Поєднаний вплив сульфату натрію та суперпластифікатора на гідратацію змішаної золи

РЕГУЛЯРНІ СТАТТІ

натрію

Комбінована дія сульфату натрію та суперпластифікатора на гідратацію зольної суміші змішаного портландцементу

Мукеш Кумар I; Нарендра Пратап Сінгх II; Санджай Кумар Сінгх III; Накшатра Бахадур Сінгх IV, *

I Kryton, компанія Buildmat, Pvt. Ltd., Гургаон, 122102, Індія
II хімічний факультет Автономного коледжу У. П., Варанасі, 221002, Індія
III Інженерно-технологічний інститут, Лакхнау, 226021, Індія
IV RTDC, Інженерна школа, Шарда, університет, Велика Нойда, Індія

Комбінований вплив суперпластифікатора типу полікарбоксилат та сульфату натрію на гідратацію змішаної зольної суміші портландцементу вивчено за допомогою різних методик. Визначали консистенцію води, терміни схоплювання, вміст води, що не випаровується, просочування води, вміст повітря, міцність на стиск та розширення в корозійній атмосфері. Продукти гідратації досліджували за допомогою методів ДТА та рентгенівської дифракції. Встановлено, що суперпластифікатор зменшує розмір пор і його адсорбція на цементних поверхнях зменшується в присутності сульфату натрію. Обговорюється механізм гідратації.

Ключові слова: Портланд ® цемент, зола, суперпластифікатор, сульфат натрію, гідратація

1. Вступ

З одного боку спостерігається постійне зменшення природних ресурсів, а з іншого - швидке збільшення промислових та сільськогосподарських відходів, що створює проблеми з поводженням, знешкодженням та екологічними проблемами. Пуццоланова діяльність цих матеріалів спонукала до часткової заміни клінкеру в цементі на отримання композиційних цементів 1,2. Цементні в’яжучі речовини життєво необхідні для всіх видів будівельних робіт. Використання композиційних цементів як альтернативи цементу Portland ® було впроваджено в останні кілька десятиліть або для зменшення витрат, і для експлуатаційних характеристик, і для довговічності, або з екологічних причин.

Сьогодні летюча зола та інший попіл із відходів сільського господарства зазвичай використовується для часткової заміни цементного клінкеру. Композитні цементи також використовуються для розробки бетонів надвисокої продуктивності. Це головним чином базується на різкому зменшенні водно-цементного співвідношення з добавками суперпластифікатора, щоб зберегти хорошу технологічність, а також на поліпшенні розміру заповнювача та щільній упаковці реактивним наповнювачем (пуццолана, наприклад, зола). Основним недоліком додавання золи є низька міцність бетону на початку 3. Для активації золи для подолання цієї проблеми використовувались різні механічні та хімічні методи 4,5. Однак задовільних результатів досі не отримано.

У цій роботі ми вивчали вплив сульфату натрію на гідратацію композиційного цементу, що летить золою, у присутності суперпластифікатора типу полікарбоксилат з торговою маркою Glenium 51.

2. Експериментальний

2.1. Матеріали

Для досліджень гідратації використовували портландцемент ® (OPC), отриманий від Vikram Cement, Індія. Оксидний та мінералогічний склади наведені у таблицях 1 та 2 відповідно. Розподіл частинок цементного складу Portland ® за розмірами наведено на рисунку 1. Летуча зола (ФА) отримана з теплової електростанції Dadri. Хімічний склад летючої золи наведено в таблиці 3. Площа її поверхні Blain становить близько 3200 см 2 .g -1. В якості суперпластифікатора полікарбоксилатного типу (SP) застосовували рідину Glenium 51 (будівельна компанія BASF, Індія), світло-коричневого кольору, питома вага 1,08 при 25 ° C, вміст хлориду 6. Сульфат натрію (Na2SO4) (Merck) використовували як прискорювальну добавку. 20 мас. (%) летючої золи OPC композитний цемент (FAOPC) використовували для гідратації.

2.2.1. Визначення стандартної консистенції води

Консистенцію води визначали за допомогою апарату Віката (I S: 4031, частина 4, 1988).

2.2.2. Визначення часу схоплювання

Початковий і кінцевий час встановлення визначали за допомогою апарату Віката (I S: 4031, частина 5, 1988).

2.2.3. Приготування гідратованих зразків

Десять грамів OPC і FAOPC за відсутності та присутності 0,1 мас. (%) SP, 2,0 мас. (%) Na2SO4 та їх комбінацію ретельно перемішували окремо в поліетиленових пакетах з 3 мл води, щоб співвідношення w/c становило 0,3. Повітря всередині мішків видаляли, щоб уникнути карбонізації. Реакції гідратації дозволяли продовжуватись при кімнатній температурі (≈ 28 ° C) і припиняли через різні проміжки часу (1, 3,7,14 та 28 днів) ізопропіловим спиртом та діетиловим ефіром. Гідратовані зразки нагрівали при 105 ° С протягом 1 години. Висушені зразки зберігали в поліетиленових пакетах і зберігали в ексикаторі.

2.2.4. Визначення вмісту води, що не випаровується

Приблизно один грам зразків, гідратованих протягом різних інтервалів часу, зважували в керамічних тиглях і нагрівали при 105 ° С протягом 1 години для видалення адсорбованої води. Після вилучення з печі масу тиглів та зразків визначали ще раз перед тим, як помістити їх у піч при температурі 1000 ° C мінімум на 1 годину. За масовими втратами при 1000 ° С розраховували невпарюваний вміст води.

2.2.5. Визначення просочування води апаратом проникності

140 г OPC + 28 г FA + 700 г піску;

140 г OPC + 28 г FA + 700 g піску + 0,14 g SP;

140 г OPC + 28 г FA + 700 г піску + 2,8 г Na2SO4; і

140 г OPC + 28 г FA + 700 г піску + 2,8 г Na2SO4 + 0,14 SP

Змішували окремо з 42 мл води, щоб співвідношення вода/тверда речовина (в/с) становило 0,3. Ступки ретельно перемішували в змішувачі Хобарта. Кожен розчин поміщали у форму згідно із стандартом IS 2645. Через 24 години ступки розливали і занурювали у резервуари для води окремо на 20 днів. Потім форми закріплювали в апараті з проникністю, де застосовували тиск 2,0 кг/см2 (тиск повільно збільшували з 0,5 до 2,0 кг/см -2). Просочування води вимірювали кожні 1 годину у перерахунку на масу просоченої води протягом 8 годин.

2.2.6. Визначення вмісту повітря

Вміст повітря в бетоні, виготовленому із зазначених вище сумішей, визначали за допомогою апарату повітрозабірника.

2.2.7. Визначення міцності на стиск

Міцність на стиск цементних розчинів (OPC: пісок-1: 3) за відсутності та присутності FA, Na2SO4 та SP визначали за допомогою машини для випробування на міцність на стиск протягом 28 днів гідратації.

2.2.8. Вплив корозійної атмосфери на гідратований цемент

Циліндричні форми OPC та FAOPC у присутності та відсутності Na2SO4 та SP (діаметр 3,0 см та довжина 3,0 см) готували у співвідношенні w/c 0,3. Через 24 години балони з цементом виймали з форм і витримували під водою протягом 28 днів для затвердіння. Потім ці форми витримували в N/60 H2SO4 і вимірювали розширення як функцію часу за допомогою апарату Ле Шательє.

2.3. DTA-дослідження

DTA дослідження гідратованих зразків проводили за допомогою приладу NETZSCH STA в атмосфері азоту зі швидкістю нагрівання 10 ° C/хв.