Пуццолана что это: Пуццолановый цемент, производство и применение пуццоланового цемента.

Пуццолановый цемент, производство и применение пуццоланового цемента.

Пуццолановым цементом называется  гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях, получаемое путем совместного помола цементного клинкера с активной минеральной добавкой или тщательным смешением в сухом виде тех же раздельно измельченных материалов.

Весовое содержание добавок зависит от их состава и свойств. Содержание добавок осадочного происхождения составляет 20-35%, добавок вулканического происхождения обожженной глины, глиежа и топливной золы 25-40%. Устанавливая оптимальное соотношение между цементным клинкером и активной минеральной добавкой, приходится также учитывать и минералогический состав клинкера. При помоле пуццоланового цемента добавляют гипс в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания, с тем, однако, чтобы содержание SO3 в пуццолановом цементе не превышало 3,5%.

Производство пуццоланового цемента по наиболее распространенному способу — совместному помолу — отличается от производства цемента тем, что клинкер, выходящий из печи, размалывается в  многокамерной мельнице вместе с активной минеральной добавкой и гипсом. До помола добавку дробят и сушат в сушильном барабане, гипс же только дробят. Поскольку расходы по получению клинкера выше, чем расходы по дроблению и сушке добавки, себестоимость пуццоланового цемента ниже себестоимости цемента. С увеличением количества вводимой добавки себестоимость уменьшается.

Требуемое количество добавки зависит от активности: чем она выше, тем меньше ее вводится в пуццолановый цемент. Хотя мaлоактивныe дешевые добавки вводимые в большем количестве (чем активные), понижают стоимость цемента, все же нет оснований считать эти добавки более выгодными. Даже при оптимальных дозировках они дают пуццолановый цемент меньшей прочности, чем более активные добавки, так как содержат сравнительно больше инертных составляющих.

Пуццолановый цемент можно изготовлять не только на заводах, но и непосредственно на стройках, в специальных сушильно-помольных установках, где активная минеральная добавка высушивается, размалывается и смешивается с цементом или осуществляется совместный помол клинкера с предварительно высушенной добавкой. При этом транспортируется только клинкер, так как перевозить его удобнее, чем измолотый цемент; кроме того, уменьшается загрузка транспорта, так как добавка является местным материалом. Наряду с этим, на стройках получают свежеизготовленныЙ пуццолановый цемент, состав которого можно изменять, вводя в него наполнители. Однако строительство помольных установок может оказываться рентабельным только на очень крупных стройках.

В других случаях можно применять предложенную С. В. Шестоперовым мокрую пуццоланизацию цемента, при которой активная минеральная добавка в смеси с водой вводится в виде водной суспензии в бетономешалку в процессе изготовления бетонной смеси. Это возможно лишь при легко распускающихся в воде добавках, какими являются многие виды трепелов и диатомитов. Мокрая присадка гидравлических добавок была впервые применена на строительстве канала имени Москвы. Наряду с мокрой возможна и сухая присадка в бетономешалку тонкоизмолотой добавки. Однако в этом случае она хуже смешивается с цементом.

Требования стандарта к тонкости помола такие же, что и для цемента, остаток на сите №008 не должен превышать 15%. Однако целесообразно размалывать пуццолановый цемент возможно более тонко, так как при этом увеличивается поверхность взаимодействия между реагирующими компонентами, что ведет к ускорению твердения. Весьма эффективен, особенно при использовании мягких добавок, двухступенчатый помол, при которого вначале измельчают цементный клинкер с гипсом до обычной или несколько меньшей удельной поверхности, а затем в мельницу подают активную минеральную добавку, и всю смесь измельчают до заданной тонкости помола. При совместном помоле, когда в мельницу одновременно загружают клинкер, добавку и гипс, добавка размалывается в первую очередь, и она оказывается измельченной более тонко, чем цементным клинкер, что понижает свойства пуццоланового цемента.

При твердении пуццоланового цемента вначале взаимодействуют с водой цементные частицы, образуя гидрат окиси кальция, двухкальциевый гидросиликат С₂SН₂ и высокоосновные гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Наличие активной минеральной добавки ускоряет гидратацию и гидролиз цементной части пуццоланового цемента. Вслед за этим активная составляющая добавок вступает во взаимодействие с продуктами гидратации цемента, в первую очередь с гидратом окиси кальция. Это вызывает постепенное уменьшение концентрации извести в жидкой фазе твердеющей системы, в результате чего двухкальциевый гидросиликат переходит в однокальциевый — CSH (В), а высокоосновные гидроалюминаты — в менее основные. При взаимодействии гидроалюминатов и активного Si0₂ возможно образование сульфатостойких гидрогранатов типа 3СаО*Аl₂О₃* xSi0₂(6-2х) Н₂О, которые значительно быстрее возникают при автоклавном твердении.

Пуццолановые цементы, при твердении которых связывается гидрат окиси кальция и образуются менее основные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, чем при твердении цемента, значительно более стойки по отношению к выщелачиванию пресной водой и к воздействию минерализованых вод.

Некоторые активные минеральные добавки, например обожженная глина, содержат довольно много активного глинозема, который при взаимодействии с гидратом окиси кальция образует в процессе твердения значительное количество гидроалюмината кальция, способствующего образованию дополнительного количества гидросульфоалюмината кальция при сульфатной коррозии. Поэтому пуццолановый цемент на основе обожженной глины в течение длительного времени рекомендовали лишь для сооружений, подверженных воздействию пресных вод.

Однако работы И. С. Канцепольского показали, что если каолинитовые и полиминеральные глины обжигать при температуре перехода аморфного глинозема в кристаллическое состояние (900-1000 °C), то при таком обжиге глинозем теряет свою химическую активность, а кремнезем в определенной степени сохраняет ее. Таким образом, обожженные глины повышают сульфатостойкость цемента. Сульфатостойкий цемент получается в этом случае при повышенных дозировках высокообожженных глин (30% и выше). На этой основе в Средней Азии выпускается глиеж-цемент, стойкий как в пресных, так и в минерализованных водах. Растворимого глинозема в глиеже должно быть не более 3%.

При взаимодействии с водой и гидратом окиси кальция, образующегося при твердении цемента, отдельные зерна измельченной добавки увеличиваются в объеме (набухают). Это вызывает уплотнение раствора или бетона. Уплотнение увеличивает также водо- и солестойкость пуццоланового цемента, так как затрудняет проникновение агрессивных вод внутрь бетонного массива и препятствует разрушению бетона. Поэтому при определении активности минеральной добавки необходимо устанавливать степень ее набухания в известковой воде.

Объемный вес пуццоланового (трепельного) цемента в рыхлом состоянии 800-1000 кг/м³, а в уплотненном 1200-1600 кг/м³. Удельный вес его — 2,7-2,9. Следовательно, как объемный, так и удельный вес пуццоланового цемента ниже, чем у цемента. Поэтому выход теста из пуццоланового цемента больше, чем из цемента. При одном и том же весовом количестве вяжущего вещества из пуццоланового цемента получается более плотный и водонепроницаемый бетон, так как объем этого количества пуццоланового цемента больше объема цемента.

Пуццолановый цемент твердеет медленнее, чем цемент. При стандартных испытаниях в трамбованных образцах из раствора жесткой консистенции впервые сроки он обладает меньшей прочностью, чем цемент, из которого он изготовлен. Однако в дальнейшем пуццолановый цемент догоняет и даже перегоняет его порочности, причем чем активнее добавка, тем в более короткий срок это происходит.

Более высокая конечная прочность пуццоланового цемента объясняется тем, что общее количество гидросиликата кальция, образующегося в пуццолановом цементе, больше, чем в цементе. Медленное нарастание прочности пуццоланового цемента впервые сроки вызывается тем, что вводимая добавка как бы разбавляет цементный раствор, уменьшает количество чистого цемента. Однако, как только значительное количество активного кремнезема добавки вступит во взаимодействие с выделяющимся гидратом окиси кальция, твердение значительно ускоряется и прочность растворов из пуццоланового цемента становится такой же, как и у растворов из цемента. Поэтому растворы и бетоны на пуццолановом цементе должны находиться во влажной среде более продолжительное время, чем изделия из цемента.

Замедление твердения вызывается также большей водопотребностью пуццолановых цементов, особенно изготовляемых на основе трепелов и диатомитов. Введение активных минеральных добавок увеличивает количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты примерно с 25 до 30-40% и выше. Соответственно повышается и нормальная густота раствора с песком 1:3. При использовании в качестве добавок трасса или туфа водопотребность пуццоланового цемента несколько меньше, но все же превышает водопотре6ность цемента.

Повышенный расход воды и ряд других причин вызывают необходимость увеличивать расход пуццоланового цемента на 1м3 бетона на 15-20% по сравнению с цементом той же марки. Вид используемой добавки влияет на свойства пуццоланового цемента. Поэтому, чтобы иметь более точное представление о свойствах данного вяжущего, вместо обобщенного названия «пуццолановый цемент» целесообразнее применять частные названия: трепельный цемент, трассовый и т. д.

Не повышает водопотребности бетонной смеси добавка золы уноса, которую можно вводить в состав, как цемента, так и бетонной смеси. Замена золой части цемента позволяет уменьшить его расход, практически не ухудшая качества бетона.

При испытании стандартных трамбованных образцов из растворов жесткой консистенции отставание пуццоланового цемента по прочности наблюдается лишь в течение очень краткого времени, так как сказывается высокая уплотняющая способность гидравлических добавок и больший выход цементного теста.

При испытании в образцах из растворов пластичной консистенции, т. е. в условиях, более близких к практическим, скорость нарастания прочности пуццоланового цемента замедляется больше и в большинстве случаев даже в отдаленные сроки она не достигает прочности цемента.

Твердение пуццоланового цемента можно ускорить, применяя ряд мероприятий, в частности используя более активные добавки, клинкер с повышенным содержанием трехкальцииевого силиката и трехкальциевого алюмината, которые весьма быстро гидратируются. Ускоряют твердение также более тонкий помол пуццоланового цемента, увеличение в известных пределах дозировки гипса, а также добавка хлористого кальция.

Марки пуццоланового цемента по ГОСТ 970-61: 300, 400, 500 и 600. Они соответствуют пределу прочности при сжатии через 28 суток образцов из раствора жесткой консистенции в кг/см². Намечаемый к введению ГОСТ 10178-62 предусматривает марки 200, 250, 300, 400 и 450 при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции. Предел прочности при изгибе должен быть соответственно не менее: 35, 40, 50, 60 и 65 кг/см².

При твердении пуцоланового цемента вследствие более медленного течения этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении цемента. Однако снижение тепловыделения не пропорционально содержанию добавки (оно меньше), что объясняется ускорением гидратации цементных зерен.

Стандарт предусматривает такие же сроки схватывания для пуццоланового цемента, как и для цемента: начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец не позднее 12 ч. Пуццолановый цемент должен обнаруживать равномерность изменения объема при испытании кипячением и в парах воды.

Водоотделение пуццолановых цементов меньше, чем у цемента, при твердых добавках (трасс, туф и др.) оно мало отличается от водоотделения цемента. Усадка и набухание пуццоланового цемента, при твердении на воздухе и в воде, более высокие, чем у цемента, причем наибольшую усадку и набухание дают пуццолановые цементы на основе добавок осадочного происхождения.

Пуццолановый цемент уступает цементу по воздухостойкости. При достаточно длительном твердении во влажных условиях в первые сроки он не обнаруживает обычно при дальнейшем твердении на воздухе снижения прочности. Однако прирост прочности в этом случае значительно меньше, чем при хранении в воде.

Применять пуццолановый цемент при пониженных температурах нецелесообразно, так как при этом сильно замедляется и без того медленное твердение этого цемента. Наоборот повышенная температура в сочетании с влажной средой дает благоприятные результаты. Поэтому ускорение твердения пуццоланового цемента путем водотепловой обработки дает относительно больший эффект, чем для цемента. Пуццолановый цемент обнаруживает меньшую морозостойкость чем цемент.

Прочность пуццоланового цемента при длительном хранении (на складах) понижается быстрее, чем прочность цемента вследствие большей гигроскопичности активных минеральных добавок. Они поглощают влагу из воздуха, а это вызывает гидратацию некоторой части пуццоланового цемента.

Для повышения сульфатостойкости пуццолановый цемент изготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого алюмината (не более 8%.). Такой продукт  носит название сульфатостойкого пуццоланового цемента. Содержание С₃S в нем не должно превышать 50%.

Пуццолановый цемент применяют для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию пресных и сульфатных вод. Его можно использовать и для конструкций, а также строительных растворов, находящихся в условиях повышенной влажности. Его применяют также для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений. Вследствие пониженной морозо- и воздухостойкости этот цемент не рекомендуется использовать в наземных бетонных и железобетонных конструкциях в условиях воздушного твердения. Наблюдающееся при этом быстрое высыхание может приостановить твердение и вызвать значительную усадку цемента. Не рекомендуется также применять пуццолановый цемент для тех частей сооружений, которые находятся на переменном уровне воды в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания.

пуццолана — это… Что такое пуццолана?

Влияние пуццолановых добавок на свойства бетона

Влияние пуццолановых добавок на свойства бетона

Каждый результат представляет собой среднюю из испытаний 10—20 образцов портландцемента или пуццоланового портландцемента, твердевших в различных условиях (во влажной камере и в ванне с гидравлическим затвором). Для изготовления цементов были применены все виды- пуццолановых добавок: пемза, диатомито-вые сланцы и земли, вулканический пепел, сырые и обожженные глины.

Хотя прочность на сжатие у бетонов из пуццоланового портландцемента оказалась несколько ниже, чем у соответствующих чистых портландцементных бетонов, абсолютные показатели прочности у тех и других можно считать вполне удовлетворительными.

Пемза считается одной из добавок, понижающих прочность цемента и бетона. Правда, ее качество можно улучшить с помощью обжига и тонкого помола. Но такая обработка повышает стоимость добавки, и (поэтому гораздо выгоднее применять ее в натуральном виде, если при этом можно получить бетон удовлетворительной прочности. Образцы готовились из цемента и пемзы, взятых в различных соотношениях. Пемза из района Фресно, Калифорния, применялась в натуральном виде.

Величина модуля Юнга колебалась от 280 000 до 308 000 кг/см2 к 28 суткам и от 370 000 до 390 000 кг/см2 к 5 годам. Соответствующие величины для коэффициента Пуассона составляли от 0,17 до 0,18 к 28 суткам и от 0,21 до 0,22” к 5 годам.

Одной из лучших добавок с точки зрения роста прочности цемента и бетона является летучая зола.

Рис. 1. Пуццолановый портландцемент выделяет меньше тепла, чем протландцементы I и II, и с меньшей скоростью, что дает лучшие результаты для бетона, чем искусственное охлаждение:
а — теплота гидратации; б—повышение температуры; 1—портландцемент I; 2— портландцемент II; 3 — пуццолановый портландцемент II с 25% добавки; 4— портландцемент IV

Данные не отличались сколько-нибудь заметными колебаниями для каждого срока твердения; по мере увеличения срока твердения и роста прочности соответственно увеличивались и показатели модуля Юнга и коэффициента Пуассона. .

По величине тепловыделения и повышению температуры бетон из портландцемента типа II с добавкой летучей золы практически не отличается от бетона из портландцемента типа IV (низкотер-мичного) без всяких добавок (рис. 1). Это означает, что термическая усадка такого бетона после охлаждения его до средней постоянной температуры должна быть меньше, — весьма важное свойство для массивных сооружений. Опыты, представленные на рис. 1, проводились в камерах с адиабатически регулируемой температурой хранения; расход цемента при изготовлении образцов массивного бетона составлял около 220 кг/м3.

Усадка при высыхании у бетона из пуццол а нового портланд-цемента с высококачественными пуццоланами не намного выше, чем у такого же бетона из чистого портландцемента. В качестве пуццолановой добавки в этих опытах применялся обожженный опаловидный сланец. При введении до 25% он даже несколько снизил усадку.

Аналогичные данные по усадке получены и для бетона, изготовленного из пуццоланового портландцемента с добавкой летучей золы. Эти данные представляют собой средние результаты из пяти серий испытаний, причем летучая зола была взята из двух различных источников. В качестве природных заполнителей использовались различные материалы. И в этом случае добавка летучей золы во всех дозировках снизила усадку бетона при высыхании.

Рис. 2. Трещииоустойчивость бетона увеличивается при применении пуццоланового портландцемента:
I — температурный цикл; II — напряжения; III — разрушение образца; 1 — портландцемент I; 2— портландцемент И; 3 — пуццолановый портландцемет II с 30% пемзы; 4 — портландцемент IV

Применение пуццолановых цементов улучшает способность бетона к расширению, т. е. его трещиноустойчивость, как видно из рис. 2. Образцы диаметром 15 см и длиной 60 см, изготовленные из различных видов цементов (обыкновенного, умеренно термичного, низкотермичнош и пуццоланового) с одними и теми же заполнителями, помещались в герметически закрытые оболочки из мягкой меди с укрепленными на них в продольном направлении приборами для измерения деформации. Образцы подвергались воздействию переменных циклов повышения и понижения температуры в соответствии с величинами теплоты гидратации каждого цемента. Как только образцы обнаруживали тенденцию к расширению, их специальными пружинными зажимами устанавливали на постоянную длину. Затем, после охлаждения и снятия сжимающих напряжений, образцы переносили в пружинную натяжную рамку, устанавливали на постоянную длину и подвергали действию растягивающих усилий. Образцы из обыкновенного и умеренно термичного цемента разрушались, не достигнув первоначальной исходной температуры. Образцы из низкотермичного и пуццоланового цемента выдерживались при начальной температуре в течение известного времени, а затем медленно охлаждались, причем исходная длина их оставалась неизменной. Как видно из графика на нижней части рис. 31, они до разрушения выдержали напряжение от 21 до 19 кг/см2, причем пуццолановый цемент показал гораздо большую степень пластической деформации при постоянной температуре. Этот опыт объясняет причину появления легких трещин в сооружениях, изготовленных из низкотермичных и пуццолановых цементов, а также повышенной способности бетона из пуццоланового цемента к сопротивлению высоким напряжениям, которые возникают при пластической деформации.

Рис. 3. Многие пуццолановые добавки уменьшают расширение раствора и бетона, вызываемое реакцией щелочи — заполнители:
1 — портландцемент без добавок; 2 — портландцемент с добавкой 20% чистого кварца; 3 — с добавкой 20% необожженного сланца; 4 — с добавкой 20% пемзы: 5 — с добавкой 20% летучей золы; 6 — с добавкой 20% обожженного сланца; 7— с добавкой 20% необработанного опала: 8 — с добавкой 20% обожженного опаловидного сланца

Как было установлено, многие пуццолановые добавки весьма эффективно снижают избыточное расширение бетона, связанное с реакцией между щелочами и заполнителями. Это действие пуццолан иллюстрируется графиком на рис. 32. Дл? опытов были изготовлены растворные образцы-балочки 2,5 X 2,5 X 25 см, состава 1 : 2,25, из высокощелочного цемента и молотого стекла пайрекс в качестве реакционноспособного заполнителя. Дозировка пуццолановой добавки составляла всего 20% по весу. Тем не менее в ряде опытов удалось значительно уменьшить расширение образцов, несмотря на высокую активность заполнителей. В случае менее peaкционносПособных заполнителей пуццолановая добавка была бы еще более эффективной.

Рис. 4. Добавка к портландцементу обожженного опаловидного сланца в разумных пределах повышает морозостойкость бетона:
а — бетон без специальных добавок; б — бетон с воздухововлекающей добавкой

Механизм тормозящего действия пуццолановых добавок на реакцию между щелочами и заполнителями еще не выяснен. Можно предположить, что кремнезем пуццолановой добавки, находящийся в тонкодисперсном состоянии, быстрее вступает в реакцию со щелочами портландцемента; вследствие этого большая часть вредных реакций проходит еще до того, как бетон успевает затвердеть, и тем самым снижается или вовсе устраняется избыточное расширение бетона.

Рис. 5. Стойкость порт-ландцементов и пуццолано-вых портландцементов в 10-процентном растворе сернокислого натрия; заштрихованные участки — отсутствие разрушения; —х) в течение 14 мес. не наблюдалось ясно выраженного разрушения. 1—75% портландцемента II, 25% глинистого сланца; 2 — 75% портландцемента II: 25% пемзы; 3 — 70% портландцемента, 30% ила; 4 — 70% портландцемента IV, 25% пуццоланы; 5 — 50% портландцемента II, 50% пуццоланы; 6 — 65% портландцемента II, 35% пуццоланы; 7 — 75% портландцемента, 25% пуццоланы; 5 — 85% портландцемента II, 15% пуццоланы; 9 — 65% портландцемента I, 35% пуццоланы; 10 — 75% портландцемента I, 25% пуццоланы; 11 — сульфатостойкий портландцемент V; 12 — портландцемент IV; 13 — быстротвердеющий портландцемент III; 14 — портландцемент II; 15 — портландцемент I

Сопротивление бетона замораживанию и оттаиванию (морозостойкость) несколько ниже при применении пуццоланового портландцемента по сравнению с чистым портландцементом. Однако при введении высококачественных пуццолан в разумных дозировках снижение долговечности бетона незначительно. В некоторых случаях удовлетворительная долговечность может быть получена при введении воздухововлекающих добавок.

Повышенная сульфатостойкость пуццоланового портландцемента была установлена многими исследователями. Некоторые данные по этому вопросу приводятся на рис. 5. На графиках этого рисунка показано, сколько времени могут выдержать до разрушения образцы из чистого цемента при хранении в 10-процентном растворе сульфата натрия.

На рис. 6 представлены данные о влиянии добавок летучей золы и обожженного опаловидного сланца на водопроницаемость тощих бетонов. В двух левых прямоугольниках приведены абсолютные объемы цемента и пуццолановых добавок в куб. футах на куб. ярд бетона. В бетонах из пуццолановых цементов объем добавки заштрихован косыми линиями. В двух правых прямоугольниках показаны коэффициенты проницаемости, выраженные в виде количества воды ( в куб. футах в год), протекающего через площадь в 1 кв. фут, с гидравлическим уклоном, равным 1. В верхнем прямоугольнике даны средние величины к, определенные на бетонных образцах-цилиндрах 45 X 45 см с предельной крупностью заполнителей 15 мм (из трех месторождений). В нижнем прямоугольнике даны средние величины к, определенные на образцах-цилиндрах 15 X 15 см с предельной крупностью заполнителей 3,75 мм (из одного месторождения).

Рис. 6. Водопроницаемость бетона с добавкой летучей золы и обожженного опаловидного сланца;
I — образцы-цилиндры 45 X X 45 см, предельная крупность заполнителя 15 см; II— образцы-цилиндры 15X15 см, предельная крупность заполнителя 3,75 см. Удельная поверхность в см2/г (по Блейну): цемента — 3590, летучей золы — 3746, опаловидного сланца — 13500. 1 — 100% портландцемента II: 2— портландцемент II с добавкой 33% летучей золы; 3—с добавкой 35% летучей золы; 4 — с добавкой 38% летучей золы; 5 — бетон с добавкой 35% летучей золы при затворении; 6—портландцемент II с добавкой 35% сланца; 7 — бетон с добавкой 35% сланца при затворении

Три верхних отрезка в верхнем правом прямоугольнике отражают постоянное увеличение коэффициента проницаемости при уменьшении расхода цемента. Эти отрезки представляют соответственно расход цемента в 4, 3 и 2 мешка цемента на 1 куб. ярд бетона (230, 172 и 114 кг/м3 бетона). Четвертый сверху отрезок представляет бетон с расходом цемента 3 мешка и пуццоланы 1 мешок на 1 куб. ярд (230 кг пуццоланового цемента на 1 м3 бетона). Но так как пуццолановая добавка вводилась по весу, то она фактически замещала не равный вес, а больший объем цемента. Поэтому отрезок показан несколько более длинным, чем соответствующий отрезок для чистого цемента без добавки. Два нижних отрезка в верхнем прямоугольнике представляют смесь с расходом цемента 3 мешка на 1 куб. ярд (172 кг/м3 бетона).

В нижнем прямоугольнике представлены смеси, полученные на основе замещения цемента по объему. Пуццолановые добавки введены из расчета объема цемента и представляют собой часть объема цемента в контрольной смеси. Количество добавки рассчитано таким же образом, но фактически она замещает объем песка и гравия при проектировании смеси.

Читать далее:
Обработка шлака и легких заполнителей
Однородность заполнителей для бетона
Установка для обработки породы
Разработка месторождений заполнителей
Испытание отобранных проб заполнителей
Отбор проб
Разведка заполнителей
Поисковые работы
Легкие заполнители
Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Пуццолан

Cтраница 1

Пуццолан представляет собой природную ( вулканический пепел) или синтетическую ( размельченные топливные шлаки и золы) форму высокорсакционноспособного оксида кремния. Причина высокой реакционной способности такого кремнезема состоит в мстастабильности и ( или) высокой дисперсности. Кристаллический кварц в обычных условиях химически не активен.
 [2]

Пуццолан содержит 1 % углерода и обычно: 6 % Fe2O3; содержание примесей может меняться в зависимости от происхождения сырья. Продукт, получаемый в концентраторе 44, может быть непосредственно использован как пуццолан повышенной прочности или как инертный минеральный наполнитель без дополнительной обработки известью. В обоих случаях получают продукт с очень малым размером частиц, похожий на каолиновую глину или цемент; высушенный продукт хранится в бункерах.
 [3]

Пуццолан связывает больше воды, чем цемент, таким образом снижая конечную плотность раствора.
 [4]

Пуццолан имеет преимущества — он может реагировать с гидроксидом кальция, создавая цементный камень, стойкий к выщелачиванию. Следует учитывать, что гид-роксид кальция — основной продукт реакции между водой и компонентами цемента.
 [5]

Пуццолан, санторин, трасс и подобные грунты ( земли), иногда называемые природными цементами, поскольку они используются при изготовлении цементов.
 [6]

Пуццоланов ы и портландцемент получают в результате совместного помола портландцементного клинкера, гипсового камня и активной минеральной добавки. Для сульфатостойкого пуццолано-вого портландцемента применяются вулканические или осадочные добавки.
 [7]

Производство пуццоланов путем обжига глин невыгодно из-за существенного расхода энергии на этот процесс.
 [8]

Эта группа пуццоланов относится к материалам органического происхождения. Диатомит представляет собой гидра-тированный аморфный кремнезем, который образуется из скелетных раковин, располагаемых в ячеистых стенках многих разновидностей водяных морских водорослей. Крупнейшее из известных месторождений диатомита находится в Калифорнии.
 [9]

Что касается природных пуццоланов, то данные об итальянских и греческих пуццоланах свидетельствуют о том, что по реакционной способности природные пуццоланы близки к низкокальциевой золе-уносу.
 [10]

Последовательная обработка итальянских пуццоланов соляной кислотой и раствором едкого кали позволяет определить содержание растворимого кремнезема, который влияет на способность пуццолана соединяться с известью. Однако это не имеет прямого отношения к потенциальной возможности данных материалов увеличивать прочность портландце-ментного бетона. Подобным же образом кислотно-щелочная обработка золы-уноса не дает положительных результатов для определения потенциального прироста прочности.
 [11]

Сульфатостойкий и гидротехнический пуццоланов ые п ор т л а н д це мен ты — разновидности пуццо-ланового портландцемента, содержащие в клинкере ограниченное количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината.
 [12]

С участием таких высоко активных пуццоланов, как зол рисовой шелухи и белая сажг пуццолановая реакция може начаться при появлении ионо кальция и гидроксила при гид ратации соединений портланд цемента.
 [13]

Подобно низкокальциевой золе-уносу, добавка природных пуццоланов требует удлинения периода выдерживания, после-чего влияние процесса уменьшения пор на прочность и проницаемость станет очевидным.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Глинистые пуццоланы. Часть 2. Исследование пуццоланической эффективности глин в зависимости от присутствия и содержания в них каолинита Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 691.545

Р. З. Рахимов, Н. Р. Рахимова, А. Р. Гайфуллин, О. В. Стоянов

ГЛИНИСТЫЕ ПУЦЦОЛАНЫ. ЧАСТЬ 2.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУЦЦОЛАНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЛИН В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ПРИСУТСТВИЯ И СОДЕРЖАНИЯ В НИХ КАОЛИНИТА

Ключевые слова: пуццоланы, глина, минерал, полиминеральные, прокаливание, температура, помол, добавка, цементный

камень, прочность.

Представлены результаты исследований пуццоланической эффективности прокаленных молотых глин с различным содержанием каолинита и с полным его отсутствием. Показано, что прокаленные и молотые обычные повсеместно распространенные глины могут иметь пуццоланическую активность, не уступающую микрокремнезему и метакаолину.

Keywords: pozzolans, clay, mineral, polymineral, calcination, temperature, grinding, additive, cement paste, strength.

The results of studies pozzolanic efficiency of ground calcined clays with different contents of kaolinite and its complete absence. It is shown that the calcined and milled usual ubiquitous clay may have pozzolanic activity, not conceding silica fume and metakaolin.

Введение

К настоящему времени получило распространение применения в качестве пуццоланы одна из разновидностей глинистых материалов -метакаолина, получаемого прокаливанием при температурах 600-8000С каолиновых глин [1-3]. Оно базируется на представлениях о том, что глинит с достаточными пуццоланическимиможет быть получен только из каолиновых глин с содержанием каолинита более 50%. На начальном этапе исследований глин было распространенным представление о том, что каолин — единственный представитель глинообразующих минералов, и что именно он определяет свойства глин. В результате последующих исследований это представление было признано ошибочным. В определенной мере ошибочным является и представление о том, что высокой пуццоланической активностью из глинистых материалов является только метакаолин. В настоящее время известно значительное количество результатов систематических исследований, показавших возможность получения глинитов с достаточными пуццоланическими свойствами из обычных глин не только с пониженным содержанием каолинита, но и вовсе не содержащих его [4-7]. В настоящей статье приведены отдельные результаты систематических исследований получения наполнителей с достаточной пуццоланической активностью на основе каолиновых глин и некоторых полиминеральных глин месторождений Республики Татарстан, подобные которым широко распространены во многих регионах России и в других странах.

2. Материалы и методы исследований

2.1 Материалы

а) Характеристика глин. При исследованиях приняты глины:

— Ново-Орская (НОГ) месторождения в Оренбургской области;

— Нижне-Увельская (НУГ) — месторождения в Челябинской области;

— Арская (АГ) — месторождения Республики Татарстан

— Сарай-Чекурчинская (СЧГ) — месторождения Республики Татарстан.

В таблицах 1-3 приведены гранулометрический, химический и минеральный составы принятых при исследованиях глин.

*В структуре иллита до 10% разбухающих слоев; смешанно-слойный разбухающий минерал имеет состав смешанно-слоистый с содержанием неразбухающих слоев в СЧГ до 40%, в КГ до 20% расчет приведен без учета возможного содержания рентгеноаморфной составляющей.

б) Портландцемент

Для испытаний пуццоланической активности глинистых прокаленных наполнителей

использовался ПЦ500 Д-0-Н. Химический состав цемента, масс, %: СаО-63; БЮ2 — 20,5; А1203 — 4,5; Ре203 — 4,5; 803 — 3. Минералогический состав цемента: С38 — 67,0; С28 — 11,0; С3А — 4,0; С3АР -15,0. Показатели портландцемента: удельная поверхность — 345 см2/г (по цементу), насыпная плотность — 1000 г/л, — нормальная густота — 26%, начало схватывания 2 часа 50 минут, конец схватывания 4 часа 10 минут.

в) Метакаолин производства ООО «Синэрго». Характеристики метакаолина: насыпная плотность в рыхлом состоянии 460 кг/м3, массовая доля 54.1%

460 кг/м , массовая доля SiO2 Al2O3 43.2%, пуццоланическая активность мг Са(ОН)2/г. Удельная поверхность 1200

>1000 м2/кг.

г) Микрокремнезем. Характеристики

микрокремнезема: насыпная плотность в рыхлом состоянии 170-200 кг/м3, массовая доля 8Ю2 — 8692%, А1203 — 0. 6-0.8%, пуццоланическая активность >1000 мг Са(ОН)2/г.

Вестник технологического университета. 2016. Т.19, №1 Таблица 1 — Гранулометрический состав принятых при исследованиях глин

№ п/п Разновидность глины Фракции глин (%)

Глинистая <0.005 мм Пылеватая 0.05-0.05 мм Песчаная 0.05-1.0 мм

1 НОГ 61.3 24.5 14.2

2 НУГ 65 18.5 16.5

3 АГ 42.2 42.8 15.0

4 СЧГ 49.5 37.1 13.4

5 КГ 37.1 45.9 17.0

Таблица 2 — Химический состав принятых при исследованиях глин

№ Разновидность глин Н2О Содержание в % на абсолютно сухую навеску

SiO2 TiO2 AI2O3 Fe2Os MnO CaO MgO Na2O K2O P2O3 SO3/S ппп

1 НОГ 0. 81 69.18 1.36 19.55 1.32 0.01 0.20 0.42 <0.3 0.92 0.10 <0.05 6.63

2 НУГ 0.66 66.79 0.98 20.71 1.63 0.04 0.62 0.41 <0.3 0.65 0.08 0.13 7.70

3 АГ 1.05 73.65 1.47 15.37 2.23 0.01 0.28 0.50 <0.3 0.55 <0.03 <0.05 5.63

4 СЧГ 3.41 68.52 0.86 13.42 6.18 0.10 1.33 1.66 1.20 1.82 0.09 <0.05 4.62

5 КГ 4.14 64.50 0.88 13.96 7.30 0.10 2.16 2.18 0.98 1.97 0.11 <0.05 5.66

Таблица 3 — Минеральный состав принятых при исследовании глин*

№ Разно- Минеральный состав в %

видность кварц каолинит иллит слюда ортоклаз плагиоклаз смешанно- хлорид

глин слоистый глинистый минерал

1 НОГ 41 51 8 — — — — —

2 НУГ 33 62 — 4 — 1 — —

3 АГ 47 40 13 — — — — —

4 СЧГ 28 — — 10 7 8 40 4

5 КГ 34 — — — 5 14 40 1

2. 2 Методы исследований

Прокаливание глин производилось при 4000С, 6000С и 8000С со скоростью подогрева ~3 0С/мин и изотермической выдержкой при максимальной температуре в течение 3 часов. Прокаленные глины подвергались помолу в лабораторной планетарной мельнице до удельной поверхности 250, 500 и 800

м2/кг.

Количественный химический состав глин определялся с использованием ARLOPTYMX -спектрометра. Рентгенофазовый анализ глин выполнен на дифрактометреБ8 Advance фирмы Breeker.

Пуццоланическая эффективность добавок прокаленных молотых глинопределялась по изменению свойств портландцементного от содержания их в портландцементе. Цементный камень из теста нормальной густоты испытывался после тепловлажностной обработки по режиму 4+6+3 часа с изотермической выдержкой при 850С.

3. Результаты исследований и их обсуждение

В таблице 4 приведены результаты исследований прочности при сжатии, средней плотности, водопоглощения и коэффициента размягчения цементного камня в зависимости от содержания добавок в портландцемент прокаленных при 6000Си

молотых до 500 м2/кг глин различного химического, минерального и гранулометрического состава.

В таблице 5 приведены результаты сравнительных исследований влияния добавок микрокремнезема и метакаолина в портландцемент на прочность при сжатии цементного камня.

Изменения показателей водопоглощения, средней плотности и коэффициента размягчения от содержания добавок метакаолина подобны наблюдаемым показателям цементного камня с соответствующим содержанием добавок молотой прокаленной Кощаковской глины. Анализ приведенных в таблице 4 данных исследований приводит к следующим выводам в части влияния добавок прокаленных при 6000С и молотых до 500 м2/кг глин различного состава на свойства цементного камня:

— добавки 5-10% Ново-Орской глины повышают прочность при сжатии на 12.0-1.2%, водопоглощение с 1% до 1.21-1.32%. коэффициент размягчения с 0.92 до 0.95-0.93 и снижает среднюю плотность на 0.9-1.1%;

— добавки 5-15% Нижне-Увельской глины приводят к повышению прочности при сжатии на 23.2-0.7%; водопоглощения с 1% до 1.21-1.47%; при содержании добавки 5-10% повышается коэффициент размягчения с 0.92 до 0.95-0.93 и снижается средняя плотность на 0.9-1.1%;

Таблица 4 — Свойства цементного камня в зависимости от содержания прокаленных при 6000С и молотых до 500 м2/кг глин

Количество Средняя Предел прочности Водопоглощение, % Коэффициент

добавки, % плотность, кг/м3 при сжатии, кг/см2 размягчения

НОГ

0 2270 573 1 0. 92

5 2250 642 1.21 0.95

10 2245 580 1.32 0.93

15 2222 530 1.47 0.9

20 2200 480 1.9 0.87

НУГ

0 2270 573 1 0.92

5 2235 703 2.3 0.97

10 2195 643 2.55 0.975

15 2165 577 2.8 0.965

20 2109 569 3.1 0.96

АГ

0 2270 573 1 0.92

5 2295 903 1.2 0.97

10 2293 804 1. 5 0.98

15 2290 707 1.3 0.98

20 2283 691 1.1 0.97

СЧГ

0 2270 573 1 0.92

5 2316 841 1.9 0.97

10 2315 731 2 0.98

15 2274 631 2.1 0.98

20 2239 551 2.1 0.97

КГ

0 2270 573 1 0.92

5 2273 825 1.45 0.95

10 2239 733 1.9 0.96

15 2206 651 2.25 0.95

20 2169 581 2. 45 0.935

Таблица 5 — Влияние добавок микрокремнезема и метакаолина в портландцемент на прочность при сжатии цементного камня

№ Содержание добавки, Прочность при сжатии, кг/см2

% Вид добавки

метакаолин микрокремнезем

1 0 573 573

2 5 740 725

3 10 629 633

4 15 523 513

5 20 507 473

— добавки 5-20% Арской глины повышает прочность при сжатии на 57.6-22.2%, водопоглощение с 1% до 1.4%, среднюю плотность на 0.8-0.3%, коэффициент размягчения с 0. 92 до 0.98-0.97%;

— добавки 5-15% Сарай-Чекурчинской глины повышают прочность при сжатии на 46.8-10.1%, водопоглощение с 1 до 1.80-1.85%, коэффициент размягчения с 0.92 до 0.97-0.98, среднюю плотность на 2.0-2.2%;

— добавки 5-20% Кощаковской глины приводят к повышению прочности при сжатии на 44.0-1.4%; водопоглощения с 1% до 1.45-2.45%, коэффициента

размягчения с 0.92 до 0.95-0.935 и к снижению средней плотности на 0-4.4%.

Анализ приведенных в таблице 5 данных показывает, что в зависимости от содержания добавок в портландцемент прочность при сжатии цементного камня изменяется следующим образом:

— добавки 5-10% метакаолина увеличивают прочность при сжатии на 29.1-9.8%;

— добавки 5-10% микрокремнезема увеличивают прочность при сжатии 26. 5-10.5%.

Наиболее высокие показатели свойств цементного камня наблюдаются при содержании 5% добавок в портландцемент как прокаленных глин, так и метакаолина и микрокремнезема.

Заключение

Сравнительный анализ приведенных выше результатов исследований показывает, что пуццоланическая эффективность каолиновых глин с пониженным содержанием каолинита и полным его отсутствием в составе может быть не ниже, а при определенных температурах прокаливания, удельной поверхности и содержании их добавок в портландцементе и выше, чем и микрокремнезем и метакаолин. Расширение исследований и разработок в этом направлении является актуальным в части рационального использования местного сырья и развития производства на его базе эффективных пуццолановых добавок к минеральным вяжущим и материалам на их основе.

Литература

1. Брыков А. С. Метакаолин / А. С. Брыков // Цемент и его применение. 2012. №7-8. C. 36-41.

2. Badogiamics S. Metakaolin as supplementary cementitious material. Optimization of kaolin to metakaolin conversion /

S. Badogiamics, G. Kakali, S. Tsivilis // J. Therm. Anal.Calorim. 2005. №2. P. 457-462.

3. Siddique R., Klaus J. Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete // Applied Clay Science, 2009, Vol.43. N3-4, P. 392-400.

4. Глинит-цемент. Сборник статей ВНИЦ. Под ред. Аксенова В.И. Вып.11. М.: Главная ре-дакция строительной литературы, 1935. 171 с.

5. Fernandez R. The origin of the pozzolanic activity of calcined clay minerals: A comparison between kaolinite, illite and montmorrilonite / R. Fernandez, F. Martizena, K.L. Scrivener // Cement and Concrete Research. 2011. №41. Р. 113-122.

6. Castello L.R. Evolution of calcined clay soils as supplementary cementitious materials / L.R. Castello, H.J.F. Hernandes, K.L. Scrivener, M. Antonic // Proceedings of a XIII International Congress of the chemistry of cement. Madrid: Instituto de Ciencias de la Construction «Eduardo Torroja» / Madrid, 2011. P. 117.

7. He C. Pozzolanic reactions of six principal clay minerals: Activation, reactivity assessments and technological effects / C. He, B. Osbaeck, E. Makovicky // Cement and Concrete Research. 1995. №25. P. 1691-1702.

© Р. З. Рахимов — д-р техн. наук, проф., советник при ректорате КГАСУ, [email protected]; Н. Р. Рахимова — д-р техн. наук, проф. кафедры строительных материалов КГАСУ, [email protected]; А. Р. Гайфуллин — канд. техн. наук, ст. препод. кафедры строительных материалов КГАСУ, [email protected]; О. В. Стоянов — д-р техн. наук, проф., зав. каф.технологии пластических масс КНИТУ, [email protected].

© R. Z. Rakhimov, DSc(Eng.), prof., advisor of university administration, KSUAE, [email protected]; N. R. Rakhimova, DSc(Eng.), prof., Department of building materials, KSUAE, [email protected]; A. R. Gayfullin, PhD(Eng), senior lecturer, Department of building materials, KSUAE, [email protected]; O. V. Stoyanov, DSc(Eng.), prof., Department of technology of plastic mixtures, KNRTU, [email protected].

Пуццолановый цемент цемент — Справочник химика 21

    Пуццолановые цементы — цементы, получаемые смешиванием портландцемента или извести с пуццолановой добавкой (20—40%). В качестве пуццолановой добавки используют собственно пуццолану, а также трепел, диатомит, опоку. [c. 226]

    Твердение пуццоланового портландцемента можно ускорить, применяя ряд мероприятий, в частности используя более активные добавки, клинкер с повышенным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината, которые весьма быстро гидратируются. Ускоряют твердение также более тонкий помол пуццоланового цемента, увеличение в известных пределах дозировки гипса, а также добавка хлористого кальция или некоторых других солей — электролитов. [c.426]

    К гидравлическим вяжущим веществам относятся портланд-цементы, глиноземистые цементы, гидравлическая известь, роман-цемент, шлаковые цементы, пуццолановые цементы, цементы с микронаполнителями, расширяющиеся цементы. [c.6]

    Водопотребность пуццолановых цементов с плотными и твердыми добавками (трассом, туфом и т. д.) примерно такая же, как и обычных портландцементов. Однако она значительно возрастает при использовании мягких гидравлических добавок типа трепелов и диатомитов. У цементов с такими добавками для получения теста нормальной густоты требуется 30—40% воды вместо 22—25% для портландцемента без добавок. Это обстоятельство является известным недостатком пуццолановых цементов, так как заставляет для [c.548]

    Гидравлические вяжущие материалы Известь гидравлическая и романцемент Портландцемент Пуццолановые цементы [c.264]

    К гидравлическим относят вяжущие вещества, которые после замешивания с водой и начального затвердевания на воздухе могут в дальнейшем твердеть и подводой и продукты твердения которых способны длительно сохранять свою прочность в воде. К гидравлическим вяжущим принадлежат портландский цемент, глиноземистый цемент, пуццолановый цемент, гидравлическая известь и др. [c.163]

    Количественной характеристикой агрессивности воды при коррозии выщелачивания служит гидрокарбонатная (временная) жесткость воды. Вода может содержать соли, не взаимодействующие с составными частями цементного камня, но повышающие ионную силу раствора агрессивность такой среды возрастает. В условиях действия агрессивных выщелачивающих вод следует выбирать цемент с гидравлическими добавками, с одной стороны, и стремиться к получению бетона с наиболее плотной структурой — с другой. Так, водонепроницаемость бетона из пуццолановых цементов по сравнению с обычными цементами обусловлена тем, что активный крем- [c.368]

    Кроме того, рекомендуемый глинистый минерал должен обладать свойствами активной гидравлической добавки, потому что достаточная прочность пуццолановых цементов может быть получена лишь за счет химического взаимодействия активных окисей пуццолана с известью, выделяющейся из цемента [321—331]. [c.118]

    Прочностные свойства выпускаемых марок пуццоланового цемента приведены в табл. 265. [c.352]

    Пуццолановый цемент, в котором содержание трехкальциевого алюмината не превышает 8%, отличается надежной стойкостью к воздействию различных сульфатных и сульфидных сред. [c.352]

    Опыт эксплуатации защитных покрытий, изготовленных на основе глиноземистого и пуццоланового цементов, показали их высокую стойкость к различным коррозионно-активным реагентам (при переработке сернистых нефтей), интенсивно разрушающим металлы.  [c.352]

    Пуццоланы и пуццолановые цементы [c.249]

    Пуццолановые цементы представляют собой тонко-размолотую смесь портланд-цементного клинкера с гидравли-ческими добавками, вводимыми в количестве 20—50%. В качестве гидравлических добавок применяют пористые вулканические породы — пуццоланы, осадочные породы, состоящие главным образом из аморфного кремнезема (диатомит, трепел), промышленные кремнеземистые отходы (сиштоф) Пуццолано-вые цементы применяются в качестве специальных вяжущих материалов для строительства подводных и подземных сооружений, но не могут быть использованы в условиях больших колебаний температур. Твердение пуццолановых цементов происходит медленно. [c.373]

    Пуццоланов ые цементы. Пуццолановыми цементами называют цементы, получаемые в результате совместного помола вяжущих цемента, извести и гидравлической добавки. [c.239]

    Пуццолановые цементы содержат 20—80% гидравлических добавок. Гидравлические добавки придают цементам водостойкость, образуя нерастворимые силикаты, алюминаты и ферриты. [c.239]

    Лучший цемент — портланд-цемент. Кроме него, существуют еще пуццолановый цемент, роман-цемент, шлаковый цемент, и гидравлическая известь. [c.557]

    Пуццолановый цемент. Туф, т. е. быстро охлажденная водой вулканическая лава, часто имеет природные гидравлические свойства. Еще древние римляне перемалывали такие туфы и получали цемент pulvis Puteolanus) пуццолановая земля — найденная вблизи Поццуоли. Такой же натуральный цемент представляют собой греческая санто-риновая земля, а также трасс, получаемый при размоле туфовых] камней, встречающихся вблизи Эйфеля. [c.558]

    Пуццолановый портланд-цемент и шлакопортланд-цемент. Для экономии портланд-цемента — высокоценного и универсального вяжущего вещества — выпускают смешанные цементы, которые могут применяться с некоторыми ограничениями. Пуццолановые цементы представляют собой тонкоразмолотую смесь портланд-цементного клинкера с гидравлическими добавками, вводимыми в количестве 20—50%. В качестве гидравлических добавок применяют пористые вулканические породы пуццоланы, осадочные породы, состоящие главным образом из аморфного кремнезема (диатомит, трепел), промышленные кремнеземистые отходы (сиш-тоф). Пуццолановые цементы применяются в качестве специальных вяжущих материалов для строительства подводных и подземных сооружений, но вследствие высокого содержания кремнезема не могут быть использованы в условиях больших колебаний температур. Твердение пуццолановых цементов происходит медленно. [c.114]

    Известково-зольный цемент готовится по тем же технологическим схемам, что и известково-пуццолановый цемент (см. рис. 107). В качестве гидравлической добавки применяются кислые золы твердых видов топлива. Обычно используют золу каменных углей, получаемую при сжигании на колосниковых решетках. Такие золы имеют более высокую активность, так как в этом случае зола подвергается воздействию сравнительно невысоких температур. Зола-унос, получаемая при сжигании каменного угля в пылевидном состоянии и подвергаюш,аяся воздействию высоких температур, обладает малой активностью, поэтому для изготовления известковозольного цемента, предназначаемого для твердения в обычных условиях, она мало пригодна. Наоборот, зола-унос с успехом используется в производстве автоклавных изделий, а также в качестве добавки к портландцементу. [c.560]

    Широко применяются коррозионнозащитные футеровки на основе глиноземистого цемента марки 400 или 500 и пуццоланового портландцемента марки 400, разработанные Гипронефтемашем. Характеристика глиноземистого цемента была дана в разделе тампонажных цементов. Пуццолановый цемент представляет собой минеральное вяжущее, получаемое совместным помолом высоко- [c.351]

    Следует отметить, что глиноземистый и пуццолановый цементы разрушаются от действия свободных кислот, поэтому покрытия на их основе нельзя применить при переработке кислых нефтей или нефтепродуктов. Для этих целей применяются специальные однослойные и многослойные футеровки, изготовленные из кпслотостойких силикатных штучных материалов и пластических масс. [c.353]

    Для повышения водостойкости полученных материалов в качестве добавки, регулирующей уровень пересыщения жидкой фазы, предложено вводить компонент, гидролизующийся при смешении с водой с выделением гидроксида кальция шлакопортланд-цемент, пуццолановый цемент, гидравлическая известь и др. Механизм структурообразования остается прежним, как и в случае введения извести, однако появляются гидросиликаты кальция. Образование высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция становится невозможным из-за присутствующих в фосфогипсе кислых примесей [71]. [c.33]

    Процесс отверждения может быть осуществлен несколькими путями а) стеклованием — смешением отходов со специальными флюсами и прокаливанием при 1300—1500° С Г275] б) сорбцией изотопов на монт-мориллонитовой глине с последующим обжигом при 900—1300°С [276] в) цементированием — осаждением радиоактивных элементов из раствора и смешением обезвоженных на центрифугах шламов с пуццолановым цементом [169, 170] г) битумированием [171—177]. Осуществление первых двух методов связано с приме- [c.204]

    Данные Ю. М. Бутт и др. [286] показывают, что не следует допускать соприкосновения цементных блоков с водой и необходимо предварительно выдерживать эти блоки в сухом месте в течение месяца. Однако и после выдержки только для смеси,сульфатной пульпы с пуццолановым портланд-цементом (см. табл. 49) удалось получить практически малоразмываемые блоки. Очевидно, блоки, полученные на основе железистых пульп, не следует сбрасывать в открытые водоемы, а сооружать для них закрытые ямы и хранилища и располагать их выше уровня грунтовых вод. [c.232]

    В качестве микронаполнительных добавок могут применяться для глиноземистого цемента — тонкомолотый песок, пылевидный кварц, базальтовый порошок, для пуццоланового портланд-цемента — молотый песок. [c.595]

    Пуццолановый портланд-цемент № 1- -молотый песок-Ьпесок (1 0,5 2)………… [c.596]

    Активные минеральные добавки, преднвзначенные для производства цементов с повышенной водостойкостью (пуццолановые цементы, портландцементы и шлакоиортланд-цементы), повышенной сульфатостойкостью (сульфатостойкие и пуццолановые цементы), а также для улучшения технических свойств портландцементов применяются также при производстве известково-пуццолановых, известково-гипсовых и других вяжущих веществ.  [c.285]

    К гидравлическим вяжущим относятся гидравлическая известь, роман-цемент, портланд-цемент, цементы с различными добавками (пуццолановый цемент, шлакопортланд-цемент), глиноземистый цемент и т. д. [c.369]

    Пуццолановый портланд-цемент и шлакопортланд-цемент, [c.373]

    Марки цемента соответствуют пределу прочности при сжатии половинок образцов-балочек, изготовленных в соответствии с ГОСТ 310—60 (табл. 7). Начало схватывания для всех цементов должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец схватывания— не позднее чем через 12 ч после начала затворения. Портландцемент используют для приготовления обычных и жаростойких бетонов и растворов. Его не следует применять для кладки фундаментов и конструкций, соприкасающихся с кислыми, мягкими, минерализованными сточными водами. В клинкерном портландцементе содержание SiOj не должно превышать 3%. Пуццолановый портландцемент применяют для приготовления бетонов, укладываемых в конструкции, которые подвержены действию воды (фундаменты, борова), и торкрет-массы. Из шлакопортландцемента приготовляют обычные бетоны и растворы, а также жаростойкий бетон. Он медленнее схватывается и твердеет (в первые 7—10 дней), чем портландцемент, особенно при низких температурах. Поэтому при кладке методом замораживания, а также при возведении железобетонных дымовых труб в зимних условиях с обогревом подогретым воздухом шлакопортландцемент не применяют. При пропаривании или электропрогреве шлакопортландцемент обеспечивает наибольшую относительную прочность бетона к моменту окончания тепловой обработки. Объемная насыпная масса портландцемента 1100—1400 кг/м шлакопортландцемента 1100—1250 кг/м я пуццоланового портландцемента 850—1150 кг/м  [c.8]

    Отличными эксплуатационными показателями обладают канализационные трубы и каналы, сложенные из кирпича высокого качества ,. Эти сооружения долговечны, водонепроницаемы, хорошо противостоят механическому и агрессивному воздействию сточных вод. Коллекторы диаметром 600—ЮОО мм укладываются из специального клинчатого кирпича при большом их диаметре находит применение хорошо обон- -женный стандартный кирпич. Высококачественный кирпич иногда используется для футеровки бетонных коллекторов, если по ним проте кают производственные сточные воды с повышенной агрессивностью-. Кладку кирпичных коллекторов ведут на растворах со специальным. г пуццолановыми цементами. [c.44]

    На одном из заводов, получающих синтетическую уксусную кислоту, пол в двух основных цехах был полностью облицован метлахскими плитками, с расшивкой швов замазками арзамит-1 и крамит (импортный материал). При этом плитки укладывались на пуццолановом цементе. Спустя Р/г года на некоторых участках швы оказались размытыми водой, в результате чего плитка начала выпадать. Производители работ объясняют это тем, что расшивка швов производилась в зимнее время без обогрева помещения, вследствие чего замазки не успели приобрести необходимых свойств. [c.53]

    Зёлнер (R. Zollner [619], 32, 1943, 187—196) изучил растворимость окиси кальция из различных типов мешанных и пуццолановых цементов. Его результаты частично противоречат принятой точке зрения на влия-яие химического состава смешанных цементов. [c.827]

Бетон и его основной компонент-цемент

      В зависимости от требований к конструкции могут быть добавлены другие разнообразные материалы, которые могут влиять на свойства бетона. В основном можно выделить следующие пять типов исходных материалов:

• Цемент
• Заполнитель
• Вода
• Добавки
• Бетонные смеси

Цемент

      С технической точки зрения, цемент является гидравлическим связующим. Это вещество, которое затвердевает при удалении воздуха после его смешивания с водой из-за процесса, называемого гидратацией. Цементный камень, полученный в результате сочетания с водой, является водостойким и имеет более высокую прочность при сжатии по сравнению со строительными материалами, которые производятся с другими гидравлическими связующими (такими как гидравлическая известь).

Основные типы цемента

• Портландцемент

Портландцемент является основой для следующих четырех типов цемента, но также используется в чистом виде. Его главная особенность — быстрая реактивность с водой.

• Композитный портландцемент

Это наиболее часто используемый тип цемента, и он реагирует медленнее с водой, чем портландцемент.

• Доменный цемент

Этот цемент также реагирует медленнее, чем чистый портландцемент, однако он также устойчив к сульфатам из-за содержания доменного шлака. Поэтому он часто используется для строительства гидротехнических сооружений.

• Поццолановый цемент

Из-за высокого содержания пуццолановых материалов этот цемент очень медленно реагирует с водой.

• Композитный цемент

Пригодность композитного цемента очень ограничена из-за чрезвычайно низкого содержания портландцемента.

Цементные смеси

       Цементные смеси дифференцируются в соответствии с их основными компонентами. Они обозначаются следующими буквами:

K- Портландцементный клинкер S-Шлаковый песок P- Природный пуццолан Q-Искусственный пуццолан V- Зола с высоким содержанием кремнезема W- Зола с высоким содержанием извести T- Сожжённый сланец L- Известняк D- Силикатный порошок M- Смесь всех основных компонентов

Классы прочности

       Поскольку требования к прочности цемента различны в зависимости от проекта строительства, цементы классифицируются по классам прочности. Различают минимальную стандартную прочность и начальную прочность.

1. Минимальная стандартная прочность: Обозначается численным значением и указывает на прочность цемента после отверждения.
2. Начальная прочность: Обозначается буквой и указывает, насколько быстро цемент достиг достаточной прочности для последующей обработки. Здесь R (быстрый) обозначает цемент с более высокой начальной прочностью, а N (нормальный) обозначает медленно отверждающиеся цементы.

       Цементы с более высокой начальной прочностью необходимы для раннего снятия или предварительного напряжения.

    Цемент с более медленным начальным упрочнением используется, помимо прочего, для массовых бетонных конструкций или производства массивного бетона. Причиной этого является то, что при затвердевании (гидратации) выделяется тепло. Для больших бетонных масс этот эффект необходимо учитывать, чтобы предотвратить образование трещин из-за разности температур.

Компоненты цементных смесей

       Как уже упоминалось, портландцементный клинкер представляет собой темно-серый узловой материал, изготовленный путем нагрева известняка и глины при высоких температурах. Узелки измельчают до мелкого порошка для производства цемента, при этом небольшое количество гипса добавляют для контроля заданных свойств.

       Обзор других составляющих, используемых при производстве цемента:

Летучая зола (V, W)

      Этими составляющими являются кремнезем или известняковая пыль с очень мелким размером частиц. Силикатная зола (V) имеет пуццолановые свойства, а известняковая зола (W) имеет гидравлические и / или пуццолановые свойства. Благодаря своей почти идеальной сферической форме они улучшают транспортные свойства цементной пасты (эффект шарикоподшипника), что снижает их потребность в воде. Летучая зола обеспечивает стабильные бетонные смеси с высокими осадками и позволяет снизить содержание цемента. Кроме того, они увеличивают долговечность бетонных компонентов, поскольку они обеспечивают повышенную защиту бетона и усиление от воздействия окружающей среды.

Шлаковый песок (S)

     Расплавленный доменный шлак, который образуется при плавлении железа, быстро охлаждается и гранулируется. Это приводит к образованию форм стекловидного и жесткого шлакового песка. Он показывает гидравлические свойства в сочетании с портландцементом.

Известняк (L)

      Измельченный известняк может улучшить кривую градуировки цементного типа в узком диапазоне.

Пуццоланы (P, Q)

    Пуццоланы (P) — это кремнезем или диоксид кремния и содержащие оксид алюминия материалы вулканического происхождения, не обладающие способностью к отверждению. Закаленный (термически обработанный) пуццолан (Q) извлекается из сланца.

      Пуццолан требует портландцемент в качестве активатора. Вместе с водой и карбонатом кальция он образует водонерастворимые комбинации с цементными свойствами. Эти продукты реакции кристаллизуются в порах готового цемента и улучшают его непроницаемость. Кроме того, пуццоланы повышают стойкость раствора и бетона к кислотам.

Сожжённый сланец (T)

      Сгоревший сланцы получают из встречающихся в природе сланцев при приблизительно 800 ° С. Мелко измельченный сгоревший сланец имеет гидравлические и пуццолановые свойства.

Силикатный порошок (D)

      Силикатный порошок производится из отходов производства кремния. Исходным материалом здесь является кварц, который плавится вместе с углем в электрических печах при температурах от 2500 ° С. Эта силикатная пыль имеет очень сильные пуццолановые свойства и используется в качестве стабилизирующей добавки.

Определение пуццоланы от Merriam-Webster

поз · зо · ла · на

| \ ˌPät-sə-ˈlä-nə

\

варианты:
или пуццолан \
ˈPät- sə- lən

\

: тонкодисперсный кремнистый или кремнистый и глиноземистый материал, который химически реагирует с гашеной известью при обычной температуре и в присутствии влаги с образованием прочного медленно твердеющего цемента.

пуццолана

Что такое пуццолана? (с иллюстрациями)

Пуццолана — это вулканический пепел, который используется в качестве цементной смеси для обеспечения прочности и устойчивости к износу от элементов и химическому разрушению.Он назван в честь города, где он был впервые обнаружен, Поццуоли в регионе Кампания в Италии. Он использовался в древнеримские времена так же, как и сегодня. Некоторые из построек, созданных с его помощью, просуществовали более 2000 лет.

Первоначально пуццолановая зола смешивалась с известью для создания прочной цементной смеси.Первые постройки из пуццоланы были построены примерно в 3 веке до нашей эры. Было обнаружено, что помимо того, что они были прочными и крепкими, конструкции, созданные из цемента, могли быть построены под водой из-за того, что цемент мог затвердеть или затвердеть, все еще находясь под водой.

Первоначально пуццолана была сделана исключительно из вулканического пепла, но сегодня она часто изготавливается из синтетических материалов, таких как летучая зола, микрокремнезем или метакаолин. Эти современные воплощения называют пуццолановыми материалами. Независимо от их происхождения, пуццолановые материалы содержат какой-то материал, обычно кремнезем или оксид алюминия, в реакционной форме; в присутствии воды мелкоизмельченные формы материалов образуют пуццолановый цемент, когда они вступают в реакцию с гидроксидом кальция.

В наше время пуццолановые цементы, как правило, представляют собой смесь природного и синтетического пуццолана в сочетании с портландцементом, который представляет собой смесь бетона, строительного раствора, штукатурки и цементного раствора, а также наиболее распространенного используемого цемента. Полученная цементная смесь очень устойчива к воде, а также к наиболее распространенным формам коррозии. Помимо высокой водостойкости, многие современные пуццолановые цементы обладают магнитными свойствами, которые дополнительно повышают прочность цемента.

Хотя используются различные современные пуццолановые материалы, наиболее распространенным является летучая зола.Это мелкодисперсный остаток, обычно образующийся при сжигании пылевидного угля или лигнита. Зола собирается на электростанциях и промышленных предприятиях различного типа. Использование золы-уноса не только дешевле, чем портландцемент, но и позволяет сократить время производства, поскольку ее легче производить, чем чистый цемент.

В качестве доказательства долговечности пуццолано достаточно взглянуть на сооружения, построенные из него и сохранившиеся до сих пор.К ним относятся Пантеон и Колизей в Риме, а также акведуки, проходящие через город. Римский порт в Коза также был построен из пуццоланы примерно 2000 лет назад, и три пирса, построенные под водой, все еще видны и находятся в отличном состоянии по состоянию на 2012 год.

Эффекты использования пуццолана и портландцемента при обработке дисперсной глины

Использование дисперсной глины в качестве строительного материала требует обработки, например, путем добавления химических веществ. В данном исследовании проводилась обработка дисперсной глины с использованием пуццолана и портландцемента по отдельности и одновременно. При использовании по отдельности оптимальное количество пуццолана, необходимое для обработки полностью диспергированного образца глины, составляло 5%, но время отверждения для снижения дисперсионного потенциала со 100% до 30% или менее составляло 3 месяца. С другой стороны, даже при использовании отдельно 3% цемента способно снизить дисперсионный потенциал почти до нуля всего за 7 дней; и 2% -ное содержание цемента позволило достичь аналогичного результата за 14 дней.Однако обработка только цементом является дорогостоящей и может поставить под угрозу долгосрочную работу. Таким образом, было обнаружено, что комбинированное содержание 5% пуццолана и 1,5% цемента способно снизить дисперсионный потенциал со 100% до нуля за 14 дней. Результаты показывают, что, хотя одновременная обработка пуццоланом и цементом продлит требуемое время отверждения по сравнению с обработкой только цементом с более высоким содержанием, задача все же может быть выполнена в разумный период времени отверждения, избегая при этом недостатков использования либо только пуццолан или цемент.

1. Введение

Дисперсные глины были обнаружены в различных климатических условиях и в различных местах в Австралии, Бразилии, Иране, Новой Зеландии, США, Таиланде, Мексике, Вьетнаме, Южной Африке и многих других странах [1 –3]. Потенциал дисперсии, измеряемый в процентах дисперсии, представляет собой физико-химическое явление, на которое в основном влияют минералы в глинах и химический состав поровой воды [4–6]. Всякий раз, когда диспергируемая глина подвергается воздействию воды, особенно с низкой концентрацией соли, частицы отделяются друг от друга, становятся диспергированными и вымываются, например, при явлении прогрессирующей эрозии, известном как трубопровод [7–12].Источниками возникновения трубопроводов, которые могут быть трещинами из-за усадки, неравномерной осадки или структурных трещин, следует избегать на ранней стадии, а строительные материалы для земляных дамб, насыпей и фундаментов должны быть устойчивыми к эрозии [7].

Дисперсные глины обычно имеют высокий процент обменного иона натрия — Na ⁺ , который подвержен замещению ионами кальция и алюминия — Ca ²⁺ и Al ³⁺ [2, 9]. Изменение характеристик почвы при химической обработке, вероятно, связано с катионообменом Na ⁺ с Ca ²⁺ и Al ³⁺ , уменьшением толщины диффузного двойного слоя и последующим уменьшением сил отталкивания частицы глины [3].

Чтобы распознать дисперсную глину или измерить дисперсионный потенциал, исследователи рекомендовали физические и химические тесты, такие как тест с двойным ареометром для определения процента дисперсии (ASTM D 4221-99, 2000) [13], тест на точечные отверстия для определения конечного потока. скорость прохождения образца (ASTM D 4647-93, 2000) [14], а также химические испытания для определения связанных показателей, а именно электропроводности (EC), коэффициента поглощения натрия (SAR) и процента натрия (PS) (ASTM D 4542-95, 2000) [15]. Потенциал дисперсии уменьшается с ростом ЕС, тогда как ЕС повышается с увеличением концентрации электролита или катионов в глине.Потенциал дисперсии возрастает с увеличением ПС в глине [16–19].

Критерии для оценки дисперсионного потенциала образца глины с использованием результатов двойного ареометра были представлены Шерардом и Декером (1977) [20]. Глина с дисперсионным потенциалом менее 30 процентов может считаться недисперсной и, следовательно, устойчивой к эрозии. Тем не менее, полностью недисперсионная глина или глина с нулевым потенциалом дисперсии является абсолютно более предпочтительной в качестве строительного материала для некоторых проектов.

Добавление химических стабилизаторов к дисперсной глине может вызвать несколько химических реакций, включая реакцию катионного обмена, реакцию флокуляции-агломерации, пуццолановую реакцию и реакцию гидратации [21]. В строительной индустрии обработка дисперсных глин часто связана с добавками для обработки, такими как известь, гипс или сульфат алюминия [2, 9, 22]. Однако при использовании любого из них по отдельности имелись недостатки, например, использование извести вызвало увеличение объема обрабатываемой почвы из-за реакции карбонизации и сульфатной атаки и, таким образом, снижение прочности. Для предотвращения такой проблемы было определено подходящее время отверждения, но одновременное использование пуццолана, шлака и сульфатостойкого цемента вместе с известью рассматривалось как решение для предотвращения отказов в результате использования одной только извести [21, 23].

Пуццолан представляет собой тонкодисперсный кремнистый или кремнисто-глиноземистый материал, который сам по себе не имеет цементирующей способности. Однако в присутствии влаги он химически реагирует с известью при обычных температурах с образованием вяжущих смесей.Природные пуццоланы из разных географических регионов, тем не менее, обладают различными свойствами из-за их соответствующего химического состава, что может привести к различным результатам в продуктах, обработанных этими добавочными материалами [3].

Портландцемент также широко используется для обработки глин в строительной промышленности. Из-за присутствия извести в большинстве цементов, последний не был бы лучше первого, если бы использовался отдельно в качестве добавки для стабилизации дисперсных глин. По этой причине, а также из-за того факта, что при использовании по отдельности некоторые пуццоланы также не были эффективны при обработке дисперсных глин, в этом исследовании было предложено одновременное использование пуццолана и цемента с различными пропорциями смеси.

Чтобы измерить потенциал диспергирования и соответствующие свойства различных испытательных смесей с соответствующими периодами отверждения, в этом исследовании были проведены испытания двойным ареометром, испытания на точечные отверстия, химические испытания и испытания на неограниченное сжатие. Испытание на точечное отверстие было особенно привлекательным из-за его точности при моделировании условий фильтрации в реальных инженерных сооружениях [12].

2. Материалы и методы

Образец глины, монтмориллонит (Mt), классифицированный как глина с низкой пластичностью (CL) по Единой системе классификации почв (USCS), был получен из обширного месторождения глины в Азербайджане, Северо-Западный Иран. . Весь поступающий материал прошел через сито № 10 (2,00 мм), а 98 процентов — через сито № 200 (0,075 мм). В естественном состоянии дисперсионный потенциал глины обычно составлял более 50 процентов и, следовательно, диспергирующий, как это было широко известно.

В лаборатории глина была изменена для достижения 100-процентного дисперсионного потенциала. К разным партиям образца добавляли гексаметафосфат натрия — диспергирующий агент. Отверждение проводили в течение 24 часов при оптимальном содержании влаги, чтобы обеспечить равновесие между содержанием солей в поровой воде.Оптимальное содержание влаги при отверждении было таким же, как в тесте Проктора — содержание воды при максимальной плотности в сухом состоянии.

Потенциал диспергирования после отверждения был определен с помощью испытаний на двойном ареометре, результаты которых показаны на Рисунке 1. Стопроцентное диспергирование было достигнуто при добавлении 2,5% гексаметафосфата натрия к образцу, и таким образом смесь считалась полностью диспергируемой и чрезвычайно разрушаемой. Последующие испытания, проведенные на образце, дали результаты, показанные в таблице 1.

% ] Стандартный Значение Геотехнические свойства 2 Фракция ила (%) ASTM D 422-63 [24] 36 Фракция глины (%) ASTM D 422-63 [24] 62 Предел жидкости (%) ASTM D 4318-98 [25] 34 Предел пластичности (%) ASTM D 4318-98 [25] 17 Индекс пластичности (%) ) ASTM D 4318-98 [25] 17 Классификация почвы ASTM D 2487-98 [26] CL Удельный вес (GS) ASTM D 854-98 [ 27] 2. 79 Оптимальное содержание влаги (%) ASTM D 698-91 [28] 16,5 Максимальная плотность в сухом состоянии (г / см 3 ) ASTM D 698-91 [28] 1,82 Прочность на сжатие без ограничений (кПа) ASTM D 2166-98a [29] 320 Химические свойства PH ASTM 30] 2967-71 [ 8.5 Na + , (мэкв / литр) ASTM D 4542-95 [15] 179,16 K + , (мэкв / литр) ASTM D 4542-95 [ 15] 16,89 Ca 2+ , (мэкв / литр) ASTM D 4542-95 [15] 21,25 мг 2+ , (мэкв / литр) ASTM D 4542-95 [15] 13,15 EC (Электропроводность), (мс / см) — 20. 9 TDS (Общее количество растворенных солей: Na + + Ca 2+ + Mg 2+ + K + ), (мэкв / литр) — 230,45 SAR (Коэффициент поглощения натрия), (мэкв / л) — 43,2 PS (Процент натрия по отношению к общему количеству растворенных солей) — 78 Свойства дисперсии Дисперсия в процентах при двойном ареометре ASTM D 4221-99 [13] 100 Назовите название Полностью дисперсионная глина Классификация при помощи двойного ареометра ASTM D 4221-99 [13 ] Дисперсный Классификация методом точечного отверстия ASTM D 4647-93 [14] Дисперсный (D 1 ) Классификация по chemica л тест Sherard et al. , 1976 [16] Дисперсный

В ходе исследования обработка началась с добавления пуццолана и портландцемента, отдельно и одновременно, и испытания обработанных глин двойной ареометр, тест на точечное отверстие и химический тест для оценки любого снижения дисперсионного потенциала или повышения устойчивости к эрозии.

Пуццолан, использованный в этом исследовании, был природного типа, использовавшегося на цементном заводе Эстахбан, Эстахбан, Южно-Центральный Иран, который был получен из Сирджана, района примерно в 180 км к востоку.В данном случае расстояние между отложениями дисперсной глины в Азербайджане и источником пуццолана в Сирджане составляло более 1200 км, но пуццоланы также поставлялись другими странами, хотя и с различными свойствами.

Пуццолан, предоставленный поставщиком, был в гранулированной форме и нуждался в измельчении в абразивном аппарате Лос-Анджелеса перед пропусканием через сито номер 200. Удельный вес [27], Gs использованного пуццолана составлял 2,60, что было ниже, чем Gs глины при 2.79. Последующие процессы стабилизации грунта проводились на основе стандартной процедуры уплотнения ASTM D 698-91 (2000) [28].

Для испытаний с использованием одной добавки для соответствующих смесей использовался пуццолан, составляющий 2, 4, 5, 6 и 8 процентов от веса сухих образцов. Время отверждения составляло 1, 7, 14, 35 и 90 дней. Также для соответствующих смесей использовался портландцемент, составляющий 1, 2, 3 и 4 процента от массы сухих образцов. Время отверждения составляло 1, 7, 14 и 35 дней. Для испытаний с одновременным использованием добавок пуццолана и портландцемента процентное соотношение смешивания составляло 2, 5 и 8 для пуццолана и 1.5 для цемента. Время отверждения составляло 1, 7, 14 и 35 дней.

Испытания проводились с использованием двойного ареометра, точечного отверстия и химического раствора. Химические тесты включали определение концентраций основных катионов, включая кальций, магний, натрий и калий, в миллиэквивалентах на литр экстракта насыщения. После этого коэффициент поглощения натрия (SAR), общее количество растворенных солей (TDS) и процент натрия (PS) были рассчитаны с использованием соответствующих уравнений. Изменение электропроводности (ЕС) также определялось экспериментально из химических тестов.

Наконец, для дополнительной проверки оптимального содержания пуццолана и цемента при обработке дисперсных глин, по отдельности и одновременно, были проведены испытания на неограниченное сжатие в соответствии с ASTM D2166-98a (2000) [29] на образцах, обработанных с различным содержанием добавок. Время отверждения составляло 1, 7, 14, 35 и 90 дней при оптимальном содержании влаги, энергия уплотнения единицы была такой же, как и в стандартном тесте Проктора, а длина и диаметр каждого образца составляли 100 мм и 50 мм. соответственно.

3. Результаты и обсуждение

Результаты испытаний двойным ареометром, проведенных на образцах, стабилизированных только пуццоланом или портландцементом, представлены на рисунках 2 (a) и 2 (b); в то время как результаты испытаний двойным ареометром, проведенных на образцах, стабилизированных одновременно различными процентными содержаниями пуццолана и 1,5% портландцемента, представлены на Рисунке 2 (c).

Как показано на Рисунке 2 (а), оптимальное содержание пуццолана для максимального снижения дисперсионного потенциала образца составляло 5 процентов.Однако результирующий потенциал диспергирования при использовании 5-процентного пуццолана продолжал снижаться с увеличением времени отверждения. Стабилизация с использованием одного пуццолана, по-видимому, занимала много времени, так что даже через 90 дней потенциал дисперсии продолжал снижаться с каждым дополнительным днем ​​отверждения. Процентная дисперсия для образца, обработанного 5-процентным пуццоланом и продолжительностью отверждения 90 дней, составляла 26, что помещало глину в приемлемую недисперсную категорию по шкале Шерарда и Декера (1977). Тем не менее, смесь не могла достичь полностью недисперсного статуса в конце процесса обработки, даже после 90 дней.

Однако, как показано на Рисунке 2 (b), при использовании отдельно от 1 до 4 процентов портландцемента было способно снизить дисперсионный потенциал образцов до нуля. В случае использования пуццолана, потенциал диспергирования, по-видимому, не сходился к нулю даже при любом заданном количестве используемой добавки, но при использовании цемента был достигнут полностью недисперсный статус. В случае 4-процентного цемента нулевой потенциал диспергирования был достигнут после одного дня отверждения; с 3-процентным цементом статус был достигнут за 7 дней; а с 2-процентным содержанием цемента — за 14 дней.При использовании 1% цемента нулевой уровень дисперсии не может быть достигнут независимо от допустимого времени отверждения; тем не менее, выборка была значительно улучшена до одной из недисперсионных категорий. Таким образом, 1,5% цемента считалось правильным, если его предполагалось использовать вместе и одновременно с пуццоланом, который является более дешевой добавкой для обработки.

Как показано на Рисунке 2 (c), оптимальное содержание пуццолана для снижения дисперсионного потенциала все еще составляло 5 процентов, даже при одновременном использовании с 1. 5-процентный цемент. Более того, теперь потенциал диспергирования может быть снижен еще больше по сравнению со случаем, когда пуццолан использовался отдельно. Отверждение в течение 14 или 35 дней привело к тому, что образцы с одновременным использованием пуццолана и цемента достигли нового уровня улучшения, при этом потенциал диспергирования снизился почти до нуля.

Качественная категоризация дисперсных глин после обработки различными добавками и временем отверждения приведена в таблице 2. Критерии категоризации основывались на стандартах, представленных Шерардом и Декером (1977).

Добавка Время отверждения 1 день 7 дней 14 дней 35 дней 90 дней 2 9040 % 901 дисперсионный 9010 недиспергирующий Дисперсионный Дисперсный Дисперсный Промежуточный Промежуточный Пуццолан 4% Дисперсный Дисперсионный Дисперсный Промежуточный Дисперсный Промежуточный Дисперсионный Промежуточный Промежуточный Недисперсный Пуццолан 6% Дисперсный Дисперсный Дисперсный Промежуточный Промежуточный Промежуточный диспергирующий дисперсионный промежуточный цемент 1% недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недиспергирующих Цемент 3% недиспергирующих недиспергирующие недиспергирующие недиспергирующих недиспергирующие Цемент 4% недиспергирующих недиспергирующих недиспергирующих недиспергирующих недиспергирующих Пуццолан 2% + 1. 5% цемент недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный недисперсный пуццолан 5% + 1,5% цемент недисперсный недисперсный недисперсный 42 недисперсный недисперсный 42 недисперсный недисперсный 42 недисперсный недисперсный 9042 % + 1,5% цемент Недисперсный Недисперсный Недисперсный Недисперсный Недисперсный

По результатам испытаний на точечную текучесть окончательные результаты были зарегистрированы расход и скорость эрозии отверстия, созданного в образцах, при заданном гидравлическом напоре. Сводка результатов и категоризация обработанных образцов приведены в таблице 3.

901 412 ND 2 901 412 ND Добавка Время отверждения 1 день 7 дней 14 дней 35 дней 90 дней Пуццолан 2% D 2 D 2 ND 4 ND 3 42 903 Pozzolan 4% ND 4 ND 4 ND 4 ND 3 ND 3 ND 3 ND 3 ND 3 ND 2 Пуццолан 6% ND 4 90 355 ND 4 ND 3 ND 3 ND 3 Пуццолан 8% D 2 ND 3 ND 3 Цемент 1% ND 4 ND 3 ND 3 ND Цемент 2% ND 3 ND 2 ND 2 ND 2 ND 2 3 ND Цемент ND 2 ND 1 ND 1 ND 1 Цемент 4% ND 2 ND 1 42 ND 1 ND 1 ND 1 Пуццолан 2% + 1. 5% цемент ND 3 ND 3 ND 2 ND 1 ND 1 Пуццолан 5% + 1,5% ND ND 2 ND 1 ND 1 ND 1 Пуццолан 8% + 1,5% цемент ND 3 D 900 ND 2 ND 1 ND 1

Примечание и: дисперсионный; и: недиспергирующий; и: средний.

Использование 5-процентного пуццолана со временем отверждения 90 дней изменило обозначение образца с D ₁ на ND ₂ . Использование 3-процентного цемента со временем выдержки 7 дней изменило обозначение образца с D ₁ на ND ₂ , а после выдерживания 14 дней обозначение изменилось на ND ₁ . Использование 4-процентного цемента со временем отверждения 1 день изменило обозначение с D ₁ на ND ₂ , а с 7-дневным временем отверждения обозначение изменилось на ND ₁ .Использование 5-процентного пуццолана и 1,5-процентного цемента при времени выдержки в 1 день изменило обозначение с D ₁ на ND ₂ , а при времени выдержки 14 дней обозначение изменилось на ND ₁ . Использование 2% пуццолана и 1,5% цемента при времени выдержки 14 дней изменило обозначение с D ₁ на ND ₂ , а после 35 дней отверждения обозначение изменилось на ND ₁ .

Результаты испытаний на точечные отверстия, проведенные на образцах, отдельно стабилизированных пуццоланом и цементом, с точки зрения конечных расходов, представлены на рисунках 3 (a), 3 (b), 4 (a) и 4 (b), в то время как результаты тестов, включающих одновременное использование различных процентных соотношений пуццолана и 1. 5-процентный цемент с различным временем отверждения представлен, соответственно, на рисунках 5 (а) и 5 ​​(б).

Как показано на фиг. 3 (a) и 3 (b), оптимальное содержание пуццолана, соответствующее самым низким расходам, составляло 5 процентов. Однако с увеличением времени отверждения скорость потока еще больше снижалась.

Обработка пуццоланом продолжалась только до 90 дней после нанесения, но скорость потока все же снижалась. Таким образом, обработка одним пуццоланом может снизить дисперсионный потенциал до приемлемого уровня, хотя образец не стал полностью недисперсным.Опять же, стабилизация с использованием пуццолана была длительным процессом.

Как показано на Рисунках 4 (a) и 4 (b), скорости потока через образцы сходились с увеличением содержания единичного цемента с 1 до 4 процентов. Однако увеличение содержания цемента с 2 до 4 процентов вызвало лишь небольшое изменение скорости потока, что привело к количеству 1,5 процента цемента как оптимальному для использования в последующих испытаниях, включающих одновременное применение с пуццоланом.

Как показано на Рисунке 5 (а), скорости потока через образцы были самыми низкими, когда содержание пуццолана составляло 5 процентов в дополнение к 1.5-процентный цемент. Хотя оптимальное содержание пуццолана в 5 процентов было таким же, как в случае с рис. 3 (а), с использованием одного пуццолана без цемента, скорость потока была дополнительно снижена по сравнению с предыдущими испытаниями. Другое наблюдение — кривые на фиг. 5 (а), по-видимому, имеют аналогичную форму, хотя и смещены в различные положения с различным содержанием пуццолана.

Рисунок 5 (b) представляет собой рисунок 5 (a). Кривые аналогичной формы снова были очевидны, хотя, соответственно, смещены в различные положения для разного времени отверждения — 1, 7, 14 и 35 дней — вместо разного содержания пуццолана.При содержании цемента 1,5 процента оптимальное содержание пуццолана, дающее самую низкую скорость потока, для любого времени отверждения, составляло 5 процентов, как отмечалось ранее. Наиболее значительное снижение скорости потока произошло в интервале от 7 до 14 дней после улучшения.

Классификация различных смесей, основанная на результатах химических испытаний, соответствовала критериям Sherard et al. (1976). Полученные классификации приведены в таблице 4.