Исследование составов арболита на смешанном вяжущем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование составов арболита на смешанном вяжущем

Лаушкина В.А., Тимохин Д.К.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Представлены результаты лабораторных исследований физико-механических свойств арболитов на основе многокомпонентного смешанного вяжущего. Описано влияние каждого компонента смешанного вяжущего на процесс структурообразования. В работе показан процесс гидратации смешанного вяжущего при наличии органического заполнителя, который проводили методом рентгенодифракционных измерений.

Ключевые слова: смешанное вяжущее, гипс, органический заполнитель, цемент

строительный композиционный вяжущий арболит

INVESTIGATION OF wood concrete COMPOSITION ON MIXED BINDING

Laushkina V.A., Timokhin D.K.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

This article presents the results of laboratory studies of physicomechanical properties of wooden concrete based on a multicomponent mixed binder. The influence of each component of a mixed binder on the process of structure formation. The work shows the hydration of mixed binder in the presence of organic aggregate, which was carried out by x-ray diffraction measurements

Keywords: mixed binder, gypsum, organic filler, cement

Производство строительных композиционных материалов на основе природных заполнителей растительного происхождения является одним из перспективных направлений в строительной индустрии в настоящее время. В сельских районах Саратовской области возрастает интерес к индивидуальному строительству из недорогих и экологически чистых строительных материалов, таких как арболит, который возможно изготавливать на основе местного растительного сырья. Необходимо отметить, что применение отходов агропромышленного комплекса помогает также решить топливно-энергетические и экологические проблемы, расширить сырьевую базу строительных материалов. Это особенно актуально для регионов, которые в избытке располагают промышленными и сельскохозяйственными отходами.

Поволжский регион располагает достаточной по объему сырьевой базой для производства арболитовых изделий. В качестве сырьевых компонентов могут использоваться отходы зерновых культур, подсолнечника, камыша, неделовая древесина, запасы которых возобновляемы. Современные требования к качеству арболита и изделий на его основе возрастают, что ставит задачу по дальнейшему увеличению прочностных и эксплуатационных показателей этого вида материала с наиболее оптимальной структурой. [1]

Влияние различных составных компонентов древесины на набор итоговой прочности имеет большое значение, так увеличение на 1% содержания целлюлозы, лигнина, смоляных кислот, кислот жирного ряда, стеринов и терпеновых углеводородов оказывает незначительное влияние на итоговую прочность изделий, в то время, как, глюкоза негативно влияет на прочность, а гемицеллюлоза и танин - в незначительных пределах. Щелочность цементного вяжущего способствует выщелачиванию сахаров, что влияет на прочность - при возрастающей щелочности цемента возрастает прочность изделия. Значительная часть гемицеллюлозы (полиоза) древесины имеет щелочную среду. Выщелачивание соединений гемицеллюлозы ведет к значительному снижению прочности древесины. Целлюлоза претерпевает значительные изменения в присутствии щелочи, не исключено, что в присутствии щелочей сокращается среднее значение полимеризации. [2] Для исключения замедляющего воздействия растворимых составляющих элементов древесины, был подобран вид смешанного вяжущего, состоящего из 4 компонентов. В состав исследуемого смешанного вяжущего входит: 50% гранулированного доменного шлака, 40% гипса б-полугидрата, 5% цемента марки ЦЕМ I 32,5 Б и 5% золы уноса. Каждый из компонентов смешанного вяжущего необходим для различных задач:

- гипс регулирует сроки схватывания, набор прочности и реакцию взаимодействия с гранулированным доменным шлаком за счет сульфатов

CaSO4·0,5H2O + 1,5H2O > CaSO4·2H2O;

- портландцемент отвечает за реакцию взаимодействия с гранулированным доменным шлаком за счет алкалитов и набор итоговой прочности

2CaO·SiO2+3CaO·SiO2+H2O > CaO-SiO2-H2O-фаза+Ca(OH)2;

- зола уноса является пуццолановым компонентом в образовании портландита и позволяет избежать в дальнейшем образования эттрингита

SiO2+H2O+Ca(OH)2 > CaO-SiO2-H2O-фаза;

- гранулированный доменный шлак (ГДШ), как латентный гидравлический компонент, отвечает за итоговый набор прочности, что ведет к повышению водостойкости гипсобетона

ГДШ + H2O > CaO-SiO2-H2O-фаза.

Таким образом рассматриваемое смешанное вяжущее с органическим древесным заполнителем на основе гидратации гипса имеет сроки схватывания и итоговый набор прочности, соответствующие принятым стандартам. Результаты исследований показали, что арболит на основе данного смешанного вяжущего (соотношение «древесина : цемент» Д/Ц = 0,18, а водоцементное соотношение В/Ц = 0,5) имеет достаточно быстрые сроки начала схватывания, так начало схватывания наблюдалось через 2 ч 15 мин, а окончание схватывания - через 3 ч 50 мин. Также, увеличение соотношения Д/Ц до 0,22 и В/Ц до 0,54 (для достижения пластичной консистенции) привело к увеличению сроков начала схватывания (рис. 1).

Рис. 1. Сроки схватывания арболита на основе смешанного вяжущего

Известно, что цементное тесто без добавок при В/Ц более 0,3 имеет сроки начала схватывания примерно через 20 минут, что указывает на замедление процесса гидратации полугидрата сульфата кальция при наличии органического древесного заполнителя. Это было подтверждено на основе рентгенодифракционных измерений (рис. 2, 3). Исследования проводились с вяжущими веществами при В/Ц от 0,35. Для изготовления смеси вяжущего с органическим заполнителем, опилки хвойных пород были предварительно обработаны с помощью дисковой вибромельницы до размеров частиц древесины более 90 мкм.

а

б

Рис. 2. Фазы минерализации: а - в течение 24 ч гидратации смешанного вяжущего; б - во время процесса ранней гидратации (60 мин) смешанного вяжущего; НН - полугидрат сульфата кальция [CaSO4·0,5H2O]; G - гипс [CaSO4·2H2O]

Для испытания итоговой прочности были подготовлены образцы с Д/Ц = 0,22. Пластичная консистенция бетонной смеси была достигнута при В/Ц = 0,54. Плотность свежеприготовленной бетонной смеси составила 1100 кг/м3, плотность затвердевшего образца составила 780 кг/м3.

а

б

Рис. 4. Фазы минерализации: а - в течение 24 ч гидратации смешанного вяжущего с 15% содержанием опилок хвойных пород; б - во время ранней гидратации (60 мин) смешанного вяжущего с 15% содержанием опилок хвойных пород; НН - полугидрат сульфата кальция [CaSO4·0,5H2O]; G - гипс [CaSO4·2H2O]

Рис. 5. Прочность арболита на основе смешанного вяжущего

Согласно представленным на рис. 5 данным прочность образцов арболита на основе смешанного вяжущего возрастала при увеличении срока выдержки.

Список литературы

1. Лаушкина В.А., Иващенко Ю.Г., Тимохин Д.К. Современные тенденции технологии арболитовых изделий // Техническое регулирование в транспортном строительстве. - 2017. - № 3(23); URL: trts.esrae.ru/42-309 (дата обращения: 01.11.2017).

2. Страхов А. В. Производство гипсопуццоланового вяжущего повышенной водостойкости [Электронный ресурс] / А. В. Страхов, Ю.Г. Иващенко, Г.А. Корольков, С.А. Евстигнеев // Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2016. № 2 (16). С. 5. Загл. с титул. экрана. URL: http://trts.esrae.ru/31-160

Размещено на Allbest.ru