Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X
ИФ РИНЦ = 0,281

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦЕОЛИТОВОЙ ПОРОДЫ В КАЧЕСТВЕ АКТИВНОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Ряполов А.С. 1 Корниенко Д.В. 1 Штрипов И.К. 1
1 БГТУ им. В.Г. Шухова
Осознанное и целенаправленное использование природ¬ных цеолитов в производстве строительных материалов является актуальной задачей. Это обусловлено, во-пер¬вых, тем, что в силу повсеместной распространенности природные цеолиты становятся не экзотическим, а местным сырьем. Во-вторых, многие месторождения неоднородны по составу и степень цеолитизации их невысока (20-40%), что делает их непригодными для применения в так назы¬ваемых "первоочередных" областях. Кроме того, высокоцеолитизированные месторождения всегда включают породы с граничной и низкой степенью цеолитизации, использование которых безусловно улучшает общую эффективность добычи. Наиболее ясно в настоящее время просматриваются пер¬спективы использования природных цеолитов в составе раз¬личных вяжущих материалов. Обладая высокой пуццолановой активностью, природные цеолиты вступают во взаимодейст¬вие с известью и образуют гидросиликаты, гидроалюминаты, гидросульфоалюминаты (в присутствии SO3), обеспечивающие системам вяжущие свойства. При этом возможна экономия клинкера (в цементных системах), улучшение некоторых строительно-технических свойств материалов.
природные цеолиты
пуццолановая активность
вяжущие материалы
1. Чистякова 3.A., Лукеря М.И., Шмилык А.И. Влияние добавок цеолитового туфа на свойства цемента // Вестник Львовского Политехнического института. - 1980.- N 139.- С. 162-163.
2. Чистякова З.А. Исследование механической прочности цемента с добавкой цеолитовой породы // Вестник Львовского политехнического института. - 1982.- N 163.- С. 135-136.
3. Вагнер Г.Р., Тихонов В.Г., Банатов В.П. Влияние щелочных компонентов цеолитовых пород на процессы твердения шлако-и портландцемента // Шлакощелочные цементы, бетоны и конструкции: Тезисы докладов II Всесоюзной научно-практичесой конференции, Киев, октябрь 1984 г.- Киев, 1984,- С. 160-161.

Введение. Природные цеолиты наиболее широко представлены цеолитизированными пепловыми туфами вулканогенно-осадочного происхождения. При этом размер кристаллического или скрытокристаллического цеолитоподобного вещества обычно составляет единицы и десятки микрон . Кроме собственно цеолитового вещества туфы обычно содержат остатки стекла, пепла и ряд со путствущих минералов (монтмориллонит, гидрослюды, кристобалит и др.).

Особая структура тонкодисперсного цеолитового вещества в туфах, включающая многочисленные поры и каналы на микроуровне, приводит к высокой поглотительной способности материала. Связывая большие количества СаО и SО3 в высокоизвестковых системах, цеолитовые туфы разлагаются на гидро(сульфо)-алюминаты и гидросиликатный гель. При этом образование указанных гидратов из цеолитов происходит более легко и быстро по сравнению с другими алюмосиликатами нецеолитной структуры. Это обусловлено тем, что алюмо- и кремнекислородные тетраэдры в цеолитах располагаются поочередно, легче высвобождаются и более легко встраиваются в структуры гидратов, поставляя готовые блоки. В результате в цементных композициях должен наблюдаться быстрый синтез гидросульфоалюминатных фаз с дополнительным образованием геля гидросиликатов. Однако, как и любые пуццоланы, добавки цеолитовых порошков к цементам будут увеличивать их водопотребность с последующим ухудшением некоторых свойств материалов.

Можно ожидать достаточно высоких характеристик камня в известково-цеолитовых системах, но при условии получения низкопористого материала либо за счет прессования полусухих (силикатных) масс, либо за счет низкого водозатворения (пластифицирование). При этом необходимо учитывать легкость синтеза аномального алюминий замещенного берморита на базе цеолитов в автоклавных условиях, что, наоборот, будет приводить к существенному увеличению пористости материала и ухудшению его свойств.

Наконец, возможно ожидать получение легких заполнителей типа керамзита, термолита или пеностекла из цеолитового сырья. Однако необходимо учитывать малое содержание оксидов железа в таких туфах, т. к. Fe3+ обычно не встраивается в решетку цеолитов. По этой причине, не смотря на заметное содержание щелочей, температуры достижения пиропластического состояния цеолитосодержащих материалов должны быть более высокие по сравнению с обычными легкоплавкими глинами.

Основная часть.

В качестве сырьевых материалов использовался цемент марки ПЦ 500 Д0 «Белгородский цемент», цеолитовая порода "сакернит" (тип 2, тип 4) и липецкий шлак используемый на предприятии ЗАО «Белгородский цемент»

таблица 1

Химический состав сакернита

ТИП

ТiO2

ППП

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

Na2O

С

2

5,82

9,86

63,70

12,51

1,23

1,37

0,39

0,00

2,84

2,28

100

4

0,75

10,61

57,67

19,09

5,63

0,45

1,41

0,1

4,03

0,27

100

Микроструктура цеолитовой породы (рис. 1-5)

500х.png

Рис. 1

2500х.png

Рис. 2

10кх.png

Рис. 3

25кх.png

Рис. 4

50кх.png

Рис. 5

В цемент были введены порции циолита в различном процентном соотношении. Для определения прочностных характеристик были изготовлены образцы из цементного теста (без песка), с определенным водоцементным отношением и испытаны в 2;7;28 суточном возрасте. Результаты приведены в табл.2,3 и на рис. 6,7.

Таблица 2

Прочность на сжатие (кгс/см2)

сроки (сут.)

ПЦ 500 Д0

Т2-5

Т4-5

Т2-10

Т4-10

Т2-15

Т4-15

Т2-20

Т4-20

Т2-25

Т4-25

2

438

345

364

309

300

273

313

257

286

268

231

7

580

502

543

461

586

495

443

403

402

424

394

28

808

669

642

723

703

564

701

569

507

711

565

Рис. 6 Прочность на сжатие.

Таблица 3

Прочность на изгиб (кгс)

сроки (сут.)

ПЦ 500 Д0

Т2-5

Т4-5

Т2-10

Т4-10

Т2-15

Т4-15

Т2-20

Т4-20

Т2-25

Т4-25

7

5,43

5,18

6,07

5,27

5,72

4,73

6,09

4,55

4,31

4,2

3,62

28

5,47

5,37

6,47

5,44

5,91

5,01

6,78

5,05

4,86

4,65

4,83

Рис. 7 Прочность на изгиб.

Проведя сравнение полученных результатов было принято решение в образцы содержащие 25% сокернита «Тип-2» и 15% «Тип-4» добавить 10%, 15% и 20% липецкого шлака для снижения водопотребности и возможного улучшения прочностных показателей. Так же были изготовлены образцы из цементного теста (без песка), с определенным водоцементным отношением и испытаны в 2;7;28 суточном возрасте. Результаты приведены в табл.4,5 и на рис. 8,9.

Таблица 4

Прочность на сжатие (кгс/см2)

сроки (сут.)

ПЦ 500 Д0

Т2-25-10

Т2-25-15

Т2-25-20

Т4-15-10

Т4-15-15

Т4-15-20

2

275

198

206

181

239

241

229

7

522

328

315

362

459

392

335

28

795

442

422

411

481

527

472

Рис. 8 Прочность на сжатие.

Таблица 5

Прочность на изгиб (кгс)

сроки (сут.)

ПЦ 500 Д0

Т2-25-10

Т2-25-15

Т2-25-20

Т4-15-10

Т4-15-5

Т4-15-20

2

3,95

2,67

2,71

2,52

2,88

3,6

3,31

7

5,08

4,05

4,48

4,04

4,36

4,76

4,33

28

5,65

5,08

5,07

4,49

5,27

5,39

5,32

Рис. 9 Прочность на изгиб.

Выводы: ввод цеолита в количестве 10-15% дает снижение прочности на сжатие на 10% и рост прочности на изгиб на 23% что позволяет говорить о получении цемента класса ЦЕМ II/А-П 42,5 Н, обладающего повышенной морозостойкостью, сульфатостойкостью. Высокой способностью к пластической деформации во влажных условиях при постоянной температуре


Библиографическая ссылка

Ряполов А.С., Корниенко Д.В., Штрипов И.К. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦЕОЛИТОВОЙ ПОРОДЫ В КАЧЕСТВЕ АКТИВНОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 6.;
URL: http://www.eduherald.ru/ru/article/view?id=13560 (дата обращения: 13.12.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252