CC BY
4После полного остывания произвести ультразвуковую ударную обработку для снятия остаточных напряжений Ультразвуковая ударная установка
Провести контроль качества произведенных работ ВИК, УЗК. Инструменты ВИК, УЗК
Восстановить лакокрасочное покрытие Обезжириватель, грунт, краска
Убрать рабочее место Уборочный инвентарь
Таблица 2. Расчетные режимы ручной дуговой сварки верхней полки
Номер Диаметр электрода, Род и полярность Сварочный ток, А Напряжение дуги, В
слоя мм тока
1 4 постоянный, обрат- 130-150 25-28
2 и т.д 5 ная полярность 160-200 27-29
Таблица 3. Расчетные режимы ручной дуговой сварки боковой стенки
Номер слоя Диаметр электрода, мм Род и полярность тока Сварочный ток, А Напряжение дуги, В
1 3 постоянный, обратная полярность 70-90 22-24
2 и т. д. 4 130-150 25-26
Литература
1. Михайлов В.Е. Исследование замедленного разрушения сварных соединений и разработка технологии ремонтной сварки несущих узлов техники, эксплуатируемой на Севере. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Киев. 1986 г. 256 с.
Б01: 10.24412/с1-37269-2024-1-101-104
ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ МАГНИЕВЫХ СИЛИКАТОВ НА КОЛЛОИДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА
Москвитин С.Г., Москвитина Л.В.
Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, г. Якутск
При обеспечении высокой прочности бетона большая роль принадлежит управлению формированием плотной структуры бетона и интенсификацией процессов гидратации цемента. Приведены результаты исследования возможности применения магнезиальных горных пород - дунита Центрального Алдана (Якутия) для производства бетонов. Установлено, что применение предварительно обожженного дунитового порошка с удельной поверхностью 8000 ± 200 см2/кг в комплексе с суперпластификатором СП-1 позволяет получить автоклавный порошковый бетон класса по прочности до В45.
Введение. В современных условиях в технологии бетонов произошли значительные изменения благодаря многочисленным исследованиям по получению высокопрочных бетонов, результаты которых доказывают эффективность применения тонкодисперсных минеральных добавок в комплексе с суперпластификаторами. В отличие от традиционного бетона реакционно-порошковый бетон многокомпонентный, без крупного заполнителя, где до 50% от массы цемента можно заменить тонко- или ультрадисперсной минеральной добавкой в зависимости от его природы, реакционной активности при сохранении требуемой удобоукладываемости бетонной смеси [1-4].
Целью данной работы является исследование прочностных свойств композитных связующих с добавкой тонкодисперсных ультраосновных магматических пород Центрального Алдана Якутии и создание на их основе высокопрочных мелкозернистых бетонов.
Материалы и методы исследований. В экспериментах для изготовления мелкодисперсных минеральных добавок к цементу использована дунитовая порода щелочно- ультраосновного массива в северной части Алдано-Станового щита. Химические составы пород и клинкера представлены в таблице 1.
Таблица 1. Химический состав материалов, масс.%
Наименование Материала MgO SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO R2O Дтпр п.п.п. MgO/S iÜ2
Дунит 55,70 36,24 1,42 5,31 0,60 - 0,6 1,54
Портландце-ментный клин- 4,06 20,40 4,10 2,76 0,15 0,75 - 0,11
кер
Песок 0,86 79,36 9,97 0,22 0,84 4,47 - 0,92
Для определения минералогического состава дунита были использованы рентгенофа-зовый анализ и термический анализ. Рентгенофазовый анализ (РФА) проводился на рентгеновском дифрактометре Shimadzu ХКС 7000 с использованием излучения Си- анода, шаг сканирования 0,05°/мин, время измерения интенсивности в точках сканирования 0,5 с, напряжение на трубке 40 кВ, сила тока 30 мА. Термоанализ (ТГ/ДСК/ДТА) проводили с помощью термоанализатора для синхронного термического анализа NETSCH TT-DCK STA 449 Jupiter. Исследование проводилось до 1000 °С. Исследования были выполнены в Центре управления научно-исследовательским оборудованием Томского политехнического университета (исполнитель доцент, к.т.н. Н.А. Митина)
Петрографический состав цементных камней с добавкой дунитовой породы исследован в прозрачных и полированных шлифах на оптическом микроскопе Axio Scope А2т/2тв (Япония).
Результаты исследования и обсуждение. Для оценки влияния дунитовой добавки на свойства композитного связующего получены три пробы цементов путем механического смешивания исходного портландцемента марки ЦЕМ I 42,5Б с исследуемой добавкой в количестве 30, 40 и 50% в составе вяжущего. В качестве контрольного состава принят портландцемент без добавки.
Для определения прочности на сжатие были заформованы образцы из цементного теста нормальной густоты размерами 2*2*2 см, которые твердели при температуре 20 ±2 °С в водной среде. Для повышения степени гидратации часть образцов подвергалась автоклавирова-нию при давлении 1,0-1,5 атм. Полученные результаты сравнивали с показателями портландцемента, твердевшего в нормально влажностных условиях. Все образцы испытывали в возрасте 7, 14 и 28 суток.
Влияние дисперсной дунитовой добавки на прочность и кинетику твердения мелкозернистого бетона изучалось путем испытания образцов-балочек размерами 4*4*16 см.
Приготовление бетонной смеси производилось в лабораторном смесителе СЛ-5. Порядок подачи материалов и перемешивание смеси осуществляли следующим образом: сначала перемешивали песок, цемент и часть воды затворения в течение 2 мин; затем в смесь вводили предварительно подготовленную суспензию тонкодисперсной дунитовой добавки с суперпластификатором СП-1 и перемешивали в скоростном смесителе в течение 3 мин.
Изготовление и испытание образцов мелкозернистого бетона выполнены в соответствии ГОСТ 310.4-8.1. При подборе состава мелкозернистого бетона исходили из условия обеспечения расплыва конуса на встряхивающем столике 100-115 мм. Составы мелкозернистого бетона даны в таблице 2.
Образцы после пропарки в автоклаве хранились в камере нормально-влажностного твердения и испытаны в возрасте 7, 14 и 28 суток.
Таблица 2. Составы мелкозернистого бетона на кварц-полевошпатовом кварцевом песке, кг/м3
№ состава Вяжущее, в% от массы Соотношение между песком и вяжущим по массе, П/В Химическая добавка СП-1,% от массы вяжущего Водо-вяжущее Отношение, В/В Средняя плотность смеси, кг/м3
Цемент Дунитовая добавка
1 70 30 2,92 - 0,37 2166
2 3,04 0,7 2156
3 2,92 - 0,39 2240
4 3,26 0,7 2226
На рисунке 1 показаны результаты испытания цементов. Часть образцов, твердевших в камере нормально влажностного хранения, обозначены маркировкой: ДО - 100% ЦЕМ I 42,5Б, Ду30-В - 70% ЦЕМ I 42,5Б +30%Дб, а бетоны автоклавного твердения: Ду30-А - 70% ЦЕМ I 42,5Б +30%ДБ, Ду40-А - 60% ЦЕМ I 42,5Б +40%ДБ, Ду50-А - 50% ЦЕМ I 42,5Б +50%ДБ.
Как видно из рис. 1, в нормальных условиях твердения портландцемент ЦЕМ I 42,5Б в 28 суточном возрасте показал активность 48,0 МПа, что соответствует требованию ГОСТ 31108-2016.
Образцы с 30% добавкой дунита, затворенные водой с автоклавным пропариванием на всех периодах твердения показали прочность на сжатие выше контрольных образцов. После 28 суточного твердения прочность образцов с 30% добавкой дунита автоклавного твердения выше контрольных на 56,8%.
Проведенные исследования показали повышение гидратационной активности дунита в результате предварительного обжига дунита с последующей механической активацией. Серпентинитовые минералы при обжиге и механоакти-вации теряют часть кристаллизационной воды и становятся активными центрами для осаждения гидросиликатов магния. Появление многочисленных активных центров при дальнейшей гидратации способствуют образованию дисперсной структуры композиционного вяжущего. Это подтверждается прочностью на сжатие автоклавных цементных камней, с содержанием тонкодисперсной дунитовой добавки (рис. 1).
Изучение влияния тонкодисперной дунитовой добавки в комплексе с суперпластификатором СП-1 на прочность свойства мелкозернистого бетона использовали составы, указанные в табл. 2. Результаты испытания образцов показаны на рис. 2. Как видно, из рис. 2, прочность тонкозернистого порошкового бетона с максимальным размером зерен песка 0,4мм составляет от 40,10 до 55,6 МПа, что соответствует классам по прочности от В30 до В45. Результаты испытаний показали, что прочность мелкозернистого бетона с композитным вяжущим можно повысить применением суперпластификатора СП-1.
Известно, что в процессе гидролиза образуется гидролизная известь (портлан-дит) с низкой цементирующей способностью. Свободная известь в порах цементного камня, по существу, является балластом, не увеличивающим прочность бетона и его коррозионную стойкость [5, 6]. Основная задача науки по созданию бетонов нового поколения - химическое связывание портландита в теле бетона в прочные цементирующие соединения - гидросиликаты кальция. Это достигается введением в состав бетона реакционно-активных наноразмерных порошков горных пород [7-9].
Проведенными исследованиями показано, что механизм действия мелкодисперсного дунита заключается в том, что они вступают в химическую реакцию с Са(ОН)2, образующимся
Прочность, МПя эоооооооо
—♦—ДО -■-ДуЗО-В
1- -*-ДуЗО-А —*— Ду40-А -*-Ду50-А
с 5 10 15 20 25 30 Возраст пементного камня, сутки
Рис. 1. Прочность цементного камня с добавками дунита
Рис. 2. Зависимость прочности бетона с композиционным вяжущим с добавкой 30% дунита от массы вяжущего от количества В/В: 1 - ДуМЗб -1 без добавки; 2 - ДуМЗб -1 с добавкой; 3 - ДуМЗб -2 без добавки; 4 - ДуМЗб -2 с добавкой
в процессе гидратации портландцемента, образуя дополнительные низкоосновные гидросиликаты, которые, увеличивая гелевую составляющую цементного камня, улучшают прочностные и деформативные свойства бетона.
Выводы:
1. Серпентинитовые минералы в составе дунита при обжиге и механоактивации теряют часть кристаллизационной воды и становятся активными центрами для осаждения гидросиликатов магния. Появление многочисленных активных центров при дальнейшей гидратации способствуют образованию дисперсной структуры композиционного вяжущего, что обусловило высокую прочность цементного камня.
2. Продуктами гидратации при композиции «портландцемент - дунит» при затворении водой являются портландит или кальцит, сцементированные мелкокристаллическими гидросиликатами кальция, Ca-Mg алюмосиликатами, магниевыми силикатами, что обусловило прочностные и деформативные свойства бетона.
3. Установлено, что применение предварительно обожженного дунитового порошка с удельной поверхностью 8000 ± 200 см2/кг в комплексе с суперпластификатором СП-1 позволяет получить автоклавный порошковый бетон класса с прочностью до В45.
Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ № 18-43-140018
Литература
1. Калашников В. И., Гуляева Е. В., Валиев Д. М. и др. Высокоэффективные порошково-активированные бетоны различного функционального назначения с использованием супер-пластификаторов//Строительные материалы, 2011. № 11. С. 44-47.
2. Калашников В.И., Тараканов О.В. О применении комплексных добавок в бетонах нового поколения// Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 62-67.
3. Richard P., Cheybezy M. Composition of reactive Powder Concretes. Scientific Division Bougues, Cement and Concrete Research, Vol. 25. 1995. No 7. Pp.1501-1511.
4. Каприелов С. С., Шейнфельд А. В., Кардумян Г. С. Новые модифицированные бетоны. - М.: ООО «Типография «Парадиз», 2010. 238 с.
5. Баженов, Ю.М. Модифицированные высококачественные бетоны / Ю.М. Баженов, В.С. Демьянова, В.И. Калашников. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. 368 с.
6. Нанопроцессы в технологии строительных материалов / Г.И. Бердов, В.Н. Зырянова, А.Н. Машкин, В.Ф. Хританков // Строительные материалы. 2008. № 7. С. 76-80.
7. Mehta P. K. Greening of the Concrete Industry for Sustainable Development // ACI Concrete International. 2016. Vol. 24(7). P. 23-28.
8. Lian H., Wu Z. Sustainable development of concrete and high performance cementitious material // Concrete. 2015. No.6. P. 8-12.
9. Худякова Л.И., Константинова К.К., Нариханова Б.Л. Вяжущие материалы на основе дунита// Строительные материалы. 2000. № 8. С.33-34.
