ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРАНИТНЫХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучалось влияние гранитного минерала, добавляемого в качестве добавки к клинкеру, на марку цемента. Были проведены эксперименты с различными водоцементными соотношениями.

ABSTRACT

This article studied the effect of the granite mineral added as an additive to clinker on the grade of cement. Experiments were carried out with various water-cement ratios.

Ключевые слова: цемент, наполнитель, инертный наполнитель, гранитный минерал, прочность на изгиб, прочность на сжатие.    

Keywords: cement, filler, inert filler, granite mineral, bending strength, compressive strength.

Введение

Сегодня в мире быстро развивается строительная отрасль. Объемы производства строительных материалов также растут в связи с этим. Цемент занимает лидирующие позиции среди строительных материалов. Роль цемента в производстве новых прогрессивных материалов и изделий для строительства высотных зданий неуклонно возрастает. Исследования показывают, что добавление полимерной глины и волластонита, который содержит кальцинированный и измельченный каолинит, увеличивает прочность на сжатие. Благодаря совместному применению электролитов и минеральных добавок можно не только восстановить свойства портландцемента, который долго хранится во влажных условиях, но и улучшить его качество. Это поможет решить проблему транспортировки. Комплексные добавки повышают морозостойкость цемента. Таким образом, можно увеличить объем производимого портландцемента, улучшить его качество. [1].

В следующем исследовании авторы изучили, как уменьшение количества клинкера в цементе снижает потребление энергии при его производстве. Соответственно, комбинированным дроблением активных и инертных минеральных добавок с портландцементным клинкером можно получить высокоактивный композитный цемент с пониженным содержанием клинкера. Смоделирована зависимость активности композитного цемента от различных факторов. [2].

В результате проведенных исследований было установлено, что применение кварцевой добавки ведет к небольшому повышению (до 26,00%) водопотребности цементного теста. Время начала схватывания цементного теста с кварцевой добавкой постепенно уменьшается с увеличением ее содержания (с 270 минут до 140 минут). Время конца схватывания уменьшается незначительно (с 365 минут до 325 минут). В целом, сроки схватывания соответствуют нормативным требованиям [3].

В следующем исследовании, которое мы рассмотрели, анализируется наличие и использование вторичных ресурсов, пригодных для использования в производстве цемента вместо природного сырья и топлива. Приводятся данные об изменении тенденции производства цемента с добавками. Изучалось влияние добавок на качество и марку цемента. Даны предложения по эффективному использованию отходов [4].

В данном исследовании изучалась возможность использования отходов белита, получаемых после получения оксида алюминия в процессе промывки кальциево-алюминиевого агломерата в цементной промышленности. Приведены физико-химические свойства белитовой глины, расчет сырья для производства цементного клинкера на основе белитовой глины, а также экспериментальные данные по использованию белитовой глины в качестве добавки к портландцементу [5].

Установлено, что применение синтетического волластонита в качестве добавки-наполнителя в портландцемент позволяет повысить его прочностные характеристики [6].

Целью данного исследования является использование гранитного порошка, который является отходом гранитного завода, в качестве минеральной добавки в производстве цемента и исследование влияния добавки на свойства цемента.

Методика исследования

В данном исследовании были приготовлены образцы с различным водоцементным соотношением при приготовлении цементной смеси. Изготовленной образцы бетона испытан на предел прочности на изгиб и на сжатии в возрасте 1 и 28 суток на универсальный испытательной машине AGS-X, 10 кН. Shimadzu, Япония.

Экспериментальная часть

В исследовании изучалось влияние гранитного минерала, добавляемого в качестве добавки к клинкеру, на качество цемента. В ходе эксперимента была приготовлена смесь цемент-песок 1:2 и водоцементного соотношения 0,3 и 0,5 с использованием цемента с добавлением гранитного минерала в качестве инертной минеральной добавки с уровнем измельчения 300 м²/кг. На основании ГОСТ 31108-2020 изготовлен образец бетона и испытан на прочность на изгиб и на сжатии.

Результаты  исследования

Рисунок 1. Влияние водоцементного соотношения на прочность цемента

Из рисунка видно, что введение 20 % микродисперсного гранитного минерала в качестве добавки к клинкеру оказывает положительное влияние на повышение прочности при малом водоцементном соотношении.

Таблица 1.

Влияние гранитного минерала на прочность цемента

Как видно из таблицы, добавление в клинкер 20 % гранитного минерала привело к снижению общей прочности на 18 % при водоцементном отношении 0,5 и на 14 % при водоцементном отношении 0,3. Это показатель не уступает по сравнению с другими добавками.

Выводы

Из проведенных исследований можно сделать вывод, что добавляемая нами инертная добавка - микродисперсный гранитный минерал не снижает марку клинкера за счет содержания кремнезема. Это связано с тем, что микрокристаллы кремнезема блокируют микрокапилляры, образующиеся при затвердевании бетонной массы, не давая воде просачиваться. В результате вода участвует в полной гидратации.

Список литературы:

1. Каспарян А.Э., Тлехусеж М.А. Влияние добавок на свойства портландцемента // XII Международная студенческая научная конференция // Студенческий научный форум – Казан 2020.
2. Щербакова М.Н., Овчинников А.А., Семин О.А. // Композиционное вяжущее с пониженным содержанием клинкера // Научное обозрение №:5 Санкт-Петербург - 2012 ISSN: 1815-4972 c.56-59.
3. Панина А.А., Корнилов А.В. Применение кварцевого компонента в качестве добавки–наполнителя в портландцемент // Роль технологической минералогии в рациональном недропользовании // Материалы Российского совещания с международным участием. ФГУП «ЦНИИгеолнеруд», г. Казань, 15-16 мая 2018 г.
4. Жарко В.И., Гузь В.А., Высоцкий Е.В. Использование отходов в цементной промышленности России // Цемент и его применение ISSN: 1607-8837 №: 6 Санкт-Петербург – 2010 г. с. 60-62.
5. Клименко А.А., Шаповалова Т.В., Реброва Л.М. Использование белитового шлама глиноземного производства в качестве добавки при получении цемента // Хiмiя i хiмiчна технологiя // ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет», Донецк – 2014 г. ISSN: 2074-6652 №: 2 (23). с. 189-194.
6. Панина А. А., Самигуллин Р. Р., Цыплаков Д. С., Корнилов А. В., Тухватшина А. И. Волластонит - нетрадиционная минеральная добавка - наполнитель в портландцемент // Вестник Казанского технологического университета // Казан – 2010 г. с. 377-378.