АНГИДРИТОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МИКРОКРЕМНЕЗЕМОМ И ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОМ. ВКР. Обзор существующих композиций минеральных вяжущих на основе сульфата кальция 6

• Название: Обзор существующих композиций минеральных вяжущих на основе сульфата кальция 6
• Анкор: АНГИДРИТОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МИКРОКРЕМНЕЗЕМОМ И ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОМ
• Дата: 24.09.2022
• Размер: 1.73 Mb.
• Имя файла: ВКР.docx
• Тип: Глава; #693789
• страница: 11 из 13

3.5 Исследование состава и структуры ангидритовых композиций

С целью объяснения происходящих физико-химических процессов гипсоцементные композиции были изучены с помощью инфракрасного спектрометра в области частот 4000-400 см^-1, в проходящем свете.

ИК-спектральный анализ образцов ангидритового вяжущего без добавок (рис. 18 а), показал на спектре полосы поглощения с волновыми числами:

1. 
   669,3, 594,8, 1136,07 и 1118,7 см^-1, обусловленные наличием иона SO₄^2-;
   
2. 
   879,54 и 1458,18 см^-1, связанные с наличием группировки CO₃^2-;
   
3. 
   1685,79 и 1618,28 см^-1, вызванные деформационными колебаниями адсорбированной воды;
   
4. 
   3552,8, 3244,27 и 3404,36 см^-1, связанные с симметричными и асимметричными валентными колебаниями OH-групп в молекулах воды;
   
5. 
   466,77 обусловленные наличием оксида кальция.
   

Анализ образцов ангидритового вяжущего, включающего 5 % портландцемента и 4 % микрокремнезема (рис. 18 б) показал полосы поглощения со следующими волновыми числами:

1. 
   669,3, 596,00, 1132,21 и 1118,7 см^-1, обусловленные наличием иона SO₄^2-;
   
2. 
   877,61 и 1458,18 см^-1, связанные с наличием группировки CO₃^2-;
   
3. 
   1685,79 и 1618,28 см^-1, вызванные деформационными колебаниями адсорбированной воды;
   
4. 
   3547,09 и 3404,36 см^-1, связанные с симметричными и асимметричными валентными колебаниями OH-групп в молекулах воды;
   
5. 
   462,92 см^-1, обусловленные наличием оксида кальция.
   

а)



б)


Рис. 18. ИК-спектр ангидритовой матрицы:

(а) – без добавок, (б) – с портландцементом и микрокремнеземом
При сравнении ИК-спектра ангидритовой матрицы без добавок (рис. 18 а) и ИК-спектра матрицы с добавлением 5 % портландцемента и 4 % микрокремнезема (рис. 18 б) можно отметить, что происходят сдвиги частот, связанных с наличием карбонат-ионов, оксида кальция, а также частот, вызванных валентными колебаниями ОН-групп в молекулах воды. Это связано с образованием продуктов гидратации цемента и формированием комплексных соединений, образующихся при взаимодействии минеральных вяжущих.

Увеличение относительной интенсивности полос поглощения, связанных с наличием ионов SO₄ и деформационных колебаний адсорбированной воды позволяет сделать выводы о том, что происходит увеличение содержания сульфатных ионов и связанной воды.

6. Оптимизация состава вяжущего биокремнеземом и портландцементом

Проведенные предварительные исследования показали возможность применения микрокремнезема и биокремнезема как кремнеземсодержащего компонента илистокремнеземистой добавки, однако эффективность их применения различна. Для определения оптимальной концентрации добавки изготавливались образцы-балочки размером 40×40×160 мм с содержанием биокремнезема 1-3% и портландцемента – 5 %. В ходе экспериментов были проведены физико-механические испытания образцов в возрасте 28 суток и установлена зависимость прочности вяжущего от содержания биокремнезема (рис. 19).



Рис.19. Прочностные характеристики ангидритового вяжущего с биокремнеземом и портландцементом
Из приведенной зависимости видно, что наибольший прирост предела прочности на сжатие достигается за счет введения цемента в количестве 5 % и биокремнезема 3 % от массы вяжущего.

Для контрольного образца предел прочности на сжатие составил 4,06 МПа; предел прочности образца, модифицированного биокремнеземом (3 %) и портландцементом (5 %), – 13,28 МПа в возрасте 28 суток. Прирост предела прочности на сжатие при оптимальной концентрации цемента (5 %) и биокремнезема (3%) составил 110,66 % по сравнению с образцом с портландцементом 5% и 4 % микрокремнезема.

В ходе эксперимента также были определены физико-технические характеристики композиции. Данные представлены в таблице 16.

Таблица 16

Физико-технические характеристики ангидритовых композиций

№ п/п	Содержание биокремнезема, %	Содержание цемента, %	Средняя плотность, кг/м3	Водопоглощение через 4 ч, %	Коэффициент размягчения
1	0	0	1663	17,60	0,31
2	0	5	1647	15,75	0,37
3	1	5	1689	14,42	0,43
4	3	5	1656	13,25	0,59

Из приведенных данных видно, что водопоглощение исследуемых композиций изменяется в пределах 13,25-17,60 %. Водопоглощение образца с оптимальным содержанием биокремнезема и цемента составляет 13,25 %, что превышает показатель контрольного образца Коэффициент размягчения при этом увеличивается с 0,31 до 0,59. Повышение характеристик связано с тем, что частицы цемента выступают в качестве центров кристаллизации, на поверхности которых формируются кристаллы двуводного гипса, а также за счет уплотнения гипсовой матрицы гидросиликатами кальция.