,6/ 7	41/61
150	64	1/ 3,5/ 5,7	32/50
200	54	1/ 2,8/ 4,8	25/42
250	43	1/ 2,1/ 3,9	19/34
300	41	1/ 1,9/ 3,7	17/32
400	31	1/ 1,2/ 2,7	11/24
450	29	1/ 1,1/ 2,5	10/22

Пропорции бетонной смеси из цемента М450

Марка	Объем раствора из 10 л цемента, в л	Массовый состав (кг) Ц/П/Щ	Массовый состав (л) на 10 л цемента П/Щ
100	90	1/ 45,8/ 8,1	53/71
150	73	1/ 4,6/ 6,6	40/58
200	62	1/ 3,5/ 5,6	32/49
250	50	1/ 2,6/ 4,5	24/39
300	47	1/ 2,4/ 4,3	22/37
400	36	1/ 1,6/ 3,2	14/28
450	32	1/ 1,4/ 2,9	12/25

Технология изготовления

(средняя плотность – 1800-2300 кг/м³, прочность – 30-100 МПа)

оптимизация зернового состава заполнителя;
подбор рационального состава цементно-шлаковой смеси;
интенсивное перемешивание цементно-шлаковой смеси в смесителях;
применение эффективных способов пропаривания (t = 90-100°C) и уплотнения.

Предварительно дробят гранулированный шлак. Способ дробления во многом определяет форму зерен и величину их поверхности. Полученный состав шлакового заполнителя в виде зерен должен по минимуму обеспечивать потребность смеси в воде. При производстве гранулированного шлака нужно использовать смесь дробленого и недробленого гранулированного шлака, обеспечивающую оптимальный состав заполнителя.

Население с давних времен использует для целей строительства шлаки. Легкий и прочный материал шлакобетон получается путем смешения вяжущего и металлургического шлака. Его стоимость в 1,5 раза дешевле полнотелого кирпича, а эффективность теплозащитных свойств примерно во столько же раз выше. При хорошей защищенности от влаги и гидроизолированном фундаменте срок службы стен из данного материала обладает долговечностью и составляет около 50 лет.

Шлакоблок из угольного шлака ТЭС, как замесить раствор, сколько нужно шлака, песка, цемента, воды?

При строительстве жилого дома, гаража и других хозяйственных построек для возведения стен самым дешевым строительным материалом являются шлакоблоки. Их изготовляют практически из бросового материала.

Шлакоблок это строительный материал, так называемый искусственный камень, изготовленный из смеси шлака и цемента.

В качестве наполнителя также может использоваться песчано-гравийная смесь, перлит, керамзит, зола, бой кирпича, или подходящие по физическим характеристикам отходы местного производства.

Самый простой способ замесить раствор, это использовать ровную площадку, соблюдая пропорции, насыпаете в кучу и перемешиваете сухие компоненты лопатой и постепенно небольшими порциями добавляете воду, перемешивая смесь до получения нужной консистенции (похожую на мокрую землю).

Можно использовать подходящую емкость (корыто) или приобрести мини бетономешалку.

Пропорции для приготовления растворов для изготовления шлакоблоков различаются в зависимости от состава и фракции шлака и песка.

Возьмем для примера пропорцию смеси из шлака гранулированного 360 кг., цемента 100 кг и воды 65 литров.

Плотность шлакобетонного блока, изготовленного из данной смеси, получается примерно 950-т кг. на куб. м., что касается крепости шлакоблоков, то при добавлении в данную рецептуру силикатного песка, плотность блоков увеличивается до 1 250-и кг. на куб. м.

Пропорция новой смеси такая: шлак гранулированный, песок силикатный, цемент, вода — 250 кг. : 270 кг.: 100 кг.: 65 л.

Используя зольный шлак от ТЭЦ Вам подойдет пропорция смеси из шлака зольного (твердотопливного)- 500 кг., цемента — 100 кг. и воды — 65 л.

Плотность данных шлакоблоков получается примерно 1 300 кг. на куб. м., думаю, если у Вас много шлака от ТЭЦ, возможно изготавливать блоки без песка.

Опять же при добавлении в данную рецептуру песка плотность блоков увеличивается до 1 450-и кг. на куб. м.

Данная пропорция: шлак зольный — 500 кг., песок кварцевый — 250 кг., цемент — 100 кг. и вода 65 — 70 л. (5:2,5:1:0,7)

Можно добавить пластификаторы (Универсальная Пластифицирующая Добавка) или модифицирующие добавки, улучшающие свойства шлакоблоков или ускоряющие процессы цементации. Добавки смешивайте с водой согласно инструкции.

Из личного опыта — использовал для изготовления шлакоблоков пропорцию смеси: на 7 частей шлака добавляется 3 части песка, 1 часть цемента и 1 часть воды. Желательно применять цемент маркой выше, чем М300.

Форму можно изготовить из дерева или из листового металла.

Успехов Вам! Да прибудет с Вами умение!

Бетон из шлака (шлакобетон). Статьи компании ««МК-ОМБ» (мастер класс-оборудование малого бизнеса)»

Из шлакобетона возводят монолитные и блочные наружные и внутренние стены.
Шлакобетон является дешевым и хорошим конструкционным материалом для строительства малоэтажных зданий.

Вяжущим для шлакобетона могут служить цемент, известь, гипс, глина и др.

В качестве заполнителя обычно используют просеянный антрацитовый или каменноугольный шлак.

Свежий шлак обычно содержит много вредных для бетона примесей (несгоревший уголь, сера, магний, известь и др. ).

Чем больше в шлаке несгоревших угольных частиц, тем он темнее.
Шлак может содержать до 40% несгоревшего угля и пыли. Изделия из такого шлака огнеопасны, и для их изготовления требуется большой расход вяжущего вещества.

Освободиться от вредных примесей можно следующим образом. Осенью шлак привозят на стройплощадку и складируют в кучу высотой 1,5…2 м.
До весны в таких условиях свежий шлак намокает, негашеная известь гасится, а примеси серы, магния и другие растворяются и смываются водой.
Шлаковую кучу следует размещать на местности с уклоном, чтобы растворенные примеси не накапливались в нижних слоях, а стекали вместе с водой.
Если процесс обработки надо ускорить, то шлак предварительно просеивают через сито с размерами ячеек 2…2,5 мм и потом в течение месяца каждый день поливают водой.

Для получения легкого и прочного шлакобетона надо обеспечить его оптимальный гранулометрический состав.

Поэтому сначала шлак просеивают через сито с размерами ячеек 40×40 мм, а потом — 5×5 мм.

Шлак, который не просеялся через сито с ячейками 5×5 мм, называют крупным.
Шлак, который просеялся через это сито, еще раз просеивают через сито с размерами ячеек 1×1 мм, его называют мелким. Таким образом получают две фракции шлака:
крупную и
мелкую.

Составы шлакобетона могут быть очень разнообразны. Ориентировочные составы шлакобетона на базе цемента как вяжущего вещества.

Шлакобетон марок 50 и 75 используется для устройства армированных перемычек и перегородок.

Прочность и теплопроводность шлакобетона в очень большой степени зависит от гранулометрического состава шлака, т. е. от соотношения мелких (до 5 мм) и крупных (5…40 мм) частиц.

Если преобладают крупные частицы, шлакобетон получается более легким (благодаря пустотам, не заполненным мелкой фракцией) с лучшими теплоизоляционными свойствами, но меньшей прочности.

Поэтому к соотношению крупных и мелких частиц шлака надо подходить дифференцированно, в зависимости от того, для какой конструкции изготовляется шлакобетон.

Для внутренних несущих стен это соотношение должно быть изменено в сторону мелких частиц, так как указанные стены воспринимают большую нагрузку, а их теплоизоляционные свойства не играют никакой роли.

Если конструкция из шлакобетона не является несущей, а служит только ограждающей, тогда должны преобладать крупные частицы.
Наружные несущие стены должны обладать хорошими теплотехническими свойствами и достаточной прочностью. Поэтому соотношение крупных и мелких частиц здесь имеет среднее значение между обоими ранее рассмотренными случаями.

Состав бетоной смеси

Шлак металургических предприятий
Марка цемента 400.
На 1 м3 готовой смеси следует брать 200…250 л воды. Обычно неизвестно количество воды, находящейся в шлаке. Поэтому воду следует добавлять исходя из условия, что консистенция шлакобетонной смеси должна быть подобна консистенции легкоувлажненной земли.

Шлакобетон марки 10 применяют для теплоизоляции, марок 25 и 35 для наружных стен, а марки 50 — для внутренних несущих стен.
Для повышения прочности шлакобетона часть мелкого шлака можно заменить крупнозернистым песком.

Для улучшения теплотехнических свойств шлакобетона можно использовать как основное вяжущее вещество известь или гипс с небольшим добавлением цемента.

Для строительства малоэтажных зданий используют следующие три состава шлакобетона:

1) шлакобетон марки 40 плотностью 1050… 1200 кг/м2 — для строительства наружных и несущих внутренних стен, а также дымоходов;

2) армированный шлакобетон марки 100 плотностью 1400 кг/м2 —для устройства дверных и оконных перемычек, несущих плит перекрытия и др. ;

3) шлакобетон марки 25 плотностью 950… 1050 кг/м2 — для устройства выравнивающего слоя под полы и перегородок.

Тщательное перемешивание компонентов для шлакобетона еще важнее, чем для обыкновенного бетона, потому что прочность шлакобетона намного ниже прочности обыкновенного бетона.

За несколько часов до приготовления шлакобетона шлак обязательно надо увлажнять (этого не надо делать после дождя).

Увлажнение шлака необходимо для того, чтобы цемент или известь равномерно покрыли все гранулы шлака и попали в поры.

Если сначала преремешать сухой шлак с цементом и известью, а затем присоединить воду, то масса шлакобетона станет очень влажной и жидкий цемент и известковое молоко будут стекать с дощатого настила.

Увлажненный шлак тщательно перемешивают с цементом или цементно-известковой смесью.

Гашеную известь в виде известкового молока можно добавить и позже. Затем добавляют недостающее количество воды и всю смесь перелопачивают до получения однородной массы.

Чтобы избежать устройства опалубки, необходимой при бетонировании стен, в последнее время многие индивидуальные застройщики отдают предпочтение изготовлению шлакобетонных блоков. Особенно это распространено за границей.

Наиболее часто блоки делают длиной 390 мм, шириной 190 мм и высотой 188 мм. Для изготовления подойдут предлагаемые нами вибростанки «Мечта застройщика», «Один икс», «Марс», «Каманч».

Шлакобетон твердеет намного медленнее обычного бетона, и его чувствительность к атмосферным воздействиям тоже выше. Поэтому рекомендуется данные блоки изготовлять под крышей или по мере готовности переносить их под крышу ивыдерживать под ней не менее месяца.

Б открытом виде шлакобетонные блоки можно хранить только под полиэтиленовой пленкой или рубероидом.

Летом, начиная со следующего дня после изготовления, шлакобетонные блоки надо поливать водой каждый день в течение двух недель, а следующие две недели — через день. Если шлакобетонные изделия находятся под пленкой, то поливать их можно реже. После 5…6-дневного твердения блоки можно сложить в штабель высотой до 150 см, но штабель должен находиться под крышей.

Цемент со шлаком — что это за материал, как применять в строительстве

Главная › Материалы › Шлакоцемент: определение понятия, главные особенности, правильные пропорции

Особенности стройматериала

Наиболее выгодным с экономической точки зрения считается гранулированный шлакоцемент, также уменьшить расходы поможет добавление извести и глины в цементную смесь. Эти вяжущие элементы дают отличный результат: теплые и сухие стены по низкой цене. Известь не должна превышать одну треть всей смеси, количество цемента — не меньше 2/3 общего объема.
Мелкий и крупный шлак сортируется путем просеивания через сито с маленькими ячейками (5х5мм) и большими (40х40мм). Крупный и мелкий шлак для работы с наружными стенами соотносится как 7:3. Для внутренних стен пропорция крупных и мелких шлаков — 6 к 4.
Чтобы стройматериал был прочнее, следует заменить 1⁄5 часть наиболее мелкой фракции песком, а также убрать самые крупные частицы шлака.
Негранулированный шлак используется для высококачественной заливки в том случае, если есть возможность дождаться длительного застывания смеси. Зато заливка будет надежной, на ней гарантированно не появятся трещины.
Практика показала, что цемент со шлаком — это один из самых надежных, долговечных и прочных материалов, в связи с чем он получил широкое распространение в сфере многоэтажного строительства. Фундаменты, плиты перекрытия, армированные пояса, подводные и околоводные инженерные сооружения, теплоизоляция помещений — со шлакоцементом можно добиться качественного выполнения любых строительных целей.

Подытожим вышесказанное. Цемент со шлаком — что это?

Предыдущая запись
Следующая запись

Составление шлакоцемента

Составление бетона — подбор пропорций ингредиентов для наиболее экономичного использования имеющихся материалов для получения бетона с требуемыми свойствами.

Зачем использовать шлакоцемент в бетоне?

В бетоне шлакоцемент может составлять от 20 до 80 процентов в зависимости от применения. Он заменяет портландцемент в соотношении один к одному по массе. Доля используемого шлакоцемента обычно определяется требованиями к прочности, долговечности, времени схватывания, тепловыделению или стойкости бетонной смеси к щелочно-кремнеземной реакции (ЩКР) и сульфатному воздействию.Диапазон коэффициентов замещения для различных применений показан в таблице 1, хотя конкретные коэффициенты замещения будут варьироваться в зависимости от конкретных обстоятельств.

Таблица 1

Шлак	Цемент для бетонных работ
Бетонное покрытие	25-50%
Наружные плоские изделия, не подвергающиеся воздействию солей против обледенения	25-50%
Внешние плоские изделия, подвергшиеся воздействию антиобледенительных солей с w/cm	25-50%
Внутренние плоскости	25-50%
Подвальные этажи	25-50%
Фундаменты	30-65%
Стены и колонны	25-50%
Откидные панели	25-50%
Предварительно напряженный бетон	20-50%
Сборный железобетон	20-50%
Бетонные блоки	20-50%
Бетоноукладчики	20-50%
Высокая прочность	25-50%
Смягчение ASR	25-70%
Сульфатостойкость Эквивалентность типа II Эквивалентность типа V	25-50% 50-65%
Пониженная проницаемость	25-65%
Масса бетонная	50-80%

Скачать PDF с таблицей ЗДЕСЬ.

Пропорционирование бетона шлакоцементом

Бетонные смеси, содержащие шлакоцемент, должны быть составлены в соответствии с ACI 211.1. Удельный вес шлакоцемента колеблется от 2,85 до 2,94, в зависимости от источника шлака, по сравнению с
до 3,15 для портландцемента. Разница в удельном весе означает, что больший объем шлакового цемента будет использоваться для замены той же массы портландцемента. Больший процент штрафов
обычно дает смеси, которые легче укладывать, отделывать и закреплять.Более высокий процент крупного заполнителя может быть использован для увеличения прочности и снижения водопотребления без ущерба для пластика.
характеристики.

В целом потребность в воде при любом резком спаде может быть снижена до пяти процентов. Шлакоцемент всегда следует учитывать при расчете водоцементного отношения.
Шлаковый цемент совместим с химическими добавками, регулярно используемыми в бетоне. Действие химических добавок в бетоне, содержащем шлакоцемент, аналогично их действию в обычном бетоне.
бетон на портландцементе.Пробные партии определяют правильную дозировку добавок. Шлаковый цемент не содержит углерода и поэтому не должен вызывать колебаний содержания воздуха. Шлаковый цемент
также совместим с пуццоланом, таким как летучая зола или микрокремнезем.

Процентное содержание шлакового цемента, используемого для достижения максимальной прочности, обычно составляет от 40 до 50 процентов. Это также обычно оптимальное процентное содержание для использования в бетоне, чтобы обеспечить наименьшую проницаемость для проникновения агрессивных растворов и наибольшую устойчивость к ASR и сульфатному воздействию.Шлаковый цемент, используемый при коэффициентах замещения более 25 процентов, может привести к увеличению времени схватывания.
Более низкое тепловыделение, характерное для шлакового цемента в летнее время, является преимуществом, поскольку оно дает больше времени для укладки и отделки бетона. Зимой увеличивается время завязи, происходящее с
более высокое процентное содержание шлакового цемента может быть компенсировано использованием химических добавок или нагретых материалов.

Смеси для повторного дозирования со шлакоцементом

Большинство производителей уже используют набор смесей.Простой способ введения шлакового цемента состоит в том, чтобы выбрать обычную смесь, которая продемонстрировала удовлетворительный уровень производительности,
на основе таких критериев, как прочность на сжатие, прочность на изгиб или проницаемость. Пробные партии эквивалентных смесей, содержащих шлакоцемент на различных уровнях, должны быть оценены на предмет желаемого качества.
тактико-технические характеристики (табл. 1).

Ссылка

ACI 211. 1-91, Стандартная практика выбора пропорций для обычного, тяжелого и массивного бетона; Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 1991 г.

«Как и все бетонные
смеси, пробные партии должны быть выполнены для проверки бетона
характеристики.Результаты могут отличаться в зависимости от различных обстоятельств, в том числе
температуры и компонентов смеси, среди прочего. Вам следует
обратитесь за помощью к специалисту по шлаковому цементу. Ничего не содержится
в настоящем документе должны рассматриваться или истолковываться как гарантия или гарантия, либо
явные или подразумеваемые, включая любые гарантии пригодности для конкретного
цель.»

Прочность шлакоцемента

Почему важны улучшенные сильные стороны?

Бетон на шлаковом цементе обеспечивает более высокую прочность на сжатие и изгиб по сравнению с прямым бетоном на портландцементе.Повышенная прочность облегчает достижение заданных коэффициентов безопасности бетонной смеси и может предоставить инженерам инструмент для оптимизации конструкции бетонных элементов. Он обеспечивает улучшенные свойства материала, позволяя производителям оптимизировать состав бетонной смеси. Владельцы могут осознать снижение стоимости жизненного цикла.

Как шлакоцемент повышает прочность?

Шлаковый цемент

повышает прочность обычного бетона на сжатие и изгиб (рис. 1 и 2) и часто является жизненно важным компонентом при производстве высокопрочного бетона. 28-дневная прочность обычно увеличивается по мере увеличения процентного содержания шлакового цемента, примерно до 50 процентов шлакового цемента в расчете на процент вяжущего материала. Когда портландцемент реагирует с водой, он образует гидрат силиката кальция (CSH) и гидроксид кальция (Ca(OH) ₂ ). CSH — это клей, обеспечивающий прочность и скрепляющий бетон, Ca(OH) ₂ — побочный продукт гидратации портландцемента, не повышающий прочность. Когда шлакоцемент
используется в составе вяжущего материала в бетонной смеси, вступает в реакцию с водой и
Са (ОН)
₂, чтобы сформировать больше CSH.Дополнительный CSH уплотняет бетонную матрицу, повышая прочность.

Как шлакоцемент влияет на набор прочности?

Когда шлакоцемент используется в бетонных смесях, набор начальной прочности может быть медленнее, а предел прочности будет выше, чем у прямых смесей портландцемента. При необходимости более быстрого набора прочности бетонную смесь можно модифицировать по традиционной технологии, например, применением ускоряющих добавок, применением нагретых материалов или режимов твердения. Бетон, изготовленный из шлакового цемента, будет иметь более высокий прирост прочности в течение срока службы бетонного элемента по сравнению с бетонными смесями с прямым портландцементом. Несколько факторов влияют на набор прочности смеси. Они включают:

Химический состав шлака.
Пропорции шлаковой составляющей.
Температура среды отверждения.
Химический состав цементного компонента.
Температура бетона.
Крупность шлакового компонента.
Наличие растворимой щелочи.

Шлаковый цемент оказывает особенно значительное влияние на прочность бетона на изгиб. Прочность на изгиб (или модуль разрыва) является одним из основных факторов при проектировании бетонного покрытия. Повышенная прочность на изгиб показана на рис. 2, где 50-процентный шлаковый цемент обеспечивает повышение прочности на 20 процентов, даже несмотря на то, что общее содержание вяжущего уменьшилось на 52 фунта/куб. ярд.Улучшенная прочность на изгиб объясняется повышенной плотностью пасты и улучшенным сцеплением пасты с заполнителем.

Каковы преимущества повышенной прочности

Особенность	Преимущество Прочность на сжатие	Преимущество Прочность на изгиб
Повышенный коэффициент безопасности	Повышенная надежность	Повышенная надежность
Оптимизированная конструкция элемента	Более тонкие стержни Легкие стержни Меньше стержней Меньшая статическая нагрузка Больше полезной площади пола	Тонкая секция
Оптимизированные смеси	Меньшие цементирующие факторы Меньшая усадка Меньшая теплота	Меньшие цементирующие факторы Меньшая усадка Меньшее скручивание
Стоимость жизненного цикла	Увеличенный срок службы	Увеличенный срок службы Снижение затрат на техническое обслуживание Большая способность справляться с неожиданным увеличением объемов трафика

Спецификации шлакобетона

Шлакоцемент — это материал, который используется в широком спектре коммерческих и архитектурных бетонных конструкций.Этот информационный лист предназначен для руководства составителями спецификаций при отсутствии спецификаций по шлаковому цементу или для добавления шлакоцемента к существующей спецификации.

Шлакоцемент

следует использовать в качестве фунта за фунтом замены порции портландцемента в бетонной смеси. В зависимости от желаемых свойств или области применения могут использоваться различные уровни замены. В таблице 1 перечислены рекомендуемые уровни замены для различных распространенных применений.

Применение бетона	ШлакЦемент
Бетонное покрытие	25-50%
Плоские изделия для наружных работ, не подвергающиеся воздействию дегололедных солей	25-50%
Внешние плоские изделия, подвергшиеся воздействию антиобледенительных солей с w/cm ? 0.45	25-50%
Внутренние плоскости	25-50%
Подвальные этажи	25-50%
Фундаменты	30-65%
Стены и колонны	25-50%
Откидные панели	25-50%
Предварительно напряженный бетон	20-50%
Сборный железобетон	20-50%
Бетонные блоки	20-50%
Бетоноукладчики	20-50%
Высокая прочность	25-50%
Смягчение ASR	25-70%
Сульфатостойкость
Эквивалент типа I	25-50%
Эквивалент типа V	50-65%
Пониженная проницаемость	25-65%
Масса бетонная	50-80%
Проценты указывают на замену портленда цемент по массе.Эти коэффициенты замещения рекомендуются для отдельных приложений и основаны на исторической производительности. Вариации в материале источники и условия окружающей среды могут потребовать альтернативных норм замещения. Обратитесь за дополнительной помощью к поставщику шлакового цемента.

Как и в случае со всеми бетонными смесями, необходимо производить пробные замесы для проверки свойств бетона. Перечисленные диапазоны нормы замещения служат отправной точкой для пробного расчета бетонной смеси.Эти диапазоны обычно позволяют оптимизировать коэффициенты замены для достижения желаемых характеристик бетона в различных средах и температурах. Результаты могут различаться в зависимости от различных обстоятельств, в том числе от температуры и компонентов смеси. Вам следует обратиться к местному представителю шлакоцемента за помощью в том, как добиться максимальных преимуществ от использования шлакоцемента в вашем бетонном проекте. Ничто из содержащегося здесь не должно рассматриваться или истолковываться как явная или подразумеваемая гарантия или гарантия, включая любую гарантию пригодности для конкретной цели.

Для общего использования

Вяжущие материалы

1. Портландцемент должен соответствовать
требованиям ASTM C1501 или ASTM C11572.

2. Шлаковый цемент должен соответствовать
требованиям ASTM C9893.

3. Цементная смесь должна соответствовать требованиям
АСТМ С5954.

4. Пуццоланы должны соответствовать требованиям ASTM C6185.

5. Кремнеземная пыль
должны соответствовать требованиям ASTM C12406.

6. Водоцементное соотношение ( w / cm ) рассчитывается по формуле
деление массы воды на
вес портландцемента плюс шлак
цемент плюс пуццолан.

Воздействие сульфатов

1. Для умеренных
воздействия, где требуется ASTM C150, цемент типа II, тип I с содержанием шлака от 25 до 50% (по массе
цементного материала).

2. Для тяжелых
воздействие, где требуется ASTM C150, цемент типа V, цемент типа I или типа II с содержанием от 50 до 65%
шлакоцемент (по массе вяжущего
материал) можно использовать.

3. Для очень
сильное воздействие, цемент ASTM C150 Type V с минимальной
50% шлакоцемента (по массе вяжущего
материал) можно использовать.

4. Сульфатостойкость
бетон должен быть подтвержден испытанием
в соответствии с ASTM C10127.

Бетонная масса

1. Для массы
бетонные укладки, процент портленда
заменяемый цемент должен составлять от 50 до 80 % (по массе вяжущего материала).

2. Термические свойства
бетон должен быть проверен перед строительством
обеспечить соответствие требованиям проекта.

Щелочи-кремнезем и
Щелочно-агрегатная реактивность

1. Смягчение ASR должно относиться к ASTM
C1778 для руководства; на снижение риска щелочно-агрегатной реакции в
конкретный.

При использовании реактивного заполнителя шлак
цемент должен использоваться при уровне замены от 25 до 70% (по массе вяжущего материала).

3. Если
удельная смесь шлак/портландцемент составляет
показано, что он снижает ASR в соответствии со стандартом ASTM C1778,
цемент с низким содержанием щелочи не требуется.

Воздействие против обледенения
соли

1. Бетон, подвергшийся воздействию противогололедных солей, должен
есть
ш / см соотношение 0,45.

2. Бетон должен иметь соответствующую систему воздушных пустот, как определено в ACI.
201.2R9.

3. Надлежащая отделка и отверждение
практики в соответствии с ACI
30210 и ACI 30811.

4. Замена шлакоцемента может составлять от 25 до 50%
(по массе вяжущего материала).

Заморозка-оттепель
Долговечность

1.Бетон должен иметь w / см 0,45.

2. Бетон должен иметь соответствующую систему воздушных пустот, как определено в ACI.
201.

3. Замена шлакоцемента может составлять от 25 до 80%
(по массе вяжущего материала).

1. ASTM C150/C150M-19, «Стандартный
Спецификация на портландцемент», ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019.

2. ASTM C1157/C1157M-17,
«Стандартные эксплуатационные характеристики для гидравлического цемента», ASTM
Международный, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 2019 г.

3. ASTM C989/C989M-18a, «Стандартный
Спецификация на измельченный гранулированный доменный шлак для использования в бетоне и
Растворы», ASTM International, Западный Коншохокен,
ПА, 2019.

4. ASTM C595/C595M-19, «Стандартный
Спецификация смешанных гидравлических цементов», ASTM International, West Conshohocken, PA, 20019.

5. ASTM C618-19,
«Стандартная спецификация для угольной летучей золы и сырой или кальцинированной природной
Пуццолан для использования в качестве минеральной добавки в
Бетон», ASTM International, Западный Коншохокен,
ПА, 20019.

6. ASTM C1240-15, «Стандартная спецификация
для использования кремнеземного дыма для использования в качестве
Минеральная добавка в гидравлический цемент
Бетон, раствор и цементный раствор», ASTM International, West Conshohocken, PA, 20019.

7. ASTM C1012/c1012M-18b,
«Стандартный метод испытаний для
Изменение длины гидравлических цементных растворов при воздействии сульфатного раствора», ASTM
Международный, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 2019 г.

8. ASTM C1260-14,
«Стандартный метод испытаний для
Потенциальная щелочная реакционная способность заполнителей (метод строительного раствора)», ASTM
Международный, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 2019 г.

9. ASTM C1778-19, «Стандартное руководство по
Снижение риска вредной щелочно-агрегатной реакции в бетоне», ASTM
Международный, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 2019 г.

10, ACI 201.2R-16, «Руководство по долговечным
Бетон», Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2016.

11. ACI 302.1R-15, «Руководство
бетонных полов и перекрытий»,
Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2015 г.

12. ACI 308.1-11, «Стандартный
Спецификация для отверждения бетона»,
Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2011 г.

«Как и все бетонные
смеси, пробные партии должны быть выполнены для проверки бетона
характеристики. Результаты могут отличаться в зависимости от различных обстоятельств, в том числе
температуры и компонентов смеси, среди прочего. Вам следует
обратитесь за помощью к специалисту по шлаковому цементу. Ничего не содержится
в настоящем документе должны рассматриваться или истолковываться как гарантия или гарантия, либо
явные или подразумеваемые, включая любые гарантии пригодности для конкретного
цель.»

Шлаковый цемент – обзор

15.4.3 Незначительное расширение, но ниже, чем у OPC

Metso (1982) был одним из первых, кто исследовал реакцию щелочи и заполнителя в смесях активированного щелочью шлака. Использовались два вида гранулированного доменного шлака (РРГР и ОВГР), различающиеся в основном составом: 35,1 % SiO ₂ и 1,89 % Na ₂ O _экв. для РРГР против 40,4 % SiO ₂ и 1,12% Na ₂ O _экв. для ОВГР. Активацию шлаков проводили F-добавкой при трех концентрациях натрия: 1.6%, 2,4% и 3,9% чистого Na в расчете на массу шлака. Расширение сравнивали для смесей, состоящих из низкощелочного портландцемента и обычного портландцемента (водоцементное отношение 0,485). Опал использовали в заполнителе в разных количествах: 3%, 8% и 15% на массу заполнителя. Испытания проводились в соответствии со стандартом ASTM C277-71, т.е. отверждение при 40°C, а также при 20°C и 80°C.

Основной результат представлен на рисунке 15.6. Пессимумный эффект опала был отмечен для OPC и некоторых смесей AAS.Общая тенденция заключалась в том, что AAS расширился меньше, чем OPC, особенно при низком содержании опала (3%). При 8 % опала близко к эталону приблизился только шлаковый ВРГР с 2,4 % Na, в остальном расширения были намного ниже (хотя ВРГР 1,5 % Na был выше предела 0,1 %). При содержании опала 15 % RRGR при содержании Na 2,4 % демонстрирует очень высокое расширение по сравнению с другими смесями, что свидетельствует о том, что ААС может быть очень активным в щелочной среде. Автор пришел к выводу, что разные шлаки могут по-разному вести себя в отношении АШР, даже если они активированы одной и той же концентрацией натрия.Он также заявил, что увеличение количества Na усиливает восприимчивость к ASR.

Рисунок 15.6. Расширение через 70 дней растворов с содержанием опала 3, 8 и 15%. Сравнение OPC с AAS из двух разных шлаков, активированных при 1,5 и 2,4% Na.

Данные Metso (1982 г.).

Shi (1988) провел исследование активированного щелочью фосфорсодержащего шлакового цемента с использованием метода быстрого автоклавирования (из Tang et al. , 1989) и обнаружил, что расширение низкощелочного активированного шлака, испытанного с опалом, не превышать предельное значение 0.1%. В более поздней работе (Shi, 2003) он заявил, что щелочи в пасте ААС могут существовать в трех формах, как и для ФОС: (1) включены в CSH, (2) физически адсорбированы на поверхности продуктов гидратации и (3) свободный в растворе пор. Однако, в отличие от OPC, C-S-H из AAS имел очень низкое соотношение Ca/Si и, следовательно, гораздо более высокую способность фиксировать щелочи. Поскольку щелочи были более концентрированы в C-S-H, ожидалось, что для ASR будет доступно меньше свободной щелочи, чем первоначально предполагалось. Серия исследований с участием Пу и Янга (Пу и Чен, 1991; Пу и Ян, 1994; Ян, 1997; Ян и др., 1999) были проведены в 1990-х годах по щелочно-агрегатной реакции в щелочно-активированных шлаковых цементах. Пу и Чен (1991 г.) и Ян (1997 г.) отметили, что добавление микрокремнезема может устранить расширение, вызванное ААР в ААС. Кроме того, было обнаружено, что использование 30-50% летучей золы с низким содержанием кальция снижает расширение AAS-цемента ниже допустимого предела (Янг, 1997). Pu и Yang (1994) провели исследование с использованием метода быстрого автоклавирования (из Tang et al. , 1989) и пришли к выводу, что AAR имеет место в матрицах AAS, расширение вследствие этой реакции зависит от используемого активатора и содержание реактивных агрегатов.Так, в шлаках на основе NaOH неразрушающее расширение обнаруживалось при содержании до 15 % реакционноспособного заполнителя, тогда как в системах на основе карбоната или силиката натрия содержание реакционноспособного заполнителя могло быть значительно выше, т.е. до 50 %. Ян (1997) и Ян и др. (1999) исследовал несколько факторов, влияющих на реакцию щелочи и заполнителя, таких как основность шлаков или концентрация активатора. Основные выводы были следующими:

•: Расширение развивалось в основном в течение первых 30–60 дней и затем достигало плато, какой бы активатор ни применялся.Причем это расширение увеличивалось с увеличением концентрации щелочи или основности шлаков, или содержания реакционноспособного заполнителя (до 30%).
•: При одинаковом содержании NaOH было обнаружено, что шлаковый цемент, активированный силикат натрия, показал самое высокое расширение (до 0,25 % при 30 % кварцевого стекла), а шлаковый цемент, активированный NaOH, — самое низкое расширение. (до 0,05 % с 30 % силикатного стекла).
•: При содержании реактивного заполнителя менее 5% расширение щелочеактивированных цементных систем находилось в пределах предела расширения, независимо от дозировки щелочи и природы активаторов.

В 1996 г. исследование, проведенное Gifford and Gillott (1996), касалось щелочно-кремнеземной реакции (ASR) и щелочно-карбонатной реакции (ACR) в бетонах, активированных щелочным шлаком (AAS). ААС изготавливали из шлака (содержащего SiO ₂ = 33,5 %, Al ₂ O ₃ = 12,5 %, CaO = 39,3 %, MgO = 11,7 %, Na ₂ O _{% = 90,6 экв. масса, тонкость по Блейну = 340 м ² /кг) и активатор, состоящий либо из силиката натрия, либо из карбоната натрия, растворенных в воде затворения, чтобы получить 6% Na ₂ O _экв. на массу шлака.Сравнение проводилось с бетонами, составленными из портландцемента (CSA Type 10), водоцементным отношением 0,43 и содержанием щелочи, усиленным раствором NaOH, для получения Na ₂ O _eq 1,25% (по массе цемент). Были использованы шесть источников канадского заполнителя: один нереакционноспособный заполнитель, четыре кремнистых заполнителя (потенциально реагирующих с ASR) и один доломитовый известняк (потенциально реагирующий с ACR). Исследование проводилось в соответствии с CSA A23.2-14A-94 на призмах размером 7,5 × 7,5 × 30,5 см, отвержденных при 38 °C и относительной влажности 100 % в течение одного года.Предел расширения для бетона, который считается нереакционноспособным, составлял 0,04%.}

Измерения расширения образцов через 1 год (Рисунок 15.7) показали, что все бетоны OPC с реактивными заполнителями приводили к аномальному расширению, превышающему стандартное ограничение в 0,04%. Что касается AAS, бетоны показали расширение значительно ниже, чем у бетонов OPC. Однако, как видно на рисунке 15.7, два реактивных агрегата (S2 и B) привели к расширению выше стандартного предела для обоих типов активатора (без возможности сделать вывод, какой активатор хуже в отношении ASR).

Рисунок 15.7. Расширение в течение 1 года бетонов OPC и AAS, отвержденных при 38 °C и содержащих один нереакционноспособный и четыре ASR-реактивных заполнителя.

Данные Гиффорда и Гиллотта (1996).

Имеющиеся данные не позволяют полностью понять причины таких результатов. Однако считалось, что высокая щелочность ААС приводит к быстрому растворению реакционноспособного кремнезема в агрегатах в начальный период твердения. Кроме того, предполагалось, что вязкий щелочно-кремнеземный гель может легче разместиться в пористости систем AAS, чем в бетоне OPC.

Следует отметить, что в этом исследовании также оценивали один заполнитель (доломитовый известняк) в отношении щелочно-карбонатной реакции. Результаты показали очень значительное повреждение OPC, и даже более заметное повреждение наблюдалось на AAS с теми же заполнителями, с расширением в два раза больше, чем у цемента (OPC = 0,305%, Na ₂ CO ₃ -активированный AAS = 0,720 % и Na ₂ O.SiO ₂ -активированный ААС = 0,617%). Авторы пришли к выводу, что ACR возникает из-за повышенной щелочности систем AAS, которая может включать дедоломитизацию и последующее набухание сухих глинистых минералов при воздействии на них воды.

Fernández-Jiménez and Puertas (2002) изготовили ААС с использованием испанского гранулированного доменного шлака с удельной поверхностью 460 м ² /кг, смешанного с раствором NaOH (4% Na ₂ O на массу шлак). Соотношение раствор/шлак составляло 0,57. В качестве заполнителя использовали опал с содержанием реакционноспособного кремнезема 21%. Сравнение проводилось с CEM I 42.5. Авторы использовали стандартизированный тест ASTM C1260-94 с образцами (2,5 × 2,5 × 23 см), хранящимися при 80 °C в контейнерах с деионизированной водой или 1 м раствором NaOH.

Они обнаружили, что при тех же условиях хранения цемент показал более высокое расширение, чем AAS, в то время как для той же матрицы консервация в 1 м раствора NaOH с большей вероятностью вызовет набухание. Через 16 дней OPC в растворе NaOH почти достигла предела расширения, равного 0,1 %, в то время как AAS в аналогичных условиях все еще находился в фазе усадки (рис. 15.8). ААС потребовалось почти 80 дней, чтобы достичь 0,1 % расширения, но раствор продолжал набухать до конца испытания, через 140 дней.

Рисунок 15.8. Расширение растворов OPC и AAS, выдержанных в 1 м NaOH при 80 °C.

Данные Fernández-Jiménez and Puertas (2002).

Расширение ФОС и ААС в воде (80 °C) не было критическим до 140 дней. СЭМ-анализ ААС показал хорошую границу раздела паста-заполнитель с некоторыми микротрещинами, наиболее многочисленными в случае погружения в NaOH. Основным продуктом реакции AAS в двух условиях отверждения был гидрат силиката кальция, но в случае AAS-NaOH были обнаружены некоторые розеточные кристаллы, типичные для ASR.

По результатам этих испытаний было установлено, что без внешней подачи щелочи ААС не набухает. Напротив, внешняя подача щелочи (например, 1 м раствора NaOH) приводит к образованию продукта реакции, типичного для ASR, и, вероятно, способствует расширению образца. Тот факт, что набухание в ААС происходило медленнее, чем в ОРС, объясняется конкуренцией за щелочи между шлаком и реакционноспособным заполнителем. Авторы пришли к выводу, что использованный ускоренный тест (80 °C в 1 м NaOH), вероятно, не подходит для изучения ASR в AAS из-за более медленной скорости их расширения в первые дни теста.

Чен и др. (2002) изучали поведение различных активированных щелочью шлаковых цементов (AAS) в присутствии заполнителей, реагирующих с ASR. Они использовали три разных доменных шлака, названных S1 (основной шлак), S2 (нейтральный шлак) и S3 (кислый шлак), и сравнивали с обычным портландцементом. Щелочная активация шлака была достигнута с использованием четырех различных растворов: Na ₂ CO ₃ , NaOH, Na ₂ SO ₄ и раствор промышленного жидкого стекла (модуль 3.29). В качестве реактивных заполнителей, использованных в этом исследовании, использовали кварцевое стекло, предварительно измельченное и просеянное, а нереакционноспособные заполнители представляли собой стандартный китайский песок. Было приготовлено шесть образцов каждой смеси (размеры 10 × 10 × 60 мм) с соотношением цемент/заполнитель 1:2,25 и В/Ц 0,4. Их хранили при 20 °C и относительной влажности 95 % в течение первых 24 ч. После первоначальных измерений образцы помещали в герметичный контейнер при 38 °C и относительной влажности 95 %.

Основные результаты и выводы были следующими:

•: Каким бы ни было количество щелочи, тип реакционноспособных агрегатов или размер агрегатов, максимальное расширение всегда достигалось для системы с жидким стеклом, а наименьшее расширение всегда измерялось для системы NaOH.
•: Расширение увеличивалось с увеличением количества щелочей, используемых в смесях. Например, расширение раствора ААС-жидкое стекло увеличилось с 0,04% до 0,16% при изменении количества щелочи с 2% до 6,5%. Однако было указано, что расширение, измеренное при содержании щелочи, равном или меньше 5%, не превышало 0,1%, и поэтому такое расширение, вероятно, не было разрушительным.
•: Основной шлак (S1) показал наибольшее расширение (0.08% через 180 дней), в то время как использование кислого шлака (S3) значительно снизило расширение (0,03% через 180 дней), а нейтральный шлак дал промежуточное значение 0,5% через то же время. Таким образом, авторы пришли к выводу, что следует рекомендовать использование кислого шлака для снижения воздействия ААР, зная, что это может снизить активность ААС.
•: Расширение смесей AAS было систематически ниже, чем у OPC. Авторы объяснили эту разницу в поведении тремя причинами/механизмами: во-первых, поскольку шлаки являются ингибиторами ААР и являются основным компонентом ААС, было бы разумно, чтобы расширение было меньше, чем в ОРС; во-вторых, щелочь ААС участвовала в самостоятельной реакции, приводящей к образованию щелочного гидрата, и тем самым уменьшала количество свободной щелочи; в-третьих, гель, образовавшийся в ААС, очень сильно поглощал щелочи, что значительно снижало активность свободной щелочи.

Пуэртас и др. (2009) изучалось влияние типа заполнителя на поведение щелочно-активированного шлака (AAS) в отношении AAR по сравнению с строительными растворами OPC. Шлак (содержание стекловидного тела 99%) активировали раствором жидкого стекла, содержащим 4% Na ₂ O по массе шлака и соотношение SiO ₂ /Na ₂ O, равное 1,08. Были использованы три типа заполнителей: два известняковых песка (реакционноспособный и нереакционноспособный) и один кремнистый песок. Испытания AAR проводились в соответствии со стандартом ASTM C1260-94 (2.образцы 5 × 2,5 × 28,7 см) при 80 °C в 1 м растворе NaOH. Стабильность объема, прочность на сжатие, микроструктурные и минералогические характеристики контролировались на срок до 4 месяцев на образцах OPC и AAS.

Результаты показали следующее:

•: Через 14 дней расширение раствора OPC с кремнистым заполнителем в 3,6 раза превышало допустимый предел, установленный стандартом (0,36% против 0,10%). Для того же возраста и агрегата миномет ААС был на пределе 0.10%. Таким образом, несмотря на то, что расширение AAS было намного ниже, чем у OPC, его нельзя считать незначительным. Расширение этих двух минометов продолжалось до 4 месяцев и все еще продолжалось в конце испытаний. Прочность на сжатие кремнийсодержащих строительных растворов OPC и AAS снизилась в период от 14 дней до 4 месяцев. Наблюдения с помощью СЭМ подтвердили, что совокупность была атакована для OPC и AAS в ускоренных условиях. Гели ASR в ступках AAS выглядели как розетки с более низкой концентрацией кальция, чем гели OPC ASR.

•: Расширение через 14 дней и 4 месяца для растворов на известковом заполнителе было очень низким как для смесей OPC, так и для смесей AAS. Исследование СЭМ показало, что поверхность нереакционноспособного известкового заполнителя подверглась воздействию, что привело к образованию на границе раздела паста/заполнитель беловатого геля с высоким содержанием кальция. Этот гель улучшил сцепление между пастой и заполнителем и, по мнению авторов, объясняет низкую пористость и высокую прочность раствора AAS.Наконец, несмотря на то, что при использовании реактивного известнякового песка не наблюдалось неблагоприятного воздействия на прочность, наблюдения СЭМ показали, что реакции щелочно-известкового заполнителя действительно имели место через 14 дней.

Кривенко и др. (2013) изучали механизмы предотвращения ОАР в системах на основе шлака. Для испытаний использовались пять различных заполнителей (оливин, базальт, андезит, перлит и кварц). Щелочную активацию смесей осуществляли с помощью карбоната натрия и пентагидрата метасиликата натрия.Испытания на расширение, проведенные на образцах строительного раствора (2,5 × 2,5 × 28,5 см) при относительной влажности 100 % и двух температурах (38 °C и 70 °C), показали, что активированный щелочью шлаковый цемент (2,5% Na ₂ O _eq ) представлено:

•: расширение намного ниже критического предела расширения для обоих испытаний, максимальное полученное расширение (для андезитового заполнителя) составляет менее 25% от допустимого предела; использование в смесях 15 % метакаолина приводило к нулевому расширению или даже к незначительной усадке всех заполнителей;
•: расширение выше, чем у низкощелочного портландцемента (0.22% Na ₂ O _экв. ), но это расширение по-прежнему считалось допустимым, поскольку оно было значительно ниже критического предела расширения;
•: расширение значительно ниже, чем у высокощелочного портландцемента (1,3 % Na ₂ O _экв. ) и щелочно-активированного шлакового портландцемента (60 % шлака по массе и 2,5 % Na ₂ ) O _eq), особенно для высокореактивных заполнителей (андезит).

Низкое расширение в растворах из активированного щелочью шлака было связано с активным Al ₂ O ₃, содержащимся в шлаковом стекле (и, вероятно, в метакаолине, когда использовалась эта добавка).СЭМ наблюдения ITZ показали образование щелочных алюмосиликатных цеолитоподобных гидратов (Na ₂ O • Al ₂ O ₃ • mSiO ₂ • nH ₂ O), чему способствует высокое содержание щелочи и наличие оксида алюминия. Этот плотный, прочный, непроницаемый гидрат образовывал вокруг зерен заполнителя оболочку, которая могла остановить дальнейшее развитие деструктивной реакции. Поэтому считалось, что свободный алюминий играет очень важную роль в этих системах, поскольку он будет в значительной степени контролировать структуру образующихся гелей и, таким образом, определять, будут ли гели разрушительными или полезными.

Шлакобетон – обзор

11.4 Подробный обзор морозостойкости систем щелочно-активированного шлака (ААС)

Shi et al. В книге № (2005) сообщается о многих исследованиях морозостойкости щелочно-активированных шлаковых систем, проведенных в Киевском инженерно-строительном институте в 1980-х годах. Глуховский (1979) и Глуховский и др. (1988) изучали влияние активатора ААС на морозостойкость и пришли к выводу, что натриево-силикатно-активированный шлаковый бетон обычно имеет наименее пористую структуру, наибольшую прочность и наилучшую морозостойкость.Было установлено, что эти бетоны выдерживают от 300 до 1300 циклов замораживания-оттаивания. Другие бетоны с использованием содово-щелочного расплава в качестве активатора выдержали всего 200–700 циклов (что, тем не менее, было лучше, чем портландцементный бетон для данной прочности). Отмечено также, что на морозостойкость влияла основность шлака, т. е. бетоны, приготовленные на кислых шлаках, показали наихудшие характеристики. Тимкович (1986) дополнил эти результаты, заявив, что шлакобетон, активированный силикат натрия, независимо от основности используемого шлака показал гораздо лучшую морозостойкость в коррозионных растворах солей, чем шлакобетон, активированный карбонатом натрия, и бетон на портландцементе.Герасимчук (1982) также пришел к выводу о лучшей морозостойкости AAS по сравнению с OPC в исследовании легкого щелочно-активированного шлакобетона, изготовленного с пористыми заполнителями, такими как вспученный перлит. Эти более высокие характеристики были связаны с различиями в структуре и границах раздела между цементным тестом и заполнителем и, в частности, с более низкой пористостью AAS. Наконец, Скурчинская и Белицкий (1989) обнаружили, что не наблюдалось видимого ухудшения состояния шлакоцементного бетона, активированного силикатом натрия, после 45, 60 и 100 циклов замораживания-оттаивания в 5% NaCl, MgSO ₄ и CaCl ₂ соответственно. .

Hakkinen (1986) (цит. по Shi et al. , 2005) также пришел к выводу о лучшей морозостойкости AAS при испытаниях на замораживание-оттаивание, что показало, что активированный щелочью шлакоцементный бетон без воздухововлечения может показать лучшую стойкость, чем Бетон на портландцементе. Однако во время испытаний на замораживание-оттаивание бетон с активированным щелочным шлаком с вовлечением воздуха пострадал больше, чем бетон на портландцементе.

Pu и др. (1988) (цит. по Wang et al. , 1995) изучали морозостойкость AAS-бетонов различной прочности (низкой, средней и высокой) по китайскому стандарту, в котором замораживание происходило на воздухе.Они обнаружили, что после 200 циклов замораживания-оттаивания для бетонов AAS с прочностью выше 60 МПа не произошло никаких повреждений, а потеря веса составила менее 0,118% для бетонов с более низкой прочностью.

Байфорс и др. (1989) изучали износостойкость разновидности активированного щелочью шлака, называемого F-цементом. Эти шлаки были активированы с использованием гидроксида натрия, карбоната натрия и F-активатора (NaOH 2,75 %, Na ₂ CO ₃ 1 %, лигносульфоната 1,5 %, глюконата натрия 0,02 % и трибутилфосфата 0.02%). На образцах изучались, в том числе, раннее замерзание, устойчивость к морозно-солевому окалинообразованию, влияние воздухововлекающих агентов на сеть пузырьков воздуха. Были протестированы различные коммерческие АЭА (винзоловая смола, алкилспиртосульфонат ПАВ, полигликольэфир-сульфонат ПАВ и полые пластиковые микросферы), и был сделан вывод о возможности введения воздуха в F-бетон при условии, что доля АЭА была увеличена по сравнению с обычно вводится в OPC.Распределение пузырьков воздуха по размерам было сочтено удовлетворительным для двух испытанных AEA в соответствии с критериями для бетона OPC (алкилспиртосульфонатное поверхностно-активное вещество и полигликольэфирсульфонатное поверхностно-активное вещество).

Испытания на образование отложений из-за мороза и солей были также проведены на трех бетонах F с соотношением вода/вяжущее 0,32, 0,40 и 0,50 (с AEA и без него) в соответствии с предварительным шведским стандартом, который рекомендует замораживание в 3% растворе NaCl, и путем измерения накопленной массы отмасштабированного материала.Было замечено, что соотношение вода/вяжущее оказывает очень значительное влияние на образование накипи (рис. 11.5), гораздо большее, чем количество АЭА, введенного в смеси. На самом деле, по этим результатам невозможно было выявить тенденцию в отношении содержания AEA. По словам авторов, исследование микроструктуры объяснило эти результаты, поскольку структура оказалась очень плотной, с небольшой капиллярной пористостью и ловушечной проницаемостью, что делает невозможным перенос замерзшей воды в воздушные поры.

Рисунок 11.5. Потеря веса из-за образования окалины в бетонах, активированных щелочным шлаком, с различным соотношением воды и шлака. Данные Byfors et al. (1989).

Наконец, чувствительность этих бетонов к раннему замерзанию была также проверена путем выдерживания образцов с различными значениями ранней прочности при температуре -20 °C в течение 5 дней. Прочность на сжатие образцов измеряли через 91 день после отверждения. Было установлено, что повреждения из-за раннего замерзания наблюдались только тогда, когда начальная прочность бетона была ниже 5 МПа, т.е.е. то же значение, что и для OPC.

Дуглас и др. (1992) изучали свойства и долговечность бетона на щелочно-активированном шлаке. Они использовали гранулированный доменный шлак и два различных силиката натрия ( M _s = 1,47 или 1,22), и все смеси включали воздухововлекающий агент (тип сульфированного углеводорода). Для своих исследований замораживания-оттаивания (на основе ASTM C 666, Процедура A) они подготовили призматические образцы (76 мм × 102 мм × 390 мм), которые выдерживали при 23 °C в атмосфере, насыщенной водой, в течение 14 дней.Затем были проведены морозостойкие испытания. Они состояли из шести 4-часовых циклов замораживания-оттаивания при температуре от 4,4 ° C до -17,8 ° C в день. Длину образцов измеряли при 4,4 °C, а также потерю массы, резонансную частоту и скорость импульса каждые 50 циклов до 500 ± 10 циклов. Остаточная прочность на изгиб определялась в конце 500 циклов. Образцы эталонных бетонов находились во влажной атмосфере.

Пять смесей, имеющих эквивалентную прочность на сжатие через 28 дней (около 30 МПа), были отлиты с соотношением вода/вяжущее, равным 0.48. Составы бетона различались в основном соотношением силиката натрия и шлака (таблица 11.1). Результаты испытаний на морозостойкость приведены в таблице 11.1. Приемлемые пределы, указанные ASTM C 666, соответствуют относительному динамическому модулю упругости 60% от начального модуля и расширению 0,10%. Среди всех результатов было видно, что бетонные призмы Смеси 5 достигли указанных пределов до 300 циклов, тогда как все остальные бетонные смеси были ниже указанных значений при 500 циклах, что означает, что их морозостойкость была хорошей.

Таблица 11.1. Свойства шлаковых бетонов и резюме теста результаты теста в бетонные призмы после 500 циклов замораживания и оттаивания

6 1

6 2

6 4

5 *

Силикат натрия/шлак	0,48	0,48	0,39	0,37	0,33
Свежий бетон 3 (604) 9,02 9,022	5.2	5.2	7.3	7.2	7.2	5.7
пустоты в закаленных бетонах (%)	3.9	4,2	4,2	4,5	6.2	4,7
Международный коэффициент расстояния между воздушными пузырьками (PM )	270	325	325	336	286	286	377	377
Первоначальная прочность на сжатие (MPA)	30.2	29.7	30.7	32.1	33.7
после 500 Freeze-Thaw Cycles *
Размена длины (%)	+ 0,03	+ 0,04	+ 0,07	+ 0,09	+ 0,18
Вариация веса (%)	-3.7	-1.0	-1.0	-2.7	-2.7	-2.9	-2.9	-2.9
Изменение резонансной частоты (%)	+ 1.8	+ 3.4	-14	-0.1	-29.9	-29.9
Изменение скорости импульсов (%)	-1,0	-1,0	+ 0,8	-3,6	-8.1	-29,0
Относительный динамический модуль упругости (%)	104	107	97	97	97	100	50
Остаточная гибкая прочность (%)	62	63	58		58	67	32

Источник: Douglas et al. , 1992.

Измерения коэффициентов расстояния между воздухом и пустотой показали, что для всех составов значения находились в диапазоне от 270 до 380 мкм (таблица 11.1), что, по мнению авторов, было выше обычного рекомендуемого предела в 220 мкм. мкм для бетона, стойкого к циклическому замораживанию-оттаиванию. Фактор расстояния между воздушными пустотами Смеси 5 (377 мкм), вероятно, был причиной преждевременного износа этого бетона. Кроме того, нельзя исключать, что посредственное поведение этой смеси могло быть связано с более низким содержанием в ней силиката натрия (0.33 против 0,37–0,48, как видно из таблицы 11.1).

Авторы указали, что было относительно легко ввести воздух в свежий бетон, но небольшое количество воздуха в отвержденном бетоне указывает на то, что вовлеченный воздух нестабилен. Эта нестабильность может быть связана с несовместимостью воздухововлекающей добавки с химическими добавками, используемыми для активации шлака, что, вероятно, приводит к слиянию пузырьков воздуха и потере воздуха при литье образцов.

Gifford and Gillott (1996) представили исследование стойкости бетона из доменного шлака, активированного карбонатом натрия или силикат натрия, к замораживанию-оттаиванию (ASTM C 666).Они также оценили параметр воздушной пустоты (ASTM C 457) с использованием воздухововлекающей добавки, которая представляла собой раствор различных поверхностно-активных веществ (дополнительная информация отсутствует), специально разработанная для бетона с низкой подвижностью или высокощелочного цемента. Следует отметить, что попытка использования коммерчески доступного АЭА, предназначенного для портландцемента (водный раствор модифицированных солей сульфированного углеводорода), оказалась неэффективной для ААС.

Были изучены три типа бетона (водовяжущее отношение 0.44): один бетон на портландцементе в качестве эталона и два бетона на основе ААС, активированных либо карбонатом натрия, либо силикатом натрия (SiO ₂ /Na ₂ O = 1) в дозах, обеспечивающих 5,7 и 6,1% Na ₂ О по отношению к массе шлака соответственно. Известковая суспензия, используемая для замедления схватывания смесей, была добавлена в бетоны AAS (8 кг/м ³ ). Для каждого состава было отлито четыре призматических образца (75 мм × 75 мм × 350 мм) для исследования замораживания-оттаивания и два цилиндра размером 100 мм × 200 мм для исследования воздушной пустоты.Половину образцов нагревали при 60 °C в течение первых 6 ч, а другую половину отверждали при комнатной температуре. Через 24 часа образцы извлекали из формы и хранили во влажной камере до момента проведения испытаний. Результаты замораживания/оттаивания регистрировались каждые 35 циклов для измерения изменения массы и динамического модуля до 300 циклов (или до тех пор, пока модуль не падал ниже 60 % от его начального значения).

Из результатов было сделано несколько выводов:

•: Что касается OPC, удобоукладываемость AAS-бетонов улучшалась при увеличении количества воздуха в смеси.
•: Для достижения того же количества вовлеченного воздуха в AAS-бетонах необходимо было удвоить содержание AEA в AAS-силикатном натрии по сравнению с OPC-бетоном. В случае с карбонатом натрия содержание АЭА в четыре раза превышало необходимое для ФОС. Таким образом, дозировка АЭА зависела от природы и концентрации активирующего раствора. Сделан вывод о возможности создания мелкодисперсных и близко расположенных пузырьков воздуха в ААС-бетонах, активированных силикатным натрием, с использованием того же АЭА, что и для ФОС, но в более высоких дозах.
•: Было замечено, что образцы ААС, активированные карбонатом натрия, продемонстрировали большую потерю веса и более низкий относительный динамический модуль, чем две другие смеси. Силикат натрия AAS отложился меньше всего, незначительно меньше, чем образцы портландцемента. Относительный динамический модуль силиката натрия ААС всегда был выше 80 %, что недалеко от такового у портландцементной смеси.
•: Параметры воздушной пустоты и стойкость к замораживанию-оттаиванию у образцов с ранним нагревом были несколько ниже, чем у образцов, выдерживавшихся в стандартных условиях.

Ши и др. (2005) изучали влияние замораживания-оттаивания на цементные пасты AAS по сравнению с OPC, уделяя особое внимание электролитам порового раствора, которые могли быть причиной различных деформаций, наблюдаемых между этими двумя матрицами во время замораживания. Установлено, что в капиллярных порах ОПЦ раствор замерзал скачкообразно, в то время как в ААС цементных камнях замерзание раствора происходило более постепенно. Кроме того, на температуру замерзания порового раствора ААС значительное влияние оказывает природа используемого щелочного активатора.В случае с карбонатом калия температура замерзания эвтектической смеси составляла -36 °С, тогда как у карбоната натрия температура замерзания составляла всего -2,1 °С. Более низкая температура замерзания цементного теста, активированного щелочью, также была связана с различиями в структуре пор между AAS и OPC, поскольку цементные пасты AAS содержали больше гелевых пор, а портландцементные пасты имели больше капиллярных пор.

Fu и др. (2011 г.) изучалось влияние циклов замораживания-оттаивания и механических повреждений на бетоны из AAS в соответствии со стандартами ASTM C 666 и GB/T50082-2009.Они использовали доменный шлак, активированный раствором гидроксида натрия и силиката натрия (модуль 3,34). Были оценены пять составов бетонов AAS с шестью образцами на состав (размеры 100 мм × 100 мм × 400 мм). Затем массу и динамический модуль упругости измеряли каждые 25–300 циклов.

Результаты показали небольшое снижение динамического модуля упругости при увеличении количества циклов (менее 12 % при 300 циклах). Точно так же процент потери веса был очень низким для всех образцов, поскольку он оставался ниже 1% в конце ускоренного испытания.Следует отметить, что прочность бетонов была выше 86 МПа для всех смесей. По мнению авторов, эти результаты являются доказательством отличной морозостойкости АСБ-бетонов. СЭМ-анализ показал симметричную компактную структуру, в основном состоящую из C-S-H с низким соотношением Ca/Si и не содержащих кальция алюмосиликатов и цеолитов, что затрудняло проникновение воды в бетон. Кроме того, высокая прочность на сжатие бетона AAS еще больше повысила эту способность противостоять поверхностным повреждениям, что сделало его очень устойчивым к отрицательным температурам.

В другом документе та же группа (Cai et al. , 2013) использовала тот же шлак и активаторы для проведения исследования морозостойкости щелочношлакового бетона на основе методологии поверхности отклика (RSM). RSM применяли для изучения влияния соотношения раствор/шлак (A/S), содержания шлака и песка на морозостойкость (ASTM C 666). Воздушно-пустотную структуру оценивали с использованием ASTM C 457-1998. Для оценки морозостойкости использовали коэффициент морозостойкости D _F , определяемый как отношение динамического модуля упругости после 300 циклов замораживания-оттаивания к исходному динамическому модулю упругости.Эмпирическая модель, используемая для построения кривых изоответа, была рассчитана на основе 17 экспериментов, выбранных в соответствии с принципом дизайна Бокса-Бенкена.

Анализы поверхностей отклика показали, что ранг значимости факторов для морозостойкости ААС-бетона был следующим: отношение раствор/шлак > содержание шлака > отношение песка. Более низкое соотношение раствор/шлак и более высокое содержание шлака привели к лучшим характеристикам, в то время как содержание песка очень мало повлияло на результаты.

Было замечено, что устойчивость к замораживанию-оттаиванию в конечном счете зависит от пористой сетки материалов.Коэффициент расстояния между воздушными пузырьками и удельная поверхность пузырьков воздуха довольно хорошо коррелируют с коэффициентом долговечности, с большей морозостойкостью при меньшем коэффициенте расстояния между пузырьками воздуха (рис. 11.6) и большей удельной поверхности пузырьков воздуха.

Рисунок 11.6. Связь между коэффициентом расстояния между воздушными пузырьками и коэффициентом морозостойкости D _F , определяемым как отношение динамического модуля упругости после 300 циклов замораживания-оттаивания к исходному динамическому модулю упругости.Данные Cai et al. (2013).

Доменный шлак. Руководство пользователя. Бетон на портландцементе. Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве дорожного покрытия

ШЛАК ДОМЕННЫЙ	Руководство пользователя

	Бетон на портландцементе

ВВЕДЕНИЕ

Измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS) уже много лет используется в качестве дополнительного вяжущего материала в портландцементном бетоне либо в качестве минеральной добавки, либо в качестве компонента смешанного цемента.

Использование GGBFS в портландцементе регулируется AASHTO M302. ⁽¹⁾ Обычно изготавливаются три типа измельченного гранулированного шлакового цемента. Они включают портландцемент согласно AASHTO M85 ⁽²⁾ , портландцемент из доменного шлака (цемент с добавками типа IS) и шлаковый цемент (шлакоцемент типа S) согласно AASHTO M240. ⁽³⁾

Использование GGBFS в качестве частичной замены портландцемента использует энергию, вложенную в процесс производства шлака, и соответствующие преимущества в отношении улучшенных вяжущих свойств шлака.Измельчение шлака для замены цемента требует лишь около 25 процентов энергии, необходимой для производства портландцемента.

ПРОТОКОЛ

Сообщается, что четыре государственных агентства расследуют использование GGBFS в качестве дополнительного вяжущего материала (Флорида, Мэриленд, Нью-Гемпшир и Орегон). ⁽⁵⁾ По крайней мере, 11 штатов (Делавэр, Флорида, Индиана, Мэриленд, Массачусетс, Мичиган, Нью-Гэмпшир, Северная Каролина (ограниченное использование на экспериментальной основе), Пенсильвания, Южная Каролина и Вирджиния) в настоящее время имеют спецификации, охватывающие использование GGBFS в качестве частичной замены портландцемента.Некоторые агентства сообщают о проблемах с долговечностью (сопротивляемость солевому накипи) с открытым бетоном, содержащим доменный шлак, где количество шлакового цемента превышает примерно 25 процентов от общего количества цемента. ⁽⁶⁾

Агентство по охране окружающей среды (EPA) рекомендовало, чтобы с 1 мая 1995 года закупающие агентства специально включали во все контракты на строительство положение об использовании GBBFS в соответствующих случаях. ⁽⁷⁾

ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ

Обезвоживание

Влага в доменном шлаке, образующаяся в процессе грануляции или в гранулированном шлаке, должна быть удалена путем высушивания перед использованием ГГБФС либо в качестве добавки к портландцементу, либо в качестве минеральной добавки к портландцементному бетону.

Шлифование

Переработка для использования в качестве дополнительного вяжущего материала требует измельчения шлака, как правило, с использованием той же или аналогичной установки и оборудования, что и для производства портландцемента.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СВОЙСТВА

Некоторые из технических свойств GGBFS, которые представляют особый интерес, когда доменный шлак используется в качестве дополнительного вяжущего материала в портландцементном бетоне, включают гидравлическую реактивность шлака и его крупность.

Гидравлическая реактивность : В зависимости от процесса закалки структура гранулированного доменного шлака может варьироваться от кристаллической (медленная закалка) до стекловидной (быстрая закалка). Быстрая закалка важна, если должны быть достигнуты цементирующие свойства. Химический состав GGBFS, используемого в бетоне на портландцементе, также должен соответствовать ограничениям по содержанию серы и сульфатов, указанным в AASHTO M302. ⁽¹¹⁾

Крупность : Гранулированный доменный шлак представляет собой стекловидный зернистый материал, а его распределение частиц, форма и размер зерен варьируются в зависимости от химического состава и метода производства, от рассыпчатых частиц, подобных попкорну, до плотных зерен размером с песок.Окомкованный доменный шлак, в отличие от доменного шлака с воздушным охлаждением и вспученным, имеет относительно гладкую консистенцию и округлую форму. Измельчение уменьшает размер частиц до тонины цемента для использования в качестве гидравлического цемента, которая обычно составляет менее 3500 см ² /г. ⁽⁸⁾

Некоторые из свойств бетонных смесей, содержащих ГГБФС, которые представляют особый интерес, когда они используются в качестве частичной замены цемента, включают увеличение прочности, удобоукладываемость, теплоту гидратации, стойкость к реакции щелочного заполнителя, устойчивость к воздействию сульфатов и солевому отложению.

Развитие прочности : Бетон, содержащий GGBFS, набирает прочность несколько медленнее, чем бетон, содержащий только портландцемент, но в конечном итоге может развить эквивалентную прочность. Это может быть проблемой, когда важно раннее развитие прочности (поэтапное строительство, когда первая конструкция должна набрать прочность, прежде чем можно будет разместить вторую конструкцию). Низкие температуры (холодная погода) обычно оказывают более неблагоприятное влияние на набор прочности бетона, содержащего GGBFS, чем бетон, содержащий только портландцемент.

Удобоукладываемость : Бетон, содержащий GGBFS в качестве частичной замены цемента, обладает более длительной удобоукладываемостью и низкой осадкой при строительстве в жаркую погоду.

Теплота гидратации : Бетон, содержащий GGBFS, имеет более низкую теплоту гидратации, чем обычный бетон на портландцементе.

Реактивность щелочных заполнителей : Использование GGBFS в качестве частичной замены портландцемента может снизить количество доступных щелочей и уменьшить реакцию между некоторыми кремнистыми компонентами бетонных заполнителей и щелочами в бетоне.⁽⁹⁾

Сульфатостойкость : Использование GGBFS в качестве частичной замены цемента придает бетону умеренную стойкость к сульфатному воздействию. ⁽¹⁰⁾

Солевое образование отложений : Бетон, содержащий высокие концентрации GGBFS, может быть подвержен солевому отложению (потеря поверхностных слоев цементного раствора во время повторяющихся циклов замораживания-оттаивания). Из-за этой проблемы некоторые агентства ограничивают количество шлака в бетонной смеси на портландцементе до 25 процентов от общего веса цемента.⁽⁶⁾

КОНСТРУКТИВНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ

Смешанный дизайн

Наиболее часто используемые рекомендации по дозировке для использования GGBFS в конструкциях бетонных смесей описаны в ACI 226.1R. ⁽¹¹⁾ Некоторые агентства требуют, чтобы для выбранных бетонных смесей, подвергнутых воздействию солей против обледенения, также проводились испытания на солевое образование отложений. ^(6,12)

Структурный дизайн

Обычные методы проектирования дорожного покрытия AASHTO подходят для бетонных смесей, содержащих GGBFS.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ

Транспортировка и хранение материалов

GGBFS (или цемент, содержащий GGBFS) обрабатывается и хранится как обычный портландцемент.

Смешивание, размещение и уплотнение

То же оборудование и процедуры, которые используются для обычного бетона на портландцементе, могут использоваться для дозирования, смешивания, транспортировки, укладки и отделки бетона, содержащего GGBFS.

Отверждение

Более медленное нарастание прочности бетона, содержащего GGBFS, может потребовать удержания влаги в бетоне в течение более длительного периода времени, чем это обычно требуется для обычного бетона. Планирование строительства дорожного покрытия должно предусматривать достаточное время для заданного набора прочности до размещения транспортной нагрузки, начала циклов замерзания-оттаивания и применения противогололедных солей.

Контроль качества

Те же процедуры контроля качества, что и для обычного бетона на портландцементе, могут использоваться для бетона, содержащего GGBFS.

НЕРЕШЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Основной проблемой, связанной с использованием шлакового цемента, является заявленная потеря долговечности (сопротивляемость солевому отложению) бетона с открытым портландцементом, содержащего более 25 процентов шлакового цемента. Неизвестно, проводят ли какие-либо агентства США специальные исследования по этой проблеме (о некоторых исследованиях сообщалось в Канаде). ⁽⁵⁾ На этапе разработки смеси необходимо провести испытание на устойчивость к солевому отложению (ASTM C672) ⁽¹²⁾ для оценки потенциальных проблем долговечности, которые могут возникнуть при использовании уровней GGBFS.

ССЫЛКИ

Smith, MA Resources Policy , Vol.1, No.3, 1975.
Коллинз Р. Дж. и С. К. Цисельски. Переработка и использование отходов и побочных продуктов при строительстве дорог . Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог. Синтез дорожной практики 199, Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1994.
Афрани И.и К. Роджерс. «Влияние различных вяжущих материалов и отверждения на отложения бетона», Цементобетон и заполнители , декабрь 1994 г.
Уведомление о восстановленных материалах (RMAN). Агентство по охране окружающей среды, Федеральный реестр : май 1995 г.
Эмери, Дж. Дж. «Использование шлака при строительстве дорожного покрытия», Расширение совокупных ресурсов . Специальная техническая публикация ASTM 774, Американское общество испытаний и материалов, Филадельфия, 1982 г.
Хоган, Ф. Дж. «Влияние цемента из доменного шлака на реакционную способность щелочных заполнителей: обзор литературы», Цементный бетон и заполнители , Vol. 7, № 2, 1985.
Хутон, Р. Д. и Дж. Дж. Эмери «Сульфатостойкость канадского шлакового цемента», ACI Journal , Vol. 87, № 6, Американский институт бетона, ноябрь-декабрь 1990 г.
АКИ. «Измельченный гранулированный доменный шлак как вяжущий компонент в бетоне», Руководство по бетонным работам ACI , 1990 г., часть 1, Материалы и общие свойства бетона, Американский институт бетона, ACI 226.1Р, 1990.
Американское общество испытаний и материалов. Спецификация стандарта C672-92, «Сопротивление окалине бетонных поверхностей, подвергающихся воздействию противогололедных химикатов», Ежегодный сборник стандартов ASTM , том 04.02, 1993 г.

Предыдущий | Содержание | Далее

Расчет оптимальной смеси для высокообъемного шлакобетона с низким содержанием CO2 с учетом изменения климата и поглощения CO2 | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

Для оптимизации бетонной смеси необходимо установить целевую функцию и условия ограничения.В этом исследовании в качестве целевой функции используются чистые выбросы CO ₂. Чистые выбросы CO ₂ равны выбросам CO ₂ материала за вычетом поглощения CO ₂, вызванного карбонизацией. Ограничения включают требования к прочности, долговечности, обрабатываемости, содержанию компонентов, соотношению компонентов и абсолютному объему (Yeh 2007).

Объект Функция

CO

₂ Выбросы бетона

Общие выбросы CO ₂ бетона HVS включают выбросы бетонных материалов, транспортировки и смешивания (Lee and Wang 2016).Общие выбросы CO ₂ можно рассчитать следующим образом (Lee and Wang 2016):

$$ CO_{2 — e} = CO_{2 — eM} + CO_{2 — eT} + CO_{2 — eP} $ $

(1)

где $ CO_{2 — e} $, $ CO_{2 — eM} $, $ CO_{2 — eT} $ и $ CO_{2 — eP} $ представляют собой общее количество CO ₂ выбросы, CO ₂ выбросы от бетонных материалов, CO ₂ выбросы от транспорта и CO ₂ выбросы от смешивания бетона, соответственно.$CO_{2 — eM} $ можно рассчитать исходя из бетонной смеси и единицы выбросов CO ₂ компонентов бетона следующим образом:

$$ CO_{2 — eM} = {\text{CO}} _{2 — C} * C + {\text{CO}}_{2 — SG} * SG + {\text{CO}}_{2 — W} * W + {\text{CO}}_{ 2 — CA} *CA + {\text{CO}}_{2 — S} *S + {\text{CO}}_{2 — SP} *SP $$

(2)

где $ {\text{CO}}_{2 — C} $, $ {\text{CO}}_{2 — SG} $, $ {\text{CO}}_{ 2 — W} $, $ {\text{CO}}_{2 — CA} $, $ {\text{CO}}_{2 — S} $ и $ {\text{ СО}}_{2 — СП} $ — единица СО ₂ выбросов цемента, шлака, воды, крупного заполнителя, песка и суперпластификатора соответственно и $Ц$, $СГ$, \ (W\), $CA$, $S$ и $SP$ — массы цемента, шлака, воды, крупного заполнителя, песка и суперпластификатора в бетонных смесях соответственно.{{r_ {CSH}}} 3 {\ текст {CaCO}} _ {3} \ пуля 2 {\ текст {SiO}} _ {2} \ пуля 3 {\ текст {H}} _ {2} {\ текст {O}} $$

(4)

Согласно уравнениям. (3) и (4), 1 кг гидроксида кальция (CH) и 1 кг гидрата силиката кальция (CSH) могут поглощать 0,594 кг CO ₂ и 0,385 кг CO ₂ соответственно. Следовательно, для 1 м ³ из газированного бетона, CO ₂ Содержание поглощения м = 0,594 CH + 0.385 CSH , где CH и CSH представляют собой массу CH и CSH в 1 м. ³ бетон соответственно.

Для бетонных структурных элементов поглощение CO ₂ связано с открытой поверхностью ( S ), глубиной карбонизации ($ x_{c} $), и содержанием поглощения CO ₂ на 1 м ³ из карбонатного бетона ($M$) (Papadakis 2000). Например, рассмотрим бетонную колонну квадратного сечения (длина h ₁ , площадь a ₁ на a ₁ ). Квадратная колонна имеет четыре стороны, обращенные к окружающей среде; следовательно, площадь поверхности экспонирования составляет S = 4 × a ₁ × ч ₁ .Кроме того, объем бетонной колонны V = A ₁ × A ₁ × H

и открытая поверхность может быть переписана как

S = 4 V / а ₁ . Когда объем бетона составляет 1 м ³ , открытая поверхность составляет S = 4/ a ₁ . Содержание поглощения CO ₂ в бетонной колонне ($ CO_{2UP} $) можно определить следующим образом:

$$ CO_{2UP} = M*S*x_{c} = (0.594CH + 0,385CSH)*\left( {4/a_{1} } \right)*x_{c} $$

(5)

Согласно формуле. (5), с увеличением отношения поверхности к объему (4/ a ₁) поглощающая способность CO ₂ увеличивается. Уравнение (5) справедливо для бетонной колонны. Для других структурных элементов, таких как плиты, мы используем аналогичный метод для расчета содержания поглощения CO ₂. Например, рассмотрим бетонную плиту в здании (глубина плиты h ₂ и площадь плиты a ₂ × b ₂ ).Плита в здании имеет шесть поверхностей, то есть четыре боковые поверхности и две поверхности основания. Четыре боковые поверхности плиты закрыты стеновыми элементами таким образом, чтобы боковые поверхности не были доступны для CO ₂ окружающей среды. Две основные поверхности доступны для CO ₂ окружающей среды. Площадь экспонируемой поверхности составляет S ₂ = 2 × a ₂ × b ₂ . Кроме того, объем бетонной плиты V 2 = A ₂ × B ₂ × H ₂, а также открытая поверхность может быть переписана как S ₂ = 2 × В ₂ / ч ₂ .Когда объем бетона составляет 1 м ³ , открытая поверхность составляет S ₂ = 2/ ч ₂ . Содержание поглощения CO ₂ в плите можно определить следующим образом:

$$ CO_{2UP} = M*S*x_{c} = (0,594CH + 0,385CSH)*\left( {2/h_{ 2} } \right)*x_{c} $$

(6)

Как показано в уравнении. (6), по мере увеличения отношения поверхности к объему 2/ ч ₂ способность поглощения CO ₂ увеличивается.

Объектная функция

В этом исследовании в качестве целевой функции используются чистые выбросы CO ₂ (\( {\text{CO}}_{2net} \}). Чистые выбросы CO ₂ равны выбросам CO ₂ материала за вычетом поглощения CO ₂, вызванного карбонизацией. Целевая функция оптимизации рассчитывается следующим образом:

$$ {\text{CO}}_{2net} = CO_{2 — em} — CO_{2UP} . $$

(7)

Условия ограничения

Целевая функция (минимальные чистые выбросы CO ₂) зависит от различных ограничений, таких как прочность бетона, долговечность, удобоукладываемость, содержание компонентов, соотношение компонентов и абсолютный объем (Yeh 2007).{r} \) требуемая осадка бетона.

Диапазон компонентов следующий:

$$ нижний \le компонент \le верхний $$

(11)

, где компонентами являются цемент, шлак, вода, мелкий заполнитель, крупный заполнитель или суперпластификатор. В таблице 2 показаны нижний и верхний пределы компонентов бетона (Yeh 2007).

Таблица 2. Нижний и верхний пределы бетонных компонентов.

Ограничение соотношения компонентов следующее:

$$ R_{l} \le R_{i} \le R_{u} $$

(12)

где $ R_{i} $ — соотношение компонентов (соотношение воды и вяжущего, шлака и вяжущего, мелкого заполнителя и общего заполнителя, общего заполнителя и вяжущего и водо-твердого). ) и $ R_{l} $ и $ R_{u} $ — нижний и верхний пределы отношения компонентов соответственно.В таблице 3 показаны ограничения на соотношение компонентов (Yeh 2007).

Таблица 3. Ограничения по соотношению компонентов.

Абсолютное ограничение объема выглядит следующим образом:

$$ \frac{W}{{\uprho_{\text{W}} }} + \frac{C}{{\uprho_{\text{C}} }} + \frac{SG}{{\uprho_{\text{SG}}}} + \frac{S}{{\uprho_{\text{S}}}} + \frac{CA}{{\uprho_{\ text{CA}} }} + \frac{SP}{{\uprho_{\text{SP}} }} + V_{air} = 1 $$

(13)

где $ \uprho_{\text{W}} $, $ \uprho_{\text{C}} $, $ \uprho_{\text{SG}} $, $ \uprho_{ \text{S}} $, $ \uprho_{\text{CA}} $, и $ \uprho_{\text{SP}} $ — плотности воды, цемента, шлака, песка, крупнозернистого заполнителя и суперпластификатора соответственно, а $V_{air} $ — объем воздуха в бетоне.Плотности воды, цемента, шлака, песка, крупного заполнителя и суперпластификатора составляют 1000, 3150, 2890, 2610, 2700 и 1220 кг/м ³ соответственно. Уравнение (13) означает, что сумма каждого компонента бетона должна равняться 1 м ³ (Yeh 2007).

Оценка свойств бетона с добавлением шлака

В нашем предыдущем исследовании (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017) мы предложили комплексную модель гидратации, прочности и долговечности бетона HVS. Уровень реакции цемента и шлака рассчитывается в соответствии с моделью смешанной гидратации цемента.По степени реакции вяжущего рассчитывали прочность на сжатие и содержание карбонизирующихся веществ в вяжущем. Глубина карбонизации бетона HVS прогнозировалась в зависимости от его свойств и условий воздействия. Входными параметрами модели гидратация-прочность-долговечность являются бетонная смесь и условия твердения. Результатом комплексной модели являются характеристики бетона, такие как тепловые характеристики, механические характеристики и долговечность.Комплексная модель применима к бетону с различными классами прочности (высокой, средней и низкой прочности) и различными классами замещения шлака (с низким и высоким содержанием шлака) (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017).

Модель набора прочности

Прочность на сжатие шлакосодержащего бетона f _c можно проанализировать на основе содержания гидрата силиката кальция следующим образом (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017):

$$ CSH(t) = 2.85(f_{S,C} *C*\alpha + f_{S,P} *SG*\alpha_{SG} ) $$

(14)

$$ f_{c} (t) = 57,41\frac{CSH(t)}{W} — 11,63 $$

(15)

где $ \alpha $ и $ \alpha_{SG} $ — степени реакции цемента и шлака соответственно, а $ f_{S,C} $ и $ f_{S,P} $ — массовые доли SiO ₂ в цементе и шлаке соответственно. Коэффициент 2,85 представляет собой отношение молярной массы CSH к массе оксида SiO ₂ в CSH.{t} {\frac{{d\alpha_{SG} }}{dt}} \), где $ \frac{{d\alpha_{SG} }}{dt} $ — скорость реакции шлака. Подробные уравнения для $ \frac{d\alpha }{dt} $ и $ \frac{{d\alpha_{SG} }}{dt} $ доступны в наших предыдущих исследованиях (Lee and Wang 2016; Ван и Парк, 2017 г.). Единица прочности на сжатие в уравнении. (15) – МПа.

Валидация модели гидратации и модели прочности показаны на рис. 1a, b соответственно. Для испытания степени реакции шлака отношение воды к вяжущему в образцах пасты равнялось 0.5, уровень замены шлака составлял от 0 до 67%, а температура отверждения варьировалась от 5 до 40 °C. Для испытания на прочность соотношение воды и вяжущего составляло 0,59, коэффициент замещения шлака составлял 0–0,75, возраст при испытании на прочность при сжатии составлял 1 день–18 месяцев, а температура отверждения составляла 20 °C.

Рис. 1

Интегрированная модель гидратации и прочности бетона HVS.

На рис. 1c–f показан анализ параметров степени реакции и набора прочности шлакобетона.Когда шлак заменяет часть цемента, степень гидратации цемента увеличивается из-за эффекта разбавления шлака (рис. 1c). Для бетона с низким водовяжущим очень важен эффект разбавления, и степень гидратации цемента увеличивается более значительно (рис. 1в). С увеличением степени замещения шлака щелочное активирующее действие гидроксида кальция ослабевает, а также уменьшается количество реакционного шлака (рис. 1г). Для бетона с низким водовяжущим отношением прирост прочности на сжатие более заметен, чем для бетона с высоким водовяжущим (рис.{{}} \) — глубина карбонизации бетона, $ D $ — коэффициент диффузии CO ₂, $ [CO_{2} ]_{ 0} $ — молярная концентрация CO ₂ при поверхности бетона, $ [CH ] $ — молярное содержание гидроксида кальция, $ [CSH ] $ — молярное содержание произведенного CSH, $ \varepsilon $ — пористость бетона, а RH — это относительная влажность окружающей среды. $ [CH ]+ 3[CSH ] $ в знаменателе уравнения. (16) – содержание карбонизируемого материала. В условиях изменения климата концентрация CO ₂ и коэффициент диффузии зависят от времени.{t} {\left[ D \right]_{t} } dt}}{t} \) использовались для условий изменения климата (Lee and Wang 2016; Papadakis 2000).

Содержание кальция в уравнении. (16) можно определить по степени реакции вяжущих следующим образом:

$$ CH = C*\alpha *CH_{CE} — SG*\alpha_{SG} *\nu_{SG} $$

(18)

где $ CH_{CE} $ — содержание произведенного гидроксида кальция при гидратации единицы цемента и $ \nu_{SG} $ — содержание израсходованного гидроксида кальция при реакции единицы шлака.Уравнение (18) учитывает как производство гидроксида кальция в результате гидратации цемента, так и потребление гидроксида кальция в результате реакции со шлаком.

Пористость бетона $ \varepsilon $ можно определить по степени реакции вяжущих следующим образом:

$$ \varepsilon = {\raise0.7ex\hbox{$W$} \!\mathord{\left / {\vphantom {W {\rho_{W} }}}\right.\kern-0pt} \!\lower0.7ex\hbox{${\rho_{W} }$}} — 0,25*C*\alpha — 0,3*\alpha_{SG} *SG — \Delta \varepsilon_{C} $$

(19)

, где $ \Delta \varepsilon_{C} $ — уменьшение пористости из-за карбонизации, которое можно определить на основе изменения объема реагентов и продуктов реакции карбонизации (Lee and Wang 2016; Papadakis 2000).

Влияние температуры окружающей среды на диффузию CO ₂ можно рассмотреть с помощью уравнения Аррениуса следующим образом:

$$ D(T) = D_{ref} \exp \left[ {\beta (\frac{1} {{T_{ref} }} — \frac{1}{T})} \right] $$

(20)

где $ D_{ref} $ коэффициент диффузии CO ₂ при эталонной температуре T _ref , $ D(T) $ это коэффициент диффузии CO ₂ при температуре T , а $ \beta $ — энергия активации CO ₂ ($ \beta $ = 4000) (Stewart et al.2011).

На рисунке 2а показана проверка модели карбонизации (соотношение воды и вяжущего в образце составляло 0,59, коэффициент замещения шлака составлял 0–0,75, а возраст отверждения перед испытанием на карбонизацию составлял 3 дня или 28 дней). На рисунке 2b показан анализ параметров карбонизации шлакобетона. Когда шлак заменяет часть цемента, глубина карбонизации бетона увеличивается. Глубина карбонизации уменьшается с уменьшением отношения воды к связующему.

Рис. 2

Проверка и анализ параметров модели карбонизации.

Модель удобоукладываемости

Согласно результатам предыдущих экспериментов (Lim et al. 2004; Thomas 2013), осадку бетона с шлаковой смесью можно определить по следующей формуле:

$$ осадка = — 250*\frac{W}{ C + SG} + 0,088*W — 146\frac{S}{S + CA} + 18*\frac{SG}{C + SG} + 0,199*SP + 341. $$

(21)

Из этого уравнения следует, что осадка бетона увеличивается с увеличением содержания воды, коэффициента замещения шлака и содержания суперпластификатора и уменьшается с увеличением отношения воды к вяжущему и содержания песка.Единица измерения в уравнении. (21) мм.

В соответствии с пропорциями смешивания Lim et al. (2004), связь между содержанием суперпластификатора и соотношением воды и вяжущего показана следующим образом:

$$ \begin{array}{*{20}c} {SP = 18,43 — 37,11\frac{W}{C + SG}} & {(for\frac{W}{C + SG} \le 0,5)} \\ {SP = 0} & {(for\frac{W}{C + SG} > 0,5)} \\ \end{массив} $$

(22)

Из этого уравнения следует, что при снижении отношения воды к вяжущему содержание суперпластификатора в бетонных смесях должно увеличиваться.Кроме того, следует отметить, что уравнения. (21) и (22) регрессированы из ссылок (Lim et al. 2004; Thomas 2013). Если марки суперпластификатора изменены, уравнение может измениться.

Резюме модели оценки свойств

Во втором разделе мы определяем условия ограничений и целевую функцию оптимизации бетонной смеси. Мы установили целевую функцию как минимальные чистые выбросы CO ₂. Эти ограничительные условия включают такие свойства, как прочность, стойкость к карбонизации и обрабатываемость.Прочность и карбонизация бетона HVS оценивались с помощью модели гидратации смешанного цемента, подтвержденной нашими предыдущими исследованиями (Lee and Wang 2016; Wang and Park 2017). полученный.

Метод решения целевой функции с ограничениями включает генетический алгоритм (Mathworks 2019). Генетический алгоритм возник в результате компьютерного моделирования биологических систем.Основные шаги генетического алгоритма: (1) создание случайной популяции; (2) определить индивидуальную пригодность и сделать выбор в соответствии с пригодностью; (3) генерировать новых особей на основе операций скрещивания и мутации; (iv) проверить условия прекращения. Если условие завершения не выполнено, вернитесь к шагу (2).

В этом исследовании мы использовали набор инструментов глобальной оптимизации MATLAB для оптимизации цели с условиями ограничения (Mathworks 2019). Целевая функция и уравнение ограничения задавались в наборе инструментов глобальной оптимизации MATLAB, а оптимальная смесь, удовлетворяющая различным ограничениям, находилась в соответствии с генетическим алгоритмом.

Бетон из шлака: как приготовить своими руками

Как приготовить шлакобетон

Цемент со шлаком пропорции для бетона

Технология производства

Состав возможных смесей шлакобетона

Технические характеристики

Портландцемент и шлакопортландцемент имеют такие отличия:

Как приготовить шлакобетон

Сфера использования

Сферы применения портландцемента со шлаком:

Выбор сырья и особенности хранения

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

Портландцемент класс 400

Портландцемент класс 500

Особенности применения шлакоцемента

Недостатки

Цемент со шлаком пропорции для бетона

Применение смеси цемента со шлаком

Особенности смесей в рамках бытового применения

Цемент со шлаком: применение смеси

Технология производства

Состав возможных смесей шлакобетона

Технические характеристики

Выбор сырья и особенности хранения

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

Портландцемент класс 400

Портландцемент класс 500

Сферы применения

Особенности шлакощелочного бетона

Page 2

Цемент со шлаком: применение смеси

Технология производства

Состав возможных смесей шлакобетона

Технические характеристики

Выбор сырья и особенности хранения

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

Портландцемент класс 400

Портландцемент класс 500

Сферы применения

Особенности шлакощелочного бетона

Шлакоцемент: определение понятия, главные особенности, правильные пропорции

Особенности стройматериала

Бетон из граншлака: состав и пропорции

Особенности и области применения

Количественное соотношение материалов

Технология изготовления

Шлакоблок из угольного шлака ТЭС, как замесить раствор, сколько нужно шлака, песка, цемента, воды?

Бетон из шлака (шлакобетон). Статьи компании ««МК-ОМБ» (мастер класс-оборудование малого бизнеса)»

Цемент со шлаком — что это за материал, как применять в строительстве

Особенности стройматериала

Составление шлакоцемента

Зачем использовать шлакоцемент в бетоне?

Пропорционирование бетона шлакоцементом

Смеси для повторного дозирования со шлакоцементом

Прочность шлакоцемента

Почему важны улучшенные сильные стороны?

Как шлакоцемент повышает прочность?

Как шлакоцемент влияет на набор прочности?

Каковы преимущества повышенной прочности

Для общего использования

Вяжущие материалы

Воздействие сульфатов

Бетонная масса

Щелочи-кремнезем и Щелочно-агрегатная реактивность

Воздействие против обледенения соли

Заморозка-оттепель Долговечность

Шлаковый цемент – обзор

15.4.3 Незначительное расширение, но ниже, чем у OPC

Шлакобетон – обзор

11.4 Подробный обзор морозостойкости систем щелочно-активированного шлака (ААС)

Объект Функция

CO

и открытая поверхность может быть переписана как

Объектная функция

Условия ограничения

Оценка свойств бетона с добавлением шлака

Модель набора прочности

Щелочи-кремнезем и
Щелочно-агрегатная реактивность

Воздействие против обледенения
соли

Заморозка-оттепель
Долговечность