Efect combinat al sulfatului de sodiu și al superplasticizantului asupra hidratării amestecului de cenușă zburătoare
ARTICOLE REGULARE
Efect combinat al sulfatului de sodiu și al superplasticizantului asupra hidratării cimentului zburător amestecat cu ciment Portland ®
Mukesh Kumar I; Narendra Pratap Singh II; Sanjay Kumar Singh III; Nakshatra Bahadur Singh IV, *
I Kryton, Compania Buildmat, Pvt. Ltd., Gurgaon, 122102, India
II Department of Chemistry, U. P. Autonomous College, Varanasi, 221002, India
Institutul III de Inginerie și Tehnologie, Lucknow, 226021, India
IV RTDC, Școala de Inginerie, Sharda, Universitatea, Greater Noida, India
Efectul combinat al superplasticizantului de tip policarboxilat și al sulfatului de sodiu asupra hidratării cimentului Portland ® amestecat cu cenușă zburătoare a fost studiat folosind diferite tehnici. Au fost determinate consistența apei, timpii de fixare, conținutul de apă neevaporabilă, percolarea apei, conținutul de aer, rezistența la compresiune și expansiunea în atmosferă corozivă. Produsele de hidratare au fost examinate cu ajutorul tehnicilor de difracție cu raze X și DTA. Se constată că superplastifiantul reduce dimensiunea porilor și adsorbția acestuia pe suprafețele de ciment este redusă în prezența sulfatului de sodiu. Se discută despre mecanismul de hidratare.
Cuvinte cheie: Ciment Portland ®, cenușă zburătoare, superplastifiant, sulfat de sodiu, hidratare
1. Introducere
Există o scădere continuă a resurselor naturale pe de o parte și o creștere rapidă a deșeurilor industriale și agricole pe de altă parte, care creează probleme de manipulare, eliminare și mediu. Activitățile pozzolanice ale acestor materiale au determinat înlocuirea parțială a clincherului în ciment pentru a produce cimenturi compozite 1,2. Liantii cementizi sunt vitali pentru toate tipurile de activități de construcție. Utilizările cimenturilor compozite ca alternative la cimentul Portland® au fost introduse în ultimele decenii fie din motive de reducere a costurilor, performanță, durabilitate, fie din motive de mediu.
Acum, zilnic, cenușa zburătoare și alte cenușe din deșeurile agricole sunt utilizate în mod obișnuit pentru înlocuirea parțială a clincherului de ciment. Cimenturile compozite sunt, de asemenea, utilizate pentru dezvoltarea betoanelor de înaltă performanță. Acest lucru se bazează în principal pe reducerea drastică a raportului apă-ciment cu adaosuri de superplastifianți pentru a menține o bună fezabilitate și îmbunătățirea dimensiunii agregatului și a ambalării strânse cu umplutură reactivă (pozzolana de exemplu cenușă zburătoare). Dezavantajele majore ale adaosurilor de cenușă zburătoare sunt rezistențele timpurii scăzute ale betonului 3. Au fost folosite diverse metode, atât mecanice, cât și chimice, pentru a activa cenușa zburătoare pentru a depăși această problemă. Cu toate acestea, până acum nu s-au obținut rezultate satisfăcătoare.
În această lucrare am studiat efectul sulfatului de sodiu asupra hidratării cimentului compozit de cenușă zburătoare în prezența unui superplastifiant de tip policarboxilat cu denumirea de marcă Glenium 51.
2. Experimental
2.1. Materiale
Cimentul Portland ® (OPC) obținut de la Vikram Cement, India a fost utilizat pentru studii de hidratare. Compozițiile oxidice și mineralogice sunt date în tabelele 1 și respectiv 2. Distribuția mărimii particulelor de ciment Portland ® este dată în Figura 1. Cenușa zburătoare (FA) a fost obținută de la centrala termică Dadri. Compoziția chimică a cenușii zburătoare este dată în tabelul 3. Suprafața sa Blain este de aproximativ 3200 cm 2 .g -1. Glenium 51 (compania de construcții chimice BASF India), un lichid de culoare maro deschis, cu greutatea specifică de 1,08 la 25 ° C, conținut de clorură 6, a fost utilizat ca superplastifiant de tip policarboxilat (SP). Sulfatul de sodiu (Na2SO4) (Merck) a fost utilizat ca amestec de accelerare. 20 gr. (%) cenușă zburătoare OPC ciment compozit (FAOPC) a fost utilizat pentru hidratare.
2.2.1. Determinarea consistenței standard a apei
Consistențele apei au fost determinate cu ajutorul aparatului Vicat (I S: 4031 partea 4, 1988).
2.2.2. Determinarea timpilor de setare
Timpii inițiali și finali de stabilire au fost determinați cu ajutorul aparatului Vicat (I S: 4031 partea 5, 1988).
2.2.3. Pregătirea probelor hidratate
Zece grame de OPC și FAOPC în absența și prezența a 0,1 în greutate. (%) SP, 2,0 în greutate (%) Na2SO4 și combinația lor au fost bine amestecate separat în pungi de polietilenă cu 3 ml apă, astfel încât raportul greutate/c a devenit 0,3. Aerul din interiorul sacilor a fost îndepărtat pentru a evita carbonatările. Reacțiile de hidratare au fost lăsate să continue la temperatura camerei (± 28 ° C) și s-au oprit la diferite intervale de timp (1, 3,7,14 și 28 de zile) cu alcool izopropilic și dietil eter. Probele hidratate au fost încălzite la 105 ° C timp de 1 oră. Probele uscate au fost depozitate în pungi de polietilenă și păstrate într-un desicator.
2.2.4. Determinarea conținutului de apă neevaporabilă
Aproximativ un gram de probe hidratate pentru diferite intervale de timp au fost cântărite în creuzete ceramice și încălzite la 105 ° C timp de 1 oră pentru a îndepărta apa adsorbată. Când au fost scoase din cuptor, masa creuzetelor și a probelor au fost determinate din nou înainte de a le pune într-un cuptor la 1000 ° C timp de cel puțin 1 oră. Din pierderile de masă la 1000 ° C au fost calculate conținutul de apă neevaporabilă.
2.2.5. Determinarea percolării apei prin aparatul de permeabilitate
140 g OPC + 28 g FA + 700 g nisip;
140 g OPC + 28 g FA + 700 g nisip + 0,14 g SP;
140 g OPC + 28 g FA + 700 g nisip + 2,8 g Na2SO4; și
140 g OPC + 28 g FA + 700 g nisip + 2,8 g Na2SO4 + 0,14 SP
Au fost amestecați separat cu 42 ml apă pentru a avea un raport apă/solid (greutate/greutate) de 0,3. Mortarele au fost bine amestecate în mixerul Hobart. Fiecare mortar a fost plasat într-o matriță conform IS 2645. După 24 de ore, mortarele au fost demolate și imersate în rezervoare de apă separat timp de 20 de zile. Matrițele au fost apoi fixate într-un aparat de permeabilitate unde a fost aplicată o presiune de 2,0 kg.cm -2 (presiunea a fost crescută încet de la 0,5 la 2,0 kg.cm -2). Percolarea apei a fost măsurată la fiecare 1 oră în ceea ce privește greutatea apei percolate timp de 8 ore.
2.2.6. Determinarea conținutului de aer
Conținutul de aer din beton realizat din amestecurile de mai sus a fost determinat cu ajutorul aparatului de antrenare a aerului.
2.2.7. Determinarea rezistenței la compresiune
Rezistența la compresiune a mortarelor de ciment (OPC: nisip-1: 3) în absența și prezența FA, Na2SO4 și SP au fost determinate cu ajutorul mașinii de testare a rezistenței la compresiune la 28 de zile de hidratare.
2.2.8. Efectul atmosferei corozive asupra cimentului hidratat
Matrițele cilindrice de OPC și FAOPC în prezența și absența Na2SO4 și SP (diametru 3,0 cm și lungime 3,0 cm) au fost preparate la un raport w/c de 0,3. După 24 de ore, cilindrii de ciment au fost scoși din matrițe și păstrați sub apă timp de 28 de zile pentru întărire. Aceste forme au fost apoi păstrate în N/60 H2SO4 și expansiunile au fost măsurate în funcție de timp cu ajutorul aparatului Le Chatelier.
2.3. Studii DTA
Studiile DTA ale probelor hidratate au fost efectuate folosind instrumentul NETZSCH STA în atmosferă de azot la o rată de încălzire de 10 ° C/min.