книги из ГПНТБ / Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции

(портландцемент:глиноземистый цемент:гипс). Пока­ затели прочности и расширения НЦ находились в преде­ лах, нормируемых техническими условиями на НЦ.

В отдельных случаях в экспериментальных целях для снижения пли повышения расширяемости НЦ и опреде­ ления влияния этого фактора на несущую способность (напорность) труб изготовляли отдельные партии Н Ц с несколько измененной дозировкой. Так, при помоле НЦ из исходных материалов партий № 4-67, 1-67 и 1-67 (со­ ответственно портландцемент, глиноземистый цемент и гипс) дозировка НЦ была взята 6 8 : 2 0 : 12, а для партий № 2-68, 1-68 н 2-68—70:20: 10. В этих случаях измене­ ние расширяемости затвердевшего НЦ находилось в до­ пускаемых пределах и практически не отражалось на несущей способности труб. Были установлены следую­ щие допустимые пределы точности дозировки компонен­ тов НЦ при отвешивании на весовых дозаторах: 10% к величине отвеса для портлаидского и глиноземистого цементов и 5% для гипса.

В процессе освоения технологии получения НЦ в за­ водских условиях было обнаружено интересное явление, установить которое при изготовлении НЦ в лаборатор­ ных условиях не представлялось возможным.

Как указывалось, качество НЦ контролировали по пробам, взятым при его выходе из мельницы. Помимо этого, пробы НЦ брали из нескольких точек бункера бетоносмесительного отделения, тщательно перемешива­ ли их и таким образом получали одну среднюю пробу. Систематическое сравнение величин удельной поверх­ ности проб НЦ, взятых на выходе из мельницы и из бун­ кера, показало, что НЦ в бункере имеет удельную по­ верхность на 1800—2400 см2/г большую, чем при выходе из мельницы. Это, по-видимому, можно объяснить сле­ дующим. Сжатый воздух, используемый для пневмотран­ спорта, имел повышенную влажность, так как торфяные фильтры, установленные на пневмотрассе для улавлива­ ния влаги, работали недостаточно эффективно. Таким образом, значительно активированный во время помола и богатый сульфатами порошок НЦ по выходе из мель­ ницы попадал в винтовой пневмонасос, где подхватывал­ ся увлажненным воздухом и во взвешенном состоянии двигался по трубопроводу. Влага воздуха практически имела доступ к каждому зерну цемента и вызывала его диспергирование. Двигаясь с большой скоростью по тру-

270

бопроводу, зерна цемента соударялись, особенно на по­ воротах, а это также способствовало дальнейшему по­ вышению дисперсии цементного порошка. Увеличение удельной поверхности НЦ в данном случае благоприят­ но отражается на важных его свойствах — повышается прочность в ранние сроки, сокращается период развития расширения как во время прогрева, так и после него. Следствием развития процесса расширения при большой прочности цементного камня является повышение его самонапряжения.

Описанное проиллюстрируем результатами испыта­ ния проб.НЦ двух рядовых производственных помолов, выполненных в разное время (результаты испытаний взяты из заводских журналов в период освоения произ­ водства). В обоих случаях НЦ готовили из состава 69 : 20 : 11 из портландцемента партии ПЦ-6-67 и глино­ земистого цемента ГЦ-1-68. В первом случае (табл. 7.2) использовали гипс Г-2-68 и во втором (табл. 7.3)—Г-1-68. Порции компонентов по 250 кг поступали в мельницу с интервалами 4 и 5 мин соответственно в первом и вто­ ром случаях. Всего было получено 9 и 8 г НЦ.

Поясним указанные в табл. 7.2 и 7.3 режимы прогре­ ва образцов, изготовленных из цементно-песчаиого раст­ вора состава 1 : 1 по весу (цемент опытной пробы : песок)

Помимо этого, в период освоения производства поль­ зовались также ускоренным контролем качества НЦ при его помоле и бетона при изготовлении труб. Для этого образцы подвергали прогреву в воде (70°С), при кото­ ром процесс расширения в основной своей части прояв­ ляется в период прогрева, причем величина расширения достигает значительно большего значения. Кроме того, при таком прогреве возможные разбросы показателей расширения проявляются наиболее резко, и поэтому та­ кой прогрев является надежным и быстродействующим методом оценки качества НЦ.

271

В соответствии с техническими условиями на произ­ водство самонапряженных труб термообработку части контрольных образцов проводят в суточном возрасте не­ зависимо от времени термообработки самих труб, кото­ рую можно проводить и в более поздние сроки (напри­ мер, вследствие малой прочности бетона труб в суточ­ ном возрасте при низкой температуре в цехе в период выдержки труб перед термообработкой или по другим производственным причинам). Поэтому часть образцов, по которым контролировалось качество НЦ при помоле, прогревали при 70° С на 2-е сутки и в более поздние сроки (например, на 4-е сутки, см. табл. 7.3).

Приведенные в табл. 7.2 результаты испытания проб НЦ на выходе из мельницы свидетельствуют о том, что при указанных выше параметрах загрузки мельницы ис­ ходными материалами удельная поверхность НЦ по вы­ ходе из мельницы все время находится на одном уровне. Содержание SO3 в пробах также примерно одинаково Некоторые колебания величины содержания SO3 в про­ бах имеют своим следствием соответствующее изменение показателей расширения образцов. Величина прочности образцов из различных проб к началу термообработки находится на одном уровне.

Наибольшие различия имеют показатели расширения образцов, прогретых при 70° С. Если периоды развития расширения совпадают как в период термообработки, так п при последующем водном хранении, то величины свободного расширения различаются, хотя и находятся в допустимых пределах. Это лишний раз подчеркивает большую избирательность прогрева при 70°С в отличие от высокотемпературного прогрева, при котором значе­ ния показателей расширения становятся более близ­ кими.

Во время прогрева при 100° С расширение образцов характеризуется небольшими величинами, мало разли­ чающимися по своим абсолютным значениям. Поэтому к концу такого прогрева нельзя еще судить с расширяе­ мости НЦ, тем более, что основная часть расширения происходит при последующем водном хранении. В рас­ сматриваемом случае оно заканчивается через 5—7 суток и достигает для разных образцов близких величии.

Таким образом, полученные результаты свидетельст­ вуют о достаточной однородности НЦ, выходящего из

274

работающей «на проход» мельницы при выбранной си­ стеме ее загрузки.

Из данных табл. 7.2 видно, какие изменения в свойст­ вах НЦ происходят после его прохода по пиевмотрассе: в рассматриваемом случае удельная поверхность возрас­ тает почти на 2500 см2/г. К началу термообработки в возрасте 18 ч прочность образцов из пробы, взятой из бункера, на 93% выше средней прочности образцов из

продолжительность расширения как во время термооб­ работки, так и при последующем водном хранении.

Аналогичные изменения в свойствах НЦ после его транспортирования показывают и данные табл. 7.3: удельная поверхность возрастает на 1800 см2/г, т.е. так­ же значительно, хотя и в меньшей степени, чем в пред­ шествующем примере.

Анализ результатов систематического контроля ка­ чества НЦ при его помоле и после подачи по пиевмо­ трассе показал, что удельная поверхность возрастает, как правило, более чем на 2200 см2]г: максимальное воз­

ней прочности проб на выходе из мельницы), а в 90-ч возрасте она соответственно больше на 22% (186 кгс/см2 против 152 кгс/см2). Таким образом, полученные данные говорят о том, что в более позднем возрасте показатели прочности сближаются.

Как видно, наибольшее повышение прочности НЦ наблюдается именно в ранние сроки его твердения, что должно благотворно отражаться на повышении энергии его расширения.

В период освоения производства самонапряженных труб приготовление НЦ и формование труб, как прави­ ло, проводились в разные смены. Это обстоятельство, а также перерывы в формовании труб позволили выдер­ жать НЦ в одном из отсеков расходного бункера в тече­ ние нескольких месяцев для того, чтобы определить со­ хранность его технических свойств. Было установлено, что при хранении НЦ в количестве нескольких тонн в металлическом бункере его свойства сохраняются прак-

275

тически так же, как у портландцемента; величины удель­ ной поверхности, расширяемости и прочности остаются на одном уровне в течение 2—3 месяцев. Повторные ис­ пытания через 1—2 месяца проб НЦ, взятых как на вы­ ходе из мельницы, так и из расходного бункера, при хранении их в небольшом количестве в бумажных паке­ тах показали, что свойства НЦ со временем ухудшаются: снижаются показатели прочности, расширения и умень­ шается удельная поверхность, т.е. наблюдается то же, что и при изготовлении НЦ в небольших количествах в лабораторных условиях.

Полученные результаты говорят о том, что при про­ изводственном изготовлении НЦ в достаточно больших количествах и хранении в закрытой таре его можно ус­ пешно использовать после более длительного хранения, чем это было установлено лабораторными испытаниями при изготовлении НЦ в небольших количествах. В ла­ бораторных условиях свойства НЦ также хорошо сохра­ нились при его выдерживании в герметизированной та­ ре, что, очевидно, соответствует условиям хранения на помольной установке большого количества НЦ в метал­ лической емкости.

Технические условия на изготовление способом цент­ рифугирования, испытание и приемку железобетонных самонапряженных труб регламентируют также техноло­ гический процесс приготовления напрягающего цемента на помольно-смесительной установке цеха самонапря­ женных труб. Особое место уделяется контролю качест­ ва НЦ. Предусмотрено, что в процессе помола НЦ при его выходе из мельницы через каждый час берут пробы для определения удельной поверхности, величины сво­ бодного линейного расширения и прочности. В каждой четвертой-пятой пробе определяют также величину само­ напряжения НЦ на рычажных приборах (приложение 2). Кроме того, в конце смены качество НЦ проверяют по средней пробе, взятой в нескольких точках бункера бетоносмесительного отделения. При этом учитывается увеличение удельной поверхности НЦ в результате его подачи по пневмотракту.

Средняя удельная поверхность НЦ, приготовленного в течение смены, определенная по пробам, взятым на вы­

276

7.3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ НАПРЯГАЮЩЕГО ЦЕМЕНТА НА ПОМОЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

При применении НЦ в строительстве могут быть случаи, когда цемент требуется в сравнительно неболь­ шом количестве. Так, при замоноличивании одного ре­ зервуара питьевой воды объемом 10 тыс. м3 на Новоси­ бирском горводозаборе потребовалось всего 18 г НЦ.

Для получения НЦ в небольших количествах и впредь до организации его производства в цементной промыш­ ленности приготовлять НЦ можно на передвижных (сборно-разборных) установках производительностью до 1000 т цемента в год. Такие установки разработаны ин­ ститутом Гипростройматериалы и могут быть оборудо­ ваны непосредственно в условиях строительства, на производственной базе или бетонорастворном заводе.

Установка по приготовлению НЦ располагается в сборно-разборном теплом помещении, имеющем размер в плане 6X12 м, с отдельно стоящим металлическим си­ лосом емкостью 25 г для хранения НЦ (автоматизиро­ ванный склад цемента С-753). Большинство используе­ мого оборудования выпускается серийно. Исходные ма­ териалы поступают с местных складов строительной ба­ зы или бетонорастворного завода, в помещении предус­ мотрен лишь временный запас материалов на 1—4 су­ ток. Для хранения готового НЦ предусмотрен металли­ ческий силос емкостью 25 т типа С-753, серийно выпус­ каемый промышленностью. Со склада НЦ выдается пневмотранспортом.

Материалы для приготовления напрягающего цемента поступают на помольную установку в контейнерах на ав­ томашине. Контейнер представляет собой цельносварную герметическую емкость, рассчитанную на прием 0,8 м3 материала. Он оборудован загрузочным люком, специ­ альным фильтрующим клапаном для выпуска воздуха из емкости, разгрузочным колоколом, управляемым штурвалом, крюками для возможного транспортирова­ ния другими транспортными средствами. Электротель­ фером грузоподъемностью 2 т контейнер с материалом устанавливают на загрузочное отверстие одного из четы­ рех приемных бункеров. Бункера для составляющих НЦ оборудованы шлюзовыми питателями для равномерной загрузки кюбеля. Приемные бункера для исходных ма­ териалов имеют съемные крышки. Из любого бункера

277

«

материал шлюзовым питателем подается в кюбель, ус­ тановленный на платформенных весах типа РП-100Ц24, смонтированных на приводной тележке, перемещающей­ ся под выходными отверстиями бункеров.

Дозируют материалы в следующей последователь­ ности: портландцемент, глиноземистый цемент, гипс и известь. После загрузки отвешенных компонентов тележ­ ка с кюбелем поступает в зону действия тельфера гру­ зоподъемностью 0,5 г. Тельфер поднимает кюбель с ма­ териалами па 5,5 м п устанавливает его над приемным отверстием растворомешалки С-220А емкостью 150 л. В растворомешалке материалы тщательно перемешива­ ются, и смесь поступает в непрерывно работающую мельницу СМ-432. Мельницу загружают непрерывно порциями по 50 кг каждая через 12 мин. Из мельницы НЦ поступает в промежуточный бункер полезной емко­ стью 0,3 мъ, из которого периодически с помощью эжекцпонной воронки пневмотранспортом подается в силос­ ную банку автоматизированного склада цемента С-753. Он состоит из металлического силоса, камерного насоса с распределительной заслонкой для направления потока цемента в силос или бункер потребителя, водомаслоотделителя для очистки воздуха и аэрирующего устройства для обрушения сводов. Воздух от цементной пыли очи­ щают в фильтре, смонтированном в верхней части сило­ са. Силос снабжен двумя указателями уровня цемента (верхним и нижним).

Напрягающий цемент в соответствии с техническими условиями испытывают в центральной лаборатории стро­ ительной базы или бетонорастворного завода. В поме­ щении помольной установки предусмотрен только шкаф с комплектом лабораторного оборудования для взятия проб и контроля НЦ (прибор ПСХ-4, формы образцов, динамометрические кольца, индикаторные стойки для за­ меров образцов и т. п.).

В основу проектирования описанной установки был положен опыт Сибакадемстроя, организовавшего про­ изводство НЦ для собственных нужд на упрощенной по­ мольной установке производительностью около 1 т в смену [157], а также опыт Нижнетагильского завода. Малая производительность установки оказалась вполне достаточной для обеспечения работ по замоиоличиванию стыков сборных резервуаров бетоном иа НЦ.

Для приготовления НЦН в Сибакадемстрое исполь-

278

зовали шаровую мельницу СМ-15 или вибромельницу объемом 200 л. Взвешивали компоненты НЦ на торго­ вых весах в специальной таре. Для повышения однород­ ности перемешивания компонентов НЦ перед загрузкой в шаровую мельницу, работающую «на проход», взве­ шенные партии гипса, глиноземистого и портлаидского цементов тщательно перемешивали в растворомешалке, установленной перед мельницей на эстакаде, и смесь равномерно ссыпали в приемную воронку шаровой мель­ ницы. Выходящий из мельницы НЦ складировали в спе­ циальной емкости.

При работе мельницы «на проход» достигалась тон­ кость помола НЦ не более 3400 см2/г. Для его повыше­ ния и увеличения производительности мельница была переведена на циклический режим работы. В этом слу­ чае предварительное перемешивание составляющих в растворомешалке не обязательно с точки зрения обеспе­ чения однородности НЦ.

В качестве исходных материалов для приготовления НЦ использовался портландцемент Искитимского заво­ да по ГОСТ 9835—66, глиноземистый цемент Пашийско-

рованных условиях, расширялись в течение 5—6 суток, после чего процесс расширения полностью прекращался. Величина свободного расширения образцов составляла 2%. Этот режим твердения контрольных образцов был аналогичен условиям твердения бетона на НЦ в швах замоноличиваемых резервуаров. По образцам, выдержи­ ваемым в таких условиях,- контролировалось качество бетона, заполняющего шов.

Совершенно очевидно, что пользоваться таким режи­ мом твердения для испытания НЦН при подборе его со­ става и контроле качества в процессе изготовления пра­ ктически затруднительно вследствие большой продолжи­ тельности испытания. Поэтому при подборе состава и контроле качества приготавливаемого НЦН использо­

грева НЦН, предназначенного для применения без теп-

279