Министерство образования Российской Федерации

Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова

Кафедра строительного материаловедения изделий и конструкций

Курсовая работа

По дисциплине: «Вяжущие вещества»

На тему: «Прочность шлаковых цементов при сжатии в зависимости от толщины помола шлаков»

Выполнила: студент гр. ПС-31

Проверил: д-р техн. наук., проф.

Рахимбаев Ш.М.

Белгород 2009

Содержание

Введение

1. Теоретические сведения……………………………………………………….4

1.1 Уравнение для описания кинетики твердения цементных систем….....4

1.2 Основы теории переноса……………………………………………..…..6

2. Исходные данные………………………………………………………..……..9

2.1 Исходные данные……………………………………………..…………..9

2.2 Расчет кинетики твердения………………………………...……………12

3.Выводы……………………………………………………………………...….18

Список используемой литературы………………………………….………….20

Введение

Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущие вещество скрепляет между собой камни либо зерна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используют для изготовления бетонов, силикатного кирпича, строительных растворов.

Вяжущие вещества по составу делят на две большие группы:

1. Неорганические (известь, цемент и др.)

2. Органические (битумы, дегти, полимеры).

Регулирование физико-механических свойств вяжущих материалов позволит снизить температуру обжига и существенно сократить энергетические затраты, получать материалы с заданными свойствами по энергосберегающей и безотходной технологии, увеличить начальную скорость твердения.

Глава 1. Теоретические сведения

1.1. Уравнения для описания кинетики твердения цементных систем

Скорость твердения является одним из важнейших показателей строительных материалов и изделий, поэтому исследования по кинетике гидратации и твердения вяжущих материалов всегда находились в центре внимания специалистов по строительному материаловедению. К настоящему времени накоплен большой объем информации по этому вопросу, который необходимо проанализировать и обобщить.

Для аппроксимации кинетики гидратации и твердения вяжущих материалов могут быть использованы известные уравнения гетерогенных реакций, предложенные в начале XX века Тамманом (1) и Яндером (2):

(1)

где х - толщина слоя продукта;

τ - время;

К и С - константы, зависящие от свойств реагентов и условий процесса.

(2)

где α - степень превращения исходного реагента в продукт, %;

к - константа скорости, м^-2, зависящая от свойств реагентов и условий процесса;

D - коэффициент диффузии, м²/с;

τ - время, с.

Эти уравнения не учитывают некоторые факторы, поэтому дают завышенные значения прочности по сравнению с экспериментальными данными.

В технической литературе приводятся и другие расчетные формулы по кинетике твердения портландцемента. В частности, существует экс­поненциальное уравнение для описания кинетики твердения вяжущих материалов:

(3)

где σ_отн - относительная прочность портландцемента, %;

Р - расчетное содержание C₃S в портландцементе в долях единицы;

t - возраст растворных и бетонных образцов, сут;

a₁ и а₂ - коэффициенты, которые не зависят от прочности и сроков твердения, но являются функциями тонкости помола, и минералогического состава цемента, а также условий твердения, испытания и т.д.

Величина a₁ в этой формуле характеризует удельное ускорение роста ранней прочности, а коэффициент а₂ - развитие прочности при последующем твердении.

Как видно, приведенная формула очень сложна и неудобна для обработки экспериментальных данных.

Известно обобщенное кинетическое уравнение нарастания прочности на сжатие σ_τ цементного камня и бетона во времени, начиная с момента начала схватывания:

(4)

где σ₁ - нормируемая начальная прочность;

В - масштабный множитель;

K_t - коэффициент относительного влияния температуры на интенсивность твердения цементного камня в поздние сроки твердения, когда τ > τ₀ ;

А_н - коэффициент, характеризующий кинетику нарастания прочности цемента в начальные сроки твердения;

А_п - интенсивность нарастания прочности цемента в поздние сроки твердения;

τ - возраст, начиная с момента затворения цемента водой, сут;

τ₀ - время начала упрочнения первичной структуры цемента, сут.

В работах по гидратации и твердению портландцемента и других вяжущих чаще всего используется полулогарифмический закон нарастания прочности во времени, основанный на формуле (1);

(5)

где а и b - константы, зависящие от состава, условий приготовления и твердения образцов цементного камня;

τ - время;

σ - предел прочности цементного камня, МПа.

Эта формула проще и удобнее, чем (1), (3) и (4). Она лучше отражает реальную скорость твердения цементных систем, но не лишена определенных недостатков. В рамках данной курсовой работы предполагается их выявить и установить рациональные области применения полулогарифмического закона.