Монография (14.10.2022)

Министерство Высшего образования, науки и инноваций Республики Узбекистан Ташкентский архитектурно- строительный университет Шакиров Туйгунжон Тургунович ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ КВАРЦЕВОГО ПОРФИРА И ОТХОДА УГЛЕДОБЫЧИ ДЛЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА Монография Ташкент «Umid Design» 2023 1

УДК: 666.952.2:666.973. ББК: Т Шакиров Т.Т. Технология получения пористого заполнителя из кварцевого порфира и от- хода угледобычи для легкого бетона [Текст]: монография / Т.Т. Шакиров – Ташкент: «Umid Design», 2023. - 146 с. В монографии рассмотрены вопросы получения легкого бетона на основе пори- стого заполнителя из кварцевых порфиров. Проведен критический анализ современной научно – технической литературы, посвященный процессом разработка составов техно- логия пористого заполнителя из кварцевых порфиров и зауглерожанный глины и легких бетонов на их основе, рассмотрены особенности технологии получения легких изделий и т.д. Особое внимание уделено получению легких бетонов на основе пористого запол- нителя из кварцевых порфиров, а также оптимизации состав шихты материала. Обоснова- на возможность снижения энергетических затратов за счёт использования зауглерожан- ных глин. Разработаны и предложены новые технологические линии по производству по- ристого заполнителя из кварцевых порфиров и отходов угледобывающей промышленно- сти также легкие бетоны на их основе. Монография предназначена для научных и инженерно-технических сотрудников промышленности строительных материалов, стройиндустрии, а также НИИ магистрантов, студентов, учащихся профессиональных колледжей строительного профиля. Рецензенты: Тургунбаев Ў.Дж. – кандидат технических наук, доцент Акрамов Х.А. – доктор технических наук, профессор Рекомендована к печати по решению очередного заседания Научно-технического совета Ташкентского архитектурно-строительного института от 7 ноября 2022 года. ISSN 978-9943-7477-1-5 Шакиров Т.Т. 2023 « Umid Design », 2023 2

Оглавление ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………..……………….. 4 1. ПОРИСТЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ В СОВРЕМЕН- НОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ………………………………………………………...9 1.1. Современное представление о производстве различных пористых запол- нителей…………………………………………………………….………............9 1.2. Влияние пористого заполнителя и технологических факторов на свойства легкого бетона…………………………….......…...................................………..16 1.3. Совершенствование свойств и технологии легкого бетона путем исполь- зования суперпластификаторов ……….........................................................…25 Выводы …………………………………………………………..…...………….36 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИНЯТЫХ МАТЕРИАЛОВ……………………………………………………………..……37 2.1. Методика исследований ……………………………………........................37 2.2. Анализ характеристик кварцевого порфира…………………………....... 42 2.3. Анализ характеристик Ангренской зауглероженной каолинитовой гли- ны............................................................................................................................50 2.4. Свойства цемента, песка Чирчикского месторождения и суперпластифи- катора……………………...…………………………………... ………………...56 3. РАЗРАБОТКА СОСТАВА ШИХТЫ ПОРИСТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ………………..59 3.1. Оптимизация состава шихты пористого заполнителя из кварцевого пор- фира и зауглероженной глины …………….……….................................……..59 3.2. Разработка технологии получения пористого заполнителя на основе кварцевого порфира и зауглероженной каолинитовой глины ……..……….. 66 3.3. Исследования фазового состава и структурообразования пористого за- полнителя….………………………………………………….…........................ 74 Выводы ……………………………………………………………………..……84 3

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВКИ «РЕЛАМИКС» НА СВОЙ- СТВА ЦЕМЕНТА И ЛЕГКОГО БЕТОНА .........................................................85 4.1. Влияние добавки «Реламикс» на свойства цемента …………………...…85 4.2. Подбор номинального состава легкого бетона на пористом заполнителе из кварцевого порфира и зауглероженной глины……………..........................97 4.3. Влияние добавки «Реламикс» на свойства легкого бетона......................110 Выводы …………………………………………………………….…………...120 5. Производственный выпуск опытной партии пористого заполнителя и лег- кого бетона на его основе, технико-экономические показатели эффективни- сти разработанного заполнителя....................................................................... 122 5.1. Опытно-промышленная апробация получения пористого заполнителя и легкого бетона в заводских условиях …………………..…….........................122 5.2. Технико-экономическое обоснование применения нового вида заполни- теля …………………………………………………………..........................….126 Выводы ………………………………………………………………..………..130 Заключение………………………………………………...……….…………...131 Литература…………………………………………………………………...…135 Приложение ………………………………………………………...……….…142 4

ВВЕДЕНИЕ В современном индустриальном строительстве из сборных и монолит- ных изделий и конструкций важное место для их изготовления занимают легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях. Применение лег- ких бетонов способствует повышению энергоэффективности, надежности и сейсмостойкости зданий, снижению их массы, экономии ресурсов и затрат в строительстве. Однако широкое использование легких бетонов в Узбекистане сдержи- вается из-за отсутствия кондиционного сырья для производства качествен- ных пористых заполнителей. Ранее разработанные в Узбекистане пористые заполнители из неконди- ционного сырья и легкие бетоны на их основе по своим свойствам не отве- чают современным требованиям интенсификации и ресурсосбережения в строительстве. Основной активной частью бетона является вяжущее, которое, реаги- руя с водой, способно схватываться и твердеть, переходя из пластичного те- стообразного состояния в твердое и превращая бетонную смесь в бетон. Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и, следовательно, поз- воляют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся наиболее дорогой составной частью бетона. Цементный камень при тверде- нии претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2 мм/м. Из-за неравномерности усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины. Заполнитель создает в бетоне жесткий скелет, воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного бетона примерно в 10 раз по срав- нению с усадкой цементного камня. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает проч- ность и модуль упругости бетона (т.е. уменьшает деформации конструкций 5

под нагрузкой), уменьшает ползучесть (пластические необратимые деформа- ции бетона при длительном действии нагрузки). Легкие пористые заполнители уменьшают среднюю плотность бетона и его теплопроводность, делая возможным применение такого бетона в ограж- дающих теплоизоляционных конструкциях. Для решения этой проблемы необходимы комплексные исследования как по разработке эффективных пористых заполнителей из некондиционного сырья, так и совершенствования технологии получения легких бетонов на их основе. До последнего времени в этих целях не использовали кварцевые порфиры в смеси с зауглероженной каолинитовой глиной, запасы которых в Ангренском угольном месторождении составляют десятки миллионов тонн. В связи с этим представляется целесообразным провести исследования по обоснованию возможности получения пористого заполнителя из отходов уг- ледобычи и легкого бетона на его основе с улучшенными свойствами, что имеет не только важное научно-практическое значение в области строитель- ства, но и позволяет решать экологическую проблему. В ранее выполненных исследованиях изучены вопросы получения по- ристого заполнителя из ряда некондиционного сырья (барханных песков, лессовидных суглинков и др.) и легких бетонов на их основе. Полученные на таких пористых заполнителях легкие бетоны отличаются повышенным рас- ходом цемента и недостаточно высокими технологическими и физико- механическими свойствами. Поэтому неизученным оставался вопрос полу- чения пористого заполнителя из кварцевого порфира и зауглероженной као- линитовой глины, легкого бетона на его основе с улучшенными свойствами, обоснование и выбор для этой цели современных суперпластифицирующих добавок. Научная и практическая значимость результатов исследования: результаты исследований расширяют представления о фазовых превращени- ях и при получении искусственных пористых заполнителей, а также структу- 6

рообразовании легких бетонов из них и добавок суперпластификаторов, способствующих интенсификации, ресурсо- и энергосбережению в строи- тельстве. Практическое значение работы: - разработаны оптимальный состав шихты и режим получения пори- стого заполнителя стандартного качества из кварцевого порфира и зауглеро- женной каолинитовой глины Ангренского месторождения угля; - разработаны составы легкого бетона классов по прочности на сжатие В5-В25 с улучшенными технологическими и физико-механическими свой- ствами; - применение добавки суперпластификатора «Реламикс» позволяет снизить расход цемента на 15-20%; сократить цикл тепловлажностной обра- ботки изделий на 4 ч; уменьшить продолжительность их твердения в летних условиях при повышенной температуре воздуха в 3,5 раза; - расширена номенклатура пористых заполнителей и улучшается эко- логическая обстановка в регионе за счет ликвидации отвалов. 7

1. ПОРИСТЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ И ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ НА ИХ ОСНОВЕ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ 1.1.Современное представление о производстве различных пористых заполнителей В Узбекистане из пористых заполнителей выпускают практически только керамзитовый гравий, качество и объем выпуска которого, не может обеспечить выполнение плана индустриального строительства гражданских и промышленных объектов на перспективу, из-за ограниченности запасов глин для его производства и низкой механической прочности. Поэтому, особое значение для строительства приобретают легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях из местного сырья и отходов промышленности, что позволяет значительно расширить сырьевую базу и снизить затраты на их производство. Многие районы республики располагают огромными запасами некон- диционного сырья: барханных песков, лессовидных суглинков, отходов про- мышленности, на основе которых получены новые виды искусственных по- ристых заполнителей – керампорит, кампорит, карбопорит и др. [11,12,13]. Вместе с тем, еще не изученными для этой цели остаются кварцевые порфи- ры и зауглероженная глина, запасы которых в Ангренском бассейне состав- ляют десятки миллионов тонн. Проблемой получения искусственных пористых заполнителей и иссле- дованием их свойств, а также разработкой технологических и теоретических основ занимались многие специалисты-ученые, в том числе А.И.Августиник, А.С.Бережной, Д.С.Белянкин, Л.М.Ботвина, А.А.Байков, Г.С.Бурлаков, Д.П.Будников, Х.С.Воробьев, А.В.Волженский, Б.Н.Виноградов, В.А.Воробьев, П.И.Галкин, М.И.Г'утман, А.И.Гервидс, А.В.Жуков, Б.Ф.Кауфман, Г.И.Книгина, В.В.Кострыко, Г.Д.Логинов. О.П.Мчедлов- 8

Петросян, С.И.Онацкий, Н.Д.Расторгуев, В.С.Фадеева, М.П.Элинзон, В.Н.Юнг, П.П.Шепелев и др. [45]. Так, А.И.Гервидс предлагает новый способ производства керамзитово- го гравия, отличающегося улучшенным вспучиванием гранул, исключая сли- пания их между собой и с футеровкой печи путём введения кварцевого песка во время обжига 3. П.П.Будников, Е.А.Колесников, Г.И.Книгина для предотвращения сли- пания гранулы из легкоплавких глин предлагают предварительное опудрива- ние порошком тугоплавких глин или их водной суспензией 4. Авторы 5, с целью повышения вспучиваемости и улучшения сцепле- ния опудривающей добавки с сырцовыми гранулами, а также для повышения прочности последних, рекомендуют применять волокнистый материал - ас- бест. Для эффективного использования опудривающего материала О.П.Мчедлов-Петросян исследовал режим и подачу опудривающего матери- ала непосредственно в зону размягчения глинистых гранул. 6. Ведущее место в общем объеме выпуска пористых заполнителей (око- ло 80%) пока продолжает занимать высокоэнергоемкий керамзит. Однако можно ожидать, что в складывающихся экономических и экологических условиях в СНГ доля его производства и применения будет значительно уменьшаться (как это имеет место в зарубежных странах). НИИ Керамзитом разработаны методы и рекомендации снижения насыпной плотности керамзита в среднем с 500 до 400 кг/м3 , без значитель- ных капитальных вложений, за счет улучшения переработки сырья, опудри- вания гранул в печном пространстве и повторного использования отходящих газов. В НИИСтромпроекте разработаны двухбарабанные печи, обеспечива- ющие снижение насыпной плотности керамзита с 600 до 400 кг/м3 и 15% расхода топлива на I м3 керамзита, а также стоимости керамзита в 1,5 раза. 9

В НИИСМ им.С.А.Дадашева Минстройматериалов Азербайджана раз- работана новая технология изготовления пористых заполнителей для легких бетонов из стекловатых шлаков металлургического и химического произ- водств. Выпущены промышленные партии пористых заполнителей из стекло- содержащих отходов металлургических и химических предприятий с насып- ной плотностью 430-765 кг/м3 и прочностью при сдавливании в цилиндре 3,7-13,8 МПа. 7. В ВНИИСтроме им П.П.Будникова 7 разработана особая технология получения пористого заполнителя из кремнисто-опаловых пород. Получен- ные пористые материалы в лабораторных условиях и опытном заводе ВНИИСтрома идентичны и показали хорошие результаты. Обжиг произво- дился при температуре 1180-1220оС с продолжительностью около I часа. По- лучен заполнитель с насыпной плотностью 820-970 кг/м3, прочностью при сдавливании 5,04-9,03 МПа, морозостойкостью 100 циклов и водопоглоще- нием 12,7-19,5%. Аглопоритовый щебень (аглопорит) — пористый кусковой материал, получаемый методом спекания на решетках агломерационных машин раз- личного силикатного сырья. После спекания отходов от переработки и сжи- гания угля, а также глинистого сырья, на агломерационных решетках образу- ется пористая глыба, которая подвергается дроблению и рассеву. Аглопори- товый щебень имеет объемную массу (в куске) от 700 до 1500 кг/м3, а предел прочности при сжатии от 1,96 до 9,8 МН/м2 (20 до 100 кг/см2). Щебень дол- жен выдержать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаи- вания. Преимуществом аглопоритового щебня, по сравнению с керамзитом, является более широкое распространение исходного сырья. Однако этот ще- бень отличается значительной открытой пористостью, что требует большего расхода цемента, чем в бетонах на керамзитовом заполнителе, и повышает объемную массу бетона 8. 10

Из-за недостатка сырья для производства керамзита и аглопорита в Уз- бекистане появилась актуальная проблема получения других разновидностей пористых заполнителей – керампорита, кампорита, кварцепорита, стеклопо- рита и карбопорита, полученные на базе местных сырьевых ресурсов и отхо- дов промышленности в Ташкентском политехническом институте (ныне ТА- СИ) под руководством Л.М. Ботвиной. В работах Ботвиной Л.М. и Билялова К.Б для получения пористых за- полнителей сырьем для производства послужили дацитовые порфиры, лессо- вые породы, барханные пески, отходы от распиловки доломитовых пород и отходов стекольной промышленности. Гранулы формовали с применением пластификаторов и порообразующих веществ. Новые виды легких заполни- телей спекали во вращающейся печи. В отличие от традиционных пористых заполнителей (керамзита и аглопорита) новые виды имеют высокие проч- ностные показатели и свойства – морозостойкости, долговечности 11, 12, 13. Однако, из-за сложности состава шихты, такой пористый заполнитель не производится. В работе Саттарова З.М. использованы составы лессовых пород Алма- лыкского и Ангренского месторождений и отходы картонно-бумажной про- мышленности. Установлено, что лессовые породы содержат около 30% кар- бонатов, а отходы обогащены сернокислым алюминием и глиноземом и, кроме этого, 30% макулатуры, 7% целлюлозы из соломы, 0,05% полиакрила- мида, 0,04% клея паста ТМ, 0,9% силикат глыбы. 57. Состав шихты: 75-80-85% лессовой породы, 5-10-15% картонных от- ходов и 10% угля во всех пробах. Заполнитель с добавкой отходов 5%, обо- жженный при 1000оС в течение 20 минут, имеет объемную плотность 590- 610 кг/м3 и прочность 1,0-1,2 МПа, водопоглощение 20,1-21,3%, потери масс при: прокаливании – 2,9-2,98%, силикатном распаде – 2,99-3,0%, железистом распаде – 4,1-4,2% и кипячении в Na2SO4 – 1,2-1,3%. Из результатов видно, что температура спекания 1000оС в течение 20 минут недостаточна для полу- 11

чения качественного аглопорита. Поэтому все пробы обжигали при 1050оС в течение 20-30 минут. Пористый заполнитель из шихты с 10% отходов, обожженный при 1050оС в течение 20 минут, получили с объемной плотностью 525-540 кг/м3, прочностью 2,3-2,6 МПа, водопоглощением – 17,9-18,9% потерями массы при: прокаливании – нет, силикатном и железистом распадах – нет, кипяче- нии в Na2SO4 – нет, морозостойкость более 25 циклов 57. Однако, из-за от- сутствия аглопоритового производства и отходов картонной промышленно- сти этот вид пористого заполнителя не производится. В работе Умурзакова Э.К. объектом исследований послужили: гид- рослюдистое глинистое сырье Камышбашинского и барханные пески Язъ- Яванского (Центральная Фергана) месторождений, а также отходы Ферган- ского нефтеперерабатывающего завода, используемые в качестве пластифи- цирующей и порообразующей добавки 60. Для установления влияния количества пластической добавки на свой- ства барханного песка, приготавливали шихты, состоящие из 55, 60, 70% барханного песка, 10, 20, 30% гидрослюдистой глины и 10-15% отходов нефтепереработки, за счёт которых обеспечивается пластичность и пори- стость заполнителя при выгорании органических веществ, в результате кото- рого уменьшается насыпная плотность обожженного материала. Из шихт, указанных выше, формовали гранулы, которые перед спека- нием высушивали, а часть обжигали во влажном состоянии в муфельных пе- чах на специальных поддонах в течение 20-30 минут, гранулы на поддонах закладывали в предварительно разогретую печь до необходимой температу- ры 1150-1180оС 60. Вместе с тем, отходы нефтепереработки имеют неста- бильный состав, что может негативно сказываться на качестве пористого за- полнителя. Альтернативным природным сырьевым источником могут стать цео- литсодержащие породы, которые вспучиваются при 1100-12000С и образуют 12

пористую ячеистую структуру. При подшихтовке смеси плавнями возможно снижение температуры обжига гранулированного пеноцеолита до 850оС. В работе [58] проведено изучение свойств пористого гранулированного мате- риала на основе цеолитсодержащих пород при введении в состав сырьевой смеси различных углесодержащих добавок, а также установлено их опти- мальное количество для получения однородной пористой структуры. Над улучшением качества заполнителя и совершенствованием техно- логии производства значительные работы ведутся и зарубежом. В Великобритании в настоящее время выпускают три вида пористых заполнителей: на основе глин - керамзит «Leca», аглопорите «Аglite» и золы уноса - аглопорит «SYTOG» [68]. В этой же стране более половины монолитного и сборного железобето- на изготавливают на легких заполнителях. Имеются несколько разновидно- стей легких заполнителей с насыпной массой от 300 до 900 кг/м3. Наиболее легкие заполнители «Leca и Soloyt» получают вспучиванием глин, содержа- щих значительное количество органических примесей. Более тяжелыми яв- ляются заполнители Aglite и Ligat. Первый представляет собой вспученную глину на агломерационной ленте, а второй - спекшиеся, окомкованные ча- стицы из пылеугольной золы на агломерационной решетке. В производстве указанных легких заполнителей принципиальной новизны нет. В Австрии и других странах Западной Европы используют так называ- емый мелкий стекловидный заполнитель, подобный гранулированному шла- ку. В США выпускают вспученный перлит с опудриванием его огне- упорным порошком до поступления материала в печь 69. Американская фирма «Solite» выпускает легкий заполнитель из смеси сланцев, глины и слюды, в которых не должны содержаться органические примеси, вызываю- щие коррозию, пятна или расслоение 70. 13

Горнорудное управление США провело исследования и установила возможность изготовления легкого заполнителя из стеклобоя, остающегося после сжигания городского мусора. После процесса сепарации содержание стекла составляло 48% (по массе) от общего содержания остатка. Стеклобой измельчали до 0,074 мм в фарфоровой мельнице фарфоровыми шарами. Для измельчения потребовалось около 8 часов. Смесь наиболее оптимального со- става представлена из 78% стеклянного боя, 20% глины и 2% силикатного натрия. В исследованиях применялся глинистый сланец, в составе которого содержался каолинит, иллит, небольшое количество монтмориллонита и 50% свободного кварца. Глина в шихте выполняет следующие роли: пластифика- тора в процессе грануляции, стабилизатора соды в стеклобое, источника упрочнения обожженных гранул. Смесь силиката натрия имеет тенденцию к разбуханию при внезапном нагреве. Силикат натрия применяли в виде сухого порошка при весовом соотношении Na2OSiO2 = I:3,22. Обжиг производится в течение 15 минут при температуре 843°С. Гра- нуляция осуществляется в дисковом грануляторе диаметром 46 см. В резуль- тате получен заполнитель с насыпной плотностью 609 кг/м3. В Японии для изготовления искусственного легкого заполнителя ис- пользуют золу-унос от сгорания угля, содержащую 25-40 % частиц размером более 44 микрон, увлажняют в интервале 13-20% в зависимости от качества золы. Оптимальная температура обжига должна быть на 50-100°С ниже тем- пературы размягчения золы. Размер зерен заполнителя 5-15 мм, плотность в высушенном виде 1,4-1,5 г/см3, разрушающая нагрузка 900-1300 Н, а водопо- глощение - 12-14%. В Канаде изготавливается легкий заполнитель для бетона из шлама на основе органических отходов (древесной муки, торфа, осадка сточных вод). Прочность полученного заполнителя в 3 раза выше традиционных. Обзор отечественных и зарубежных литературных данных, касающих- ся пористых заполнителей и, на их основе легких бетонов показывает, что в 14

технологии их получения не использовались кварцевые порфиры в смеси с зауглероженной глиной. В связи с этим представляется целесообразным про- вести исследования по разработке состава шихты, технологии получения по- ристого заполнителя из отходов угледобычи и легкого бетона на его основе, что имеет не только важное научно-практическое, но и экологическое значе- ние. На свойства легкого бетона определяющее влияние оказывают харак- теристики искусственных пористых заполнителей. Поэтому в следующем разделе диссертации выполнен анализ литературных данных по влиянию технологических факторов на свойства легкого бетона. 1.2. Влияние пористого заполнителя и технологических факторов на свойства легкого бетона В современном индустриальном строительстве из сборных изделий и конструкций важное место для их изготовления занимают легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях. К числу видных специалистов в странах СНГ, внесших большой вклад в изучение и применение легких бетонов и изделий из них, относятся И.Н.Ахвердов, Ю.М.Баженов, Л.М.Ботвина, Г.А.Бужевич, Г.С.Бурлаков, А.И.Ваганов, А.В.Волженский, А.А.Волженский, И.М.Грушко, К.С.Завриев, М.М.Израилит, С.М.Ицкович, А.И.Иванов-Дятлов, И.А.Иванов, Н.А.Корнев, Р.Л.Маилян, С.А.Миронов, В.М.Москвин, О.П.Мчедлов-Петросян, Н.А.Попов, Б.Г.Скрамтаев, М.З.Симонов, Н.Я.Спивак, которые в своих рабо- тах доказали, что на качество легкого бетона влияет ряд факторов: расход цемента и его активность, водоцементное отношение, вид и качество пори- стого заполнителя, их однородность и гранулометрический состав, количе- ство добавок, способ приготовления бетона и укладка в конструкции. Содержание вяжущего в бетоне обусловливает формирование его структуры и свойств. Ряд авторов отмечают, что повышение расхода цемента 15

приводит к увеличению плотности, прочностных и деформативных свойств легкого бетона, вследствие образования вокруг зерен заполнителя плотной оболочки из цементного камня [19,20,28]. По мнению Попова Н.А. [48] увеличение плотности и прочности легко- го бетона с повышением расхода цемента наблюдается до определенного предела, после которого прочность нарастает незначительно. По-видимому, на расход цемента, при прочих равных условиях будет оказывать влияние и характер поровой структуры заполнителя, чему не уде- лялось внимания в предшествующих исследованиях. К основным факторам, определяющим прочность бетонов на пористых заполнителях, необходимо отнести водоцементное отношение. Для таких бе- тонов падение прочности наступает не только при повышенных, но и пони- женных значениях В/Ц. К примеру, водопоглощение аглопорита может ока- зывать неблагоприятное влияние на прирост прочности в том случае, если оно больше избытка воды, необходимого для придания бетону требуемой пластичости. Вместе с тем следует отметить, что для каждого вида заполнителя име- ется своя оптимальная величина водопотребности, которая и обеспечивает лучшие прочностные свойства. Как отмечается в работе [16] значительный отсос воды заполнителем и обезвоживание растворной части приводит к ухудшению технологических и физико-механических свойств легкого бето- на. И прочностные свойства бетона зависят от водопоглощения, формы зе- рен, шероховатости поверхности заполнителя, активности цемента, продол- жительности и условий твердения. Поэтому при подборе состава легкого бе- тона на пористом заполнителе важным является вопрос правильного опреде- ления водопотребности бетонной смеси. Средняя плотность и прочность легкого бетона зависят от структуры и физико-механических свойств заполнителя [8, 16, 19]. Однако основное вли- яние на данный показатель легкого бетона оказывает гранулометрический 16

состав пористого заполнителя и плотность его упаковки [13, 16]. В работах [19, 20] отмечается, что для получения легкого бетона с улучшенной струк- турой и наименьшей межзерновой пустотностью следует применять пори- стый заполнитель шаровидной или сфероидальной формой зерен. По нашему мнению, этого можно добиться правильным выбором гранулометрического состава пористого заполнителя. Автор работы 61 также приходит к выводу о том, что для обеспече- ния более высокой относительной прочности зерен керамзита, а затем керам- зитобетона, заполнитель должен иметь шарообразную форму. Трещины на поверхности зерен снижают прочность заполнителя и легкого бетона, а ка- верны приводят к увеличению расхода цемента. Н.А.Попов и другие [48] отмечают, что гравиеподобные заполнители по межзерновой пустотности имеют значительное преимущество перед щебнеподобными. У последних межзерновая пустотность находиться в пре- делах 50-65%, иногда достигает и 70%, а у гравиеподобных заполнителей – в пределах 42-47%. Исследования показали, что за счет лучшей уплотняемости легкобетонных смесей на заполнителях гравиеподобной формы бетон может иметь повышенную прочность при остальных равных условиях, чем бетон на заполнителях щебневидной формы. Пористая поверхность и ряд других специфических свойств пористых заполнителей в совокупности определяют особенности легких бетонов. Следует отметить, что легкий бетон является более однородным ма- териалом, по сравнению с тяжелым бетоном, ввиду относительно близкой пористости легкого заполнителя и цементно-песчаного компонента, а также повышенного сцепления заполнителя с цементным камнем. С.П.Онацкий 45 на основании своих исследований приходит к вы- воду о том, что для получения пористого заполнителя с наименьшей межзер- новой пустотностью, а следовательно, и легкого бетона на его основе с луч- шей структурой, необходимо применять заполнитель шаровидной или сфе- 17

роидальной формы с шероховатой поверхностью, обеспечивающей прочное сцепление с растворной частью. В то же время, автор подчеркивает, что сильно развитая поверхность заполнителя приводит к перерасходу вяжущего, а остеклованная поверхность заполнителя предопределяет слабое его сцепле- ние с цементным раствором. Существуют различные, порой противоречивые мнения относительно взаимосвязи прочности применяемых пористых заполнителей с прочностью легких бетонов. Однако большинство исследователей считают, что при од- них и тех же характеристиках растворной части прочность легкого бетона определяется в основном прочностью заполнителя. Бужевич Г.А считает, что чем прочнее пористый заполнитель, тем прочнее легкий бетон на его основе [14]. Ю.Д.Нациевский 37. выдвигает гипотезу о том, что зерна заполни- теля в бетоне подвергаются всестороннему обжатию вплоть до величины 0,8 R (граница образования макротрещин по О.Я.Бергу). После этого проис- ходит перераспределение усилий между раствором и заполнителем. Раствор, по его мнению, включается в работу (объем его уменьшается), а заполнитель исключается из работы (объем его возрастает). Автор также считает, что по- вышение прочности бетона пропорционально прочности заполнителя. Вместе с тем все исследователи приходят к общему мнению о суще- ствовании взаимосвязи прочности пористого заполнителя с прочностью лег- кого бетона. Однако количественное выражение этой связи у авторов совер- шенно различны. Соответственно и требования, выдвигаемые авторами к прочности заполнителей, неоднозначны. Это положение наглядно проиллю- стрировано в табл.1.1. 18

Таблица 1.1 Требуемая прочность заполнителя для обеспечения заданного класса легкого бетона Класс бетона по Минимально требуемая прочность пористого прочности на заполнителя, МПа сжатие В керамзитовый аглопоритовый щебень из 15,0 гравий щебень шлаковой пемзы 20,0 25,0 1,5 0,6 0,5 30,0 2,0 0,7 0,6 35,0 2,5 0,8 0,8 40,0 3,3 0,9 1,1 50,0 4,5 1,0 1,4 5,5 1,2 1,8 6,5 1,4 2,2 Из приведенных данных видно, что требуемая прочность керамзита может быть в 8-10 раз ниже прочности бетона. Для других пористых заполнителей эта разница еще более ощутима. Например, для аглопоритового щебня или щебня из шлаковой пемзы предъ- являются совсем иные требования, чем для керамзитового гравия. Связано это с различием в сырье, составе, структуре, форме, характере поверхности заполнителей, которые оказывают существенное влияние на характеристики бетона. Поэтому, вероятно, для каждого нового вида пористого заполнителя существует своя взаимосвязь его прочности с прочностью легкого бетона. В результате исследований А.И.Ваганова 16 и Ю.Е.Корниловича 38 была создана теоретическая система положений о прочности легкого бетона, которая условно рассматривается как двухфазная система. Теория прочности А.И.Ваганова опирается на исследованиях деформации и предела прочности керамзитобетона при сжатии. Основные положения данной теории кратко за- ключаются в следующем: - легкий бетон на данном виде крупного пористого заполнителя имеет определенную величину наибольшей прочности и предельной сжимаемости, 19

независимо от расхода цемента и других факторов. Учитывая это, процесс деформации бетона можно условно разделить на две фазы. В первой фазе увеличение прочности и предельной сжимаемости растворной части ведет к пропорциональному увеличению прочности и предельной сжимаемости бе- тонов, а во второй фазе эта пропорциональность нарушается; - показатели предельной сжимаемости раствора и бетона в первой фазе равны; - разрушение бетона при сжатии в первой фазе происходит по раствору, во второй фазе – по пористому заполнителю, а на границе фаз – по заполни- телю и раствору; - деформации бетона определяются деформациями растворной состав- ляющей. Деформации пористого заполнителя следуют за деформациями рас- твора, не оказывая на них влияния. Исследования Ю.Е.Корниловича дополняют, а в отдельных положениях полемизируют с теорией А.И.Ваганова. Теория Ю.Е.Корниловича основыва- ется на изучении структурной прочности легкого бетона как конгломерата. Автор выделяет три основных вида разрушения бетона на пористых заполни- телях: - по цементному раствору и заполнителю. - по цементному раствору и его контакту с заполнителем. - только по цементному раствору. В то же время автор считает, что возможно и различное сочетание дан- ных видов. Им была выдвинута теория об одновременном разрушении эле- ментов, определяющих прочность конгломерата легкого бетона в целом. Важным выводом работы Ю.Е.Корниловича является утверждение о воз- можности и целесообразности получения бетонов на слабых заполнителях, т.е. о целесообразности использования II фазы. Исследования, проведенные рядом ученых показали, что в капиллярах заполнителя диаметром более 0,05 мм, характерные для большинства видов 20

пористых заполнителей, из цементного теста проникает цементно-водная суспензия, количество которой тем меньше, чем меньше величина В/Ц бе- тонной смеси и размер открытых пор заполнителя [29]. Внутри капилляров крупного заполнителя происходит процесс гидратации цемента с образова- нием кристаллогидратов, срастание которых с поверхностью капилляров упрочняет заполнитель и обуславливает высокую силу сцепления последне- го с цементным камнем. Изучению адгезии заполнителей с цементным камнем и состояния контактной зоны посвящено много работ. Как показали исследования, повышенная связь пористого заполните- ля с цементно-песчаным компонентом сохраняется даже при высоких напря- жениях в бетоне близким к его пределу прочности. Сцепление цементного камня с заполнителем может превышать предел прочности при растяжении цементного камня и является одним из важных показателей, определяющим прочность бетона. Сцепление цементного камня с заполнителем зависит от многих фак- торов, которые влияют на свойства и строение контактной зоны. Исследователи отмечают три основных вида связей: - механическое сцепление за счет шероховатой поверхности заполни- теля; - ионная связь за счет прорастания решеток цементного камня и за- полнителей; - капиллярная связь, обусловленная наличием жидкой фазы на грани- це цементный камень – заполнитель. Высокая адгезия пористых заполнителей с цементным камнем, по сравнению с плотными, объясняется, прежде всего, хорошим механическим сцеплением пористой поверхности с раствором, а также когезионной прочно- стью цементного раствора вследствие меньшего водоцементного отношения и отсутствия седиментационных пор в зоне контакта с заполнителем. Если 21

заполнитель является инертным по отношению к цементному тесту, то сцеп- ление между ними определяется величиной адгезионных сил. Когда заполнитель вступает в химическое взаимодействие с цемент- ным тестом, соединяясь с Са(ОН)2, и способен к образованию простых гид- росиликатов кальция, сцепление в этом случае будет определяться силой атомных связей, превосходящих адгезионные силы. По вопросу приготовления легкобетонной смеси у исследователей имеются противоречивые мнения. В литературных источниках пористый за- полнитель рекомендуется применять водонасыщенным, смешивание компо- нентов осуществлять либо одновременно, либо вяжущее загружать после смешивания заполнителей и воды [8, 14, 19]. По вопросу предварительного увлажнения заполнителей перед перемешиванием с остальными компонен- тами ведутся дискуссии. Некоторые исследователи [20, 28] считают, что предварительное насыщение пористых заполнителей водой обеспечивает не- сколько большее нарастание прочности бетона, чем при использовании сухих компонентов. Другие [27, 39] считают более целесообразным применение за- полнителей с естественной влажностью. Следует также иметь в виду, что средняя плотность легкого бетона на предварительно увлажненных пористых заполнителях, превышает эту вели- чину для бетона на сухих заполнителях, особенно, для жестких бетонных смесей. В работе [67] показано, что в бетонной смеси и свежеотформованном бетоне на пористых заполнителях через поры происходит отсос влаги из це- ментного теста. При этом объем отсасываемой воды превышает объем возду- ха, отдаваемого тесту. В результате возникает градиент давления в контакт- ном слое между заполнителем и цементным тестом, обусловливающий по- вышение плотности цементного теста и улучшение его адгезии с заполните- лем. Данный эффект получил название «самовакуумирования». 22

В дальнейшем, при уменьшении количества воды в цементном камне, вследствие гидратации цемента, пористые заполнители возвращают ранее поглощенную воду, создавая благоприятные условия для протекания гидра- тации цемента и уменьшения усадочных явлений в цементном камне 61. По нашему мнению, применение заполнителя в естественном состоя- нии или его замачивание зависит от характера поровой структуры, его водо- поглощения и климатических условий эксплуатации конструкций. К приме- ру, в условиях сухого жаркого климата, вероятно, предпочтительно примене- ние неувлажненных заполнителей. Предварительное насыщение керамзита водой ухудшает условия фор- мирования контактной зоны из-за ослабления эффекта самовакуумирования и при этом микротвердость снижается на 15-25%. За счет расклинивающего действия воды микротвердость контактного слоя керамзита уменьшается, примерно, в 2 раза по сравнению с показателями центральных участков гра- нул [47]. Одним из важных теплотехнических характеристик легких бетонов, определяющих эффективность их применения в ограждающих конструкциях, является коэффициент теплопроводности. Теплотехнические свойства наружных ограждений особенно важны в связи с необходимостью экономии топливно-энергетических ресурсов и со- здания комфортных условий для жизни людей. По литературным данным из- вестно, что жилые здания теряют через стены 17% тепла, окна, балконы и двери – 35%, а также за счет воздухообмена – 48% [30]. По данным ЦНИИЭП жилища натурное обследование показало, что фактически терми- ческое сопротивление стен на 21% ниже проектного, увеличивает теплопоте- ри здания на 8-9%. По данным Иванова И. А [28] теплопроводность легких бетонов в зна- чительной степени зависит от влажности, например, повышение влажности 23

бетона со средней плотностью 1000 кг/м3 с 1 до 5% может увеличить тепло- проводность на 50%. Известны технические меры, направленные на повышение теплотехни- ческих свойств бетона на пористых заполнителях слитной структуры: сниже- ние насыпной плотности крупных заполнителей, использование эффектив- ных мелких пористых заполнителей, поризация растворной части бетона, ра- циональный подбор гранулометрического состава заполнителей и другие [15, 27]. С целью улучшения технологических и физико-механических свойств легких бетонов рекомендовано использование суперпластифицирующих до- бавок. Анализу литературных данных по этому вопросу посвящен следую- щий раздел диссертации. 1.3. Совершенствование свойств и технологии легкого бетона путем использования суперпластификаторов Одним из эффективных путей коренного совершенствования техноло- гии изготовления сборных и монолитных конструкций является использова- ние бетонных смесей повышенной удобоукладываемости. Увеличение по- движности смесей без повышения расхода цемента и при сохранении проч- ности бетона позволяет сократить затраты энергии на перемешивание и уплотнение смесей, уменьшает износ оборудования, улучшает санитарные условия труда в производстве железобетона [24, 26, 32]. С этой целью может использоваться литьевая технология изготовления сборных и монолитных железобетонных конструкций, предусматривающая использование высокопластичных бетонных смесей повышенной удобоукла- дываемости (осадка конуса более 15 см). При этом практически полностью отпадает необходимость в виброуплотнении бетонной смеси [15, 30]. Однако применение литых бетонных смесей с повышенным водосо- держанием имеет существенные недостатки, заключающиеся в возможности 24

расслоения смеси, удлинении сроков тепловой обработки, низкой конечной прочности бетона и неоднородности его строения, повышенной усадкой, их низкой трещиностойкости и долговечности. Кроме того, повышенная удобо- укладываемость смеси достигается при перерасходе цемента. Все это приво- дит к общей экономической неэффективности данной технологии. Более эффективным способом получения литых бетонных смесей явля- ется использование суперпластифицирующих добавок [9]. Суперпластификаторы представляют собой синтетические полимерные продукты, которые вводятся в бетонную смесь в количестве 0,1-1,0% от мас- сы цемента в пересчете на сухое вещество. Их пластифицирующее действие, как правило, ограничено во времени двумя-тремя часами после введения, так как под влиянием щелочной среды цемента они подвергаются частичной де- струкции. Вследствие этого их дальнейшее воздействие на реологические свойства бетонной смеси прекращается [9, 21, 22, 23, 25, 26]. Работы, выполненные в СНГ, свидетельствуют о том, что эффект от применения суперпластификатора может быть различным. Это зависит от ряда факторов, из которых основными являются вид применяемого цемента, его минералогический и вещественный состав. За последнее время опубли- кован ряд работ о механизме действия суперпластификаторов. Авторы вы- сказывают самые различные предположения о механизме пластификации су- перпластификаторов [9, 31, 32, 33, 62, 64]. Большинство авторов объясняют эффект пластификации образованием «скользких» оболочек вокруг отдельных частиц цемента, препятствующих их коагуляции [9, 31, 44, 55]. Причинами, препятствующими коагуляции це- ментных частиц и повышения подвижности смесей, могут быть: уменьшение сил притяжения между частицами в результате адсорбции [31], взаимодей- ствие суперпластификатора с ионами Са+2 на поверхности частиц с образова- нием гелеобразных кальциевополимерных соединений [9], повышение элек- трического заряда частиц на границе скольжения – дзета-потенциала [9], 25

улучшение смачивания частиц вяжущего водой [31], пептизации агрегиро- ванных флоккул цемента [44] за счет раздвигающего действия адсорбцион- ных слоев. Минералы клинкера обладают различной адсорбционной способностью по отношению к добавкам, поэтому их располагают в следующий ряд С3А>С4А>С3S>C2S, т.е. наибольшей адсорбционной способностью обладают алюминатные составляющие цементного клинкера [9]. Повышение в цементе содержания С3А, активной минеральной добавки осадочного происхождения и гипса приводит к увеличению адсорбции суперпластификатора. Адсорбция носит необратимый характер, не зависит от температуры и значительно уве- личивается с появлением продуктов гидратации портландцементов. Сопо- ставление результатов измерения подвижности бетонной смеси в зависимо- сти от дозировки и величин адсорбции суперпластификатора на различных вяжущих показало, что в случае высокой адсорбционной способности цемен- та для получения бетонной смеси высокой подвижности требуются повы- шенные дозировки суперпластификатора [9, 31]. К изложенному следует добавить то, что в выполненных в последнее время в ТашИИТ исследованиях, на примере поликарбоксилатного супер- пластификатора, уточнен механизм межфазных взаимодействий и установ- лен кислотно-основный характер хемосорбции молекул добавки с гидрати- рующимся цементом [64]. Наряду с этим, обоснована возможность получения самоуплотняющих- ся бетонных смесей и высокопрочного бетона на ПЦ М400 Д20 с применени- ем добавки поликарбоксилатного суперпластификатора и высокоплотного базальтового наполнителя [64]. Однако в литературных данных отсутствуют сведения о применении поликарбоксилатных суперпластификаторов для лег- ких бетонов. Вероятно, это связано с тем, что на основе пористых заполнителей не- возможно получить самоуплотняющиеся бетонные смеси. Поэтому более це- 26

лесообразным для улучшения свойств легкого бетона считаем использование российских суперпластификаторов. Свидетельством тому является то, что в литературных данных наибольшая информация имеется о них, особенно, о С-3 [9, 26, 31, 32, 49]. Основу суперпластификатора С-3 составляют натриевые соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Суперпластифика- тор С-3 производится в жидкой и сухой форме: в виде водорастворимого по- рошка светло-коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32%. При хранении не выделяет вредных газов или паров. Суперпластификатор С-3 в сухом виде не изменяет своих свойств в интервале температур от +85оС до -40оС с последующим полным оттаиванием. Водный раствор суперпластификатора С-3 сохраняет свои свойства при нагревании до 40-45оС. При нагревании раствора выше указанной температуры компоненты добавки подвергаются частичной де- струкции, что снижает пластифицирующий эффект. По этой же причине не рекомендуется предварительный разогрев бетонных смесей с СП добавкой С- 3. Суперпластификатор С-3 предназначен: - для резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетон- ных смесей без снижения прочности и показателей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении); - для существенного повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при сокращении расхода воды и неизменной удобоукладываемости); - для повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бето- нов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышения удобоукладываемости); 27

- для сокращения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бетонной смеси, физико-механических показателей и строительно- технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной сме- си). Суперпластификатор С-3 также является основой для изготовления ком- плексных добавок различного вида. Однако выявлены отрицательные эффекты от применения добавки СП С-3. Добавка С-3 содержит опасные в биологическом отношении фенол, формальдегид и производные нафталина, вызывающие как минимум экземы у рабочих. Недостатком добавки С-3 является также содержание в нем 6- 10% сульфата натрия Na2SО4 – активного высолообразующего агента, явля- ющегося причиной появления стойких высолов на поверхности бетона, бе- тонных изделий и кладочного раствора, который даже при малых концентра- циях может способствовать возникновению сульфатной коррозии бетона. Кроме того, добавка «С-3» замедляет твердение цементного теста и бе- тона в впервые 5-6 часов [9]. Однако в дальнейшем в возрасте 1-2 суток про- цесс гидратации интенсифицируется с соответствующим нарастанием проч- ности. При применении добавок суперпластификаторов на заводах сборного железобетона следует обращать внимание на некоторое замедление процес- сов гидратации цемента. Более осторожно следует пропаривать бетоны, изго- товленные из литых бетонных смесей. В ряде случаев следует увеличивать предварительную выдержку, но при этом можно сокращать время изотерми- ческого прогрева тепловлажностной обработки. Прочностные показатели можно регулировать за счет уменьшения скорости подъема температуры. В работе [21] указано на необходимость увеличения предварительной выдержки для литых бетонов, изготовленных с суперпластификатором «10-03». В противном случае, особенно при пропаривании по жесткому ре- жиму, происходит растрескивание и вспучивание изделий. При прочих рав- ных условиях время изотермической выдержки значительно влияет на проч- 28

ность бетона с суперпластификатором «10-03» так же, как и бетона без до- бавки [21]. Учитывая изложенные выше недостатки СП С-3, в России разработаны их новые разновидности. К ним относятся СП: «Дефомикс», «Линамикс» и «Реламикс» [71, 72, 81]. Аналогом СП С-3 является «Дефомикс». По своим потребительским свойствам СП «Дефомикс» относится к группе пластифицирующих - водо- редуицирующих добавок – суперпластификаторов. СП «Дефомикс» приме- ним для получения бетонов как низких, так и высоких марок по аналогии с С-3. При приготовлении бетона с пластифицирующей добавкой «Дефомикс» наибольший эффект достигается при использовании бездобавочных порт- ландцементов. СП «Дефомикс» позволяет: - получить бетонную смесь с содержанием воздуха 0,8-1,5%; - повысить прочность бетона на 25-30% (при О.К.=const, прочность по- вышается на 30-50%, при В/Ц=const не происходит снижения прочности бе- тона); - экономить вяжущее (цемент) в бетонных смесях без снижения проч- ности на 7-15%; - получить высокоподвижные смеси, укладываемые без вибрации с уплотненной структурой цементного камня и улучшенной текстурой поверх- ности. Пластификатор «Дефомикс» обладает ингибирующими свойствами по отношению к арматуре. По сравнению с добавкой С-3 добавка «Дефомикс» уменьшает объем вовлеченного воздуха с 3,3% (С-3) до 1,1%. Очевидно, что такая добавка СП будет недостаточно эффективной для легких бетонов. Добавка «Линамикс» относится к пластификаторам 2-й группы. Явля- ется комплексным продуктом, состоящим из натриевых солей полиметилен- нафталинсульфокислот с модификатором замедляющего схватывание на ос- нове лигносульфонатов. «Линамикс» рекомендовано использовать в качестве 29

пластифицирующей добавки для растворов и бетонов. Использование пла- стификатора «Линамикс» позволяет: - повысить удобоукладываемость бетонных и растворных смесей с П1 до П3; - повысить прочность бетона (при сохранении удобоукладываемости) на 15%; - повысить водонепроницаемость бетона (при сниженном В/Ц) на 1-2 ступени; - повысить живучесть бетонной смеси до 2,5 часов. В зависимости от требований к бетону, «Линамикс» рекомендовано вводить в количестве 0,3-0,4% от массы цемента. При этом, чем больше ко- личество добавки, тем больше замедляется срок схватывания. Поэтому не допускается введение добавки выше 0,5%. Пластификатор «Линамикс» до- бавляют в бетоносмеситель в виде водного раствора плотностью 1,16- 1,18 г/см3 через дозатор воды или добавки. Из изложенного очевидно, что добавку «Линамикс» не эффективно ис- пользовать для сборных железобетонных изделий, в том числе и из легкого бетона. Более эффективной является добавка «Реламикс». «Реламикс» - промышленная смесь роданида и тиосульфата натрия и полинафталинметиленсульфоната натрия. Содержит примеси сульфата натрия и смолистых веществ, относится к суперпластификаторам и ускори- телям твердения [72]. Комплексная добавка «Реламикс» предназначена для: - резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетонных смесей с одновременным увеличением прочности и без снижения показате- лей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении); - существенного повышения физико-механических показателей и стро- ительно-технических свойств бетона, в том числе морозостойкости и водоне- 30

проницаемости (при сокращении расхода воды и неизменной удобоуклады- ваемости); - повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения фи- зико-механических показателей и строительно-технических свойств бетонов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышения удобоукладываемости); - снижения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бе- тонной смеси, улучшения физико-механических показателей и строительно- технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной смеси). Рекомендуемая дозировка комплексной добавки «Реламикс» - 0,6-1,0% массы цемента (в расчете на сухое вещество). Дозировка зависит от назначе- ния бетонной смеси, содержания в цементе трехкальциевого алюмината, ак- тивных минеральных добавок и дисперсности цемента. Добавка «Реламикс» перед применением должна быть растворена в во- де до концентрации 30-35% (плотность 1,18-1,2 г/см3). Рабочий раствор сле- дует дозировать (в расчете на сухое вещество) в бетоносмеситель через доза- тор химических добавок или через дозатор воды. К новым разновидностям зарубежных СП относятся «Fort Rise» и «Si- kament-FFN» [75]. FortRiseTM-Express (Экспресс) суперпластификатор для малопрогрев- ной и беспрогревной технологии, позволяет существенно уменьшить или от- казаться от термовлажностной обработки. Добавка является суперпластифи- катором с эффектом ускорения твердения. Рекомендуемая дозировка: 0,6% от массы цемента по сухому веществу. FortRiseTM-Middle (Мидл) универсальный суперпластификатор, при- меняется при приготовлении товарного бетона, а также бетонных и железо- бетонных изделий различного назначения. Кроме этого, добавка применима при беспрогревной и малопрогревной технологии. 31

Рекомендуемая дозировка: 0,4-0,6% от массы цемента по сухому веще- ству. FortRiseTM-Light (Лайт) экономичный суперпластификатор, для произ- водства изделий из бетона и железобетона с применением термовлажностной обработки (ТВО). Рекомендуемая дозировка: 0,3-0,4% от массы цемента по сухому веще- ству. СП «Sikament-FFN» рекомендуется использовать для бетона: - монолитных бетонных и железобетонных конструкций; - сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, в том числе предварительно напряженных. Добавка, как суперпластификатор: - повышает удобоукладываемость бетонной смеси; - увеличивает раннюю и конечную прочность бетона (через 1 сут на 40%, 28 сут – 15%); - повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетона [77]. Рекомендуемая дозировка добавки – 0,8-3% от массы цемента (на 100 кг цемента 800-3000 г). Оптимальная дозировка определяется в зависимости от класса бетона, качества цемента и заполнителей, соотношения цемента и воды, а также температуры окружающей среды. СП применяется путем до- бавления к воде затворения или введением напрямую в свежую бетонную смесь с низкой подвижностью. Во втором случае продолжительность пере- мешивания смеси с добавкой должна быть не менее 3 мин. Однако, следует отметить, что по причине глобального экономического кризиса, эти добавки из дальнего зарубежья в Узбекистан не поставляются. Из российских, анализированных выше добавок, по механизму дей- ствия и технологическому эффекту, наиболее целесообразным для улучше- ния свойств легкого бетона является СП «Реламикс». Тем более, что эта до- бавка используется в мостостроении Узбекистана. 32

В работах [12, 57, 60] авторы ограничивались разработкой составов легкого бетона на полученных из некондиционного сырья пористых заполни- телях. По-нашему мнению, в целях успешного решения задач интенсифика- ции и ресурсосбережения в строительстве, следует легкие бетоны на таких заполнителях разрабатывать с применением эффективных суперпластифика- торов. С учетом изложенного анализа современного состояния производства пористых заполнителей из различного сырья, влияние этих заполнителей на свойства легкого бетона, а также использования современных суперпласти- фикаторов, позволяющих интенсифицировать технологические процессы и улучшать физико-механические характеристики бетонов, нами определены цель и задачи исследований для выполнения данной диссертационнойработы. Целью работы является обоснование возможности получения пористо- го заполнителя из кварцевого порфира и зауглероженной коалинитовой гли- ны, разработка эффективных составов легкого бетона на его основе с улуч- шенными свойствами путем применения добавки суперпластификатора (СП). Задачи исследования: 1. Разработать состав шихты из кварцевого порфира и зауглероженной глины для пористого заполнителя и технологию его получения. 2. Изучить фазовые новообразования в пористом заполнителе, особен- ности его структуры и основные физико-механические показатели. 3. Получить легкие бетоны на пористом заполнителе. 4. Исследовать технологические и физико-механические свойства лег- кого бетона. 5. Определить влияние добавки суперпластификатора на свойства це- ментного вяжущего и легкого бетона. 33

6. Выполнить опытно-промышленную апробацию получения пористого заполнителя и легкого бетона на его основе, обосновать технико- экономическую эффективность разработки. Выполнение поставленной цели может быть достигнуто при условии выполнения поставленных задач исследования путем применения современ- ных методов и достижений науки и технологий. Это позволит сэкономить топливоэнергетические и минеральные ресурсы нашей республики, расши- рить номенклатуру пористых заполнителей для легкого бетона и выполнить объемы строительства поставленных перед строительным комлексом прави- тельством Республики Узбекистан. Таким образом, получение экономического по расходу цемента легкого бетона с улучшенными свойствами конкурентоспособного с керамзитобето- ном возможно при условии использования пористого заполнителя из кварце- вого порфира и легкоплавкой зауглероженной каолинитовой глины, а также добавки суперпластификатора пластифицирующе-ускоряющего действия. Предполагается, что содержащийся в каолинитовой глине уголь (34%) обеспечит равномерное вспучивание гранул при обжиге и крупнопористое его строение с образованием устойчивых минералов. Этим могут быть и обу- словлены отличительные положительные особенности структуры пористого заполнителя и его влияния на свойства легкого бетона в сравнении с керам- зитом. 34

ВЫВОДЫ 1. Анализ литературных данных показал, что выпускаемые в Узбеки- стане искусственные пористые заполнители не всегда отвечают норматив- ным требованиям. Вместе с тем, запасы сырьевых ресурсов для получения качественных заполнителей из года в год уменьшаются. Возрастающие объ- емы строительства диктуют необходимость разработки новых видов искус- ственных пористых заполнителей на базе местных сырьевых ресурсов и от- ходов промышленности. 2. Обзор отечественных и зарубежных литературных данных о пори- стых заполнителях и легких бетонах на их основе показал, что в технологии их получения не использовались кварцевые порфиры в смеси с зауглерожен- ной каолинитовой глиной, запасы которых в Ангренском бассейне Узбеки- стана насчитываются десятками млн.тн. В связи с этим, представляется целесообразным провести исследования по получению пористого заполнителя с применением отходов угледобычи и легкого бетона на его основе, что имеет не только важное научно- практическое, но и экологическое значение. 3. Ранее разработанные в Узбекистане пористые заполнители из некон- диционного сырья и легкие бетоны на их основе по своим свойствам не отве- чают современным требованиям интенсификации и ресурсосбережения в строительстве. 4. Анализом литературных данных установлено, что технологические и физико-механические свойства легкого бетона могут быть улучшены, а ре- сурсосбережение в производстве изделий и конструкций обеспечено приме- 35

нением эффективных суперпластифицирующих добавок. Выявлено, что по техническим и экономическим соображениям, для этой цели эффективно ис- пользовать российские суперпластификаторы нового поколения, отличаю- щиеся высокой пластифицирующей способностью и ускоряющим эффектом твердения цемента в бетоне. 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИНЯ- ТЫХ МАТЕРИАЛОВ 2.1. Методика исследований В работе применяли не только общепринятые методы анализа, но и специальные. Рентгеноструктурный анализ применяли для исследования фа- зового состава образцов заполнителя, подвергнутых термической обработке при различных температурах. Этот метод проводили на дифрактометре УРС–50 счетчиком Гейгера и рентгеновской трубкой БСВ–3. В работе ис- пользовали трубку с медным антикатодом – Cu и К излучением. Величины межплоскостных расстояний и интенсивность их линии для каждого минера- ла согласовались со справочными и табличными данными. Термический анализ проводили на пирометре Н.С. Курнакова, позво- ляющего одновременно фиксировать кривую нагревания образца (Т) массой 500 мг и разницу температуры между эталоном и исследуемым образцом при скорости подъема температуры 10 +120С в мин. В качестве эталонного веще- ства применяли прокаленный глинозем. Дериватографический анализ сырьевых материалов и фазовые составы заполнителя выполняли на дериватографе системы Л.Эрдей, Ф.Паулик и П.Паулик. Скорость нагревания проб до температуры 1200оС составила 2 град/мин. Структуру бетона исследовали методами: 36

- дифференциально-термическими и рентгенографическими анализами. Минералогический состав сырья и заполнителя на установке ДРОН–0,5, термографический анализ выполняли на Q–Деривотографе. Химический анализ исходной глинистой породы и отходов угледобычи изучали в соответствии с методами химического анализа силикатов по общей методике. Метод ртутной порометрии использовали для исследования количе- ственных значений распределения пор по размерам в образцах заполнителя в процессе термической обработки сырцовых гранул. Принцип метода основан на проникновении на несмачивающее керамическое тело жидкости – ртути путем ее вдавливания в образец при возрастающем внешнем давлении. Поромером низкого давления (ниже атмосферного) определяются поры размером от 15 до 800 мкм, поромером высокого давления (давление до 1000 МПа) от 15 до 0,001 мкм. Поромером высокого давления Плагенова мо- дели ПА – За можно определить пористость от 50 до 0,004 мкм. Исследования количества стекловидной фазы заполнителя разработаны в институте НИИ Керамзит [18], основанных на полном растворении стекло- фазы в плавиковой кислоте в противоположность кристаллическим состав- ляющим керамзита и использована для оценки относительного качества гра- нул заполнителя. Методы исследования прочности гравия, предусмотренные ГОСТ 9758-83, не могут быть признаны совершенными по той причине, что в мо- мент испытания на гранулы заполнителя передается нагрузка по методам контактов их между собой, и уплотнение в цилиндре происходит за счет от- ламывания краев гранул. По данным С.М. Ицковича [29] прочность гранул керамзита (Rзерен) взаимосвязана с прочностью при сдавливании в цилиндре (Rсж). При этом он вывел зависимость, по которой (2.1) 37

То есть показатели прочности керамзита при его испытании в цилиндре меньше действительной прочности в 3-4 раза. Прочностные характеристики бетона устанавливали на кубах 10х10х10 см и 15х15х15 см, коэффициент Пуассона , морозостойкость, модуль упру- гости, деформации продольные и поперечные согласно нормативным требо- ваниям. Для определения предела прочности на осевое сжатие изготавливали призмы, предложенные М.З.Симоновым [26], размером 10х10х40 см. После определения предела прочности при растяжении Rp по усилиям раскалывания по формуле: (2.2) где Р – максимальное разрушающее усилие, кН; d – длина ребра, см. Испытанную призму делили на 4 куба путем накладывания друг на друга расколотых половинок. Определение призменной и кубиковой прочно- сти при сжатии производили по стандартным требованиям. Начальный модуль упругости определяли по трем призмам, на гранях которых поочередно устанавливали по средней линии грани симметрично относительно торцов образца индикаторы часового типа с ценой деления +0,01. Базу измерений деформаций принимали равной 20 см, до начала испы- таний призму центрировали по приборам, а затем испытывали при нагрузке 0,2-0,1 от разрушающей, расчитанной по результатам испытания предыду- щих трех призм. Во избежание неточности показаний приборов при изучении напряже- ния от нуля до σ = 0,1 Rр, величину начального модуля упругости (Ео) опре- деляли по деформациям (Е), замеренным на первой и второй ступенях, а именно: 38

Ео  0,2Rпр  0,1Rпр (2.3) 2 1 Испытания на изгиб проводили до разрушения одним сосредоточен- ным грузом в середине. При определении предела прочности на осевое растяжение использо- вали половинки призмы, а усилия от плиты пресса на каждую половинку пе- редавали через стальную проволоку диаметром 5 мм и длиной, равной ши- рине призмы (куба). Морозостойкость бетонов определяли следующим образом. Кубы раз- мером 10х10х10 см насыщали водой и при температуре –15оС замораживали в холодильной камере по два цикла в сутки. Высушивание образцов проводили в сушильном шкафу с терморегуля- тором при температуре 100оС – до постоянной массы, охлаждение перед за- грузкой в ванну с водой в течение 4 ч и увлажнение 4 ч в воде при темпера- туре +20оС. Оптимизацию составов шихты заполнителя, технологических режимов спекания, а также легкого бетона проводили методом математического пла- нирования экспериментов. Для описания исследуемых свойств использовали полиноминальные модели второго порядка с тремя переменными факторами [41, 42]: У = ао + а1х1 + а2х2 + а3х3 + а11х12 + а22х22 + а33х32 + а12х1х2 + а13х1х3 + + а23х2х3 + а123х1х2х3, ( 2.4) где У – параметр оптимизации; х1, х2, х3 – переменные факторы; ао, … а123 – коэффициенты уравнения регрессии. Для реализации активного эксперимента был выбран ортогональный план 23 согласно рекомендациям [41, 42]. 39

При регрессивном анализе проверяли статистические гипотезы об од- нородности дисперсии в строках плана эксперимента, значимость коэффици- ентов уравнений регрессии и адекватность модели. Коэффициент полинома определяли по формуле: N 15 (2.5)  x уi1 1  11 а1 N 15  хi12 11 Свободный член уравнения определяли по формуле: а0 = а01 – а11(х111)2 – а22(х211)2 – а33(х311)2, (2.6) (2.7) N 15 а  x угде i1 1  11 с1 N 15  хi1 11 N 15 х   x11 2 i12 11 (2.8) iN Значимость коэффициентов уравнения определяли по t-критерию: t  ai , (2.9) б{ai} где б{аi} для коэффициентов а1, а2, …, а10 определяли по формуле: n3 2 1 i1 i 1 N (n 1) N 15 (2.10) б  ( у  у )2{У}  i1 Адекватность (тождественность) описания свойств шихты полиномом второй степени проверят, используя F-критерий: б 2* F бi R у} , (2.11) 2{ 40

где 2 б б2  R ;1 fR N 15 2 N 15 N 15    б  у  а  х у2 * - дисперсия; R 1 1 i1 1 i1 i0 i1 f1 = N-(R+1) – число степеней свободы; К – количество коэффициентов полинома. При приготовлении легкобетонной смеси порядок загрузки и переме- шивания компонентов приняли согласно результатам ранее выполненных ис- следований. Все компоненты дозировали с точностью до 0,5%: вяжущие, пе- сок и воду – по массе, а пористый заполнитель – по объему. Добавку «Рела- микс» перед применением растворяли в воде до концентрации 30-35% (плот- ность 1,18-1,2 г/см3). Рабочий раствор дозировали через воду затворения бе- тонной смеси. Для формования образцов в лабораторных условиях применяли вибро- площадку с амплитудой колебания 0,5 мм, частотой 2800 кол/мин и пригру- зом из расчета 40х10 Па. Образцы изготавливали в индивидуальных жестких металлических формах. Фактический состав бетона рассчитывали по объем- ной массе свежеуложенной бетонной смеси. Твердение образцов проходило при нормальных температурно- влажных условиях в течение 28 сут, а также при пропаривании через 2-5 ч после их изготовления по режиму 3+6+3 ч, с температурой изотермического прогрева 80-85оС. 2.2. Анализ характеристик кварцевого порфира Кварцевые порфиры известны во многих областях вулканической дея- тельности: Новая Зеландия (Маршал, 1935), Северная Америка (Феннер, 1937, Джильберт, 1938), Суматра (Штен, 1934), Япония (Коцу, 1934), Кам- чатка. Состав их не всегда отвечает риолитам и дацитам, но близок к ним, и 41

обыкновенно, эти породы богаты кремнеземом. Кварцевые порфиры более древнего возраста обнаружены в Центрально-Азиатском регионе – Казах- стане, Киргизстане и Узбекистане. Кварцевые порфиры это древние эффу- зивные породы гранитового состава. По свойству кварцевый порфир мягко- плавкое сырьё, структура пород порфировая, причем порфировые выделения представлены обычно кварцем и полевым шпатом. Кварцевые порфиры относятся к палеозойскому периоду. Как правило, эти породы относятся к кислым. Завершающее формирование зернистой структуры подзон, с образованием эффузивных кислых пород, произошло в конце палеозоя. Общий вид горной породы кварцевого порфира приведен на рис. 2.1. Ангренское месторождение кварцевых порфиров удобное в плане гор- но-технических и транспортно-экономических условий с целью использова- ния их для производства пористых заполнителей. Запас Ангренского место- рождения около 50 млн.м3 и имеет перспективу для производства пористого заполнителей и песка для легких бетонов. Это месторождение расположено в 50 км от г. Алмалыка и 100 км от Ташкента. В качестве сырья для производ- ства пористого заполнителя изучали кварцевые порфиры, химический состав которых представлен в таблице 2.1. Таблица 2.1 Химический состав кварцевых порфиров Сырьё SiO2 AL2O3 TiO2 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O К2O H2O P2O3 п.п.п. Квар- 72,36 14,17 0,33 1,55 0,09 0,52 1,38 2,85 4,56 1,09 0,09 1,09 цевые пор- фиры Данные, приведенные в табл.2.1 показывают, что в кварцевых порфирах содержится большой процент силикатов и оксидов железа, калиевого полево- го шпата, как так К2О содержится 4,56 %. Большая потеря массы при прока- 42

ливании (п.п.п.) позволяют судить о содержании гидратных соединений. Ос- новная масса состоит из кальцита, магматита, апатита. Рис.2.1. Общий вид горной породы – кварцевого порфира Исследование физико- химических процессов фазообразо- вания при обжиге кварцевого пор- фира осуществляли путем термооб- работки исходной пробы при раз- личных температурах с выдержкой при них в течение 1 часа. Продукты обжига исследовали методом рентгенофазового анализа. Съемку рентгенограмм осуществляли на рентгеновской установке ДРОН-2,0 при медном излучении антикатода и скорости съемки 2 гард/мин. На рентгенограмме исходной пробы кварцевого порфира регистриру- ются дифракционные линии с d/n (A): каолинита – 7,12; 3,57; 2,78; 2,55; 2,33; 2,28; 1,98; 1,54; 1,48 и др., β – кварца – 4,26; 3,34; 2,45; 2,28; 2,12; 1,81; 1,66; 1,54; 1,37; 1,28; 1,25 и др., а также ильная линия гидрослюды – 10,02 А (рис.2.2 и табл.2.2). После обжига при температуре 600оС, т.е. выше температуры термического разложения кристаллической решетки каолинита, на рентгенограмме пропадают рефлексы каолинита и она представлена дифракционными линиями β – кварца. Начиная с температуры 1100оС на рентгенограммах обнаруживаются четкие линии муллита 3Al2O3 2SiO2 с межплоскостными расстояниями d/n, А: 5,40; 3,38; 2,87; 2,69; 2,54; 2,20; 1,59; 1,52; 1,44 и др., а также линии β – кварца. 43

При 1200оС помимо линий β – кварца и новообразованного муллита обнаруживаются дифракционные линии полиморфной формы кремнезема — β – кристобалита с d/n, А = 4,03; 3,13; 2,87; 2,49; 2,12; 1,59; 1,52; 1,33; 1,27 и др. С дальнейшим повышением температуры происходит полное перерож- дение β – кварца в полиморфную форму β – кристобалита и уже при 1300оС исчезает большинство дифракционных линий β – кварца, а при 1400 и 1500оС они полностью отсутствуют на рентгенограммах. При 1500оС рентгенограмма представлена дифракционными линиями муллита и β – кристобалита, однако интенсивность линий ниже, чем при обжиге при 1400оС. Это свидетельствует о том, что часть этих фаз начала растворяться в образующемся с повышением температуры силикатном расплаве, который является в обожженном продукте рентгеноаморфной стеклофазой. 44

Рис.2.2. Рентгенограмма кварцевых порфиров Наибольшей интенсивностью дифракционных линий отличается рентгенограмма продукта обжига при 1300оС, что свидетельствует об относительно небольшом содержании силикатного расплава. Следовательно, для избежания снижения пористости вследствие уплотнения спеченного гранулированного пористого материала за счет обра- зования силикатного расплава, температура обжига не должна превышать 1300оС. На кривой ДТА отмечаются два эндотермических и один экзотермический эффекты. Первый эндотермический эффект при 45

температуре 140оС связан с удалением низкотемпературной межслоевой воды присутствующего в пробе первичного Ангренского каолина минерала гидрослюды содержащего межслоевую воду (рис.2.3). Потеря воды при данном эндотермическом эффекте регистрируется на кривых ДТG и ТG. Величина потери, рассчитанная по кривой ТG составляет 19 мг, а от общей массы пробы потеря межслоевой воды составляет 1,32%. При температуре 560оС наблюдается основной эндотермический пик, связанный с дегидратацией минерала каолинита и разрушением его кристаллической структуры по реакции: о При этой температуре потеря по кривой ТG составляет 126 мг, а от об- щей массы пробы потеря составляет 8,40%. При температуре 9400С на кривой ДТА отмечается экзотермический эффект связанный с перекристализацией аморфных продуктов разложеня каолинита и образованием промежуточной фазы первичного муллита и аморфного кермнзема по реакции: о Таблица 2.2 Рентгенофазовая идентификация минералов пробы кварцевого порфира из Ангренского каолин-буроугольного месторождения .№ Угол Межплоскостное Интенсивность пика минерала Идентифицированный расстояние, da/n, нм по картотеке ASTM, % минерал по картотеке ASTM отражения θ, СоКа 0,712 100 Каолинит 1. 7020’ 0,445 50 Каолинит 2. 11056’ 0,434 60 Каолинит 3. 11086’ 0,424 50 β-кварц 4. 120 14’ 0,417 60 Каолинит 5. 120 36’ 0,381 40 Каолинит 6. 130 54’ 0,375 20 Каолинит 7. 130 76’ 0,356 100 Каолинит 8. 140 52’ 46

9. 150 48’ 0,334 100 Кварц 10. 150 86’ 0,307 20 Каолинит 11. 19 000’ 0,274 20 Каолинит 12. 200 38’ 0,256 70 Каолинит 13. 200 74’ 0,252 40 Каолинит 14. 210 00’ 0,249 80 Каолинит 15. 210 30’ 0,245 50 β-кварц 16. 200 00’ 0,238 70 Каолинит 17. 220 50’ 0,233 90 Каолинит 18. 230 00’ 0,228 50+80 β-кварц+ каолинит 19. 230 58’ 0,223 40+40 β-кварц+ каолинит 20. 240 88’ 0,212 50 β-кварц 21. 260 76’ 0,199 70 Каолинит 22. 290 50’ 0,181 90 β-кварц 23. 300 00’ 0,178 60 Каолинит 24. 310 50’ 0,170 30 β-кварц 25. 320 30’ 0,167 50 β-кварц 26. 320 62’ 0,165 80 Каолинит 27. 330 50’ 0,161 70 Каолинит 28. 350 50’ 0,153 90+60 β-кварц+ каолинит 29. 360 90’ 0,148 90 Каолинит 30 380 02’ 0,149 40 β-кварц 31. 400 28’ 0,138 80 β-кварц 32. 400 64’ 0,137 90 β-кварц 33. 410 82’ 0,133 60 Каолинит 34. 430 24’ 0,130 70 Каолинит 35. 440 02’ 0,128 60+60 β-кварц+ каолинит 36. 450 50’ 0,125 70+40 β-кварц+? 37 480 30’ 0,119 80+40 β-кварц+ каолинит 38. 490 26’ 0,117 70 β-кварц 39. 500 90’ 0,115 70 β-кварц 40 550 86’ 0,108 80+30 β-кварц+ каолинит 47

Рис. 2.3. Дериватограмма кварцевых порфиров 48

На кривых ДТG и ТG при температуре 940оС потери массы не наблюдается. Непосредственно перед экзоэффектом при 940оС кривая ДТА имеет небольшое поднятие при 800оС с последующим изгибом вниз, что свидетельствует о хорошей степени кристаличности пробы первичного Ангренского каолина, позволяющей сохраняться остаткам каолинтовой структуры до 800оС с некоторым количеством воды, теряющейся сразу после этой температуры, о чем свидетельствует едва заметный изгиб на кривой ТG. 2.3. Анализ характеристик Ангренской зауглероженной каолинитовой глины Химический анализ Ангренской зауглероженной каолинитовой глины представлен в табл.2.3, из которой видно, что содержание оксида алюминия характеризует глину, в составе которой большой процент глинистых ве- ществ, незначительное количество оксида железа, а по оксидам натрия и ка- лия можно судить о наличии в глине полевого шпата. Большой процент по- терь при прокаливании свидетельствует о том, что в глине содержатся орга- нические примеси и дегидратационный глинистый минерал. На рис.2.4 приведен общий вид Ангренской зауглероженной каолинитовой глины. Таблица 2.3 Химический состав Ангренской зауглероженной каолинитовой глины Проба SiO2 AL2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO CO3 Na2O K2O П.п.п. Сумма Ангренс- 40,8 38,40 0,61 3,21 0,64 0,31 0,40 3,14 2,16 11,2 100,81 кая глина Анализируя химический состав приведенный в табл.2.3, можно сделать вывод, что по количеству кремнезема, глинозема и воды (п.п.п.) каолин Ан- гренского месторождения близок к теоретической формуле каолина - AL2O3 · 2SiO2 · 2Н2О. 49