направленное регулирование процессами структурообразования шлакощелочного вяжущего на начальном этапе приготовления бетонной смеси.

И.И.Романенко, В.И.Калашников, И.Н. Петровнина, В.Н.Каледа, Е.А.Савицкий, В.К. Марьин

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Производство шлакощелочных бетонов (ШЩБ) на основе доменных шлаков является на данном этапе развития строительной индустрии предпочтительным. Как показали результаты испытаний бетонов полученных в лаборатории ПГУАС и в условиях завода ООО «Термодом» шлакощелочные бетоны характеризуются высокими эксплуатационными показателями: прочностью на сжатие и изгиб, сопротивлению разрушению от действия циклически повторяющихся нагрузок, сопротивляемостью попеременному замораживанию и оттаиванию в солевой среде, коррозиционной стойкостью в органических и минеральных средах, высокой водонепроницаемостью и атмосферостойкостью|1|.

Нами были проведены эксперименты по направленному регулированию процессами структурообразования шлакощелочного камня за счет введения модификаторов. В качестве такой добавки применяли цеолитсодержащие глинистые породы Лягушовского месторождения пензенской области и отработанное моторное масло.

В процессе гидратации шлакощелочного вяжущего (ШЩВ) с органоминеральными добавками происходит заполнение гелевых пор низкоосновными продуктами твердения. Цеолитсодержащий модификатор адсорбирует на своей поверхности щелочной раствор и воду, тем самым, уменьшая эффективный диаметр пор, что вызывает уплотнение структуры бетона. Цеолит не создает в окружающем материале деформации и напряжения, а высокая дисперсность частиц позволяет участвовать в организации структуры связующего. На первых этапах твердения ШЩВ, цеолиты выступают в роли центров кристаллизации, активирующих образование новой фазы из пересыщенных растворов. Кроме этого, при модификации ШЩБ цеолитсодержащей породой помимо адгезионного сцепления происходит химическое взаимодействие шлака с цеолитом и глиной. Присутствие тонкодисперсной глины, являющейся алюмосодержащей составляющей, позволяет связать излишнюю щелочь не участвующую в процессе гидратации шлакового стекла. Установлено, что модификация ШЩБ отработанным машинным маслом и цеолитсодержащей глиной не снижает прочностные показатели при длительном воздействии агрессивных сред как органических, так и минеральных|2|.

Машинное масло используется в качестве “прививочного материала”, вводимого на стадии приготовления ШЩБ. Так называемая техническая ”вакцинация“ ШЩБ, способствует созданию механизма «адаптации» к агрессивным внешним воздействиям и самоорганизации порового пространства. Распределение масла по поровой структуре образца и по поверхности раздела фаз «воздух – твердое вещество» способствует кольматации пор, препятствующей испарению жидкости с поверхности камня. В то же время, под воздействием щелочной среды машинное масло частично переходит в состояние близкое к асидолам. Исследования показали, что ШЩБ модифицированные минеральным машинным маслом практически не впитывают бензин, масла и раствор сахара. Это способствует повышению долговечности, коррозионной стойкости бетонных изделий на основе ШЩВ

Однако, шлакощелочное вяжущее обладает и негативным свойством, что сдерживает широкое применение в производстве, а именно- начало схватывания наступает в течении 5-15 мин с момента приготовления бетонной смеси. Особенно это проявляется на составах с использованием растворимых стекол или натриевой силикат глыбы.

Проведенные исследования с использованием следующих суперпласификаторов и пластификаторов: «С-3», «МФР», «Реламикс», «Мельмент», «Вискомент», «ЛСТ-М» и «ЛСТ» показали, что позитивное действие на ШЩВ оказывает только ЛСТ-М и ЛСТ. Действие проявляется в увеличении подвижности системы и увеличению сроков начала и конца схватывания шлакощелочного теста (табл 1).

Таблица 1.

Наименование показателей		Дозировка модификатора – «ЛСТ», % от массы шлака
		0,00	0,20	0,00	0,20
Удельная поверхность Syд, кг/м^2		350	350	350	350
Активатора твердения		Жидкое стекло	Жидкое стекло	Жидкое стекло	Жидкое стекло
Силикатный модуль, Мс		1,65	1,65	2,68	2,68
Нормальная густота теста		30	27	32	28,5
Сроки схватывания шлакощелочного теста, час.-мин	начало	00-12	1-20	00-07	1-00
	конец	00-25	3-05	00-15	2-30
Предел прочности шлакощелочных бетонов, МПа в возрасте: 1 сут 7 сут 28 сут		29,5	27,2	25.7	22,4
		34,1	33,9	29,4	28,8
		38,0	37,5	34,8	35,1

Введение «ЛСТ» в бетонную смесь в количестве 0,2% от массы молотого граншлака позволило получить высокоподвижные шлакощелочные бетонные смеси, характеризующиеся осадкой конуса в пределах 8-15 см и жизнеспособностью до 90 мин. Данная добавка, полученная из отходов целлюлозно- бумажной промышленности взята за основу для проведения дальнейших исследований, направленных на регулирование сроков схватывания шлакощелочных вяжущих и изучения реологических свойств бетонных смесей. В качестве алюмосиликатной составляющей шлакощелочного вяжущего использовали тонкомолотый (Syд=350 кг/м²) гранулированный доменный шлак Новолипецкого металлургического завода. В качестве крупного заполнителя использовали гранитный щебень фракции 5-20 мм, и песок кварцевый с М_кр=1,5 Богословского карьера. В качестве щелочного компонента использовали жидкое стекло с силикатным модулем Мс=1,65 и плотностью 1390 кг/м³ и водный раствор NaOH концентрацией 40г/100мл. Прочностные свойства бетона определяли на отформованных образцах-кубах размерами 10x10x10 см, твердевших после тепловлажностной обработки по режиму 3+6+3 при температуре изотермической выдержки 60⁰С в нормальных условиях, на 1, 7, и 28 сутки.

Из данных, полученных в работе видно, что при использовании в качестве щелочного компонента раствора жидкого стекла с силикатным модулем Мс=1,65 плотностью 1390 кг/м3 сроки начала схватывания шлакощелочного вяжущего (Syд=350 кг/м²) составляют 12 мин, конец- 25 мин, а при введении добавки «ЛСТ», в количестве 0,2% от массы шлака, начало схватывания от момента затворения шлакощелочного вяжущего наступало через 80 мин и конец через 185 мин. Введение указанной добавки в бетонную смесь в количестве от 0,15-0,2 % от массы шлака, позволило получать высокоподвижные шлакощелочные бетонные смеси, характеризующиеся осадкой конуса в пределах 9-15 см |3|.

Для сравнения влияния силикатного модуля жидкого стекла на сроки схватывания шлакощелочного теста нами проведены испытания по принятой технологии с жидким стеклом имеющий силикатный модуль Мс=2,68 и плотность 1390 кг/м³.

Введение «ЛСТ» в количестве 0,2% от массы шлака в шлакощелочное тесто способствовало замедлению процессов структурообразования на раннем этапе твердения. Начало схватывании-60 мин., а конец схватывания 150 мин. Введение добавки ЛСТ в количестве 0,2% от массы шлака в шлакощелочные бетоны вызывает замедление темпов набора прочности при сжатии на 10-15% по сравнению с бездобавочными составами в возрасте до 7 суток. К 28 суточному возрасту прочностные показатели бетонов выравниваются. Такая картина характерна для бетонов как на жидком стекле с силикатным модулем Мс=2,68 так и для Мс=1,65 |4|.

Предложенное технологическое решение по использованию лигносульфаната технического («ЛСТ») было успешно реализовано в условиях производственной базы ООО "Термодом" (г. Пенза) при изготовлении предварительно-напряженных плит перекрытия по испанской технологии на основе шлакощелочного бетона марки 400, фундаментных блоков марки М150, колец диаметром 1,0 м; 1,5 м с немедленным снятием опалубки (М200) и свай длиной 6 м, сечением 300*300*мми маркой М300, что позволило предприятию успешно соблюдать технологические переделы получения изделий.

Библиографический список

1. Романенко И.И., Кузнецов Ю.С., Тимофеева О.В., Савицкий В.П. Исследование коррозионной стойкости шлакогрунтов // Международная научно-техническая конференция «Композиционные строительные материалы». Пенза:- 2002.-с. 166…168.

2. Кузнецов Ю.С., Романенко И.И., Тимофеева О.В., Теоретические основы взаимодействия химических добавок (отходов производства) с компонентами грунта // Седьмые академические чтения РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения».-Белгород:-2001.-с. 198-200;

3. Романенко И.И.,. Вершинина С.М., Е.А. Белякова Е.А. Методы измерения структуры матрицы бетона // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: сб. науч. работ Ч.1. – Пенза: Изд-во ПГАСА, 2004. - С. 385-387.

4. Петрова Т.М. Бетоны для транспортного строительства на основе бесцементных вяжущих. Дис на соиск. уч. ст. докт. техн. наук С.Пб., ПГУПС, 1997. - 537 с.