Как ускорить схватывание цементного раствора: Можно ли ускорить затвердевание бетона? Как?

Содержание

Ускоритель схватывания цемента — Справочник химика 21

    Добавки-ускорители схватывания цемента и твердения бетона [c.74]

    Процессы схватывания и твердения цементов объясняются взаимодействием кремнефтористого натрия с жидким стеклом. Химизм реакций, протекающих в замешанной массе, состоящей из силиката натрия, наполнителя и ускорителя, предположительно следующий  [c.227]

    После окончания всех работ по цементированию обсадной колонны в течение 16—24 ч происходит затвердевание цементного раствора. Период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) можно уменьшить добавлением в него ускорителей схватывания, например жидкого стекла. [c.145]


    Следует избегать избытка кремнефтористого натрия, так как в этом случае схватывание кислотоупорного п,емента происходит настолько быстро, что работа с ним становится весьма трудной. Кроме того, ири избытке ускорителя твердения механическая прочность цементов уменьшается, а их проницаемость к минеральным кислотам увеличивается.
Минеральная кислота, взаимодействуя с выделившимся фтористым натрием, образует плавиковую кислоту [c.458]

    Кислотоупорные цементы изготовляют из трех основных компонентов 1) связующего вещества 2) наполнителя и 3) ускорителя схватывания и твердения. [c.225]

    При футеровке аппаратов кислотоупорными материалами очень важно правильно выбрать связующий материал для скрепления камней между собой и с поверхностью стенок аппаратов. Известно большое число связывающих составов, применяемых при футеровке аппаратов. Наиболее распространены силикатные кислотоупорные цементы. Их получают, замешивая с жидким стеклом (водным раствором кремнекислого натрия) смесь тонко измельченного инертного каменного материала—наполнителя (андезита, диабаза, кварцита и др.) с ускорителем схватывания и затвердевания (кремнефтористым натрием). 

[c.35]

    Роль добавок-ускорителей схватывания цемента и твердения бетона заключается, в основном, в активизации процесса гидратации цемента, что приводит к ускоренному образованию субмикрокристалли-ческих продуктов гидратации, обладающих высокой прочностью. Многие из добавок — ускорителей твердения в результате обменных реакций с гидроксидом кальция или с минералами цемента активно влияют на гидролиз трехкальциевого силиката, повышают содержание в жидкой [c.74]

    Скорость отверждения. Для проведения футеровочных работ обычно требуется, чтобы схватывание цемента (замазки) начиналось через 1 —1,5 часа после смешения смолы с ускорителем и наполнителем, а заканчивалось через 2—3 часа. Смола ФЛ-2 подвергается поликонденсации и отверждению без нагрева при каталитическом воздействии кислот или веществ, образующих кислоты при гидролизе. В качестве наполнителя был использован графит в порошке с тонкостью помола 20—30 мк, получаемый в качестве отхода при производстве электродов. Определение скорости схватывания проводилось посредством иглы Вика. В ориентировочных опытах скорость отверждения смол без наполнителя при 80° определялась по методу, принятому в НИИ пластмасс, на листе стали с углублением, нагреваемом на электроплитке.

[c.61]


    Кислотоупорный цемент состоит из вяжущего вещества, инертного наполнителя и ускорителя схватывания. [c.259]

    Кроме того, Трицосал Н практически не влияет на сроки схватывания цемента. Добавку нельзя заменять подобной же добавкой, называемой Трицосал С 1Н, являющейся известным ускорителем схватывания и твердения бетона. 

[c.51]

    Для тампонирования зон ухода значительный интерес представляют быстросхватывающиеся смеси, состоящие из 75—80% обычного тампонажного цемента и 20—25% глиноземистого цемента и ускорителей срока схватывания. Такие смеси схватываются через 40—50 мин после затворения конец схватывания наступает через 15—20 мин после начала, в то время как чистый глиноземистый цемент имеет довольно длительные сроки схватывания (10—15 ч). Применяются смеси и с иным отношением тампонажного цемента к глиноземистому или гипсу в зависимости от условий их применения.[c.358]

    В литературе довольно широко освещен вопрос ускорения схватывания и твердения портланд-цементов, употребляемых для строительных работ. Для этой цели применяются различные способы. Одним из способов является увеличение дисперсности цемента, что повышает его активность и дает возможность получать более высокую механическую прочность цементного камня в раннем возрасте [2, 3]. Другие способы получения быстротвердеющего цемента заключаются в применении цементов специального минералогического состава и в добавках к ним ускорителей твердения (гипса, сернокислого глинозема, хлористого кальция, соляной кислоты и некоторых других [4-7]. 

[c.288]

    Природные кислотоупоры применяются в виде штучных изделий (камней) для футеровки всевозможных башен, резервуаров, аппаратов и их деталей. Футеровочные камни скрепляются между собой кислотоупорным цементом или замазкой, а иногда и механическими приспособлениями. При футеровке аппаратов кислотоупорами очень важно правильно выбрать связующее для скрепления камней между собой и с футеруемой поверхностью. Из большого числа связующих составов, применяемых при футеровке аппаратов, наиболее распространены силикатные кислотоупорные цементы. Их получают смешением жидкого стекла (водный раствор силиката натрия), тонко измельченного инертного кислотоупора — наполнителя (андезит, диабаз, кварцит и др.) и ускорителя процесса схватывания и затвердевания цемента (кремне-фторид натрия). 

[c.40]

    Кислотоупорные силикатные цементы состоят из следующих составных частей пылевидного кислотоупорного наполнителя (тонкоизмельченная кислотостойкая горная порода), ускорителя процесса схватывания и затворителя—Л С1 дкого стекла. [c.45]

    Футеровочные материалы крепят к стенкам аппаратов и между собой обычно на кислотоупорном цементе (замазке), со-стояшем из молотого минерального наполнителя (плавленые диабаз и базальт, андезит, бештаунит, кварцит и т. п.), ускорителя схватывания и твердения (кремнефтористый натрий или калий) и жидкого стекла. Часто футеровочные материалы крепят, а швы промазывают замазками на основе конденсационных и по-лимеризационных смол.

[c.19]

    На практике также выявлено, что химические добавки при известных концентрациях ускоряют схватывание и твердение бетона, а взятые в других количествах, наоборот, замедляют, и их воздействие зависит и от сорта применяемого цемента. Отсюда следует, что объяснение причин ускорения бетона не является простым делом. Поэтому наиболее точными показателями влияния этих добавок до сих пор считают только практические технологические испытания, проведенные в условиях, полностью отвечающих строительной практике и данным реальной внешней среды. Все же в общих чертах можно сказать, что схватывание и твердение портландцемента и шлакопортландцемента практически можно ускорять всеми солями щелочных металлов, металлов щелочных земель и многовалентных металлов. Большое значение имеют и анионы (ионы с отрицательным зарядом) этих солей. Известно, например, что азотнокислые соли (нитраты) меют только малое влияние, в то время как хлориды, гидроокиси и растворимые углекислые соли являются очень действенными.

Подобно солям этих веществ ведут себя и некоторые кислоты, например соляная и угольная [89]. Поэтому к активным ускорителям схватывания и твердения бетона можем отнести следующие вещества хлориды натрия, кальция, магния, бария, цинка, алюминия, железа, а затем углекислый натрий, гидрат окиси натрия, кремнекислый натрий, сульфаты натрия, кальция, цинка, алюминия и т. п. Однако в этих случаях всегда необходимо устанавливать, и подходящую концентрацию таких веществ. Одновременно нужно следить за тем, чтобы примененное к мичество выбранной добавки не ухудшало других по- [c.10]

    Если мы сравним этот график с графиком рис. 8, то увидим, что хлориды железа и хлориды бария не являются такими выгодными ускорителями схватывания испытывавшегося цемента, какими были хлористый кальций и хлористый алюминий, так как влияние последних на наступление начала и конца схватывания меняется плавно и иепрерывно по мере увеличения концентра- 

[c.12]


    Кислотоупорные цементы изготовляются из трех компонентов связующего вещества —жидкого стекла с уд. весом 1,36 и модулем 2,5—2,8 наполнителя, в качестве которого служат богатые кремнекислотой горные породы (андезит, бештаунит, гранит, маршалит и кварцевый песок) или искусственные силикатные материалы (диабаз, фарфор) ускорителя схватывания и затвердевания —кремнекислотоупорных цементов в большой мере зависит от количества и модуля жидкого стекла и от дисперсности наполнителя. Силикатные кислотоупорные цементы различаются между собой наполнителем. [c.30]

    Многие из противоморозных добавок относятся также к ускорителям твердения. Однако, поскольку их дозировка намного больше, цемент при введении этих добавок обладает излишне короткими сроками схватывания, что делает затруднительным укладку бетонной смеси, в особенности, если применяют поташ. В его присутствии не только очень сильно сокращаются сроки схватывания цемента и загустевания смеси, но и ухудшается структура цементного камня и снижается морозостойкость бетона. Поэтому в такие противоморозные добавки вводят замедлители схватывания и твердения тетраборат натрия Ма2В407 или органические поверхностно-активные вещества из категории лигносульфонатов их дозировку подбирают экспериментально, исходя из вида цемента и концентрации противоморозной добавки. Тетраборат натрия может храниться неограниченно долго. [c.97]

    В качестве наполнителей для приготовления кислотоупорных цементов применяют порошки из природных или искусственных каменных материалов андезита, бештауни-та, гранита, кварцита и др. Широко распространена диабазовая мука, состоящая из 80% порошка литого базальта и 20% молотого базальта. Под названием Цемент кислотоупорный кварцевый кремнефтористый выпускают кислотоупорный порошок в смеси с кремнефтористым натрием. В качестве ускорителя схватывания используют кремнефтористый натрий. Если кислотоупорный цемент приготовляют на калиевом жидком стекле, то в качестве ускорителя берут смесь кремнефтористого натрия и кремнефтористого калия в равных количествах. 

[c.259]

    БЕТОН (франц. beton, от лат. bitumen-горная смола), искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной смеси вяжущего материала, воды и инертных заполнителей. Вяжущим в Б. чаще всего является цемент, содержание к-рого составляет 10-15% от массы Е Используют также гипс, шлаковые и известковопесчаные вяжущие, р-римое стекло, цементы с добавлением полимерных материалов или битумно-дегтевых вяжущих. Вводят также добавки пластификаторов, пенообразователей, ускорителей или замедлителей схватывания и т.д. [c.284]

    Кислотоупорный бетон по составу не отличается от силикатных кислотоупорных цементов, его изготовляют из измельченной горной породы (андезита, бештаунита, гранита и др.), вяжущего вещества (жидкого стекла) и ускорителя схватывания (кремнефтористого натрия). Однако, в отличие от цементов, применяемый для бетона наполнитель должен быть определенного гранулометрического состава, так как плотность бетона и его кислотонепроницаемость достигаются только при определенном соотношении величин частиц наполнителя. При сооружении аппаратуры из кислотоупорного бетона, при футеровке аппаратуры и строительных конструкций применяют металлическую арматуру. [c.260]

    Кислотоупорные цементы и бетоны. Для скрепления между собою отдельных частей аппаратуры или футеровочных плиток из неметаллических материалов и скрепления их с металлическими и иными материалами пользуются кислотоупорными цементами. В состав цемента входят наполнитель, ускоритель схватывания и твердения и жидкое стекло. В качестве наполнителя применяют тонко измельченный природный или искусственный кислотоупор, например андезит, плавленый диабаз (соответственно цементы называются андезитовыми, диабазовыми). В качестве ускорителя применяют кремнефтористый натрий Ыа231Рв. На рис. 78 изображена промывная башня контактного сернокислотного завода, работающая при температуре газа на входе около 300° и концентрации орошающей серной кислоты около 70%. В ней металлический корпус футерован двумя слоями кислотоупорного кирпича на кислотоупорном цементе. На металлическую поверхность наклеивают слой из поли-изобутилена. Применение этой футеровки позволило отказаться от свинца. [c.96]

    Применяя добавки-ускорители схватывания и твердения, следует учитывать, что они, уменьшая электрические заряды частиц цемента и, сокращая сроки их схватывания, ускоряют процессы гидратации и уплотняют структуру цементного камня в ранние сроки ее формирования. При этом эффективность добавок зависит от содержания в цементе трехкальциевого алюмината. Чем выше содержание трехкальциевого алюмината, тем сильнее проявляется уплотняющее действие добавок. При использовании высокоалюминатных цементов уплотняющее действие добавок не проявляется из-за быстрого схватывания цемента в их присутствии. [c.77]

    Рядом исследователей [8—11] была установлена положительная роль добавок к портланд-цементу хлористого кальция, заключающаяся в ускорении сроков схватывания цементного теста и упрочнении цементного камня. Б. Г. Скрамтаев и А. А. Будилов [8] указывают, что применение ускорителей твердения, а также быстротвердеющих или вибромолотых цементов дает возможность полностью исключить пропаривание из технологического процесса. [c.289]

    Выделившийся на поверхности наполнителя гель 81(ОН)4 затем дегидратируется с образованием ЗЮг, уплотняющего и цементирующего зерна наполнителя. Поскольку при изготовлении цемента количество ускорителя значительно уступает стехиометрическому соотношению, то остается избыток силиката натрия, который переводят в кремнезем, обрабатывая цемент какой-либо кислотой. Фторсиликат натрия не только ускоряет твердение цемента, но и повышает его водостойкость. Вместе с тем избыток На281Рб нежелателен, так как делает процесс схватывания- неконтролируемо быстрым и уменьшает механическую прочность цемента и его проницаемость по отношению к минеральным кислотам. С другой стороны, при избытке жидкого стекла вода вызывает большую усадку и повышает пористость цемента. Силикатные цементы характеризуются высокой устойчивостью по отношению к кислотам даже при повышенных температурах. Их механическая прочность со временем возрастает благодаря постепенному обезвоживанию геля кремниевой кислоты. Свойства цемента в условиях воздействия серной кислоты и сульфидов улучшаются при замене натриевого жидкого стекла на калиевое. Силикатные цементы применяют и в качестве самостоятельного конструкционного материала — кислотоупорного бетона. При изготовлении последнего используют наполнители в виде полидисперсной порошкообразной массы с размером частиц от 0,15 до 0,3 мм, которые вместе с ускорителем загружают в бетономешалку и после перемешивания в течение 2—3 мин заливают жидким стеклом и вновь перемешивают. Свежеприготовленную массу выгрулсают и сразу же укладывают в [c.149]

    В то время как замедляющие и ускоряющие агенты можно постоянно использовать для регулирования процесса схватывания, второй класс реагентов был назван Форсеном разрушителями из-за их очень вредного воздействия на механическую прочность. К этим агентам относятся бура, органические вещества, подобные сахару и гумусовые компоненты . Сильно разбавленные растворы гумусовых веществ действуют как ускорители они сохраняют алюминаты кальция в цементе в растворенном состоянии. Гидрогели окиси алюминия и кремнезема осаждаются как в реакциях мгновенного схватывания , описанных выше. Гипс в присутствии гумусовых веществ сразу же флокулирует и таким образом теряет свою особую активность. [c.821]

    Перед применением для изготовления бетона Сапорекс разводят водой в соотношении от 1 5 до 1 10, в зависимости от заданного объемного веса пенобетона. Если работа проводится при температуре ниже 20°С, рекомендуется применять при перемешивании бетонной смеси примеси, ускоряющие схватывание, основанные на использовании хлористого кальция, например 4% ускорителя Рексал (по весу цемента). Раствор вспенивается или механическим перемешиванием, или пневматическим продуванием, а с бетонной смесью перемешивается в обычных мешалках. [c.253]

    По рекомендации В. М. Семина [62] ванны хромирования можно футеровать также кислотоупорным диабазовым цементом, в состав которого входят диабазовая мука, кремнефтористый натрий (ускоритель твердения) и связывающее вещество — жидкое стекло с модулем 2,6, плотностью 1,49 г1см . Цемент приготовляется следующим образом. Диабазовую муку (если нужно, подсушив ее) в количестве 95 весовых частей и кремнефтористый натрий (5 весовых частей) просеивают через сито с 900 отв см и тщательно перемешивают. Затем к смеси прибавляют жидкое стекло (40—45 весовых частей) и опять перемешивают до получения тестообразной массы. Так как цемент начинает твердеть через 10—15 мин после смешивания, его готовят малыми дозами (не более 2 кг), чтобы весь замес можно было использовать до начала схватывания. [c.139]


Крепление скважин в криолитозоне.

Разработка тампонажного камня с повышенными прочностными характеристиками — Нефтесервис

Породы вечной мерзлоты широко распространены во всем мире и составляют около 47% территории России. Большое внимание к изучению мерзлотных условий Западно-Сибирской низменности привлекли открытия на севере этого региона крупных газоконденсатных месторождений: Медвежье, Уренгойское, Ямбургское, Харасавейское, Бованенковское и другие. Распределение температур в мерзлоте составляет -8÷00С. На рис. 1 представлены основные газовые и газоконденсатные месторождения Западной Сибири и Арктического шельфа.


РИС. 1. Карта расположения основных газовых и газоконденсатных месторождений Западной Сибири и Арктического шельфа.

Присутствие мерзлых пород в геологическом разрезе скважин может вызвать серьезные проблемы, приводящие к таким осложнениям, как межколонные потоки, растепление мерзлых пород, ведущее к обратному промерзанию и смятию обсадных колонн, недоподъем цементного раствора до устья скважины, приустьевые обвалы и т. д. Одной из основных задач цементирования скважин в криолитозоне является создание достаточно герметичной и долговременной крепи путем разработки тампонажного состава с регулированием его теплофизических и технологических свойств.

В интервале мерзлых пород цемент в затрубном пространстве скважины формируется при одновременном воздействии отрицательной температуры — со стороны стенки скважины и положительной — со стороны обсадной колонны. Поэтому, одной из основных задач разработки тампонажных составов для цементирования скважин в интервале распространения мерзлых пород является обеспечение схватывания состава за короткое время до замерзания с быстрым темпом набора прочности, а также отсутствие усадки тампонажного камня, низкой пористости и проницаемости.

Одним из самых распространенных методов повышения прочности тампонажного камня является ввод в цементный раствор тонкомолотые минеральных добавок. Такие ультрадисперсные добавки активно учувствуют в процессе структурообразования цементного камня, уплотняя ее, путем заполнения пространства между частицами цемента.

Анализ теоретических исследований в области гидратационных процессов упрочнения минеральных вяжущих химического и морфологического состава минералов позволил рекомендовать микрокремнезем в качестве добавки к цементу, как компонент, повышающий прочность цементного камня. [1]

Большой интерес ученых, а также вопрос практической и экологической выгоды связан с возможностью использования наносиликата в различных отраслях промышленности, в том числе в строительстве. Производство кремния связано с образованием значительного количества пылевых отходов, которые характеризуются высоким уровнем SiO2 от 85 до 96%. Существующие газоочистные сооружения не могут обеспечить эффективную очистку отработанных газов и утилизацию наносиликата. Около 35 000 тонн мелкой пыли образуется ежегодно при производстве металлургического кремния в России. Из-за этого хранения на шламовых полях возникают значительные экономические потери, связанные, во-первых, со стоимостью хранения, а во-вторых, с упущенной выгодой от их промышленного и строительного использования. Утилизация и использование пылевых отходов производства кремния рекомендуется рассматривать как одно из важных направлений в экономике и повышении экологической безопасности прилегающих хранилищ.

В настоящее время известно, что микрокремнезем широко используется строительстве, для изготовления прочного бетона. Указывается, что 1 кг микрокремнезема обеспечивает такую же прочность, как 5 кг портландцемента. Кремниевая пыль в составе тампонажного раствора-камня улучшает такие характеристики, как прочность на сжатие и изгиб, адгезию, износостойкость, морозостойкость и химическая стойкость, а также значительно снижает проницаемость и пористость цементного камня. [2]

Микрокремнезем является высокоактивной пуццолановой добавкой к цементу с мелким гранулометрическим составом, который при взаимодействии с цементным раствором, создает условия для превращения хрупкого гидроксида кальция (образующегося при смешивании цементной смеси с водой и гидратирующим клинкерным материалом) в кристаллический силикат кальция. Микрочастицы заполняют пространство, которое выделяется водой. Соответственно, плотность композиции увеличивается, что, в свою очередь, также увеличивает ее прочность.

Для обеспечения безусадочной крепи скважины в состав вводятся расширяющие добавки. Исходя из трех известных видов расширения тампонажных растворов – оксидного, сульфоалюминатного и с добавление газовыделяющих компонентов, наиболее подходящим для условий крепления скважин является оксидный. Расширение, происходящее за счет оксидов кальция или магния, является максимальным при минимальной концентрации добавки.

В качестве расширяющегося материала вводится оксид кальция в количестве 5-7%. При введении добавки более 7% начинает снижаться прочность цементного камня на изгиб.

Для ускорения сроков схватывания, необходимых при цементировании скважин в мерзлых породах, в состав вводится 4% хлорида кальция. 4%-ый во дный раствор хлорида кальция обладает высокой скоростью тепловыделения в начале реакции гидратации при минимальном количестве выделяющегося тепла в целом. CaCl2 более чем 4% в составе может вызвать большее растепление мерзлых пород в следствие своей экзотермической реакции, а также коррозию металла. Тампонажные составы, затворяемые на таком рассоле, не замерзают при температурах до -100С, при этом сохраняя подвижность раствора в пределах необходимого для продавливания в затрубное пространство времени.

Методика приготовления тампонажного раствора осуществляется следующим образом: оксид кальция, микросилика и портландцемент ПЦТ-1-50 смешиваются в сухом виде, а 4%-ый водный раствор хлорида кальция используется в качестве жидкости затворения с водоцементным отношением 0,5. Затем, в готовую смесь, для обеспечения необходимой прокачиваемости раствора, добавляется пластификатор.

В работе [3] исследуется тампонажный раствор с добавлением микрокремнезема, но без добавления пластифицирующих добавок и ускорителей сроков схватывания. Состав, содержащий свыше 5% микросилики обладает низкими показателями подвижности, поэтому для обеспечения необходимой прокачиваемости тампонажного раствора и достижения оптимальных сроков его твердения при низких скважинных температурах, путем сокращения количества свободны воды в составе, необходимо добавлять реагент-пластификатор. Задачи, которые выполняет пластифицирующая добавка в цементном растворе, это повышение растекаемости раствора и снижение его пластической вязкости. Проводятся опыты по определению вида вводимого пластификатора и его количества. Все растворы тестируются с содержанием в составе микрокремнезёма. Данные представлены на рис. 2-3.


РИС. 2. Зависимость растекаемости раствора от типа и количества вводимого пластификатора

Для дальнейших исследований добавка «Акремон» больше не использовалась из-за своей диспергирующей способности по карбонату кальция и невозможности проведения испытаний.


РИС. 3. Зависимость плотности раствора от типа и количества вводимого пластификатора

На основании полученных данных для дальнейших исследований был выбран полимер «Импирон». «Импирон» — воднополимерная система на основе аморфного линейного полимера поли-N-винилпирролидона (ООО «ОргполимерсинтезСПБ», Санкт-Петербург, Россия). Далее «Импирон» вводился в состав тампонажного раствора в количестве 0,2-1%, проводились опыты по определению сроков схватывания, растекаемости и прочностных характеристик. Увеличение содержание пластификаторв в составе цементной смеси более 1% еще в большей степени разжижает тампонажную суспензию, но не целесообразно с экономической точки зрения. Ниже представлена таблица 1, показывающая результаты проведения экспериментов по определению необходимого количества добавок (средний результат нескольких измерений).


Таблица 1. Результаты лабораторных исследований тампонажных растворов с добавление микросилики

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод что оптимальное значение содержания микросилики находится в пределах 10-12%. При введении в состав раствора ультрадисперсной добавки свыше 15% происходит растрескивание образца. Поли-N- винилпирролидон рекомендуется добавлять в цементную композицию в количестве 0,5-0,7%. Поскольку разница в показателях растекамости и прочности на изгиб и на сжатие не значительна в сравнении с вводом 1% пластификатора, но при этом значительно ухудшаются сроки схватывания, не рекомендуется добавлять более 1% «Импирона». Также из таблицы можно увидеть, что такое содержание пластификатора и микросилики не влияют существенно на сроки схватывания при нормальной и отрицательной температурах.

Для камня без добавок кремнезема показатели прочности были значительно меньше, чем для камня с добавкой ультрадисперсного состава. Разработанный тампонажный состав способствует повышению качества крепи скважины за счет увеличения прочностных характеристик цементного камня (на 35-40%).

После проведения исследований на открытую, закрытую и общую пористость на приборе Sky Scan 1173 американской корпорации Bruker можно сделать вывод, что микросиликаты также влияют и на пористость тампонажного раствора-камня. Это обусловлено тем, что её микрочастицы имеют большую удельную поверхность и отличаются химической активностью, то есть могут выступать как добавки, ускоряющие реакцию гидратации, а также как нанонаполнитель, снижающего пористость. В следствие этого, следует отметить, что газопроницаемость цементного камня тоже снижается с 3,5 до 1,2 мД.

Литература:

  1. Агзамов Ф.А., Конесев Г.В., Хафизов А.Р Применение дезинтеграторной технологии для модификации материалов, используемых при строительстве скважин. Часть I // Нанотехнологии в строительстве. – 2017. – Т. 9, № 2. – С. 119–137. DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2017-9-2-119-137.

  2. Мункхтувшин Д., Балабанов В.Б., Пуценко К.Н. Опыт применения добавок микро- и наносилики из отходов кремниевого производства в бетонных изделиях // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. – 2017. – Т. 7, № 3. – С. 107-115. DOI: 10.21285/2227-2917-2017-3-107-115

  3. Бажин В.Ю., Двойников М.В., Глазьев М.В., Куншин А.А. Исследование свойств тампонажных растворов с добавкой отходов производства фтористого алюминия // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2020. – № 3(327). – С. 39-42.

Ускорители и замедлители схватывания и твердения цементных строительных смесей

Ускорители и замедлители схватывания и твердения цементных строительных смесей

Сроки схватывания и скорость твердения сухих строительных смесей являются основными характеристиками, определяющими условия их применения в строительстве.

Иначе говоря, понятие «сроки схватывания» может относиться только к цементу, в то время как для смесей цемента с различными наполнителями пользуются другими характеристиками.

Это:
— потеря пластичности;
— потеря подвижности;
— потеря удобоукладываемости.

Для характеристики потери пластичности растворных смесей строителями используется понятие «живучесть смёсёй». Оно заключает в себя не только определение времени загусте-вания растворной смеси, но также и определение максимального времени, по истечении которого может использоваться данный цементный раствор.

Показатели живучести раствора и его прочности зависят от следующих факторов:
— от характеристик использованного цемента;
— от характеристик заполнителя;
— наличия различных примесей и функциональных добавок;
— условий твердения: влажности и температуры.

Влияние всех этих факторов приводит к тому, что правильно приготовленная смесь бывает как медленно, так и быстро схватывающейся. В тех случаях, когда схватывание раствора по каким-либо причинам требуется замедлить или, наоборот, ускорить, применяют метод регулирования процесса гидратации цемента. Сроки схватывания и набирание прочности цементного раствора зависят от его состава, тонкости помола цемента и содержания частиц определенных фракций, а также содержания в цементе различных примесей.

Сроки схватывания цементного раствора в случае необходимости можно регулировать самим. Для этого в состав раствора вводят специальные добавки — ускорители или замедлители схватывания и твердения.

Необходимость использования ускорителей твердения появляется в следующих случаях:
— для ускорения схватывания растворов, применяемых при низких и отрицательных температурах; .
— при производстве восстановительных работ;
— при производстве смесей для усиления фундаментов инъекционными составами.

Необходимость использования замедлителей твердения и схватывания появляется в следующих случаях:
— при проведений работ в жаркий период года;
— при необходимости формования ослабленных фундаментов в жаркое время года,

Ускорители схватывания и твердения смесей на осног ве портландцемента представляют собой неорганические соли, соли орагнических кислот, а также продукты на их основе: K2C03, Na2S04, NaF, NaA102 и многие другие. В качестве ускорителей схватывания используют также форми-аты кальция и натрия, соединения, в составе которых присутствуют алюминаты кальция, оксиды и гидроксиды алюминия.

Распространенным приемом сокращения сроков схватывания смесей на основе портландцемента является введение щ в их состав алюминатных цементов и ускорителей схватывания на основе g-Al2Os.

Следует знать, что иногда использование ускорителей схватывания приводит к потере прочности раствора, поэтому правильный выбор ускорителя очень важен.

Читать далее:
Приготовление бетонного раствора и бетона
Свойства растворов
Xарактеристика строительных растворов
Физические свойства и характеристика строительных материалов
Хранение строительных материалов
Асбестоцементные материалы
Композиционные строительные материалы
Вяжущие материалы
Природные минеральные материалы
Cтроительные материалы для фундаментных работ


Схватывание и твердение бетона или цемента

О том, что контактирующий с водой цемент становится твердым, известно всем, но не все знают, почему так происходит. А можно ли вмешаться в этот процесс и замедлить или ускорить его? Необходимо четко понимать, как происходит преобразование материала, чтобы знать, нужны ли какие-либо дополнительные добавки, каждая из которых имеет определенное воздействие конструкции из бетона или бетона с арматурой при ее отвердевании. Цемент является основной составляющей бетона, используемого при строительстве и производстве Ж/Б изделий. Наша компания занимается поставкой цемента в Ульяновске и мы подготовили для вас материал о том, как схватывается бетон и какие существуют способы ускорить или замедлить этот процесс.

Товарный бетон или бетон с металлическими прутьями может оснащаться различными добавками, что помогает организациям по его выпуску функционировать рациональнее. Иными словами, можно потреблять меньше энергии и газа, так как обработка ЖБ проходит быстрее, исходное сырье также экономится, а итоговые изделия получают больше положительных качеств.

Как происходит схватывание бетонной массы?

Промежуток времени, за который изделие схватывается, бывает разным по продолжительности, так как здесь имеет большое значение температура воздуха. Обычно нормой считается 20 градусов, отвердевать масса начинает спустя пару часов после затворения раствора. Проходит еще 3 часа, и процесс можно считать завершенным. Иными словами, на отвердение уходит лишь час. А вот если в помещении или под открытым небом (если бетон залили на улице) нулевая температура,  то потребуется больше времени, около суток. Дело в том, что при таких условиях схватываться раствор начинает только через часов восемь. Соответственно, если температуру увеличивать до высоких показателей, то бетон схватится менее чем за полчаса.

Изготовленный бетон не должен оставаться в покое, если его еще не залили для отвердевания. Этим и объясняется постоянное движение емкости, закрепляемой на транспорте для перевозки бетона, ведь благодаря перемешиванию основные свойства раствора никуда не исчезают, чего нельзя было бы добиться, если бы бетон был неподвижным.

Твердение бетона

Когда цементная масса перестанет схватываться, начнется твердение раствора. То есть примерно через час после затворения бетона он начнет отвердевать. Многие считают, что если по твердому цементному полу уже можно ходить, значит, он полностью отвердел. Но на самом деле поверхность набирает прочность долго, и счет идет не на часы, а на годы. При этом бетон застывает не с одинаковой скоростью, то есть сначала это происходит быстро, а потом темпы твердения снижаются. Причина – гидратация цемента.

Особенности процесса сваривания бетона

Хотя при постоянном движении бетон не будет застывать, все-таки тянуть с этим не следует. Вызывайте машину лучше перед тем, как планируете  непосредственно заняться заливкой. Иначе произойдет сваривание массы, что особенно характерно для летнего периода. Хотя в отдельных случаях применить сразу заказанный бетон не удается. К примеру, если обрушится опалубка, уйдет достаточно много времени на простой машины. Обычно это происходит, если опалубка не была сделана надлежащим образом. Следовательно, постарайтесь предупредить появление такой неприятной ситуации, сделав опалубку на совесть.

Как изготавливают цемент

На производстве цемента получают минералы в виде:

  • двух- и трехкальциевого силиката;
  • четырехкальциевого алюмоферита;
  • трехкальциевого алюмината.

Все они ведут себя по-разному, когда бетон схватывается и твердеет. Некоторые компоненты, контактируют с водой сразу, некоторые – спустя несколько часов. А другие и вовсе не хотят иметь с водой ничего общего.

Двух- и трехкальциевый силикат

Первый компонент не сразу действует, выжидая, пока пройдет месяц с момента затворения бетона. Чтобы элемент не «бездельничал» слишком долго, вы можете внести в цементную массу специальные добавки. Хотя он не начинает работать в первые дни, все же его польза очевидна: в течение многих лет он будет способствовать увеличению прочности бетона или бетона с железной арматурой.

Трехкальциевый силикат непрерывно принимает участие в укреплении цементной массы. При гидратации выделяется тепло, и его излучает именно этот компонент. Сначала он остается в массе, а после начала схватывания тепло выходит из раствора, и цемент понемногу начинает остывать. Обычно трехкальциевое соединение цемента делает бетон прочнее больше именно в первое время (на протяжении 28-30 дней). Затем уже оно не так сильно влияет на бетон.

Четырехкальциевый алюмоферит

Меньше всего в командной работе над приданием цементу прочности участвует именно это минеральное соединение. С водой оно контактировать отказывается, и лишь в малой степени четырехкальциевый алюмоферит способствует укреплению цемента, да и то, только в конце процесса отвердения.

Трехкальциевый алюминат

А этот компонент цемента наоборот, самый ответственный. Как только цемент начинает схватываться, он сразу приступает к своим обязанностям. Благодаря ему бетонные или ЖБ конструкции становятся прочнее в ближайшие дни после заливки. А вот дальше он практически бездействует.

Многие специалисты активно трудятся над изобретением новых добавок, проводят огромное количество испытаний, чтобы можно было влиять на процесс гидратации цемента. Ученые улучшают технологии, изобретают особые компоненты, чтобы бетон мог стать еще прочнее, лучше переносить коррозию. Методики такого типа довольно-таки доступны, и применяются они повсеместно, ведь цель строителей – сделать дом прочным и долговечным.

Наша компания предлагает купить цемент в Ульяновске. Закажите цемент у нас, чтобы убедиться, что мы действительно имеем право гарантировать отменное качество данного строительного материала. Возможна поставка как в мешках, так и навалом.

Быстротвердеющий портландцемент — Официальный сайт производителя сухих строительных смесей в Москве

Строительство монолитных конструкций нередко требует значительного количества времени, ведь даже самые качественные материалы имеют нормы прочности и характерные свойства. К примеру, цемент марки М400 достигает предельной прочности не менее чем через 28 дней после схватывания, что значительно увеличивает срок завершения работ.

Если процесс нужно ускорить без потери качества, при этом еще и получить максимальную прочность уже через 1-3 дня, целесообразно использовать специальный быстротвердеющий портландцемент. Найти в продаже такие материалы не сложно. БТЦ имеет особую маркировку – индекс «Б», указанный после марки и процента использованных добавок, примеру, «М500 Д20Б».

Особенности изготовления

Получить особый быстротвердеющий цемент можно только в том случае, если применить для изготовления смеси клинкер тонкого помола. Это не всегда выгодно, ведь повышение тонкости помола приводит к снижению производительности и увеличению расхода электроэнергии.

Поэтому для создания быстротвердеющего портландцемента зачастую используют специальный минералогический состав, а именно:

  • Трехкальциевый силикат, содержание которого должно быть не менее 50-52%;
  • Трехкальциевый алюминат, примерно 8-10% от общей массы.

В любом случае, тонкость помола БТЦ значительно выше стандартного цемента: 3500-4000 см/г2 по сравнению с 2500-3000 см/г2., что дает раствору повышенную прочность уже через сутки.

Кроме этого, быстрое затвердение обеспечивает и небольшое количество минеральных добавок активного действия. Для максимального эффекта необходимо, чтобы они составляли не более 10% от общего количества, но есть и исключения. К примеру, вяжущие вещества по типу доменных гранулированных шлаков могут составлять и 15%.

Преимущества использования

Главное достоинство быстротвердеющего цемента – это повышенная прочность уже через 72 часа твердения. Именно на первоначальном этапе этот материал набирает максимально возможную марочную прочность.

По современным стандартам предел прочности при изгибе должен составлять не менее 40 кгс/см2 ., при этом условия использования БТЦ стандартные, а изготовленный раствор имеет соотношение 1 к 3. Однако 28-суточная прочность ГОСТом 10178-62 не регламентируется, поэтому имеет примерные усредненные значения.

Быстрое схватывание значительно сокращает временной период, который необходим для выдержки в съемной опалубке, чем очень привлекает как частных строителей, так и большие строительные компании. Однако при покупке необходимо обращать внимание на условия хранения быстротвердеющего цемента. При несоблюдении правил и сроков хранения, этот материал быстро теряет свои свойства.

Сферы применения

Быстротвердеющий портландцемент не всегда используют в строительстве. Однако, есть процессы, где его применение считается строго необходимым, к примеру:

  • Изготовление железобетонных конструкций сборного типа, причем в дальнейшем пропаривании в специальных камерах нет необходимости. В основном, его используют для формирования фундаментных блоков и подобных элементов;
  • Скоростного строительства, ведь быстротвердеющий цемент обеспечивает увеличение прочности именно в начальном периоде затвердения, что актуально в условиях ограниченного времени.

БТЦ популярен также для изготовления цементного раствора и бетона. Такая смесь схватывается быстрее и ускоряет кладочные работы. Регулярные остановки для исключения сползания нижних рядов под нагрузкой верхних, в этом случае просто не нужны.

Поделиться с друзьями

Стяжка что делать для ускорения твердения

Главная › Новости

Опубликовано: 01. 04.2017

Простой совет КАК быстро и аккуратно сделать стык( холодный шов) в бетонной стяжке.

Сроки схватывания и скорость твердения сухих строй консистенций являются основными чертами, определяющими условия их внедрения в строительстве. По другому говоря, понятие «сроки схватывания» может относиться только к цементу, в то время как для консистенций цемента с разными наполнителями пользуются другими чертами. Это:


– утрата пластичности;

– утрата подвижности;

– утрата удобоукладываемости.

Для свойства утраты пластичности растворных консистенций строителями употребляется понятие «живучесть консистенций». Оно заключает в себя не только лишь определение времени загустевания растворной консистенции, но также и определение наибольшего времени, по истечении которого может употребляться данный цементный раствор. Характеристики живучести раствора и его прочности зависят от последующих причин:


Наносим жидкое стекло на бетонную стяжку.

Сроки схватывания цементного раствора в случае необходимости можно регулировать самим. Для этого в состав раствора вводят особые добавки – ускорители либо замедлители схватывания и твердения. Необходимость использования ускорителей твердения возникает в последующих случаях:

– для ускорения схватывания смесей, используемых при низких и отрицательных температурах;

– при производстве восстановительных работ;

– при производстве консистенций для усиления фундаментов инъекционными составами.

Необходимость использования замедлителей твердения и схватывания возникает в последующих случаях:

– при проведении работ в горячий период года;

– по мере надобности формования ослабленных фундаментов в жаркое время года.

Ускорители схватывания и твердения консистенций на базе портландцемента представляют собой неорганические соли, соли орагнических кислот, также продукты на их базе: K2CO3, Na2SO4, NaF, NaAlO2 и многие другие. В качестве ускорителей схватывания употребляют также формиаты кальция и натрия, соединения, в составе которых находятся алюминаты кальция, оксиды и гидроксиды алюминия.

Всераспространенным приемом сокращения сроков схватывания консистенций на базе портландцемента является введение в их состав алюминатных цементов и ускорителей схватывания на базе g-Al2O3.

Необходимо знать, что время от времени внедрение ускорителей схватывания приводит к потере прочности раствора, потому верный выбор ускорителя очень важен.

Как ускорить время высыхания раствора?

Ответь на вопрос

Аналогичные вопросы

  1. Как быстро схватывается раствор dr
  2. Что добавить в цемент, чтобы он схватывался быстрее
  3. Является ли быстросхватывающийся бетон слабым? быстросохнущий раствор
  4. Делает ли тепло сохнущим цемент быстрым
  5. Сколько времени требуется цементу для затвердевания
  6. Сколько времени должен сохнуть цемент перед рай
  7. Почему мой раствор Thinset сохнет слишком быстро
  8. Сколько времени требуется цементу для затвердевания
  9. Что произойдет, если залить раствор до того, как раствор станет сухим
  10. Является ли раствор типа S водостойким
  11. Можно ли ездить по бетону через 3 дня
  12. Есть ли разница между Thinset и morta
  13. Как узнать, что раствор слишком сухой
  14. Является ли это нормально, если после заливки бетона идет дождь
  15. Как приготовить крепкий раствор
  16. Что такое быстросхватывающийся раствор mi

Автор вопроса: Кертис Уайт Дата: создано: 04 февраля 2021 г.

Как быстро ли быстро схватывается раствор сохнет

Ответил: Авраам Митчелл Дата: создание: 04 февраля 2021

Быстросхватывающийся модифицированный полимером раствор SpeedSet отлично подходит для коммерческого использования и монтажа при низких температурах, а также для небольших работ и ремонта в жилых помещениях.

Его быстротвердеющие свойства позволяют заливать швы всего за 3 часа, а легкие транспортные средства — за 4 часа.

Автор вопроса: Чарльз Райт Дата: создано: 28 апреля 2021 г.

Что добавить в цемент, чтобы он схватывался быстрее

Ответил: Исайя Кэмпбелл Дата: создано: 30 апреля 2021 г.

Советы по предварительной заливке для ускорения времени высыхания бетона Добавьте теплую воду. Являясь одним из ключевых ингредиентов бетона, вода необходима для протекания реакции отверждения. … Добавьте хлористый кальций.… Уменьшение количества воды.

Автор вопроса: Райан Тернер Дата: создано: 21 октября 2021 г.

Является ли быстротвердеющий бетон слабее

Ответил: Альфред Сандерс Дата: создано: 23 октября 2021 г.

Быстросхватывающийся бетон не только прост и быстр, но также прочен и прочен, достигая 4000 фунтов на квадратный дюйм — или фунтов силы на квадратный дюйм — через месяц. Это прочнее, чем бетон, используемый для фундаментов большинства домов.

Автор вопроса: Остин Гонсалес Дата: создано: 25 декабря 2020 г.

Как я могу замедлить схватывание бетона

Ответил: Джеффри Уайт Дата: создано: 26 декабря 2020 г.

Добавки, замедляющие схватывание, используются для замедления скорости схватывания бетона.Замедляя начальное время схватывания, бетонная смесь может оставаться в своем свежем состоянии дольше, прежде чем она приобретет свою затвердевшую форму. Использование замедлителей полезно для: Комплексной укладки бетона или заливки цементным раствором.

Автор вопроса: Джастин Вуд Дата: создано: 03 декабря 2020 г.

Как ускорить высыхание раствора

Ответил: Нил Флорес Дата: создано: 06 декабря 2020 г.

Нагрейте окружающую среду комнатным обогревателем или направьте тепло на раствор.Поддержание температуры выше, чем температура окружающей среды, увеличит скорость испарения воды в смеси. Следите за раствором и уменьшайте температуру, если видите признаки растрескивания.

Автор вопроса: Сэмюэл Адамс Дата: создано: 02 октября 2020 г.

Заставляет ли тепло сохнуть цемент быстрее

Ответил: Оливер Грей Дата: создано: 05 октября 2020 г.

Заливайте бетон в теплую и солнечную погоду. Он сохнет быстрее, чем в прохладную погоду.

Автор вопроса: Клиффорд Холл Дата: создано: 12 февраля 2022 г.

Сколько времени требуется для затвердевания раствора

Ответил: Грэм Райт Дата: создано: 12 февраля 2022 г.

около 28 дней. Раствор обычно затвердевает до 60% своей окончательной прочности на сжатие в течение первых 24 часов. Затем потребуется около 28 дней, чтобы достичь окончательной прочности отверждения. Однако процесс отверждения не всегда следует универсальной временной шкале.

Автор вопроса: Дональд Прайс Дата: создано: 11 октября 2021 г.

Как долго должен сохнуть цемент перед дождем

Ответил: Исаак Миллер Дата: создано: 12 октября 2021 г.

От 4 до 8 часовСколько времени требуется бетону для высыхания перед дождем? Даже если после заливки бетона начнется дождь, потенциальный ущерб может быть не таким уж серьезным.Если у вас было время завершить процесс отделки и бетон затвердел (обычно через 4–8 часов после смешивания), дождевая вода может нанести незначительный ущерб, если вообще нанесет его.

Автор вопроса: Джон Хендерсон Дата: создано: 17 июня 2021 г.

Почему мой Thinset сохнет слишком быстро

Ответил: Фред Вашингтон Дата: создано: 19 июня 2021 г.

Если оставить под жарким летним солнцем, жидкий затвердевший раствор затвердеет слишком быстро, как если бы вы смешали его с теплой водой. Прямые солнечные лучи в жаркие и сухие дни могут привести к тому, что раствор будет терять влагу в атмосферу.… Любой ветер удалит воду из раствора и высушит его.

Автор вопроса: Натан Гонсалес Дата: создано: 09 августа 2021 г.

Сколько времени требуется цементу для схватывания

Ответил: Джесси Райт Дата: создано: 09 августа 2021 г.

От 24 до 48 часов Время отверждения бетона В стандартных промышленных случаях считается, что полная прочность бетона составляет 28 дней. Через семь дней у вас должен быть бетон, затвердевший до 70% полной прочности или выше. Но чтобы ответить на вопрос: «Сколько времени требуется бетону для схватывания?» время схватывания бетона обычно составляет от 24 до 48 часов.

Автор вопроса: Колин Гриффин Дата: создано: 30 января 2022 г.

Что произойдет, если залить раствор до того, как раствор высохнет

Ответил: Люк Вуд Дата: создано: 02 февраля 2022 г.

Раствор

Thinset — это цемент, используемый для укладки керамической плитки на пол, столешницу, стены и другие поверхности. … Если он установлен правильно, плитка долговечна, но если вы не дадите раствору должным образом застыть перед затиркой, он может треснуть или рассыпаться, в результате чего плитка также растрескается или расшатается.

Автор вопроса: Майлз Холл Дата: создано: 16 января 2021 г.

Является ли раствор типа S водонепроницаемым

Ответил: Мартин Родригес Дата: создано: 16 января 2021 г.

Для кладки кирпича, блоков и камня в несущих стенах и под землей. Растворная смесь типа S используется для возведения стен, цветочных горшков и дымоходов, а также для заделки швов или ремонта существующих растворных швов. Является ли раствор типа S водонепроницаемым? Миномет не является водонепроницаемым.

Автор вопроса: Картер Перес Дата: создано: 04 марта 2021 г.

Могу ли я ездить по бетону через 3 дня

Ответил: Алехандро Вуд Дата: создано: 04 марта 2021 г.

Профессионалы-бетонщики рекомендуют подождать не менее семи дней после того, как бригада закончит работы, прежде чем парковать или управлять личным транспортным средством (автомобилями) на новом бетоне.Причина этого в том, что одна неделя — это период времени, необходимый вашему новому бетону для достижения 90% его полной потенциальной прочности.

Автор вопроса: Мигель Адамс Дата: создано: 12 июня 2021 г.

Есть ли разница между Thinset и раствором

Ответил: Чарльз Аллен Дата: создано: 14 июня 2021 г.

Thinset — клейкий клей, используемый для крепления напольной и настенной плитки к бетонным поверхностям. Слово «thinset» иногда используется взаимозаменяемо с «раствором», потому что это тип модифицированного раствора, сделанного специально для плитки.

Автор вопроса: Джеффри Адамс Дата: создано: 23 декабря 2020 г.

Как узнать, что раствор слишком сухой

Ответил: Ричард Джексон Дата: создано: 24 декабря 2020 г.

Если он слишком сухой, связь будет слабой. Насыпьте смесь и сформируйте углубление в центре. Медленно добавляйте воду небольшими порциями из шланга или ведра. Смешайте, понемногу втягивая сухие ингредиенты в центр и отталкивая влажную смесь по бокам.

Автор вопроса: Чарльз Браун Дата: создано: 04 декабря 2020 г.

Ничего страшного, если после заливки бетона пойдет дождь

Ответил: Jeremiah Perez Дата: создано: 07 декабря 2020 г.

Сильный дождь может вызвать проблемы со свежезалитым бетоном, так как он может вымыть часть цемента из смеси.Это может ослабить поверхность бетона, сделав его более мягкой консистенции и снизив прочность бетона.

Автор вопроса: Карл Ховард Дата: создано: 03 ноября 2021 г.

Как сделать раствор более прочным

Ответил: Иисус Длинная Дата: создано: 03 ноября 2021 г.

Strong Mortar 1:4 смесь Смешайте одну часть цемента с 4 частями мягкого песка. Опять же, добавьте небольшое количество извести или пластификатора, чтобы улучшить удобоукладываемость.

Автор вопроса: Натаниэль Паркер Дата: создано: 11 мая 2021 г.

Что такое быстросхватывающаяся растворная смесь

Ответил: Лоуренс Джеймс Дата: создано: 14 мая 2021 г.

Rapid Set® MORTAR MIX — это высокоэффективный, быстросхватывающийся многоцелевой ремонтный материал.Стойкий во влажной среде, MORTAR MIX представляет собой смесь гидравлического цемента Rapid Set и качественных заполнителей. MORTAR MIX не содержит металлов и не содержит хлоридов.

Свежая цементная паста – обзор

5.5.1 Схватывание: определения и влияющие факторы

Схватывание – это процесс, при котором «свежая» цементная паста свободно текучей или пластичной консистенции превращается в твердеющий материал, утративший свою неограниченную деформируемость. и рассыпается под действием достаточно большой внешней силы.Затем следует «затвердевание» пасты, при котором твердость, прочность и модуль упругости увеличиваются до достижения предельного значения этих параметров. Схватывание представляет собой самопроизвольный процесс, характерный для всех неорганических вяжущих. Ему предшествует «застывание» пасты, при котором кажущаяся вязкость материала увеличивается без потери его пластических свойств.

После смешивания поликарбоната с достаточным количеством воды (в/ц ~ 0,3–0,7) зерна цемента сначала равномерно распределяются в жидкой фазе.Образуется свежее цементное тесто, реологические свойства которого (называемые также «консистенцией») зависят от соотношения вода/цемент, крупности цемента и его состава. В течение нескольких минут после смешивания происходит флокуляция частиц цемента, 184,280 связанная с увеличением вязкости пасты. Образуются дискретные агрегаты частиц цемента, которые захватывают часть воды затворения, что делает ее неспособной участвовать в течении пасты. Эта начальная флокуляция частиц цемента вызывается противоположными дзета-потенциалами и слабыми силами Ван-дер-Ваальса.

Перед схватыванием, то есть в период покоя и в начале стадии ускорения, флокуляция пасты обратима. Повторное смешивание или применение ультразвука (сонификация) может разрушить структуру, которая снова восстанавливается при возобновлении стояния.

В дополнение к флокуляции кажущаяся вязкость пасты также увеличивается из-за постепенной гидратации цемента, что приводит к постепенному увеличению существующего соотношения твердой и жидкой фаз и огрублению поверхности частиц цемента, вызванному осаждением образовавшиеся таким образом гидраты. 281

На ускорительной стадии гидратации количество гидратированного материала быстро увеличивается, а вместе с ним уменьшается объем жидкой фазы. Химические связи развиваются в точках контакта между отдельными частицами цемента, покрытыми гидратированным материалом. Последние контакты прочнее, чем за счет ван-дер-ваальсовых и электростатических сил, ответственных за флокуляцию, и не восстанавливаются при нарушении, например, при интенсивном перемешивании. По мере увеличения количества гидратированного материала увеличивается и число контактов между частицами и в конечном итоге внутри пасты развивается непрерывная трехмерная сеть твердых тел, связанная с потерей ее неограниченной деформируемости; то есть паста схватывается. Вскоре после затвердевания количество контактов между частицами все еще невелико, и поэтому твердая сеть может быть легко разрушена внешними силами: прочность материала все еще низка. Однако по мере гидратации и увеличения количества гидратированного материала за счет заполненного водой порового пространства связи между твердыми частицами укрепляются, что приводит к постепенному увеличению прочности затвердевшей пасты.

«Нормальное» состояние PC, по-видимому, является следствием гидратации C 3 S и C 3 A и образования фаз C-S-H и AFt. Мнения о значении образования C-S-H и AFt в процессе схватывания неодинаковы, хотя большинство исследователей считают, что схватывание обычных ПК происходит в основном за счет образования фазы C-S-H. 282,283 Согласно другой гипотезе, образование ПК связано с перекристаллизацией первичного микрокристаллического эттрингита в хорошо развитые кристаллы. 284,285

Количество C 3 S и C 3 A + C 2 (A·F), гидратированных к моменту схватывания, различается в разных цементах и ​​обычно увеличивается с увеличением водоцементного отношения. В пастах с В/Ц = 0,30, 283 значения 1–5,5 г/л00 г цемента были найдены для C 3 S и 1–2,5 г/л00 г цемента для C 3 A + C 2 (А·Ф).

На рис. 5.8 показана обычная паста для ПК во время настройки. На поверхности зерен цемента может наблюдаться осаждение слоя аморфного или микрокристаллического материала.Отчетливые кристаллы эттрингита обычно не могут быть обнаружены в пастах, изготовленных с «нормальным» водоцементным соотношением, поскольку эта фаза присутствует в высокодисперсной форме.

Рис. 5.8. «Нормальный» набор обычного портландцемента. СЭМ-изображение излома поверхности пасты в конце отверждения.

Для производства цемента с приемлемыми характеристиками схватывания в большинстве случаев необходимо добавить или перемолоть с клинкером сульфат кальция, действующий как «регулятор схватывания». При наличии достаточного количества Ca 2 + и SO 4 2 − в жидкой фазе количество C 3 A и C 4 AF, гидратированных в начальный прединдукционный период, снижается и AFt образуется при гидратации.Фаза AFt осаждается на поверхности зерен цемента в виде микрокристаллического слоя. В этих условиях текучесть и пластичность пасты сохраняются до тех пор, пока образование большего количества гидратов, в частности C-S-H, не вызовет «нормального схватывания». В отличие от ситуации в отсутствие сульфата кальция образуются пластинчатые кристаллы C 4 (A, F)H x (AFm), вызывающие «быстрое» (мгновенное) затвердевание пасты, связанное с интенсивное выделение тепла сразу после смешивания с водой (рис. 5.9). Последующая прочность такой пасты обычно снижается, вероятно, из-за ослабления микроструктуры пластинками AFm. Такое явление может не наблюдаться в цементах с очень низким содержанием C 3 A, в которых можно наблюдать «нормальное» схватывание даже в отсутствие сульфата кальция.

Рис. 5.9. «Быстрое (мгновенное)» схватывание портландцемента с высоким содержанием C 3 A и низким содержанием гипса благодаря образованию AFm. СЭМ-изображение излома поверхности пасты в конце отверждения.

Поскольку реакционная способность C 3 A в разных цементах может различаться, доступность SO 4 4 − должна быть скорректирована с учетом скорости, с которой ионы Al 3 + входят в жидкую фазу. Этого можно достичь, комбинируя медленно растворимый CaSO 4 (ангидрит) с легко растворимым CaSO4⋅12h3O (гипс) в качестве источников сульфата кальция. В условиях промышленных цементных мельниц (шаровых мельниц) последнее соединение частично или полностью разлагается до CaSO4⋅12h3O (полугидрата) — формы сульфата кальция, который растворяется еще быстрее. Если соотношение ангидрита и дигидрата не отрегулировано должным образом и растворение сульфата кальция слишком низкое из-за недостаточного количества присутствующего полугидрата, вместо эттрингита образуется пластинчатый гидрат и/или моносульфат алюмината кальция (AFm). может наблюдаться мгновенное схватывание пасты, даже если общее количество присутствующего полугидрата является адекватным. 180

В цементах с C 3 A с низкой реакционной способностью или с очень небольшим количеством C 3 A или вообще без него часть полугидрата может осаждаться с образованием кристаллов дигидрата сульфата кальция («вторичный гипс»), которые может вызвать затвердевание или даже «ложное затвердевание» пасты. 180 В ложном наборе, в отличие от ситуации с «мгновенным набором», пластичность смеси может быть восстановлена ​​путем интенсивного перемешивания. Более того, процесс схватывания не связан с аномально высоким тепловыделением и не оказывает отрицательного влияния на последующее развитие прочности.

Ускоренное схватывание также может наблюдаться в цементах, измельченных в валковой мельнице высокого давления, а не в шаровой, в основном из-за отсутствия превращения дигидрата в полугидрат в этих условиях. 191,192 В цементах с высоким содержанием K 2 O также может происходить ложное или даже мгновенное схватывание из-за осаждения сингенита, K 2 Ca(SO 4 ) 2 (рис. 5.10). 177

Рис. 5.10. «Быстрое (мгновенное)» схватывание цемента с высоким содержанием сульфата калия за счет образования сингенита. СЭМ-изображение излома поверхности пасты в конце отверждения.

Наконец, в цементах с высоким содержанием C 3 A наблюдалось ложное схватывание из-за избыточного образования AFt. 283

Общее содержание поликарбоната SO 3 не должно превышать ~ 3%–4%, чтобы избежать «сульфатного расширения» в более позднем процессе гидратации из-за чрезмерного образования эттрингита.

(PDF) Химическое и физическое ускорение гидратации цемента. «Заявление № 31 — Допустимое использование хлорида кальция

в бетоне», Concrete International, 32 (2), 55, 2010.

Стандарты ASTM, Vol. 04.01, Цемент; Лайм; Гипс, ASTM International, West Conshohocken,

PA, 2014.

Bentz, DP, «Инженерные характеристики бетона: сравнение химических и физических параметров для

, обеспечивающих желаемые свойства», Concrete International, 29 (11), 33-37, 2007.

Бенц Д.П. и Феррарис С.Ф., «Реология и схватывание больших объемов смесей летучей золы», Цемент

и бетонные композиты, 32 (4), 265-270, 2010.

Бенц, Д.П., Богнаки, С.Дж., Райдинг, К.А., и Вильяреал, В.Х., «Горячие цементы, более холодные бетоны

», Concrete International, 33 (1), 41-48, 2011.

Бенц, Д.П., «Энергии активации Высокообъемные тройные смеси летучей золы: гидратация и схватывание

», Cement and Concrete Composites, 53, 214-223, 2014.

Bentz, DP, Jones, SZ, and Lootens, D. , «Minimizing Paste Content in Concrete Использование известняковых порошков

— Демонстрационные смеси», Техническое примечание NIST 1906, U.S. Department of

Commerce, январь 2016a, DOI:10.6028/NIST.TN.1906.

Бенц, Д. П., Феррарис, К. Ф., Джонс, С. З., Лутенс, Д., и Зунино, Ф., «Известняк и порошок кремнезема

Заменители цемента: эффективность в раннем возрасте», будет представлено, 2016b.

Карино, Нью-Джерси, и Лью, Х.С., «Влияние температуры на соотношение прочности и зрелости раствора», ACI

Materials Journal, 80 (3), 177-182, 1983.

Герни, Л., Бенц, Д.П. , Сато, Т., и Вайс, В.J., «Уменьшение замедления схватывания в больших объемах

Смесей летучей золы с использованием известняка: улучшение технологичности для обеспечения устойчивости»,

Отчет об исследованиях в области транспорта, Журнал Совета по исследованиям в области транспорта, № 2290,

Бетонные материалы, 2012 г., 139-146, 2012.

Juenger, MCG, Monteiro, PJM, Gartner, EM, и Denbeaux, GP, «Мягкий рентгеновский микроскоп

Исследование влияния хлорида кальция на гидратацию трехкальциевого силиката», Цемент и

Concrete Research, 35 (1), 19-25, 2005.

Петерсон, В.К., и Юнгер, MCG, «Гидратация силиката трикальция: влияние CaCl2 и

сахарозы на кинетику реакции и образование продукта», Химия материалов, 18, 5798-5804,

2006.

How fast сохнет ли быстротвердеющий раствор? – Кухня

Быстросхватывающийся модифицированный полимером раствор SpeedSet отлично подходит для коммерческого использования и монтажа при низких температурах, а также для небольших работ и ремонта в жилых помещениях. Его быстросохнущие свойства позволяют залить швы всего за 3 часа, а легкие транспортные средства — за 4 часа .

Сколько времени требуется для высыхания набора скорости?

Быстросхватывающиеся бетонные изделия, такие как быстросхватывающаяся смесь Quikrete, высыхают примерно через 20–40 минут и через 4 часа достаточно затвердевают, чтобы выдержать вес. Ответ на вопрос «сколько сохнет Quikrete?» зависит от конкретной бетонной смеси. Типичная готовая бетонная смесь сохнет значительно дольше.

Как ускорить высыхание жидкого раствора?

Нагрейте окружающую среду комнатным обогревателем или направьте тепло на раствор.Поддержание температуры выше, чем температура окружающей среды, увеличит скорость испарения воды в смеси. Следите за раствором и уменьшайте температуру, если видите признаки растрескивания.

Сколько времени сохнет цемент?

Бетону

обычно требуется от 24 до 48 часов, чтобы высохнуть достаточно, чтобы по нему можно было ходить или ездить. Однако сушка бетона является непрерывным и текучим процессом и обычно достигает полной эффективной прочности примерно через 28 дней.

Что произойдет, если я зацементирую слишком рано?

Слишком раннее нанесение раствора остановит процесс затвердевания раствора, что приведет к отрыву плитки от пола или стены.

Сколько времени требуется для работы Thinset?

Время отверждения зависит от температуры и влажности окружающей среды и поверхности. Используйте следующее в качестве руководства. Подождите 24 часа перед затиркой швов и легким движением, и 7-10 дней перед интенсивным или автомобильным движением.

Можно ли добавлять воду в сушильный раствор?

Если раствор начинает высыхать во время нанесения, добавьте больше воды. Не добавляйте воду, как только раствор начнет схватываться. Вы можете добавить химические пластификаторы или кладочный цемент, чтобы улучшить удобоукладываемость смеси.

Сколько времени сохнет раствор перед дождем?

Туманная морось или небольшой дождь при температуре воздуха выше 40 градусов по Фаренгейту на самом деле полезны. Раствор должен оставаться влажным в течение 36 часов, чтобы он полностью затвердел. Однако сильный дождь может вымыть известь из раствора, ослабив связь между кирпичами и раствором.

Как ускорить отверждение бетона?

[Советы] Как ускорить время высыхания бетона

  1. Используйте правильное количество воды в смеси. Слишком много воды может увеличить время сушки.
  2. Не затирайте и не герметизируйте поверхность.
  3. Держите двери и окна закрытыми, вентиляция и кондиционирование воздуха включенными, а вентиляторы обеспечивают циркуляцию воздуха.
  4. Вы также можете использовать осушители для удаления влаги из воздуха.

Что произойдет, если после заливки бетона пойдет дождь?

КАК ДОЖДЬ ВЛИЯЕТ НА БЕТОН? Дождь, падающий на свежеуложенный бетон, может повредить поверхность и поставить под угрозу ровную поверхность. Хуже того, если слишком много дополнительной воды попадет в бетонную смесь, это может привести к тому, что бетон в целом станет слабым.

Высохнет ли бетон, если он слишком влажный?

Когда бетонная смесь слишком влажная, она вызывает большую усадку в процессе высыхания, чем необходимо. В результате бетон имеет большую вероятность растрескивания, и эти трещины, вероятно, будут довольно хорошего размера.

Как скоро вы сможете ходить по плитке после раствора?

После затирки швов следует подождать еще не менее 24 часов, прежде чем ходить по плитке, но предпочтительнее более длительный период от 48 до 72 часов. Прикладывание веса к плитке до того, как раствор, затирка и герметик полностью затвердеют, может привести к смещению и даже разрушению плитки.

Можно ли ходить по плитке через 12 часов?

Хотя ждать как минимум 12 часов, прежде чем использовать новый пол в ванной или кухне, может быть неприятно, профессионалы скажут вам, что идеальное время высыхания составляет 24 часа (столько же времени должно быть отведено для плитки на стенах или плитке). столешницы).

Как долго вы оставляете затирку перед нанесением губки?

Дайте затирке отстояться от 15 до 30 минут и сотрите излишки затирки плотной губкой, смоченной в воде.(Если вы считаете, что затирка всех плиток займет больше 30 минут, и вы будете готовы перейти к очистке, возможно, вам придется работать с меньшими участками.)

Исследование цементного раствора, содержащего Bacillus sphaericus

1. Введение

Использование цемента растет в геометрической прогрессии, и требования к более прочным и долговечным конструкциям также возрастают. Прогнозируется, что мировой спрос на гидравлический цемент будет увеличиваться на 4,5% в год до 5%.2 млрд метрических тонн к 2019 году [1]. По мере увеличения производства цемента увеличивается выброс CO 2 , основного парникового газа. При таком сценарии любая технология, снижающая потребление цемента, может внести значительный вклад в охрану окружающей среды.

В настоящем исследовании Bacillus sphaericus ( B. sphaericus ), неконтагиозные уреолитические бактерии, используются для повышения прочности и долговечности цементного раствора (тем самым снижая расход цемента) за счет биоминерализации.Биоминерализация определяется как биологически индуцированное осаждение минералов, при котором организм создает локальную микросреду с условиями, обеспечивающими оптимальное внеклеточное химическое осаждение минеральных фаз. Микробное осаждение CaCO 3 определяется несколькими факторами, в том числе: концентрацией растворенного неорганического углерода, pH, концентрацией ионов кальция и наличием центров зародышеобразования. Первые три фактора обеспечиваются метаболизмом бактерий, в то время как клеточная стенка бактерий будет действовать как место зарождения.Бактерии производят уреазу, которая катализирует гидролиз мочевины (CO(NH 2 ) 2 ) в аммоний (NH 4 + ) и карбонат (CO 3 2- ). Сначала 1 моль мочевины гидролизуется внутриклеточно до 1 моль карбамата и 1 моль аммиака (уравнение 1). Карбамат самопроизвольно гидролизуется с образованием дополнительно 1 моля аммиака и угольной кислоты (уравнение 2). Эти продукты впоследствии образуют 1 моль бикарбоната и 2 моль ионов аммония и гидроксида (уравнения 3 и 4).Последние две реакции приводят к увеличению рН, что, в свою очередь, смещает бикарбонатное равновесие, что приводит к образованию ионов карбоната (уравнение 5): (1) (2) (3) (4) (5)

клеточная стенка бактерий заряжена отрицательно, бактерии притягивают из окружающей среды катионы, в том числе Ca 2+ , которые осаждаются на их клеточной поверхности. Ионы Ca 2+ впоследствии реагируют с ионами CO 3 2− , что приводит к осаждению CaCO 3 на поверхности клетки, которая служит местом зародышеобразования (уравнения 6 и 7): (6) (7)

Схематическая диаграмма, показывающая механизм осаждения кальцита, представлена ​​на рисунке 1.

Рис. 1. Механизм осаждения кальцита бактериями [2].

Сообщается, что микробное осаждение минералов с использованием уреолитических бактерий улучшает общее поведение бетона, включая прочность и долговечность [3–13]. Бактерии можно использовать наружно в качестве заживляющего средства на затвердевшем бетоне при сульфатной обработке [14]. Микробные осадки могут противостоять карбонизации и проникновению хлоридов в бетон [10].

Биоминерализация также использовалась в качестве альтернативного и экологически безопасного метода ремонта трещин [15–17].Хотя большинство предыдущих исследований были сосредоточены на бетоне, эффект биоминерализации можно более точно понять в цементном растворе. Однако опубликованная литература о влиянии бактерий на свойства цементного раствора ограничена [16].

В настоящем исследовании оценивается влияние включения B. sphaericus на время схватывания свежего цементного раствора, а также на прочность на сжатие и сорбционную способность затвердевшего цементного раствора. Минералогию и морфологию затвердевшего цементного раствора исследовали с помощью XRD и FESEM.

2. Экспериментальная программа

2.1. Материалы В этом исследовании использовался шлакопортландцемент

, соответствующий индийскому стандарту IS: 455[18], имеющий удельный вес 2,92 и нормальную консистенцию 32%. В качестве мелкого заполнителя использовался местный хорошо отсортированный чистый речной песок с удельным весом 2,59, соответствующий индийскому стандарту IS 383–1970.

Поведение бактерий имеет важное значение, поскольку они должны выживать в теплой и щелочной среде цементного раствора.Свежий цементный раствор имеет pH 11,5–13 и более высокую температуру из-за теплоты гидратации. В литературе сообщается о ряде видов бактерий, которые улучшают различные свойства бетона и цементного раствора. Однако в настоящем исследовании используются незаразные бактерии, которые могут выживать в цементоподобной щелочной среде и способны производить карбонат кальция посредством метаболизма. Bacillus cereus был выбран в начале этого исследования, но от него отказались, так как он не прошел тест на переносимость pH и температуры.Для культивирования бактерий готовили питательную среду (бульон Луриа-Бертани). Затем ее переносили в 12 свежих чистых пробирок и путем добавления NaOH получали желаемый уровень pH (8, 9, 10, 11, 12 и 12,5) среды. После приготовления среды пробирки закрывали ватными тампонами и стерилизовали в автоклаве. После автоклавирования образец бактерий из материнской культуры соскребали и добавляли в пробирки, хорошо перемешивали и инкубировали в течение 24 часов при 37ºC и 50ºC.

После инкубации в течение 24 часов при различных температурах и pH рост бактерий тестировали в каждой из 12 пробирок, проверяя мутность раствора. В таблице 1 показана устойчивость к температуре и рН B. cereus и B. sphaericus в инкубированных культурах. Из таблицы видно, что B. Sphaericus может выживать в диапазоне рН 8–12,5 как при 37°С, так и при 50°С. Таким образом, можно сделать вывод, что B. sphaericus подходит для свежего цементного раствора (или бетона) с pH около 11,5–12,5 и температурой 37–50°C.

Исследование цементного раствора с включением Bacillus sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано онлайн:
12 июля 2016 г.

2.2. Аналитические методы

2.2.1. CPA-тест для осаждения CaCO
3 осаждения в агаровой чашке

Чтобы подтвердить, что B. sphaericus способен продуцировать карбонат кальция, был проведен тест осаждения кальцита на агаре (CPA) [19].CPA представляет собой твердую среду для скрининга бактериального осаждения карбоната кальция. В коническую колбу вместимостью 200 мл помещали 0,6 г питательного бульона, 5,7 г CaCl 2 , 0,424 г NaHCO 3 , 2,0 г NH 4 Cl, 3,0 г агара и 190 мл дистиллированной воды. . Все компоненты среды автоклавировали. После автоклавирования в среду добавляли мочевину. 20 мкл бульонной культуры инокулировали в центр планшета, а затем инкубировали при 30°C в течение 6 дней. Через 6 дней в чашке был обнаружен карбонат кальция в виде белых пятен, поэтому можно сделать вывод, что B.Sphaericus способен производить карбонат кальция в описанных выше условиях.

2.2.2. Приготовление клеточной культуры для кубов бактериальной ступки

После выбора бактерий Bacillus и подтверждения их способности осаждать карбонат кальция следующую процедуру использовали для клеточных культур для дальнейших исследований.

  1. 500 мл бульона Лурия Бертани готовили в двух свежих чистых конических колбах вместимостью 1 л.

  2. После автоклавирования питательной среды в нее высевали бактерии и инкубировали в течение 24 часов.

Вышеупомянутая культура бактерий была проверена на концентрацию клеток с использованием теста оптической плотности, основанного на принципе светорассеяния. Концентрацию клеток при 600 нм определяли в соответствии со стандартами МакФарланда. Культуру клеток разводили до необходимых концентраций и добавляли в воду, используемую для приготовления цементного раствора.

2.2.3. Образцы строительных растворов на прочность при сжатии

Одной из целей исследования является наблюдение за изменением прочности при сжатии кубиков раствора с различной концентрацией бактерий Bacillus , соотношением цемента к песку 1:6 и воды к песку. — цементный коэффициент 0.55 считались для приготовления растворных кубиков. Соответственно, количество цемента, песка и воды рассчитывали, как показано в Таблице 2. Кубики строительного раствора готовили путем смешивания воды, содержащей клеточную культуру в выбранных концентрациях, с цементом и песком. Эти кубики строительного раствора упоминаются в этом исследовании как бактериальные кубики строительного раствора. Кубики бактериального раствора обозначены префиксом «B», как показано в Таблице 2. Кубики бактерий отверждали в 2% мочевине (в воде) и 25 мМ CaCl 2 на мл воды для отверждения. Кубики раствора без бактерий называются образцами контрольных кубов. Контрольные кубики, обозначенные CT (см. Таблицу 2), отверждают обычной водопроводной водой. Чтобы изучить влияние отверждающей среды на контрольный образец, набор контрольных кубиков отверждали с использованием 2% мочевины и 25 мМ CaCl 2 на мл отверждающей воды. Этот набор называется CUC. Кубики отливали в трех экземплярах и уплотняли на вибрационной машине. После извлечения из формы все образцы отверждаются до испытаний.

Исследование цементного раствора с включением Bacillus sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано онлайн:
12 июля 2016 г.

2.2.4. Образцы строительного раствора для испытания на сорбционную способность

Сорбционная способность ( S ) — это свойство, характеризующее склонность пористого материала поглощать и пропускать воду за счет капиллярности. Капиллярное водопоглощение называют сорбционной способностью, которую можно рассматривать как меру прочности цементного раствора. Это можно определить путем измерения скорости поглощения капиллярного подъема на достаточно однородном материале. Сорбционная способность может быть измерена различными методами – двумя основными являются массовый метод и объемный метод. В настоящем исследовании используется массовый метод для измерения сорбционной способности раствора. Суммарное водопоглощение (на единицу площади поверхности притока) увеличивается пропорционально корню квадратному из затраченного времени ( t ) следующим образом [20]: (1) (2)

, где I – суммарное водопоглощение на единицу площади (мм 2 ) поверхности притока; S – сорбционная способность в (мм), t – прошедшее время в минутах.

Совокупное водопоглощение на единицу площади ( I ) поверхности притока можно рассчитать следующим образом: (3)

где представляет собой изменение веса (г) куба по истечении времени = ; масса куба в сухом состоянии в граммах; – масса кубов после капиллярного всасывания воды в течение периода времени ‘ t ’ в минутах, A – площадь поверхности (мм 2 ) образца, через которую проникает вода; d – плотность воды в г/см 3 . Образцы выдерживали в течение 7 дней, а затем сушили в печи при температуре 100°C в течение 24 часов. После сушки в печи для предотвращения стекания с периферийной поверхности кубиков ее тщательно изолировали неабсорбирующим покрытием (ножевой замазкой-наполнителем). Кубики погружали в воду (рис. 2), уровень воды не превышал 5 мм от дна куба после высыхания наполнителя. Количество воды, поглощенной за 0,5, 1, 2, 4, 6, 12, 24, 36 и 48 часов, измеряли путем взвешивания образца на весах с точностью до 0.1 г. Поверхностную воду на образцах вытирали влажной тканью, и каждая операция взвешивания выполнялась в течение 30 секунд.

Рисунок 2. Кубики, расположенные для теста на сорбционную способность.

2.2.5. Исследования характеристик

Чтобы понять влияние бактерий на микроструктуру строительного раствора, в настоящем исследовании использовались следующие методы: спектроскопия, порошковая рентгеновская дифракция (XRD) и сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FESEM).

Рентгенодифракционный анализ дает информацию о различных соединениях, присутствующих в образце строительного раствора, включая карбонат кальция.Карбонат кальция может существовать в трех полиморфных формах: кальцит, арагонит и ватерит. Кальцит является наиболее стабильным и наименее растворимым из трех [21]. Спектры РФА в настоящем исследовании были получены с использованием спектрометра модели PW 3040/00 с медным анодом (30 кВ и 20 мА) и полуугловым диапазоном 10–80°. Рентгеноструктурный анализ основан на том факте, что интенсивность дифракционного пика прямо пропорциональна присутствию соединения в образце [8]. Небольшое количество образца порошка строительного раствора было собрано и просеяно через сито 100 мкм IS, а затем было протестировано с помощью XRD.

Морфологический, качественный и полуколичественный анализы осажденных кристаллов CaCO 3 были проведены с помощью сканирующей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионным рентгеновским излучением. Небольшой образец был взят из сердцевины куба, используемого для испытания прочности на сжатие. Образцы покрывали золотом с помощью устройства для тонкого покрытия перед исследованием в течение 5 мин. С помощью аппарата Nova NanoSEM/FEI были получены изображения FESEM для контрольных и бактериальных образцов с одинаковым увеличением для сравнения их микроструктуры.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Испытания свежего цементного раствора

Стандартные испытания цемента проводились на консистенцию цемента в соответствии с индийским стандартом IS 4031 Часть 4 [22]. Консистенция цементного теста составила 32%. Чтобы проверить влияние бактерий на начальное и конечное время схватывания цемента, были проведены стандартные испытания на время схватывания цементного раствора в соответствии с индийским стандартом IS 455 [18].

Предыдущая литература по изучению влияния бактерий на время схватывания очень ограничена.Однако не сообщалось об исследованиях начального и конечного времени схватывания цемента с использованием B. sphaericus . Начальное и конечное время схватывания цементного теста с бактериями и без них были зарегистрированы и представлены в таблице 3. Начальное время схватывания раствора с включением бактерий составляет 50 минут, что немного меньше, чем у обычного раствора (52 минуты). Точно так же время окончательного схватывания раствора с бактериями составляет 6 часов 7 минут, а для обычного раствора — 6 часов. Из таблицы видно, что влияние бактерий на время схватывания очень незначительно.

Исследование цементного раствора с включением Bacillus sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано онлайн:
12 июля 2016 г. 905 Время схватывания цемента.

3.2. Изменение прочности на сжатие для различных концентраций клеток

Кубики были испытаны на универсальной испытательной машине с регулируемой нагрузкой для получения прочности на сжатие через 7 дней и 28 дней. Прочность на сжатие всех образцов представлена ​​в таблице 4. Из таблицы видно, что по мере увеличения концентрации клеток прочность на сжатие как через 7 дней, так и через 28 дней также сначала увеличивается, а затем снижается. Видно, что максимальное процентное увеличение прочности на сжатие примерно на 58% наблюдается (через 7 дней) в кубе раствора с концентрацией клеток 10 7 клеток/мл. Изменение прочности на сжатие на 7-й и 28-й день также представлено графически на рисунке 3. Максимальная прочность на 28-й день составляет около 23% по сравнению с контрольным образцом, и это происходит при концентрации клеток около 10 7 клеток. /мл, и, следовательно, эту концентрацию клеток можно рассматривать как оптимальную дозировку для получения максимальной прочности на сжатие.

Исследование цементного раствора, включающее Bacillus Sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.120515795411.2016.1205157

110543 Опубликовано в Интернете: 12 июля 2016 г.

Таблица 4. Сила компрессора минометных кубов с различными концентрациями бактерий.

Исследование цементного раствора, содержащего Bacillus sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано онлайн:
12 июля 2016 г. 3 907 907Изменение прочности на сжатие при изменении концентрации клеток – на 7-е и 28-е сутки.

Рисунок 3. Изменение прочности на сжатие в зависимости от концентрации клеток – на 7-е и 28-е сутки.

Максимальное процентное увеличение прочности на сжатие в предыдущем исследовании показывает аналогичные результаты. Гоша и др. [23] сообщили, что максимальное улучшение прочности строительного раствора на сжатие через 28 дней составляет около 25% при 10 5 клеток/мл при использовании Bacillus pasteurii .Ачал и др. [24] сообщили об увеличении прочности на сжатие куба строительного раствора примерно на 23% и 36% через 7 дней и 28 дней соответственно при добавлении Bacillus sphaericus . Ramachandran et al. сообщает об увеличении прочности раствора примерно на 18% через 28 дней. [25] с использованием B. pasteurii . Рамачандран и др. [25] обнаружили, что в первые дни отверждения бактерии хорошо питаются за счет пористости кубиков раствора, а по мере затвердевания раствора поры блокируются, что снижает поступление питательных веществ, что приводит к гибели клеток бактерий.

Прочность на сжатие через 28 дней образца CUC, отвержденного с использованием 2% мочевины и 25 мМ CaCl 2 на мл (отвердительного раствора) воды для отверждения, составляет около 5,67 МПа. Прочность на сжатие образца CT, отвержденного обычной водопроводной водой через 28 дней, составляет около 5,9 МПа. Установлено, что изменение прочности на сжатие из-за отверждения раствора незначительно. Незначительная разница в прочности на сжатие означает, что один только отвердитель не оказывает существенного влияния на образец.Увеличение прочности на сжатие в других бактериальных образцах (B1, B2, B3, B4 и B5) связано с активностью бактерий в присутствии раствора для отверждения (2% мочевины и 25 мМ CaCl 2 на мл воды для отверждения). .

3.3. Повышение прочности на сжатие для различных концентраций клеток, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях

.Рамачандран и др. [25] и Ghosha et al. [23] использовали Bacillus pasteurii , тогда как в настоящем исследовании использовали Bacillus sphaericus . При различных значениях концентрации клеток (клеток/мл), таких как 10 5 , 10 6 , 10 7 , 10 8 и 10 9 , прочность на сжатие увеличивается в процентах через 7 и 28 дней. дни представлены в Таблице 5. Из этого ограниченного числа результатов испытаний видно, что Bacillus sphaericus может повысить прочность на сжатие через 7 дней примерно на 58.2% против 17,0%, о которых сообщают Ramachandran et al. [25]. Максимальное улучшение прочности на сжатие через 28 дней благодаря Bacillus sphaericus составляет около 23,4%, что немного ниже максимальной прочности, 25,3%, достигнутой Ghosh et al. [23].

Исследование цементного раствора, включающее Bacillus SPHARECUS HTTPS://doi. org/10.1080/19475411.2016.1205157

11.2016.1205157

,

Опубликовано в Интернете:
12 июля 2016 г.

Таблица 5. Сравнение процентного увеличения прочности с компрессором на кубиках ж.р.т. предыдущие исследования.

Исследования влияния бактерий в присутствии дополнительных вяжущих материалов, таких как летучая зола или микрокремнезем, показывают, что максимальное улучшение прочности на сжатие бетонных кубов при добавлении 10% микрокремнезема и 10% летучей золы составляет около 23% при концентрация 10 5 клеток/мл бактерий Sporosarcina pasteurii [8]. Максимальное улучшение прочности бетонного куба на сжатие составляет около 22% при использовании S. pasteurii [26].При добавлении летучей золы в количестве 10 %, 20 % и 30 % улучшение прочности на сжатие на 20 %, 15 % и 11 % соответственно наблюдается при концентрации 10 5   клеток/мл. . Однако для того, чтобы сделать общие выводы по этому аспекту, необходимы дальнейшие исследования в этом направлении.

3.4. Сорбтивность кубиков ступки для бактерий

Испытание на сорбцию проводят как для контрольных, так и для всех бактериальных образцов (B1, B2, B3, B4 и B5). Кумулятивное водопоглощение в зависимости от квадратного корня времени в часах (√ t ) для всех бактериальных образцов было рассчитано и представлено в виде графика на рисунке 4.С точки зрения долговечности коэффициент сорбции должен быть минимальным. Коэффициент сорбции, S (мм/ч 0 5 ), наклон [27] линий тренда для всех образцов можно увидеть на рис. что коэффициент сорбции минимален (0,79) для В3, где концентрация бактерий составляет около 10 7 клеток/мл. Чтобы понять взаимосвязь между прочностью на сжатие и коэффициентом сорбции, на рисунке 5 построен график между двумя параметрами.Видно, что с уменьшением коэффициента сорбции прочность на сжатие увеличивается линейно. Меньшие значения коэффициента сорбции означают, что бетон более плотный. Это может быть связано с герметизацией пор карбонизацией, что, в свою очередь, увеличивает долговечность. О подобных наблюдениях сообщалось и в других местах [27].

Исследование цементного раствора с включением Bacillus sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано онлайн:
12 июля 2016 г.

905.Коэффициент сорбции различных образцов.

Рис. 4. Суммарное водопоглощение для различных концентраций клеток.

Исследование цементного раствора, включающее Bacillus Sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

11.2016.1205157

Опубликовано в Интернете:
12 июля 2016 г.

Рис. 5. Рентгенограмма бактерий и кубики контрольного раствора («Q» обозначает кварц или кремнезем, а «C» обозначает кальцит).

3.5. Спектрометрия рентгеновской дифракции (XRD)

Добавление бактерий в кубики раствора привело к образованию кристаллов кальцита. Интенсивность различных соединений нанесена как для бактериальных, так и для контрольных образцов на рис. 5. На рис. 5 видно, что количество пиков кальцита (девять цифр «С») выше в кубическом образце бактериального раствора и ниже в контрольном образце. образец (четыре цифры «С»). Увеличение количества пиков означает, что присутствие кальцита больше в бактериальных кубиках, чем в контрольных.Установлена ​​также кристалличность карбоната кальция. Аналогичные выводы были сделаны и в других работах [26]. Это увеличение содержания кальцита, возможно, ответственно за увеличение прочности на сжатие кубиков бактериального раствора.

3.6. Рентгенограмма тонкого слоя, нанесенного в отверждающий раствор

Кубические образцы бактерий хранили в отверждающем растворе (2% мочевины и 25 мМ CaCl 2 на мл). Наблюдалось образование белого осадка в виде слоя на поверхности отверждающего раствора, что можно увидеть на фиг.6.Этот слой собирали и сушили с получением белого порошка. Рентгенофазовый анализ этого слоя был проведен для понимания его минералогии, а интенсивности различных соединений были получены из рентгеноструктурного анализа, которые представлены на рисунке 6. Можно видеть, что все пики, полученные на графике, относятся к кальциту. Таким образом, можно сделать вывод, что кальцитовый слой образуется бактериями. В вулканизирующем растворе с контрольным образцом этот слой не наблюдается, так как в вулканизирующем растворе отсутствуют бактерии.

Рис. 6. Рентгенограмма слоя, сформированного поверх отверждающего раствора (C представляет собой кальцит).

3.7. ФЭСЭМ на кубиках известкового раствора

На рис. 7 показан стержневидный отпечаток, соответствующий форме B. sphaericus [8]. В то время как на рисунке 8 показаны изображения FESEM образцов из контрольного и бактериального образца, B4 для 7 дней отверждения, на рисунке 9 показаны изображения тех же образцов для 28-дневного отверждения. На этих изображениях можно наблюдать белые пятна кристаллов кальцита, и видно, что количество кристаллов кальцита больше в бактериальных образцах, чем в контрольных образцах. Присутствие кристаллического кальцита, возможно, является причиной улучшения прочности на сжатие.

Рис. 7. Изображение FESEM, показывающее распространение бактерий по кристаллам кальцита.

Исследование цементного раствора, включающее Bacillus SPHARECUS HTTPS://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

11.2016.1205157

Опубликовано в Интернете:
12 июля 2016 г.

Рис. 8. Изображение кубов методом FESEM после 7-дневного отверждения. (а) Контрольный образец. (b) Бактериальный образец B4.

Исследование цементного раствора, включающее Bacillus Sphalus Sphaericus HTTPS://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано в Интернете:
12 июля 2016 г.

Рис. 9. FESEM-изображения кубиков после 28-дневного отверждения.(а) Контрольный образец. (b) Бактериальный образец B4.

Для проверки непрерывного изменения микроструктуры цементного раствора из-за наличия бактериальных осадков кальцита были проведены анализы FESEM на 7, 14 и 28 дней. На рисунках 10 (a–c) показаны изображения FESEM кубиков строительного раствора (B4) после 7, 14 и 28 дней отверждения соответственно. Можно видеть, что игольчатые структуры более концентрированы и растут по мере увеличения количества дней отверждения и меньше, когда период отверждения достигает 28 дней.Концентрация пластинчатых ромбоэдрических структур увеличивается по мере увеличения периода отверждения.

Исследование цементного раствора с включением Bacillus sphaericus https://doi.org/10.1080/19475411.2016.1205157

Опубликовано в сети:
12 июля 2016 г. 3 9007 изображений кубов. (а) Через 7 дней отверждения. (б) Через 14 дней отверждения. (c) Через 28 дней отверждения.

Рис. 10. FESEM-изображения кубов. (а) Через 7 дней отверждения.(б) Через 14 дней отверждения. (c) Через 28 дней отверждения.

Рисунок 5. XRD BACTERIA и CONTROL MOTAR CUBES (‘Q ‘ представляет собой кварц или кремнезем, а ‘C’ представляет собой кальцит).

Рисунок 8. Изображение FESEM кубиков после 7-дневного отверждения. (а) Контрольный образец. (b) Бактериальный образец B4.

Рисунок 9. Fesem Изображения кубов после 28 дней. (а) Контрольный образец. (b) Бактериальный образец B4.

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте 3 марта 2022 г. Публикация в процессе…

Browse Papers


IRJET Получен «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 3 (март 2022 г.) Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


Границы | Характеристика сульфоалюминатного цементно-асфальтового эмульсионного раствора для ремонта цементных и асфальтовых растворов

Введение

Цементно-асфальтовый раствор (раствор CA) является ключевым компонентом высокоскоростных железных дорог, поддерживая вес железнодорожного полотна и поезда и действуя как амортизатор (Leiben et al. , 2018; Najjar et al., 2019) . Тем не менее, при совместном воздействии высокочастотной нагрузки и эрозии окружающей среды (Zhu et al., 2014; Fu et al., 2015; Le et al., 2019), строительный раствор CA имеет тенденцию к повреждению или поломке, что существенно влияет на безопасность конструкции и безопасность движения (Zhu et al., 2014; Liu et al., 2016). Поэтому требуется эффективный и быстрый ремонт.

Раствор CA состоит в основном из цементной и асфальтовой эмульсий. По сравнению с цементом и бетонными материалами, раствор CA обычно представляет собой низкомодульный материал из-за высокого отношения битумной эмульсии к цементу (обычно более 0,5) (Wang et al., 2015; Liu and Liang, 2017).Например, значения модуля СА раствора для плиты Синкансэн (Япония) и плиты Макса Бёгля (Германия) составляли 100–300 МПа и 7000–10000 МПа соответственно. Однако модуль СА раствора для плиты Max Bögl будет составлять 800 ~ 1200 МПа при испытании теми же методами, что и для плиты Синкансэн.

Ремонтные материалы для строительного раствора СА должны соответствовать следующим требованиям с учетом характеристик строительного раствора СА:

1) Баланс между временем удобоукладываемости и свойствами быстрого затвердевания: время, отведенное на ремонт строительного раствора CA, обычно составляет менее 4 часов; таким образом, ремонтные материалы должны иметь достаточную работоспособность для выполнения ремонтного участка. Кроме того, они должны обладать свойствами быстрого отверждения (такими как достаточные механические свойства через 4 часа и короткий интервал времени между начальным и окончательным схватыванием ремонтных материалов), чтобы гарантировать соответствующие ранние механические свойства.

2) Совместимый модуль и прочность: ремонтные материалы для строительного раствора CA должны иметь механические свойства, совместимые со свойствами основного раствора, чтобы гарантировать, что комбинированная ремонтная система выдерживает приложенные нагрузки и сохраняет свою структурную целостность (Rangaraju, 2007).Модуль (28 сут) и прочность на сжатие (28 сут) раствора СА составляют 800–1200 МПа и более 15 МПа соответственно, что также является требованиями к ремонтному раствору.

3) Хорошие свойства текучести: поскольку раствор CA работает как амортизирующий слой между дорожным полотном и бетонным полотном толщиной около 30–80 мм, он должен обладать высокой текучестью для цементирования (Ouyang and Tan, 2015). ; Peng et al., 2015; Leiben et al., 2018; Ouyang and Shah, 2018). Таким образом, ремонтный раствор нуждается в хорошей текучести для выполнения ремонтного участка с D 5 min ≥ 280 мм и D 10 min ≥ 280 мм (методы испытаний ремонтного раствора на осадку показаны в разделе Пропорции смеси). и экспериментальный дизайн).

4) Хорошая объемная стабильность: Ремонтный раствор также нуждается в хорошей объемной стабильности, чтобы не повлиять на высоту конструкции безбалластного пути, что важно для безопасности высокоскоростных железных дорог.

Наиболее часто используемые ремонтные материалы для строительного раствора CA представляют собой смолу или смоляной раствор, которые имеют низкий модуль, но слишком дороги для широкого использования. Более того, наша предыдущая работа (Liu et al., 2014) показала, что раствор на основе смолы может плохо сцепляться с цементно-песчаным раствором из-за маслянистой и гидрофобной поверхности раздела, создаваемой высоким содержанием асфальта. Ремонтные материалы на основе сульфоалюминатного цемента (SAC) с хорошими ремонтными свойствами и низкой стоимостью нашли широкое применение и привлекли большое внимание в области ремонта цемента и бетона. Однако их модуль слишком высок для ремонта раствором CA. В цементный раствор добавляют немного полимерного латекса или полимерного порошка для улучшения его адгезионных и водонепроницаемых свойств (Рамли и Табасси, 2012; Мухаммед и др., 2015; Гёбель и др., 2018). Однако содержание полимера было низким (массовое отношение полимерной эмульсии к цементу обычно равно 0.05–0,15), так что его модуль по-прежнему выше, чем у цементного раствора (Göbel et al., 2018), а это означает, что он может не соответствовать требованиям к низкому модулю для ремонта цементного раствора.

Целью данного исследования является разработка низкомодульных ремонтных материалов на основе сульфоалюминатного цемента с высоким содержанием битума и обеспечение низкой стоимости. Изучено влияние основных компонентов, таких как вяжущие материалы и битумная эмульсия, на свойства и микроструктуру ремонтного раствора.

Материалы и экспериментальные методы

Сырье

1) Цемент: В этом исследовании использовались обычный портландцемент P.O 42.5 (PC) и сульфоалюминатный цемент SAC 42.5. Состав и свойства цементов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Состав и свойства цемента PC и SAC.

2) Битумная эмульсия (AE): В этом исследовании использовались анионные битумные эмульсии. Дозировка эмульгатора составляла 2,0%. Свойства перечислены в таблице 2.

Таблица 2. Свойства битумной эмульсии.

3) Мелкий заполнитель: Использовался речной песок кажущейся плотностью 2630 кг/м 3 . Коэффициент водопоглощения составил 1,8%, а содержание шлама – 0,4%.

4) Используемый суперпластификатор (СП) представлял собой поликарбоновый высокоэффективный понизитель воды с содержанием твердого вещества 20,0% и водоредуцирующим коэффициентом 26,6%.

5) Деформатор (DF), использованный в этом исследовании, был на основе силикона с содержанием твердого вещества 30,1% и значением pH 8. 2.

Пропорции смешивания и экспериментальный дизайн

Схема эксперимента показана на рис. 1. Основная цель данного исследования состоит в том, чтобы определить пропорцию смеси ремонтных материалов, которая включает в себя состав сухого порошка и содержание битумной эмульсии.

Рис. 1. Экспериментальный дизайн.

Цементно-асфальтовая эмульсионная паста была приготовлена ​​для исследования влияния различных соотношений SAC/PC на время схватывания. Пропорция смеси пасты SAC-PC показана в таблице 3.Соотношение битумной эмульсии/цемента ( А/Ц ) и отношение воды к цементу ( в/ц ) составляли 0,4. Вода в битумной эмульсии также учитывалась при расчете в/ц .

Таблица 3. Соотношение смеси сульфоалюминатного цемента и портландцемента.

Влияние отношения SAC/PC на механические свойства ремонтного раствора изучали путем испытания прочности раствора. Раствор готовили с массовым соотношением цемент/стандартный песок c/s = 1:2, A/C = 0. 4, и в/к = 0,4. Содержание суперпластификатора составило 1 мас. % от вяжущих материалов.

Минеральные порошки улучшают реологические свойства раствора. Для приготовления пасты SAC использовали два различных типа минерального порошка, порошки летучей золы и шлака. Соотношения w/c и A/C составляли 0,4 и 0,3 соответственно.

Для исследования влияния соотношения A/C на реологические свойства паст использовали пасты SAC-AE с соотношением A/C , изменяющимся от 0 до 0.7 были приготовлены с в/ц = 0,4. Количество воды в битумной эмульсии было включено в расчет отношения в/ц .

В соответствии с приведенными выше результатами можно определить содержание сухого порошка в ремонтных материалах. Затем было исследовано влияние различных соотношений A/C на механические, реологические свойства и стабильность объема, чтобы определить правильное соотношение A/C и оценить характеристики ремонтного раствора.

Экспериментальные методы

Время установки

Метод был разработан на основе стандартной спецификации для испытания времени схватывания цементного теста (AQSIQ, 2001) и опубликован ранее (Wang et al., 2008). Паста была приготовлена ​​в форме, и каждые 30 мин стальная игла проникала в цементный раствор с верхней поверхности, а через 30 с считывалась глубина. Процесс настройки можно охарактеризовать, построив график зависимости глубины от времени.

Испытания характеристик текучести

Свойство текучести ремонтного раствора было испытано в соответствии со спецификацией китайских железных дорог (2008 г.).Раствор заливали в трубку (внутренний диаметр D = 50 мм, высота H = 190 мм) и измеряли ее диаметр до тех пор, пока раствор не переставал течь, после этого трубку поднимали на 15 см.

Испытание на реологические свойства

Образец SAC-AE объемом 350 мл использовали для реологических измерений с использованием реометра R/S-SST производства Brookfield (Middleboro, Massachusetts). Скорость сдвига прошла 2 равных раунда, увеличиваясь от 0 до 150 с 1 (стадия возрастания) в течение 30 с, а затем уменьшаясь от 150 с 1 до 0 (стадия снижения) в течение того же времени.

Испытание на усадку

Степень расширения ремонтного раствора в свежем состоянии была измерена с использованием цилиндрических методов, как показано в Спецификации китайских железных дорог (2008 г.). Свежий ремонтный раствор заливали в мерную колбу вместимостью 250 мл, поверхность которой была покрыта полиэтиленовой пленкой для предотвращения влагообмена. Начальную глубину раствора (h 0 ) и его глубину в разное время (h t ) измеряли штангенциркулем с точностью до 0.02 мм. Скорость усадки была рассчитана по уравнению (1):

P=(ht-h0)h0×100%(1)

Где P — степень расширения (%), h t — глубина раствора после t min (мм), а h 0 — начальная глубина после заливки (мм).

Степень усадки затвердевшего RM была измерена в соответствии со спецификациями Национальной комиссии по реформе развития (2004 г.). Раствор готовили размерами 25 × 25 × 280 мм, затем выдерживали в течение суток в стандартном выдерживающем боксе при температуре 20 ± 3°С и относительной влажности более 90 %.После отверждения в воде при температуре 20 ± 1°C в течение 2 суток раствор удаляли и вытирали начисто перед измерением исходной длины L 0 . Затем непрерывно отверждали в сушильном шкафу при температуре 20 ± 3°С и относительной влажности 50 ± 4%. Измеряли длину образца при различных временах отверждения, L t . Скорость усадки рассчитывали по уравнению (2):

S=(L0-Lt)×100250(2)

Где S — степень усадки образца (%), L o — начальная длина образца (мм), а L t — длина образца при различном времени отверждения (мм).

Испытание механических свойств

Образцы размером 40 × 40 × 160 мм были испытаны с использованием системы испытания материалов с постоянной скоростью нагрузки 0,05 кН/с для испытания на изгиб и 0,5 кН/с для испытания на сжатие в соответствии с AQSIQ (1999).

Метод испытания модуля ремонтного раствора заключается в следующем; образец нагружают до 800 Н со скоростью нагружения 1 мм/мин, а затем разгружают с той же скоростью в соответствии со спецификацией китайских железных дорог (2008).Этот процесс был повторен 4 раза, и напряжение и деформация 3/4 и 0,5 МПа на пятой тестовой кривой были взяты и рассчитаны следующим образом:

E=(σb-σa)⁢hb-a(3)

Где E — модуль образца, h — высота образца, σ b — прочность на сжатие 3/4 части пятой испытательной кривой, σ a составляет 0,5 МПа, б — деформация 3/4 части на пятой тестовой кривой, а а — деформация 0.5 МПа на пятой тестовой кривой.

СЭМ-тест

Микроструктуру пасты SAC-AE исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) S-3400N (Hitachi, Япония).

Рентгенофазовый анализ

Кривые XRD пасты SAC-AE были измерены с использованием немонохроматического рентгеновского излучения Cu Kα при 40 кВ и 40 Ма и записаны от 5° (2θ) до 75° (2θ).

Результаты и обсуждение

Влияние соотношения SAC/PC на время схватывания паст SAC/PC-AE

Время схватывания пасты (SAC/PC)-AE показано на рисунке 2.Добавление SAC значительно сократило время схватывания. Когда содержание SAC было равно 0, начальное и конечное время схватывания чистой пасты PC-AE составляли 878 и 1035 минут соответственно. При соотношении САЦ/ПК более 1:1 время схватывания пасты (САЦ/ПК)-АЭ резко уменьшалось. Начальное и конечное время схватывания S6 (соотношение SAC/PC 6:4) составляло ~15 и 27 мин соответственно. Затем время схватывания становилось стабильным при дальнейшем увеличении содержания SAC. Это значительно отличается от паст SAC/PC, время схватывания которых сначала уменьшается, а затем увеличивается с увеличением содержания SAC (Chen et al., 2007). Различные результаты можно объяснить добавлением битумной эмульсии. Время схватывания пасты SAC/PC-AE зависит как от скорости гидратации цемента, так и от скорости деэмульгирования битумной эмульсии. Стабильное начальное время схватывания композитной пасты указывает на то, что скорость деэмульгирования битумной эмульсии является основным фактором, определяющим время схватывания.

Рис. 2. Время схватывания композитной цементно-битумной эмульсионной пасты.

Композитный цемент в широком диапазоне пропорций смеси приведет к резкому сокращению времени схватывания.При соотношении САЦ/ПК 1:1 разница между начальным и конечным временем схватывания пасты САЦ/ПК-АЭ составляла всего 7 мин. Рентгенограммы (рис. 3) показали, что замена 50% PC на SAC приводит к более сильным пикам AFt и более слабым пикам C 4 A 3 . Это связано с тем, что C 4 A 3 в SAC и C 3 S в PC оказывают взаимное стимулирующее действие на процесс гидратации цемента, что ускоряет процесс схватывания.

Рис. 3. Результаты XRD композитной пасты с различным соотношением SAC/PC.

Влияние соотношения SAC/PC на механические свойства раствора SAC/PC-AE

Влияние SAC/PC на механические свойства композитной пасты показано на рис. 4. Как видно, прочность на изгиб и сжатие сначала уменьшалась, а затем увеличивалась с увеличением содержания SAC. Прочность снижалась при изменении содержания ПАВ от 20 до 80%. Это связано с тем, что при изменении содержания SAC с 20 до 80% и, следовательно, паста SAC/PC показала более высокую скорость гидратации в соответствии с результатами в разделе «Влияние соотношения SAC/PC на время схватывания паст SAC/PC-AE».Продукты гидратации САЦ и ПК не успевают образовать плотную микроструктуру, что снижает прочность на сжатие. Более того, явное быстрое схватывание появлялось, когда содержание ПАВ составляло 50–80%, как показано на рис. 2. Таким образом, соотношение ПАС/ПК составляло 90/10, если учитывать как время схватывания, так и результаты механической прочности.

Рисунок 4. Влияние SAC/PC на механические свойства ремонтного раствора. (А) Прочность на изгиб. (B) Прочность на сжатие.

Влияние минеральной смеси на реологические свойства паст Sac-Ae

На рис. 5 сравнивается влияние минеральной смеси на реологические свойства паст SAC-AE ( А/Ц = 0,3, в/ц = 0,4). Кривые на восходящей стадии могут быть аппроксимированы в соответствии с моделью Бингама (Peng et al., 2015), и результаты приведены в таблице 4. Добавление летучей золы (FA) и минерального порошка (MP) снижает предел текучести. Добавление 10% минерального порошка (МП) показало наилучшее улучшение.Это может быть связано с улучшением гранулометрического состава цементного зерна минеральным порошком, который выделяет больше свободной воды и улучшает реологические свойства.

Рис. 5. Влияние минерального материала на реологические свойства пасты SAC-AE. (A) Зольная пыль. (B) Минеральный порошок.

Таблица 4. Влияние минерального материала на реологические свойства пасты SAC-AE.

Влияние содержания битумной эмульсии на механические свойства и микроструктуру ремонтных растворов

По вышеприведенным результатам состав 1500 кг сухого порошка был определен следующим образом: САК 415 кг, ПК 45 кг, минеральный порошок 40 кг, речной песок 1000 кг. Затем сухой порошок использовали для приготовления ремонтного раствора, как показано в таблице 5. Влияние отношения А/С на механические свойства ремонтного раствора показано на рисунке 6.

Таблица 5. Модуль упругости ремонтного раствора (кг/м 3 ).

Рисунок 6. Влияние содержания асфальта на свойства ремонтных материалов. (А) Прочность на изгиб. (B) Прочность на сжатие.

Как видно, прочность ремонтного раствора резко снижалась с увеличением соотношения А/С .Прочность на сжатие ремонтного раствора через 4 ч снизилась с 16,8 до 9,6 МПа, т. е. на 42 %, при увеличении отношения А/С с 0 до 0,1. Однако, когда отношение A/C увеличилось до 0,3, прочность немного изменилась. Когда отношение непрерывно увеличивалось до 0,5, прочность снова резко уменьшалась и немного изменялась, когда A/C = 0,7. Та же тенденция наблюдается и для ступки в возрасте 1–56 дней. В сочетании с влиянием отношения A/C на модуль ремонтного раствора (показанного в таблице 5), соотношение A/C определяется как 0.3, что совместимо с модулем строительного раствора основания СА (800–1200 МПа).

На рис. 7 показана микроструктура ремонтного раствора с различными соотношениями A/C через 4 часа. Значительное количество игольчатых АФт наблюдается в растворе при А/Ц = 0. На поверхности продуктов гидратации обнаружена небольшая асфальтовая пленка при А/Ц = 0,1 и 0,3. Когда отношение A/C увеличилось до 0,5 и 0,7, большинство поверхностей продукта гидратации покрылось асфальтовой пленкой.Можно сделать вывод, что когда отношение А/С было меньше 0,3, в растворе отсутствовала последовательная асфальтовая пленка. Когда соотношение А/С составляло 0,3, объемное соотношение битумного вяжущего (V А /V С ) составляло ~0,91. Работа Ouyang (Ouyang et al., 2018) также показала, что, когда V A /V C превышает 1, в цементно-асфальтовом тесте может образовываться непрерывная асфальтовая мембрана. Когда V A /V C было меньше 1, заметной сплошной асфальтовой пленки не наблюдалось.Таким образом, прочность на сжатие ремонтных материалов SAC-AE снова резко снижалась при увеличении отношения А/С с 0,3 до 0,5 и незначительно изменялась при А/С = 0,7.

Рис. 7. Микроструктура ремонтного раствора с различными соотношениями A/C (4 ч).

Влияние содержания битумной эмульсии на текучесть ремонтных растворов

Влияние соотношения A/C на растекание ремонтного раствора показано на рисунке 8.Растекание сначала увеличивалось, а затем уменьшалось с увеличением отношения A/C . Когда A/C составлял 0,3, раствор имел оптимальное растекание 330 мм. Результаты совпали с результатами по вязкости композитного цементного теста, показанными на рисунке 9. Текучесть цементного теста можно улучшить, уменьшив его кажущуюся вязкость (Ouyang et al., 2016). Действительно, паста SAC-AE с пониженной вязкостью показала лучшую растекаемость в ремонтном растворе. Паста SAC-AE с соотношением A/C , равным 0.3 имел наименьшую вязкость; таким образом, ремонтный раствор имел оптимальную растекаемость. Это может быть связано с улучшением реологических свойств паст SAC-AE при добавлении анионной эмульсии. Дзета-потенциалы анионной эмульсии и продукта гидратации ПАВ AFt составляли ~-70 и +4,53 мВ соответственно. Когда соотношение A/C составляло 0,3, абсорбированные частицы асфальта на поверхностях AFt демонстрировали хороший эффект диспергирования и улучшали реологические характеристики (Liu et al., 2019).

Рисунок 8. Влияние соотношения A/C на свойства растекания.

Рис. 9. Вязкость паст SAC-AE.

Влияние содержания битумной эмульсии на объемную стабильность ремонтных растворов

На рис. 10А показано изменение скорости расширения ремонтного раствора с различными соотношениями A/C при времени отверждения 0–2 часа. Как видно, скорость расширения была отрицательной, что указывает на сжатие. Скорость усадки увеличивалась с увеличением отношения A/C . Усадку ремонтного раствора в свежем состоянии можно объяснить быстрым лопанием множества пузырьков, вызванных эмульгатором в битумной эмульсии. Содержание воздуха увеличивалось, а плотность уменьшалась (таблица 6) с увеличением отношения A/C . Эти пузырьки лопались при гидратации САК, что уменьшало высоту раствора. Когда SAC продолжал гидратацию, количество AFt увеличивалось, что делало раствор более плотным и, таким образом, уменьшало скорость усадки.

Рисунок 10. Объемная стабильность ремонтного материала на основе цемента с низким модулем упругости. (A) Свойства раннего возраста (0–2 ч). (B) Долгосрочная недвижимость.

Таблица 6. Содержание воздуха в ремонтном растворе с различными соотношениями A/C .

Как показано на рис. 10В, скорость долговременной усадки ремонтных материалов снижается с увеличением отношения A/C . Усадка раствора в основном была вызвана испарением воды в порах.При увеличении содержания битумной эмульсии капли асфальта поглощали поверхности СВК и уменьшали испарение воды в порах. Более того, это может быть связано с тем, что добавление битумной эмульсии изменяет структуру пор в растворе, что требует дальнейшего изучения.

На рис. 10В также сравниваются степени усадки паст PC, SAC и PC/SAC при разном времени отверждения. Как видно, скорость усадки раствора ПК увеличивается со временем отверждения. Пасты SAC и SAC/PC показали более низкую скорость усадки и были стабильными при увеличении времени отверждения.Более того, паста SAC/PC показала более низкую скорость усадки. Это может быть связано с ускорением гидратации цемента добавлением поликарбоната. На ранних стадиях образуется больше AFt, что может компенсировать усадку раствора.

Заключение

1) Определена оптимальная пропорция смеси ремонтных материалов. Правильное соотношение SAC/PC составляло 90/10. Добавление 10% минерального порошка улучшает реологические свойства ремонтного раствора. Ремонтный раствор с соотношением A/C, равным 0.3 имеет надлежащие механические свойства, оптимальную текучесть и объемную стабильность.

2) Композиция SAC и PC в широкой пропорции смеси будет иметь неблагоприятное влияние на время схватывания и прочность композитных паст из-за взаимного промотирующего действия на гидратацию SAC и PC.

3) Механические свойства и структуру ремонтного раствора определяли по соотношению А/С . Когда A/C ≤ 0,3, капли асфальта не могли образовывать последовательную пленочную структуру, и асфальтовая пленка существовала в дисперсной фазе.Когда А/С > 0,3, фаза асфальта из диспергированной фазы превратилась в последовательную фазу.

4) Скорость усадки ремонтных материалов увеличивалась и уменьшалась с увеличением соотношения А/С на ранней и поздней стадиях соответственно. Кроме того, композит из SAC и PC может снизить скорость усадки, что может быть связано с ускоренной гидратацией SAC при добавлении PC.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Вклад авторов

CY и JL написали рукопись в соавторстве. ZZ и SW участвовали в дискуссионной части. YL разработал и провел эксперименты.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить за финансовую поддержку Национального фонда естественных наук Китая (51972250) и Ключевой программы технологических инноваций Хубэй (2018AAA004).

Ссылки

AQSIQ (1999 г.). Метод испытания цементов – определение прочности. Пекин: AQSIQ.

Академия Google

AQSIQ (2001 г.). Методы испытаний водопотребности нормальной консистенции, времени схватывания и прочности портландцемента. Пекин: AQSIQ, 346–2001.

Академия Google

Чен, Дж., Ли, Б. Х., и Лу, Ю. Ю. (2007). Экспериментальное исследование свойств цементной смеси OPC-SAC. Дж.Чон. Дж. Унив. 29, 121–124.

Академия Google

Спецификация китайских железных дорог (2008 г.). Техническая спецификация цементно-асфальтового эмульсионного раствора для безбалластного пути CRTSI. Пекин: Китайское железнодорожное издательство.

Академия Google

Фу, К., Се, Ю.-Дж., Лонг, Г.-К., Мэн, Ф., и Сонг, Х. (2015). Температурная чувствительность и модель свойств релаксации напряжений цементно-асфальтового раствора. Констр. Строить. Матер. 84, 1–11.

Академия Google

Гёбель, Л., Осбург, А., и Пихлер, Б. (2018). Механические характеристики модифицированных полимером цементных паст в раннем возрасте: сверхкороткие испытания на сжатие без старения и многомасштабная гомогенизация. Констр. Строить. Матер. 173, 495–507.

Академия Google

Ле, Т. Х.М., Пак, Д.-В., и Сео, Дж.-В. (2019). Оценка механических свойств цементно-асфальтового раствора с быстротвердеющей добавкой для содержания железных дорог. Констр. Строить. Матер. 206, 375–384.

Академия Google

Лейбен, З., Ван, X., Ван, З., Ян, Б., Тиан, Ю., и Хе, Р. (2018). Демпфирующие характеристики цементно-битумных эмульсионных растворов. Констр. Строить. Матер. 173, 201–208.

Академия Google

Лю, Б., и Лян, Д. (2017). Влияние массового отношения асфальта к цементу на свойства битумно-эмульсионного раствора, модифицированного цементом. Констр. Строить. Матер. 134, 39–43.

Академия Google

Лю Ю., Ван Ф., Ху С. и Лю М. (2016). Совместимость ремонтных материалов с основанием из низкомодульного цементно-асфальтового раствора (раствор СА). Констр. Строить. Матер. 126, 304–312.

Академия Google

Лю Ю., Ван Ф., Лю М. и Ху С. (2014). Микроструктурный подход к механизму сцепления цементно-асфальтового раствора (раствора СА) с ремонтными материалами. Стр.Строительство. Матер. 66, 125–131.

Академия Google

Лю, Ю., Ван Ф., Чжан В. и Ху С. (2019). Реологические свойства сульфоалюминатной цементно-асфальтовой эмульсионной пасты. Дж. Матер. Гражданский инж. 31:04018340.

Академия Google

Мухаммед, Н. З., Кейванфар, А., Абд Маджид, М. З., Шафагхат, А., и Мирза, Дж. (2015). Водонепроницаемость бетона: критический обзор реализованных подходов. Констр. Строить. Матер. 101, 80–90.

Академия Google

Наджар, С., Мохаммадзаде Могаддам, А., Сахаф, А., Расаи Яздани, М., и Деларами, А. (2019). Оценка вязкости разрушения цементно-эмульгированного асфальтового раствора (CRTS-II) в смешанном режиме (I/II) с использованием планирования экспериментов. Констр. Строить. Матер. 225, 812–828.

Академия Google

Национальная комиссия по реформе развития (2004 г.). Стандартный метод испытаний на усадку раствора при высыхании. Пекин: Национальная комиссия по реформе развития, 603.

Академия Google

Оуян, Дж., Хан, Б.Г., Ю, К., Чжоу, В.Дж., и Ли, В.Г. (2016). Роль и взаимодействие суперпластификатора и эмульгатора в свежем цементно-битумном эмульсионном тесте посредством изучения реологии. Констр. Строить. Матер. 125, 643–653.

Академия Google

Оуян, Дж., и Шах, С.П. (2018). Факторы, влияющие на структурообразование свежей асфальтобетонной эмульсии. Дорожный мастер. Проект дорожного покрытия 19, 87–103.

Академия Google

Оуян, Дж.и Тан, Ю. (2015). Реология свежих цементно-битумных эмульсионных паст. Констр. Строить. Матер. 80, 236–243.

Академия Google

Оуян Дж., Чжао Дж. Ю. и Тан Ю. К. (2018). Моделирование механических свойств цементно-асфальтового эмульсионного раствора при различных соотношениях асфальта и цемента и температуре. Дж. Матер. Гражданский инж. 30:4018263.

Академия Google

Пэн, Дж., Дэн, Д., Хуанг, Х., Юань, К., и Пэн, Дж. (2015). Влияние суперпластификатора на реологические свойства свежего асфальтобетонного теста. Шпилька корпуса. Констр. Матер. 3, 9–18.

Академия Google

Рамли, М., и Табасси, А.А. (2012). Влияние различных режимов отверждения на технические свойства строительного раствора, модифицированного полимерами. Дж. Матер. Гражданский инж. 24, 468–478.

Академия Google

Rangaraju, RPAPR (2007). Анализ совместимости между ремонтным материалом и бетонным основанием с использованием простой балки с нагрузкой в ​​третьей точке. Дж. Матер. Гражданский инж. 19, 1060–1069.

Академия Google

Ван, Ф., Лю, З., Ван, Т., и Ху, С. (2008). Новый метод оценки процесса схватывания цементно-битумной эмульсии в цементно-песчаном растворе. Матер. Структура 41, 643–647.

Академия Google

Ван, З., Шу, X., Резерфорд, Т., Хуанг, Б., и Кларк, Д. (2015). Влияние битумной эмульсии на свойства свежего цементно-эмульгированного асфальтового раствора.