Быстротвердеющий цемент—бесалит
Бетон на портландцементе, твердеющий в нормальных условиях, достигает проектной (марочной) прочности через 28 сут. Ускорение его твердения с помощью тенловлажностной обработки связано с большим.) дополнительными затратами — до 70% времени всего производственного цикла, 10—35% производственных площадей, 50—80% всех металлических форм.
В НИИЦементе разработано новое вяжущее — бесалит, скорость твердения которого на два порядка выше, чем портландцемента. Известно, что прочность цементного камня характеризуется структурой гидратных новообразований и скорость становления этой структуры определяет скорость нарастания прочности цемента. Первоначальная прочность цементного камня зависит от скорости возникновения и обрастания кристаллическою сростка, на дальнейшее ее увеличение влияет гелеобразная часть гидратных новообразований. При создании бесалита была поставлена задача уже в первые часы после затворения цемента водой и начала гидратации получить быстрорастущий кристаллический сросток, способный обеспечить высокую прочность цементного камня.
Кристаллы гидросульфоалюмината кальция создают быстроуплотняющиеся волокнистые структуры (рис. 1). В последующие сроки твердения (до 28 сут и далее) свою долю в становлении прочности должны внести гидросиликаты кальция. Поскольку прочный и устойчивый сросток гидросульфоалюмината кальция создается только при сравнительно низких концентрациях СаО в жидкой фазе, источник гидросиликат кальция — двухкальциевый силикат (белит).
Так определился минералогический состав бесалита, состоящего в основном из сульфоалюмината кальция, низкоосновных алюминатов кальция и двухкальциевого силиката. Характеристика двух опытно-промышленных партий бесалита с B/Z/ = 0,4 приведена в табл. 1.
Производство бесалита можно наладить на типовом оборудовании цементных заводов. Организация его изготовления наиболее целесообразна в первую очередь на заводах ПО Михайловцемент на базе зол подмосковных углей, которые в настоящее время загрязняют окружающую среду и занимают значительную площадь. Выпуск опытно-промышленных партий бесалита на Подольском и Сухоложском цементных заводах затвердил экономическую эффективность организации его производства и позволил провести промышленное опробование его свойств на заводе ЖБИ.
Предварительно во ВНИИЖелезобетоне исследовали технологические и физико-механические свойства бетонных смесей и бетонов на основе цемента бесалит с целью применения этого вяжущего для беспропарочной технологии изготовления железобетонных изделий. Были использованы партии бесалита марок МЗОО, М4С0, М500, М600 с нормальной густотой цементного теста 29—37% и сроками схватывания: начало 15—30 мин, конец 20—40 мин. Крупный заполнитель бетона — гранитный щебень марки М1200, фракции 5—-20 мм, расход крупного заполнителя для всех серий образцов был принят равным 1.230 кг/м3 при коэффициенте раздвижки зерен а=1,5. Мелким заполнителем служил кварцевый весок Академического карьера с Л1р = = 2,21. Р2сход песка изменяли в зависимости от расхода цемента и воды. Расходы бесалита были приняты наиболее часто встречающиеся на заводах сборного железобетона для бетонов средних и высоких марок —- 250, 300, 400, 500, 600 кг/м3. Величины ЩВ были выбраны также наиболее распространенные в условиях производства — 2,86; 2,5 ц 2 (в некоторых случаях 0,6 и 0,7).
При испытаниях изучали динамику набора прочности бетоном в первые часы естественного твердения, марочную прочность бетона и прочность в длительные сроки (до года и более). Результаты последования показали, что удобоукладываемость бетонной смеси на бесалита может быть различной — от литой смеси до высокожесткой. Характерной особенностью является быстрая потеря подвижности из-за коротких сроков схватывания бссалнта, что обусловливает необходимость оперативного перемешивания, быстрой доставки к посту формования, укладки и уплотнения смеси в формах. По истечении 2 ч после затворения водой прочность бетона составляла 20—40% марочной; 6 ч — 50—60%; 12 ч—70—80% и через сутки — 75—80%- Такая динамика роста прочности бетона дает возможность распалубливать железобетонные изделия с ненапрягаемон арматурой через 2—3 ч, а отпускную прочность достигать через 12 ч естественного твердения. Дырочная прочность бетона на бесалите, как и бетона на портландцементе, в основном зависит от ЩВ (рис. 2). Марка бесалита существенно влияет на прочность бетона как в ранние, так и в более поздние сроки.
Производственно-технологические испытания промышленных партий бесалита проведены на Владимирском заводе ЖБК, при этом изучали возможность использования традиционного оборудования (табл. 2).
Расход составляющих бетонной смеси для изделии с напряженной арматурой скорректировали с целыо ускорения набора прочности, т. с. получения передаточной прочности за 6 — 12 ч. Это достигалось повышением Ц/В с 2 до 2,4 при О.К.=2,3 см (см. рнс. 3);
Стеновые шуигнзитобстонныс напели на бссалнтс также изготовляли на заводской технологической линии. Состав шунсизитобстоша: шунгизит — 1,5 м3, бесалит — 320 кг, вода—162 л. Через 3 ч естественного твердения панели распалубливали в отправляли на склад. Через 0 ч прочность шунгизитобетона составляла 80% марочной.
В настоящее время IIIII(Цементом разработаны оптовые цены I т бссалита марок M3C0, М400 и М500 — 20,2; 23 и 26,6 р.
В ЦНИИЭП жилища выполнены предварительные технико-экоиомические расчеты эффективности применения бесалита в некоторых сборных железобетонных изделиях для наиболее распространенных технологий из условий получения равноподвижных смесей и отказа от тепловой обработки. при этом учитывали нормативную продолжительность тепловой обработки, расход цемента для соответствующего производства и вида изделий, массу оборудования, затраты на агрегаты тепловой обработки [3]. Эффективность применения бесалита по приведенным затратам составляет 1,6 — 3 р. на I м3 бетона в зависимости от ер,особа производству сборного железобетона и компоновочных решений. Учитывая, что средний расход пара по стране на заводах ЖБИ и КПД, по данным ВПИИЖелезобетона, 700 кг/м3, а в расчетах принят нормативный его расход (ВСН 513-79), то фактически отказ от тепловой обработки приведет к значительно большему эффекту. Немало-важное значение будет иметь повышение качества продукции и существенное улучшение условий труда.
Выводы
Разработана технология получения и выпущены промышленные партии нового быетротвердеющего цемента бесалит марок МЗТО — Ж>№, обеспечивающего прочность через 2 ч твердения 15— 25 МПа.
На первой стадии освоения возможно применение традиционного оборудования заводов ЖБИ при использовании бесалита с полным исключением тепловлажностной обработки в случае благоприятной компоновки бетоносмесителя и формовочного поста.
Новые технологические циклы производства железобетонных изделий обусловливают необходимость создания оборудования, обеспечивающего максимальное сокращение времени на перемешивание бетонной смеси, ее трипеноргиронку формовочному и укладку в формы.
Экономическая эффективность применения бесалита составляет 1,5—3 р/м3.