Ерошкина Н.А., Коровкин М.О., Соломатин А.П.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Свойства минерально-щелочных вяжущих на основе изверженных горных пород в зависимости от дисперсности компонентов сырья

Одним из эффективных способов улучшения свойств портландцементного и шлакощелочного вяжущего является увеличение дисперсности его сырья. В минерально-щелочных вяжущих основным компонентом является горная порода, а добавкой служит шлак, соответственно на свойства вяжущих влияние будет оказывать дисперсность этих двух компонентов. Обзор научной литературы показал, что при создании минерально-щелочных вяжущих преимущественно используются породы тонкостью не менее 500-600 м²/кг [1,2]. Активизацией более грубо измельченных фракций горных пород, по нашим сведениям, никто не занимался. Нами были проведены исследования по использованию грубодисперсных фракций в качестве перспективного сырья для получения вяжущего.

При помощи матрицы планирования было исследовано влияние дисперсности горной породы и модифицирующей добавки на реологические и прочностные свойства вяжущего. В качестве варьируемых факторов были приняты дисперсность шлака, гранита и базальта в интервале от 200 до 400 м²/кг с шагом в 100 м²/кг.

Исследования проводились на растворных смесях, в которых на одну часть вяжущего приходилась одна часть песка с Мк=1,5.

При изучении влияния шлака и базальта на удобоукладываемость установлено (рис.1.а), что расплыв смеси в наибольшей мере увеличивается с увеличением дисперсности шлака с 110 мм до 135 мм.

Анализ результатов показывает, что на прочностные свойства также существенное влияние оказывает дисперсность, особенно дисперсность шлака. Через 3 суток (рис.1б.) минимальной прочностью 11-13 МПа обладают вяжущие полученные из шлака и базальта, дисперсность которых не превышает 250 м²/кг. При дисперсности шлака и базальта 325-400 м²/кг прочность возрастает до 15-18 МПа.

Рис. 1.а Расплыв конуса через 5 минут	Рис.1. б. Прочность при сжатии через 3 суток

На 7 сутки (рис.2.а) минимальная прочность вяжущих составляет от 14 МПа, а наибольшая достигает 24-25 МПа. Через 28 суток (рис.2.б) прочность возрастает у вяжущих с наименьшей дисперсностью до 40 МПа, а при наибольшей до 60-65 МПа.

Рис.2 а. Прочность при сжатии через 7 суток	Рис. 2.б. Прочность при сжатии через 28 суток

Тепловая обработка ускоряет твердение вяжущих. Прочность вяжущих после 60°С (рис.3а) в составах с минимальной удельной поверхностью составляет около 18 МПа, а с наибольшей -27 МПа. При температуре 90°С (рис. 3.б) прочность возрастает до 45-60 МПа.

Рис.3.а. Прочность при сжатии после 60ºС	Рис.3.б. Прочность при сжатии после 90ºС

Таблица 1

Влияние дисперсности компонентов сырья вяжущего основе гранита на свойства растворной смеси

№ п/п	Sуд, м^2/кг		РК, мм	Rсж, МПа, через			60°С		90°С
	Гранит	Шлак		3 сут	7 сут	28 сут	р, кг/м^3	Rсж, МПа	р, кг/м^3	Rсж, МПа
1	200	200	95	6,1	10,8	23,8	2117	14,7	2171	30,8
2	200	300	104	7,5	14	33,6	2149	22,7	2200	41
3	200	400	107,2	9,1	16,9	35,4	2174	29	2166	47,5
4	300	200	97,35	6,3	11	26	2147	16,1	2156	38
5	300	300	102,2	10,3	18	33,5	2185	25,8	2195	48,8
6	300	400	103,5	12,4	18,4	37,1	2195	33	2197	49,3
7	400	200	111,8	7,5	12,4	31,3	2097	16,6	2165	39,1
8	400	300	114,2	10,7	18	41,5	2180	27,9	2164	45,8
9	400	400	116,5	12,5	20,8	41	2192	33,5	2221	53,8

Из таблицы 1 видно, что на удобоукладываемость и прочность минерально-щелочного вяжущего на основе гранита, также как и для вяжущего с использованием базальта, основное влияние оказывает дисперсность шлака. При наименьшей дисперсности гранита и наибольшей дисперсности шлака расплыв конуса смеси составляет 110 мм. В нормальных условиях вяжущее медленно набирает прочность. На 28 сутки прочность в зависимости от дисперсности шлака и гранита варьируется от 23,8 до 41,5 МПа. При тепловой обработке при 90ºС прочность вяжущих составляет от 30,8 до 53,8 МПа.

Проведенные исследования показали, что из менее дисперсного базальта и гранита возможно получение вяжущих прочностью до 35-45 МПа, если в составе будет содержаться шлак дисперсностью 350-400 м²/кг. Для увеличения прочности до 55-62 МПа горные породы необходимо измельчать до удельной поверхности не менее 350 м²/кг.

Список литературы

1. Калашников, В.И. Механическая активация силицитового вяжущего [Текст] / В.И. Калашников, Ю.В.Гаврилова, В.Ю. Нестеров, В.Н. Журавлев // МНТК Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сб. науч. трудов междунар. науч.-техн. конференции – Пенза: ПДНТП, 2005. – С.26-29.

2. Калашников, В.И. Теоретические и технологические основы получения высокопрочного силицитового геополимерного камня [Текст] / В.И. Калашников, В.Ю. Нестеров, Ю.В. Гаврилова, Ю.С. Кузнецов // Строительные материалы. №5. 2006. С.60-64.