Головна
Безпека життєдіяльності та охорона праці || Хімічні науки || Бізнес і заробіток || Гірничо-геологічна галузь || Природничі науки || Зарубіжна література || Інформатика, обчислювальна техніка та управління || Мистецтво. Культура || Історія || Літературознавство. Фольклор || Міжнародні відносини та політичні дисципліни || Науки про Землю || Загальноосвітні дисципліни || Психологія || Релігієзнавство || Соціологія || Техніка || Філологія || Філософські науки || Екологія || Економіка || Юридичні дисципліни
ГоловнаХімічні наукиТехнологія силікатних і тугоплавких неметалічних матеріалів → 
« Попередня Наступна »
Черкасов, Андрій Вікторович. Малоенергоємних технологія в'яжучих композицій з керованим розширенням на основі магнийсодержащих матеріалів / Дис. канд. техн. Наук / Білгород, 2006 - перейти до змісту підручника

4.1.2. Вивчення впливу розширюється композиції на властивості тверднучого цементу

Подальші дослідження відносяться до розробки нових складів розширюються цементов. У розділі 4 в результаті дослідів з доломітами показана здатність складів з добавкою № 2СОз - 3% після випалу при температурі 950 ° С набувати властивостей розширюється композиції (РК). Ці дані послужили підставою для синтезу РК.

Присутність розширюються речовин в цементі викликає набухання розчину, перешкоджає утворенню тріщин усадки в перші години твердіння. Надмірно високий вміст вапна, вільної магнезії, гіпсу може викликати серйозні дефекти.

В останні роки в промислове виробництво в ряді країн швидко впроваджуються розширюються цементи двох типів, здатні або компенсувати гідравлічну усадку таким же набуханням (безусадочние цементи), або стимулювати розширення на початку схоплювання таким чином, щоб залишкове розширення досягло досить високого значення для збереження арматури залізобетону в стані натягу. Звідси з'явилися так звані напружують цементи.

Расширяющееся композиційне речовина отримували випаленням при 950 ° С, витримка 60 хв. Липецького доломіту з добавкою Na2C03 - 3%. Продукт випалу розмелюють до повного проходження через сито № 008. Змішування РК з цементом здійснювали в колбі з гумовими пробками.

Інтенсивність гідратації магнезіальній вапна підвищується з збільшенням температури середовища, тобто в умовах обробки їх.

Тому вплив режиму твердіння на міцнісні показники вивчали при трьох режимах твердіння: автоклавном, пропаривании і водному при температурі 20 ± 2 ° С.

Для визначення впливу РК як добавки до цементу на його міцнісні показники зразки 10 х 10 х 60 мм тверднули в умовах підвищеної температури і тиску. Готували склади: 1 - цемент; 2, 3, 4 - цемент з добавкою

РК - 3, 10, і 15% (В / Ц = 0,5). Зразки, звільнені від форм через добу, автоклавуватися в лабораторному автоклаві, по режиму: підйом температури до 170 ° С склав 120 хв, витримка при цій температурі і тиску 0,8 МПа - 240 хв, після чого автоклав відключили (ріс.4.26.) . ї 1

§ 0.8

«0.6 s

S 0.4

I 0-2

п о у 7 ---? - ч 1

7 серпня Час, 1 Рис. 4.26. Режим запарки. Міцнісні показники при стисненні і вигині після автоклавування, випробувань зразків на розширення наведено в табл. 4.2. Таблиця 4.2. № Склади Міцність після Лінійне автоклавування, МПа розширення, стиснення вигин% +1 Цемент 32 16 0,01 2 Цемент з РК-3% 42 16 0,20 3 Цемент з РК - 10% 0,2 4 6,40 4 Цемент з РК - 15% зруйнувалися зруйнувалися руйнування Вплив добавки РК на міцність цементного каменю

Як випливає з результатів фізико-механічних випробувань зразків, добавка РК є ефективною при введенні в цемент в кількості 3%, підвищується міцність на стиск. Введення 15% добавки руйнує зразки (рис. 4.27.).

Рис. 4.28.0пределеніе лінійного розширення зразків.

Ріс.4.27. Вплив РК на міцність цементного каменю після гідротермальної обробки. 1 - цемент; 2, 3, 4 - цемент з добавкою РК - 3, 10, і 15%

склади

єв

З 2

Для вимірювання лінійного розширення зразків використовували індикатор лінійного розширення годинного типу (рис. 4.28.). Лінійне розширення розраховували як відношення зміни довжини балочки до її первинної довжини після расформовкі (дь = L2-L \ / Li - 100%).

Величина лінійного розширення цементу склала при додаванні добавки (3%) - 0,20%, таке розширення є безпечним для міцності цементного каменю.

Надмірне введення РК супроводжується сильним розширенням цементного каменю і зниженням його міцності. При надлишку РК (15%) спостерігається сильна деструкція цементного каменю, яка закінчується руйнуванням зразка (рис. 4.29.).

Склад розширюється цементу необхідно вибрати таким чином, щоб розширення було обмежено в часі і не виявлялося ні занадто рано, ні занадто пізно. Якщо весь розширює компонент утворюється ще до схоплювання, розширення взагалі не відбудеться, і навпаки, якщо цей компонент утворюється в період, коли бетон набере високу міцність, можуть розвиватися внутрішні тріщини, сильно знижують довговічність конструкції.

Цементи, що містять різну кількість розширюється добавки, значно відрізняються за послідовності розвитку і величиною лінійних деформацій.

Аналізуючи отримані дані, можна зробити висновок, що вплив розширюються добавок на цементний камінь зводиться до зміни швидкості кристалізації розширюється фази і, як результат цього, припинення усадки і подальшому розвитку деформацій розширення.

Рис. 4.29. Цементні зразки після автоклавування: 1 - без добавок, 2-е добавкою,%: з РК 3,

3-СРК 10, 4 - з РК 15.

Регулюючи дозування РК в складі в'яжучого, при автоклавної обробки

можна отримати цементний камінь з бажаним розширенням в певних межах.

При твердінні цементів з добавкою РК одночасно з набором міцності цементного каменю паралельно виникають внутрішні напруження, викликані збільшенням обсягу розширюється компонента, що при надлишку добавки веде до розвитку тріщин і порушення структурної цілісності.

Для отримання оптимальних значень розширення цементного каменю і подальшого зростання його механічної міцності інтенсивність зазначених процесів повинні бути взаємоузгоджені.

Можна було очікувати, що фазовий склад гідратних новоутворень при твердінні всіх досліджених потягів не буде якісно відрізнятися від складу продуктів гідратації цементів без добавки РК (MgO і СаО).

Дійсно, за даними РФА продукти гідратації цементів представлені гідросилікату кальцію зразкового складу C2SH2 і гідроксиду, кількість якого в досліджуваних зразках з добавкою РК значно більше, ніж в бездобавочного цементному камені.

Для визначення впливу РК як добавки до цементу при пропарюванні на міцнісні показники готували склади: 1 - цемент; 2 - цемент з добавкою РК (1%); 3 - цемент з добавкою РК (3%) . Змішування РК з цементом здійснювали в колбі з гумовими пробками. З приготованих складів формовали балочки 10 х 10 х 60 мм без піску з розрахунку три балочки «близнюка» на одне випробування. Через добу расформованние зразки пропарюють на водяній "бані" при температурі 75 ° С з витримкою 8 ч. Міцнісні показники представлені на рис. 4.30.

Рис. 4.30. Вплив додавання розширюється композиції на міцність цементного каменю після 8 год гідротермальної обробки. 1 - цемент; 2 - цемент з добавкою РК (1%); 3 - цемент з добавкою РК (3%).

Пропарювання призводить до прискорення хімічних реакцій між цементом і водою і тим самим впливає на кінетику гідратації цементу. Разом з тим пропарювання не вносить суттєвих змін до фазовий склад продуктів гідратації цементу в порівнянні з твердненням при звичайній температурі.

Розширення досліджуваних складів представлено в таблиці. 4.3.

Таблиця 4.3. Лінійне розширення Зміст РК 0 1 Березня А1,% -0,17 0,60 1,33 Вплив РК на розширення цементного каменю

Як випливає з результатів фізико-механічних випробувань зразків, введення РК ефективним при вмісті 1 - 3% від маси портландцементу.

Для визначення впливу РК як добавки до цементу на його міцнісні показники готували склади: 1 - цемент; 2 - цемент з добавкою РК (3%). Змішування РК з цементом здійснювали в колбі з гумовими пробками. З приготованих складів формовали 3 балочки без піску (В / Т = 0,5) на одне випробування. Зразки 10 х 10 х 60 мм тверднули у воді при нормальних умовах кімнатної температури 20 ± 2 ° С.

Міцнісні показники цементів, тверділи при 20 ° С у воді, після 2, 7, 28 добового тверднення представлені в табл. 4.4.

Табліца.4.4.

Характеристики цементів, тверділи при 20 ° С у воді. № Портландцемент БЦЗ,% РК,% Міцність при стисненні / вигині, МПа Відносне подовження,% Зозраст, діб. 2 7 28 2 7 28 1 100 0 6,5 / 2,7 18,9 / 6,2 40,8 / 9,8 0,06 0,12 0,00 2 97 3 5,9 / 2,9 17 , 2/5, 8 38,6 / 8,2 0,08 0,23 0,40 Представлені в таблиці 4.4. результати показують, що при зміні температури гідратації (20, 80, 170 ° С) розширюється цементу, змінюється лінійне розширення цементного каменю (відповідно 0,40; 1,33; 0,20%). Відомо, що тепло активізує хімічні реакції гідратації в'яжучих.

Отже, розширення цементного каменю можна регулювати не тільки підбором змісту і складу розширює компонента, а й

зміною температурних умов формування основної структури твердіння.

Всі фактори, що сприяють прискоренню реакції гідратації розширює компонента, викликають зниження величини остаточного значення розширення, так як кристалізація розширюється складової відбувається в цьому випадку занадто рано, в ще незатверділому цементному камені.

При використанні розширюється цементу обмеження деформацій розширення створює самонапруження цементного каменю. Так, при пропарюванні і автоклавної обробці досліджені бездобавочний цемент (1) і цемент з добавкою РК-1% (2). Цементне тісто укладено (В / Т = 0,5) в кільці-форми (0 = 28 мм.) І піддано автоклавуванню і пропарюванню. Після автоклавування в зразку 1 з'явилися тріщини по окружності між цементом і кільцем (0,6 мм), поверхню зразка 2 щільна, без тріщин. Введення в цемент РК дозволяє зменшити трещинообразование цементу в кільці.

Проблема усунення усадки цементного каменю істотно ускладнюється при впливі підвищених і високих температур.

До найбільш важливих факторів, що визначає вибір тампонажних матеріалів, особливо для глибоких і надглибоких свердловин, слід віднести температуру і тиск. В результаті виникла необхідність у розробці цементу, володіє нормальними для процесу тампонування термінами схоплювання і заданою міцністю, для цементації свердловин з температурою на забої до 200 ° С.

Найбільш раціональний шлях запобігання зминання труб і підвищення герметизації затрубного простору, в тому числі при різних впливах всередині колони, - застосування цементів з великою величиною розширення.

Вивчено вплив високих температур при автоклавуванні на гідратацію цементу (1:0). Усадка цементного каменю приблизно в три рази вище, ніж нормального розчину складу 1: 3, і в шість разів вище, ніж бетону з крупністю заповнювача до 20 мм [7].

Для визначення впливу РК на показники міцності цементу, тверднучого при високих температурах, готували склади, представлені в табл. 4.5.

Таблиця 4.5.

Вихідні склади Компонент Вміст,% за масою, у складах 1 2 3 4 5 6 Цемент% 100 97 90 85 80 75 РК% 0 3 жовтня 15 20 25 Розширюється композиція отримана з Ковровського доломіту з добавкою Na2C03 - 3%, випалюванням при температурі 950 ° С, витримка 60 хв. Продукт випалу розмелюють до повного проходження через сито № 008. Змішування РК з цементом здійснювали в колбі з гумовими пробками. Цементне тісто (В / Т = 0,5) заливали в металеву форму і відразу після формувань поміщали в автоклав. Температуру в автоклаві піднімали 120 хв

л

до 170 ° С (тиск 8 кгс / см). Ці умови витримували 120 хв. Після охолодження автоклава форму із зразками виймали (рис. 4.32.), А зразки випробовували на вигин. Результати випробувань представлені на рис. 4.31. Склади 4-6 зруйнувалися.

Для отримання високої кінцевої міцності не рекомендується відразу нагрівати бетон зважаючи певних структурних порушень, які можуть виникнути в результаті об'ємних деформацій, розширення повітря і води, і температурних перепадів [7].

МПа Я + 1 - 1? 1 | I | 1 січня

1 2 3 4 5 6

№ складу

Рис. 4.31. Вплив добавки РК на міцність цементного каменю при вигині. 1 - цемент; 2, 3, 4, 5, 6 - цемент з добавкою РК - 3, 10, 15, 20, 25%. В результаті автоклавної обробки зразків встановлено сприятливий вплив на міцність добавки РК - 3%, інші добавки викликали значне зменшення міцності цементу.

Рис. 4.32. Зразки після автоклавування

Визначено орієнтовно технологічні умови отримання тампонажного розширюється цементу для холодних і гарячих свердловин на основі портландцементу.

Основна частина розширюється фази Са (ОН) 2 і Mg (OH) 2 повинна утворюватися після досягнення цементним каменем певної міцності, тобто в напівжорсткої структурі.

Надмірне введення РК супроводжується сильним деструкцією цементного каменю і зниженням його міцності. При надлишку РК більше 10%, спостерігається сильне розширення цементного каменю з руйнуванням зразка.

 « Попередня  Наступна »
 = Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "4.1.2. Вивчення впливу розширюється композиції на властивості тверднучого цементу"
  1.  Актуальність роботи.
      вивченості умов отримання MgO, гідратація якого, за певних умов, призводила б до керованого розширенню цементу. Відомо, що оксиди кальцію і магнію при гідратації значно збільшуються в об'ємі. Саме це властивість їх бажано використовувати для створення розширюється добавки, отриманої випалюванням магнийсодержащих матеріалів. Метою роботи є розробка
  2.  1.4. Мета і завдання дослідження
      вивчення доломітізірованних вапняків, в яких обмежена домішка вуглекислого магнію не погіршує властивостей продукту. Завдання даного дослідження полягає в отриманні ефективного спеціального в'яжучого з компенсованою усадкою, здатного забезпечити достатнє ущільнення свердловин, при тампонуванні і одночасно дозволить розширити сировинну базу для виробництва силікатних в'яжучих.
  3.  ДОДАТОК (довідковий)
      розширюється. ГОСТ 310.1-76 Цементи. Методи випробувань. Загальні положення. ГОСТ 310.2-76 Цементи. Методи визначення тонкості помелу. ГОСТ 310.3-76 Цементи. Методи визначення нормальної густоти, строків! схоплювання і рівномірності зміни об'єму. ГОСТ 310.4-81 Цементи. Методи визначення межі міцності при вигині і стиску. ГОСТ 4013-82 Камінь гіпсовий і гіпсоангідритові для виробництва
  4.  ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 1.
      вивчено вплив на властивості доломітового вапна добавок солей, О 4 - центральний іон яких має радіус близький до іону Са. Із збільшенням концентрації добавок до доломіту (1-6%) знижується термічна активність при гідратації доломітового вапна. Вивчено вплив добавок (лужних карбонатів, фторидів, сульфатів, адипінат натрію у вигляді відходу), які суттєво знижують гідратаціонную
  5.  5.4. Висновки
      розширюється до 0,2%, а потім при висиханні можлива усадка, приблизно, такої ж величини. Дана властивість цементу дозволяє уникнути усадочних тріщин, характерних для звичайного портландцементу. Добавка MgO надає нову властивість цементу, компенсує усадку і збільшує час появи тріщин, знижує водопотребность, роблячи цемент практично водонепроникним, підвищує стійкість до сульфатної
  6.  4.2.3. Висновки
      розширюються і безусадочние цементи, що відрізняються від інших цементів цього виду меншою вартістю за рахунок економії тепла на отримання розширюється
  7.  4.1.4. Висновки 1.
      вплив на гідратаціонную активність робить карбонат натрію. Добавки солей, величина іонного радіуса яких близька з іонами Mg і Са 2 +, знижують гідравлічну активність при гасінні. 4. Встановлено, що додавання до доломіту і доломітізірованнийвапняк адипінат натрію (АН - 1 ... 6%), знижує гідратаціонную активність оксидів магнію і кальцію. Дія адипінат натрію анологично
  8.  Наукова новизна роботи.
      вплив оксиду магнію в доломітового вапна при автоклавуватися силікатних матеріалів. Застосування доломітизованого вапняку розширює сировинну базу і підвищує міцність готових виробів. Практична цінність роботи. Розроблено низькотемпературна технологія отримання розширюється добавки до цементів. В якості розширюється композиції використані оксиди магнію і кальцію, отримані
  9.  5.2. Розробка технологічного регламенту і технічних умов на дослідну партію цементу
      розширюються і безусадочних цементів в усіх країнах неухильно зростає. Розширення обсягу тверднучого цементу викликається хімічними реакціями гідратації СаО, MgO і утворенням комплексних солей типу еттрінгіта. Процес розширення спостерігається, якщо швидкість росту кристалів розширюється фази досягає максимуму в період, коли структура цементного каменю володіє помітною жорсткістю.
  10.  1.3 Висновки
      вивчений і недостатньо висвітлений у літературі. На підставі наявних даних огляду можна зробити наступні висновки: по використанню магнезіального сировини у виробництві силікатних виробів: 1. При нагріванні доломіту до температури розкладання СаСОз, в значній мірі оксид магнію при гідратації втрачає свою активність; 2. Оксид магнію в силікатному бетоні повністю гідратіруется
  11.  ВСТУП
      вивченості отримання і властивостей MgO, гідратація якого, за певних умов, викликає деформації розширення. У літературі є обмежені відомості про механізм дії СаО і MgO в якості розширюються добавок. Однак, застосування цементів на окисної основі досить перспективно, тому що гідрати оксидів кальцію і магнію є стабільними сполуками і не зазнають в цементному
  12.  Вимоги безпеки
      розширюється цементу, що представляє собою продукт тонкого подрібнення портладвдементного клінкеру з добавкою гіпсу і обпаленої при 900 ° С '? -?. '-' - ЦеЦен ^ ^ е; Е0Е1азначен для виготовлення розширюються і безусадочних бетонів-. розчинів загальнобудівельного призначення і виконання дорожніх і Тампонажшж робіт, '... ^ ц'. ::. ; - - '' 'здійснюється согласнр утверждещрго ^ те ^ відповідно
  13.  4.2. Синтез розширюється магнезіальній добавки на основі брусита 4.2.1. Вивчення впливу температури і фракційного складу брусита на можливість регулювання розширення магнезіальній добавкою
      вивченості явища. У даній роботі перевіряється можливість використання природного брусита (ріс.4.37.), Мінералу підкласу гідроксидів Mg (OH) 2, в якості добавки до клінкеру та отримання безусадочних цементів на ВАТ "Теплоозерскій цемент". Додавати брусит до клінкеру припускали з гарячого кінця печі (4x127м) в рекуператорний холодильник. Одним з можливих варіантів є подача
  14.  2.1. Методи дослідження
      вивченні дисоціації доломіту. Помел вихідних компонентів здійснювали в лабораторній порцелянової млині об'ємом 1 літр до однакової питомої поверхні (300 ± 10 м / кг). Величину питомої поверхні визначали методом повітропроникності [51] за швидкістю проходження повітря через шар. Визначення виконано на приладі ПМЦ-500. Кінетику тепловиділення при гідратації розширюються
  15.  1. Технічні вимоги
      цемент з компенсованою усадкою (далі - цемент) повинен відповідати вимогам цих технічних умов і технологічним регламентом; затвердженому заводом виробником. 1.1:2. Міцність цементу при стисканні у віці 28 діб повинна бути: - для марки 400 - не менше 39,2 МПа; - для марки 500 - не менше 49,0 МПа. 1.1.3. Лінійне розширення цементу в умовах водного
  16.  Список використаних джерел 1.
      впливу способів термічної обробки магнезіальних карбонатних порід на властивості <одержуваного продукту випалу. СБ праць ВНІЇСТРОМ, вип. 16 (44). М., Стройиздат, 1969.-С.26-34. 92. Ликов А.В. Теорія сушки. М., Госенергоіздат, 1950. - С. 65-79. 93. Воропаєва А.В., Зільберфарб П.М., Тарасова В.М., Вайсфельд Л.Д. Реологічні і гідратаційні властивості вапна з високим вмістом
  17.  Глава I ВІД пороху ДО ЕНЕРГОВИДЕЛЯШЩІХ композицій
      композицій
  18.  1. Технічні вимоги. 1.1.
      властивостей цементу проводять за ГОСТ 310.1-5-4-76. Додатково готуються за однією видолинку від партії з цементного Ф тіста нормальної густоти розміром 4x4x16 см для вимірювання лінійних деформацій з точністю до 0,01 мм в 3-х, 7-ми і 28-і добовому віці, що зберігаються в умовах передбачених стандартом на випробування цементів на міцність. За нульовий відлік береться довжина балочки в добовому
  19.  Черкасов, Андрій Вікторович. Малоенергоємних технологія в'яжучих композицій з керованим розширенням на основі магнийсодержащих матеріалів / Дис. канд. техн. Наук / Білгород, 2006