Библиографическое описание:

Замчалин М. Н., Коровкин М. О., Ерошкина Н. А. Исследование влияния добавки бентонита на свойства раствора на основе композиционного цемента // Молодой ученый. — 2015. — №13. — С. 112-115.

Представлены результаты исследования влияния добавки бентонита на свойства мелкозернистого бетона. Установлено, что бентонит значительно ухудшает консистенцию смеси и снижает плотность раствора. Добавка может быть использована для снижения водоотделения и расслоения высокопластичных и литых бетонных смесей.

Ключевые слова: композиционный цемент, бентонит, суперпластификатор, прочность, мелкозернистый бетон.

 

Современная цементная отрасль оказывает значительное влияние на изменения окружающей среды. Общемировое производство портландцемента в 2014 году превысило 3 млрд. тонн. При производстве 1 тонны клинкера выделяется 0,8–0,9 тонн этого парникового газа [1]. Технология этого материала относится к числу наиболее «грязных» с точки зрения выбросов углекислого газа. Источниками эмиссии этого парникового газа в производстве цемента является декарбонизация сырья и сжигание углеводородного топлива.

Портландцемент обладает уникальными технико-строительными свойствами, поэтому его производство, несмотря на экологические проблемы, в ближайшее время будет возрастать. В связи с этим снижение содержания клинкера в бетонах и растворах — важная задача современного строительного материаловедения. Один из основных путей решения этой задачи — получение композиционных цементов с применением различных минеральных добавок.

Для развития технологии производства и применения композиционного цемента необходимо проведение исследований, направленных на поиск новых, более эффективных минеральных добавок, исследование влияния их на свойства цемента и бетона, а также выявление оптимальных областей применения композиционных цементов.

Для снижения доли клинкера в цементе и улучшения его свойств в настоящее время используют широкий спектр минеральных добавок природного происхождения — опоки, диатомиты, также применяют промышленные отходы — золы-уноса, шлаки и др. [1–4]. Одной из минеральных добавок, использующихся для получения штукатурных растворов [5], смешанных композиционных растворов [6] на основе портландцемента является использование бентонитовых глин, которые характеризуются высокой водоудерживающей способностью. Основное применение бентониты находят в нефтегазовой отрасли при изготовлении буровых растворов [7].

В настоящей работе проводились исследования оценки эффективности введения минеральной добавки бентонита в состав мелкозернистого бетона. С учетом особенности добавки бентонита существенно снижать технологичность цементной смеси [5, 6] были проведены сравнительные исследования оценки эффективности бентонита в составах с добавкой суперпластификатора (СП) и без суперпластификатора. Для оценки влияния добавки бентонита на свойства бетона проводилось планирование эксперимента и в качестве факторов, оказывающих влияние, были выбраны X1 — содержание добавки бентонита в % от веса вяжущего и X2 — водоцементное отношение. Содержание добавки бентонита составляло 6 и 12 %, В/Ц от 0,43 до 0,5 (в составах с СП В/Ц варьировалось от 0,29 до 0,44).

При проведении исследований использовались: цемент ПЦ500Д0 (изготовитель ОАО «Мордовцемент»), бентонитовая глина, суперпластификатор Melflux 5581 (Basf, Германия) и сурский кварцевый песок (Пензенская область). Содержание СП составляло 0,5 % от веса композиционного цемента, соотношение вяжущего к песку во всех составах было постоянным и составляло 1:2.

а)

б)

Рис.1. Расплыв конуса раствора на композиционном цементе в зависимости от содержания бентонита и В/Ц: а) без добавки СП; б) с 0,5 % добавкой СП

 

Результаты исследований влияния бентонита на удобоукладываемость растворной смеси показали, что добавка бентонита значительно загущает растворную смесь (рис. 1.а) и введение пластификатора Melflux 5581 не позволяет существенно устранить этот недостаток (рис. 1.б).

а)

б)

Рис.2. Прочность раствора на композиционном цементе после ТВО при 80°C в зависимости от содержания бентонита и В/Ц: а) без добавки СП; б) с 0,5 % добавкой СП

 

Добавка бентонита также негативно сказывается на прочности после тепловлажностной обработки (рис. 2.а), что связано с тем, что прочность глинистых частиц намного ниже прочности цементного камня. За счет снижения В/Ц в результате использования добавки пластификатора (рис. 2.б) прочность увеличивается примерно в 1,3–2 раза.

При твердении в нормальных условиях введение добавки бентонита повышает прочность при более высоком водоцементном отношении, а при низком — уменьшает (рис. 3.а.). Это можно объяснить снижением водоотделения и расслоения растворной смеси повышенной дозировкой воды. При введении суперпластификатора в состав смеси характер зависимости меняется: при отсутствии бентонита прочность возрастает при снижении В/Ц (рис.3.б). При введении 12 % добавки прочность снижается и практически не зависит от В/Ц отношения.

а)

б)

Рис. 3. Прочность раствора на композиционном цементе через 4 сут твердения в нормальных условиях в зависимости от содержания бентонита и В/Ц: а) без добавки СП; б) с 0,5 % добавкой СП

 

Рис.4. Плотность раствора на композиционном цементе через 4 сут твердения в нормальных условиях в зависимости от содержания бентонита и В/Ц

 

График зависимости плотности раствора от содержания в составе вяжущего бентонита свидетельствует о том, что введение бентонита приводит к снижению плотности в результате более низкой прочности зерен бентонита по сравнению с цементом.

Выводы:

Полученные результаты показывают, что применение добавки бентонита не эффективно в обычных бетонах. С учетом загущающего эффекта бентонит может быть использован для снижения водоотделения и расслоения высокопластичных и литых бетонных смесей.

 

Литература:

 

1.      Van den Heede P., De Belie N. Environmental impact and life cycle assessment (LCA) of traditional and ‘green’ concretes: Literature review and theoretical calculations // Cement and Concrete Composites. 2012. Vol. 34, Iss. 4. P. 431–442.

2.      Коровкин, М. О. Эффективность суперпластификаторов и методология её оценки: моногр. / М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина. Пенза: ПГУАС, 2012. 144 с.

3.      Коровкин, М. О. Влияние высококальциевой золы-уноса на свойства самоуплотняющегося бетона / М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 1. С. 49–53.

4.      Коровкин, М. О. Эффективность использования диатомита в качестве компонента минерально-химической добавки / М. О. Коровкин, Д. С. Саденко, Н. А. Ерошкина // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 253–255.

5.      Химич, Т. С. Модифицированная добавка бентонитовой глины для штукатурных растворов на основе портландцемента: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.23.05 / Т. С. Химич. — Челябинск, 2007. 21 с.

6.      Seriki Oluwasegun Oluwaseyi. Effects of ordinary portland cement-bentonite Blend on compressive strength of concrete mixes using 19 mm size coarse aggregate. Federal university of technology, akure, ondo state. 2011. 61 p.

7.      Сабитов, А. А. Бентониты России: состояние освоения и перспективы развития сырьевой базы / А. А. Сабитов, Е. С. Руселик, Ф. А. Трофимова, А. Н. Тетерин // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2010. № 5. С.8–17.



[*] Выполнено в рамках государственной работы «Обеспечение проведения научных исследований»

Основные термины (генерируются автоматически): добавки бентонита, влияния добавки бентонита, содержания бентонита, добавки СП, добавки бентонита в %, Содержание добавки бентонита, минеральной добавки бентонита, особенности добавки бентонита, введение добавки бентонита, отсутствии бентонита прочность, исследований влияния бентонита, оценки эффективности бентонита, Добавка бентонита, в составе вяжущего бентонита, добавка бентонита, добавкой СП, прочности зерен бентонита, минеральных добавок, введение бентонита, композиционного цемента.

Ключевые слова

прочность, суперпластификатор, бентонит, композиционный цемент, мелкозернистый бетон.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос