НАЙРЛАГА БОЛОН АРЧИЛГААНЫ ТӨРЛӨӨС ХАМААРСАН ГУРВАЛСАН

ПУЦЦОЛАН МАТЕРИАЛД СУУРИЛСАН БЕТОНЫ ШИНЖ ЧАНАРЫН СУДАЛГАА

Жанчивдорж.Х, Оюунбилэг.Д

ШУТИС ДаТС Технологийн салбар kh_janchiv@naver.com, oyunbileg1@yahoo.com

Abstract:

This study discussed the influence of mixtures and curing conditions on the

development of strength and microstructure of RPC using ternary pozzolanic materials.

Through pilot experiment, various RPC was manuFctured by adding single or mixed

ternary pozzolanic materials such as silica fume, blast furnace slag and fly ash by mass

of cement, up to 0~65%, and cured by using 4 types of method which are water and air-

dried curing at 20ºC, steam and hot-water curing at 90ºC. The results show that the use

of ternary pozzolanic materials and a suitable curing method are an effective method for

improving development of strength and microstructure of RPC. The unit volume of

cement was greatly reduced in RPC with ternary pozzolanic materials and unlike

hydration reaction in cement, the pozzolanic reaction noticeably contributes to a

reduction in hydration heat and dry shrinkage. A considerable improvement was found

in the flexural strength of RPC using ternary pozzolanic materials, and then the

utilization of a structural member subjected to bending was expected. The X-ray

diffractometer (XRD) analysis and Scanning Electronic Microscope (SEM) revealed that

the microstructure of RPC was denser by using the ternary pozzolanic materials than

the original RPC containg silica fume only.

Түлхүүр үг: урвалжих идэвхтэй нунтаг бетон, гурвалсан пуццолан материал, бат

бэх, бичил бүтэц, арчилгаанытөрөл

1. Оршил

Канад улсын эрдэмтэн Richard 1990-ээд оны эхэн үед бетонд металл утас(өндөр

уян чанартай) хольж шахалтын бат бэх нь 800МПа хүртэл онцгой өндөр бат бэх

бетон гаргаж авсан.[1]Урьд өмнө ердийн бетонд том дүүргэгчийг ашиглаж байсан

бол шинээр гаргаж байгаа бетонд (0.5mm диаметртэй буюу түүнээс бага) дүүргэгч

ашигласнаар цементийн гелийг гадаргуугаар нь холбох хэмжээг багасгаж цемент

ба цахиурын тоосонцрыг тохиромжтой харьцаагаар хольж, ус-цементийн харьцааг

W/C=0.2 хүртэл бууруулснаар цементийн чулуу хатуурч бетоны нүх сүв багасаж

шахалтын бат бэхийг нэмэгдүүлээд зогсохгүй, өндөр уян налархайжуулагч ба ган

утас хольсноор өндөр хөдөлгөөнт чанар болон өндөр хатуулагтай нийлмэл

материал гаргаж авсан юм.[2] Үүнийг урвалжих идэвхтэйбетон (УИНБ) гэж нэрлэсэн.

УИНБ-ыг анх 2 төрлөөр гаргаж авсан байдаг. Нэгдүгээрт нь өндөр температурын

арчилгаанд (250~400ºC, 50МПа даралттайгаар) боловсруулагдсан шахалтын бат

бэх нь 650~810МПа УИНБ 800. Хоѐрдугаарт нь тасалгааны температурт (20ºC)

эсвэл уурын арчилгаа (90ºC) боловсруулсан шахалтын бат бэх 170~230МПа УИНБ

200 гэж нэрлэсэн. УИНБ-ыг өндөр барилгын сууринд, зам гүүрийн хийц эдлэл,

алслал урттай гүүр, усан сан, нисэх онгоцны буух зам талбай мөн түүнчлэн онцгой

төрлийн бүтээц эдлэлийг үйлдвэрлэхэд, янз бүрийн хүнд, химийн үйлдвэрээс гарч

буй хог хаягдлыг хадгалах байгууламжид ашиглах бүрэн боломжтой. УИНБ нь том

дүүргэгч огт ашиглахгүйгээр зөвхөн 0.5мм-ээс доош диаметртэй нарийн элс

ашиглаж, цементийн жин нь ойролцоогоор 850~1000кг/м3 тутамд ашигладаг. Энэ нь

том дүүргэгч ашигласан өндөр бат бэхтэй, өндөр үзүүлэлттэй бетонтой

харьцуулахад цементийн хэмжээ маш их байна. Иймд эрдэс нэмэлт болох

цахиурын тоосонцрыг цементийн жингийн(SF/C) ойролцоогоор 25%-д нэмсэн

хэдий ч нягт нь 2.5~3.0тн/м3 гарч өндөр бат бэхтэй бетонтой харьцуулбал нягт

ихтэй байгаа нь асуудал болж байна.[3]УИНБ-ны үндсэн ухагдахуунд суурилан

физик механик шинж чанарыг судлаад зогсохгүй эдийн засгийн үр ашиг, практик ач

холбогдол гэх мэт янз бүрийн чиглэлээр УИНБ-ыг сайжруулахын тулд хийж байгаа

олон оролдлого байдаг. Collepardi нар[4]-аас 10mm-ийн бага том ширхэглэлтэй

дүүргэгч ашиглан, УИНБ-ны бат бэхийн онцлогийн талаар, Abouzar[5] цахиурын

тоосонцрын хэмжээг(SF/C=35~80%) нэмэгдүүлээд автоклавын аргаар дулааны

боловсруулалтыг хийж нягтыг бууруулах судалгаа хийсэн. Тухайлбал, 2005 оноос

хойш төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга, дулааны цахилгаан станцын дэгдэмхий үнс

зэрэг эрдэс нэмэлтийг хольсон УИНБ-ны талаар олон судалгаа хийснээс эрдэс

нэмэлт болон цахиурын тоосонцрын нэмэлтийгашиглаж УИНБ-ны бичил бүтэц, бат

бэхийг сайжруулах чиглэлээр хийгдсэн үр дүнтэй судалгаанууд байна.[6],[7] Энэ нь

төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга, дулааны цахилгаан станцын дэгдэмхий үнс,

цахиурын тоосонцрыг ашигласан тохиолдолд пуццолан урвал илүү идэвхтэй болж

том нүх нь буурч, дотоод бүтэц нь илүү нягт болж бат бэх, удаан эдэлгээт чанар

сайжирсан талаар дурдсан. Тэгээд пуццолан материал холимог ашиглаж байгаа

тохиолдолд цахиурын тоосонцрыг дангаар ашиглаж байгаа үетэй харьцуулахад

арчилгааны температур болон төрлөөс хамаарч илүү мэдрэмтгийг онцлон

тэмдэглэв.[8],[9],[10]

Энэхүү судалгаанд УИНБ-ны үндсэн найрлагад тулгуурлан цементийн нэгж

хэмжээг багасгаж гурвалсан пуццолан материалууд болох цахиурын тоосонцор,

дэгдэмхий үнс болон төмөрлөгийн үйлдвэрийн шааргаашиглаж пуццолан урвалыг

идэвхжүүлэх үүднээс янз бүрийн арчилгааны температур болон төрлөөс нь

хамаарч УИНБ-ны бат бэх болон дотоод бичил бүтцэд нөлөөлөх

нөлөөллийгсудалсан үр дүнг тусгав.

2.1 Туршилтын хэсэг

Тус судалгаагаар УИНБ-ны үндсэн найрлага дээр тулгуурлан урьдчилсан

туршилтыг хийж гурвалсан пуццолан материалыг хольж зуурч арчилгааны төрлөөс

нь хамаарсан бат бэхийн онцлог дотоод бичил бүтэц болох цементийн

гидратацийн урвал, нүх сүвний бүтцийн онцлогийг хамтад нь судалсан. Тус

судалгааны туршилтын хүчин зүйл болон түвшин 1-р хүснэгтэд харуулав.

1-р хүснэгт

Туршилтын хүчин зүйл болон түвшин

Туршилтын хүчин зүйл Түвшин

Өгөгдөл

W/B*(%) 14-19

Table flow (mm) 130±5

SF : B : F**

(wt.%by cement)

SF B F

25 0 0

65 0 0

25 40 0

25 30 10

25 10 30

Арчилгааны

төрлүүд

Усан 20±2ºC

Хуурай 20±2ºC, RH60±5%

Уур 90ºC 72ц

Халуун ус 90ºC 72ц

*W/B : Ус/Холбогчийн харьцаа

**SF: Цахиурын тоосонцор, B: Төмөрлөгийн үйлдвэрийн хаягдал зуухны шаарга, F:

Дулааны цахилгаан станцын дэгдэмхий үнс

2.2 Ашигласан материал

1) Холбогч материал (binder)

Цемент нь ердийн портланд цемент ашиглаж, гурвалсан пуццолан материал нь

цахиурын тоосонцор(SF), төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга(B), дэгдэмхий үнс(F)

тус тус ашигласан. Тэдгээрийн физик ба химийн шинж чанарыг 2-р хүснэгтэд

үзүүлэв.

2-р хүснэгт

Холбогч материалуудын физик ба хими шинж чанар

Исэл (%) Цемент SF B F

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O+K2O

SO2

20.57

5.48

3.18

63.03

3.41

0.52

2.23

94

0.5

2.0

0.8

0.9

1.0

0.2

33.1

13.76

0.85

40.59

7.22

-

1.65

53.08

25.25

12.84

2.61

1.37

0.06

2.1

Нунтаглалт(cm2/g) 3,267 20,000 8,000 3,678

Хувийн гадаргуу 3.15 2.2 2.88 2.21

2) Цахиурын элс

Цахиурын элсний диаметр нь 0.3~0.5мм ба 0.15~0.3мм ширхэглэлтэй. Цахиурын

элсний нягт нь 2.65г/см3, SiO2 –ийн агуулалт нь 82%-аас дээш.

3) Цахиурын нарийн нунтаг элс

Цахиурын нарийн нунтаг элсний дундаж диаметр нь ойролцоогоор 45µm, нягт

2.65г/см3, SiO2 –ийн агуулалт нь 92 % -с дээш.

4) Химийн нэмэлт (Superplasticizer)

Өндөр үзүүлэлттэй поликарбоксилд суурилсан уян налархайжуулагч, нягт

1.05г/см3, шингэн төлөвтэй, цайвар бор өнгөтэй.

5) Ган утас (Steel fiber)

Ган утасны диаметр нь 0.5мм, урт нь 30мм, нягт нь 7.8г/см3, суналтын бат бэх нь

1,195МПа түвшинд уян хатан шинж чанартай ган утас ашигласан.

2.3 Үлгэр бэлтгэх болон арчилгаа

1) Үлгэр бэлтгэх

Тус судалгаагаар гурвалсан пуццолан материалыг ашиглаж УИНБ-ны үндсэн

найрлагад тулгуурлан урьдчилсан туршилтыг гүйцэтгэв. Тус найрлагын үр дүнг 3-р

хүснэгтэд харуулав. Хүснэгт 3-т үзүүлсэн SF25 үлгэрийг УИНБ-ны үндсэн

найрлагаар цахиурын тоосонцрыг цементийн нэгж жингийн (SF/C=25%)-д хольсон

найрлага, гурвалсан пуццолан материалыг ашигласан УИНБ-уудын бат бэх болон

бичил бүтцийн онцлогийг харьцуулсан судалгаа хийхийн тулд 40✕40✕160мм

харьцаатай үлгэр бэлтгэсэн. Түүнчлэн гурвалсан пуццолан материал ашигласан

УИНБ-ны найрлага нь цахиурын тоосонцор ба төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга,

дэгдэмхий үнсийг цементийн нэгж жингийн 0~65% хүртэл хольж хоѐрлосон болон

гурвалсан найрлагаар зуурч тус бүр бүрэлдэн тогтсон үлгэрээс хамгийн өндөр нягт

бүтэцтэй сорьцыг сонгосон. 3-р хүснэгтэд үзүүлсний дагуу гурвалсан пуццолан

материалд суурилсан УИНБ-ны цементийн хэмжээ болон цахиурын тоосонцрын

хэмжээ нь үндсэн УИНБ-ны найрлага болох (SF25) тай харьцуулахад

харьцангуйгаар буурсан.

3-р хүснэгт

Туршилтын найрлага

Найрлага SF25* SF65 B40 B30F10 B10F30

Цемент(кг/м3) 868 731 773 766 752

Цахиурын тоосонцор(кг/м3) 217 475 193 192 188

Төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга

- 309 230 75

(кг/м3)

Дэгдэмхий үнс(кг/м3)

- - 77 226

0.3~0.5mm Цахиурын элс(кг/м3) 608 512 541 536 526

0.15~0.3mm Цахиурын элс (кг/м3) 174 146 155 153 150

0~45㎛ Цахиурын нунтаг элс(кг/м3) 174 146 155 153 150

Ган утас(кг/м3) 243 205 217 215 211

Химийн нэмэлт(кг/м3) 52 44 46 46 45

Ус(кг/м3) 165 161 147 146 146

Ус/Цементийн харьцаа 0.24 0.22 0.19 0.19 0.19

Ус/Холбогчийн харьцаа 0.19 0.16 0.14 0.14 0.14

Тархалт(мм) 140 127 137 138 143

Бүх үлгэрийг 10л-ийн албадмал ажиллагаатайзуурагч ашиглаад холбогч

материалууд (цемент, цахиурын тоосонцор, дэгдэмхий үнс, төмөрлөгийн

үйлдвэрийн шаарга болон цахиурын нарийн нунтаг элс (ширхгийн хэмжээ 45µm)-ыг

5 минутын турш хольсны дараа нь цахиурын элсээ нэмээд дахин 5 минут турш

холиод ус, химийн нэмэлт, ган утсаа нэмээд дахин 5 минут зуурна. Нийт 15

минутын турш зуурсан. Үлгэртус бүрийн зорилтот тархалтын үзүүлэлт нь урсгалаар

130±5мм байна. Ингэхийн тулд өндөр үзүүлэлттэй ус багасгах химийн нэмэлтийг

холбогч материалуудын жингийн тус бүр 3.0~3.6% хүртэл нэмсэн.

2) Арчилгааны төрлүүд

1-р хүснэгтэд үзүүлснээр энэ судалгаанд төлөвлөсөн арчилгааны 4 төрлөөр

туршилтыг хийлээ. Үлгэрүүдийг зуурсны дараа тасалгааны температурт 1 хоног (24

цаг)-ийн турш хэвэндбэхжүүлсний дараа тус бүрийх нь арчилгааг дараах аргуудаар

хийсэн. Арчилгааны арга (I): Тасалгааны температурт (20ºС) усан орчинд.

Арчилгааны арга (II): Тасалгааны ердийн хуурай орчинд (20±2ºС, RH 60±5%).

Арчилгааны арга (III): Халуун уурын арчилгаанд 90ºС-д 72 цаг(3 өдөр) турш уураар

дулааны боловсруулалтхийсний дараа тогтмол 20±2ºС температуртай, RH 60±5%

чийгшилтэй өрөөнд шилжүүлж дараагийн туршилт хүртэл хадгалсан. Уурын

арчилгааны төхөөрөмжийн (температурын өсөх хурд нь 10ºС/цаг). Арчилгааны арга

(IV): Халуун усан арчилгаанд90ºС-д 72 цаг (3 өдөр) турш уураар дулааны

боловсруулалтхийсний дараа тогтмол 20±2ºС температуртай, RH 60±5%

чийгшилтэй өрөөнд шилжүүлж дараагийн туршилт хүртэл хадгалсан. Халуун усан

арчилгааны төхөөрөмжийн (температурын өсөх хурд нь 49ºС/цаг).

2.4 Шинжилгээний арга зүй

1) Шахалт болон гулзайлтын бат бэхийн туршилт

Шахалт болон гулзайлтын бат бэхийн туршилтыг KS F2405 болон KS F2408

стандартын дагуу мөрдөж 40✕40✕160мм үлгэр бэлтгээд туршилт хийх хоног тус

бүрд шахалтын болон гулзайлтын бат бэхийг хэмжсэн.

2) Бичил бүтцийн шинжилгээ

Туршилтын хүчин зүйлсээс хамаараад үлгэрүүдийн дотоод бүтцийн онцлогийг

ажиглахын тулд (MIP: Mercury Intrusion Porosimetry) нүх сүв, рентген дифракцын

(XRD) нь шинжилгээ, гидратацийн урвалыг электрон микроскоп (SEM, S-7400)-оор

судалгааг гүйцэтгэсэн. Үлгэр тус бүрийн нүх сүв болон XRD, SEM шинжилгээнд

ашиглах дээжийг арчилгааны арга болон хэмжилт хийсэн хоног тус бүрийн бат

бэхийн туршилтад ашиглах (40✕40✕160мм) үлгэрүүдээс тус бүрээс нь дээж авч

бутлах ба нунтаглаж ацетонд дүрж 24 цагийн турш шингээсний дараа 60ºС хуурай

орчинд хатаасны дараа туршилтуудыг гүйцэтгэсэн. Нүх сүвний бүтцийг MIP

(Mercury Intrusion Porosimetry) ашиглаж нүхний радиус 0.003~10µm цар хүрээнд,

XRD хурд нь 4º/мин дифракцын өнцөг 15~70º хооронд хэмжилтүүдийг тус тус

хийсэн.

3. Судалгааны үр дүн

3.1Гурвалсан пуццолан материалд суурилсан УИНБ-ны бат бэхийн онцлог

шинж

3.1.1 Шахалтын бат бэхийг судалсан дүн

Диаграмм 1-рт найрлага болон арчилгааны төрлөөс хамаараад гурвалсан

пуццолан материалд суурилсан УИНБ-ны шахалтын бат бэхийг УИНБ-ны үндсэн

найрлага болох (SF25)-тай харьцууллаа. Диаграмм 1-д үзүүлснээр адилхан

цахиурын тоосонцор(SF), төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга(B), дэгдэмхий үнс(F)-

ийг ашигласан УИНБ-ны шахалтын бат бэх нь нийт арчилгааны төрөлдөө

цахиурын тоосонцрыг дангаар ашигласан SF25 болон SF65-тай харьцуулбал

өндөр гарсан бол дулааны боловсруулалтанд оруулсан уурын(90ºC) болон халуун

усан(90ºC) арчилгаанд арчилсан үлгэрүүдийн шахалтын бат бэх нь онцгой ихээр

нэмэгдсэнийг болохыг харж болно. Арчилгааны төрлөөр нь ангилбал

уурын(90ºC)>халуун усан(90ºC)> усан (20ºC)> хуурай (20ºC) гэх мэт дарааллаар

бат бэх нь өндөр гарсан бол найрлагаар нь ангилбал төмөрлөгийн үйлдвэрийн

шаарга(B) ихэнхдээашигласан B40 болон B30F10 найрлагатай үлгэрүүдийн бат бэх

өндөр гарсан байна. 90ºC-д 72 цагийн турш арчилж 7 хонгийн дараа B40 ба

B30F10 үлгэрийн шахалтын бат бэх нь 212МПа, 191МПатүвшнээр цахиурын

тоосонцрыг дангаар нь ашигласнаас ойролцоогоор 1.37 дахин, 1.24 дахин өсөж

пуццолан материал ашигласнаас хамаараад бат бэх сайжирсан үр дүнг баталж

чадлаа.

Диаграмм 1. Найрлага болон пуццолан материалын төрлөөс хамаарсан шахалтын

бат бэхийн хамаарал

Энэ нь арчилгааны температур нэмэгдэх тутам цахиурын тоосонцор (SF) болон

төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга(B), дэгдэмхий үнс (F) материалууд нь

гидратцжаагүй байгаа нь цахиурын исэл (SiO2)-тэй пуццолан урвалд орж

идэвхэжсэн гэж дүгнэж байна. Үүнийг үлгэрүүдийн дотоод бүтцийн XRD болон SEM

судалгаанаас мөн түүнчлэннүх сүвний өөрчлөлтийн үр дүнгээс баталж чадна.

(Диаграмм-3 ба 4 болон зураг 2-аас харж болно).

3.1.2 Гулзайлтын бат бэхийг судалсан дүн

Диаграмм 2-т найрлага болон арчилгааны төрлөөс хамаараад гурвалсан пуццолан

материалд суурилсан УИНБ-ны гулзайлтын бат бэхийн шинж чанарыг харууллаа.

Диаграмм 2-т үзүүлснээргурвалсан пуццолан материалд суурилсан УИНБ-ны

гулзайлтын бат бэх нь найрлага болон арчилгааны төрлөөс хамаарч онцын ялгаа

байхгүй боловч цахиурын тоосонцрыг дангаар нь ашигласан SF25 ба SF65–аас

өндөр гарлаа.

Диаграмм 2. Найрлага болон пуццолан материалын төрлөөс хамаарсан

гулзайлтын бат бэхийн хамаарал

Ялангуяа шахалтын бат бэх нь онцгой өндөр гарсан B30F10 үлгэрийн гулзайлтын

бат бэх ч гэсэн хамгийн өндөр гарч чадлаа.

Зураг 1. B40 найрлагын дотор ган утасны тарж бутарсан байдал

Найрлага болон арчилгааны төрлөөс нь хамаарч УИНБ-уудын гулзайлтын бат бэх

нь жигд бус гарлаа. Энэ нь зураг 1-д үзүүлснээр үлгэрийн дотор ган утасны тарж

бутарсан байдлаар бүрэлдэн тогтсоноос нөлөөлж бусад хүчин зүйл (бүрдүүлэгч

материал болон арчилгааны төрөл гэх мэт)-тэй илүү их холбоотой гэж дүгнэж

байна. Энэ нь улмаар анхаарал татсан асуудал болж байна.

Мөн түүнчлэн гулзайлтын бат бэхийн онцлогийг арчилгааны төрлөөр нь ангилан

ажиглавал, SF65 үлгэрийг оруулахгүйгээр бусад бүх үлгэрүүд уурын (90ºC)>халуун

усан (90ºC)> усан (20ºC)> хуурай (20ºC) дарааллаар өндөр бат бэхтэй гарлаа.

Шахалтын бат бэхээс ялгаатай нь тасалгааны температурын усан

арчилгаанд34~45МПагулзайлтын бат бэх гарсан байна.

3.2 Гурвалсан пуццолан материалд суурилсан УИНБ-ны бичил бүтцийн

онцлог шинж

3.2.1 Үлгэрүүдийн нүх сүвний шинж чанар

Мөн түүнчлэн диаграмм 3-т арчилгааны төрлөөс нь хамаарч B30F10 найрлагын нүх

сүвний бүтцийн онцлог (нүх сүвний тархалт)-ыг харууллаа. Диаграмм 3-т

үзүүлснээр72цаг (3өдөр) турш 90ºC-ын халуун усан болон уурын арчилгаанд

арчилж 7 хоногийн дараа УИНБ-ны нүх сүвний тархалтыг ердийн тасалгааны

температуртай (20ºC)-ын усан болон хуурай орчинд арчилсан 28 хоногийн

үлгэрүүдтэй харьцуулбал маш бага гарч нүх сүвний тархалт их зөрүүтэй байгааг

харуулж байна.

Тасалгааны температур (20ºC)-т усан болон хуурай арчилгаанд арчилсан

үлгэрүүдийн тохиолдолд 0.01~0.1µm нүх сүв тархалт өндөр гарсан боловч, өндөр

температурт (90ºC)-д уурын болон усан арчилгаанд арчлахад цементийн

гидратаци болон пуццолан урвал эхэн үедээ их хэмжээгээр идэвхжиж үлгэрийн

доторх нүх сүв багасаж, ялангуяа 0.01µm дээших хялгасан нүх сүв буурсан байна.

0.01 0.1 1 10

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.01 0.1 1 10

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

Po

re v

olu

me

(m

L/g

)

Pore size (㎛)

DC-28d (13.43*)

WC-28d (11.15*)

HWC-72hr (7d) (3.58*)

SC-72hr (7d) (5.25*)

*Total pore volume

Cum

ula

tive p

ore

volu

me (

mL/g

)

Pore size (㎛)

Диаграмм 3. (B30F10) найрлагатай УИНБ-ны арчилгааны төрлөөс хамаарсан нүх

сүвний тархалт

Эдгээр шинж чанарыг 90ºC-ын уурын болон халуун усан арчилгаанд арчилсан

B30F10 найрлагын гидратацийн(нягт бүтэцтэй C-S-H гель, зураг 2-оос харж) үр

дүнгээс баталж чадна.

Дээрх үр дүнгээс харвал цахиурын тоосонцрыг дангаар ашигласныг бодвол

гурвалсан пуццолан материалуудыг ашиглавалУИНБ бичил бүтцийг сайжруулахад

маш үр дүнтэйг олж мэдлээ. Өндөр температурт (90ºC)-ийн арчилгаанд арчилсан

пуццолан материалуудын пуццолан урвал эхэн үедээ их хэмжээгээр идэвхжиж

илүү нягт бичил бүтэцтэй УИНБ-ыг гарган авч чадлаа.

3.2.2 Гидратацийн шинжилгээ

Диаграмм 4-т арчилгааны төрлөөс хамаарч B30F10 найрлагын гидратацийн

шинжилгээний үр дүнг XRD-гаар харуулж байна. Диаграмм 4-т үзүүлснээр өндөр

температур (90ºC)-ынуур болон халуун усан арчилгаанд арчилсан 7 хоногийн

үлгэрүүдийг тасалгааны температурт (20ºC)-ын усан болон хуурай орчинд 28 хоног

арчилсан үлгэрүүдтэй харьцуулахад кальцийн гидроксид(CH; calcium hydroxide)

харьцангуй бага илэрч нөгөө талаас илүү нягт бүтэцтэй Tobermorite (C-S-H гель)

болон Zeolite(C-A-S-H гель)-ээр өөрчлөгдөж байгааг харуулж байна. Дээрх үр дүнг

зураг 2-д үзүүлсэн B30F10 найрлагын арчилгааны төрлөөс хамаарсан гидратацийн

электрон микроскоп SEM-ын ажиглалтын үр дүнгээс батлагдлаа.

Диаграмм 4. Арчилгааны төрлөөс хамаарсан B30F10 найрлагын XRD үр дүн

Зураг 2-т хуруулснаар өндөр температурын 90ºC-ийн уур болон халуун усан

арчилгаанд арчилсан үлгэрүүдийг тасалгааны температурт 20ºC-ын усан

арчилгаанд арчилсан гидратацийн (C-S-H гель гэх мэт)-д харьцуулахад маш нягт

бүтэцтэй C-S-H фазын их хэмжээгээр бүрэлдсэн нь ажиглагдсан. (Үүнийг диаграмм

3-т арчилгааны төрлөөс хамаарч гурвалсан пуццолан материалд суурилсан УИНБ-

ны нүх сүвнийөөрчлөлтийн онцлог шинж, бат бэхийн үр дүнтэй холбон диаграмм 1

болон диаграмм 2–т сайтар тайлбарласан.)

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

200

400

600

800

1000

1200

1400200

400

600

800

1000

1200

14000

200

400

600

800

1000

1200

14000

200

400

600

800

1000

1200

1400

DC-28d

2Theta (degree)

CA

CA

CHS

CSSS S

C

S SCH

CC

WC-28d

S: Silicon Oxide

C: Calcium Silicate Hydrate (C-S-H)

CH: Calcium Hydroxide

CA: Calcium Aluminum Silicate Hydrate

T: Tobermorite

Z: Zeolite

CA

CACH

S

Z

HWC-72h (7d)

CA, Z

CACH

S

C

SS

S S

C

S S

CH

CC

C

T

SC-72h (7d)

CACACH

S

C

S

SS S

Z

S

S

CHC

C

SS, TS, TS, T

C, T

S S

CHCC, T

Зураг 2. а). 20ºC ус, b). 90ºC уурын c). 90ºC халуун ус арчилгаанд арчилсан B30F10

найрлагын C-S-H гелийн SEM зургууд

4. Дүгнэлт

Энэхүү судалгаагаар УИНБ-ны үндсэн найрлагадтулгуурлан нэг метр куб

цементийн хэмжээг бууруулж бат бэхийг нэмэгдүүлэх зорилгоор цахиурын

тоосонцор,төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга, дэгдэмхий үнс гэх мэтийг ашиглаж,

олон янзын арчилгааны төрөлд гурвалсан пуццолан материал(цахиурын

тоосонцрыг, төмөрлөгийн үйлдвэрийн шаарга, дэгдэмхий үнс)–д суурилсан УИНБ-

ны бат бэхийн онцлог шинж болон бичил бүтцийн онцлогийг судалж үнэлгээ

хийсэн.

Туршилтын үр дүн нь гурвалсан пуццолан материалыг оновчтой харьцаагаар

хольж нэн тохиромжтой арчилгаанд арчилсан УИНБ-ны бат бэх болон бичил

бүтцийг сайжруулсан маш их үр дүнтэй гэдгийг харуулж байна. 72 цагийн

турш90ºC-ын уурын арчилгаанд B40 (цахиурын тоосонцор 25% + төмөрлөгийн

үйлдвэрийн шаарга40%) найрлагатай үлгэрийн 7 хоногийн шахалтын бат бэх нь

212МПа, гулзайлтын бат бэх нь52МПа хүртэл нэмэгдсэн. Энэ нь цахиурын

тоосонцрыг дангаар нь ашигласан УИНБ-ны үндсэн найрлага болох (SF25)-тай

харьцуулахад ойролцоогоор 1.37 дахин, 1.32 дахин нэмэгдлээ. Нөгөө талаар,

үндсэн найрлага бүхий УИНБ-ны (нэг метр куб цементийн хэмжээ868кг/м3) байсан

бол гурвалсан пуццолан материалыг 65%(ашиглаж байгаа цементийн хүндийн

жингийн) хүртэл хольсноор гурвалсан пуццолан материалд суурилсан УИНБ-

уудыннэг метр куб цементийн хэмжээг ойролцоогоор750кг/м3 хүртэл бууруулсан.

Түүнчлэн, цементийн ширхэглэлээс илүү нарийн ширхэглэлтэй төмөрлөгийн

үйлдвэрийн шаарга болон дэгдэмхий үнс, цахиурын тоосонцрын холимог

хэрэглэснээр үлгэрийн дүүргэх чадвар(цемент элсний завсар хооронд

дүүргэлтнэмэгдэх) нэмэгдсэнийг пуццолан урвал идэвхэжсэнээрүлгэрийн бичил

бүтэц болох нүх сүв, гидратацийн шинжилгээний үр дүнгээр баталж чадлаа.

Мөн түүнчлэн үндсэн найрлага бүхий УИНБ-ны нэг метр куб цементийн хэмжээ нь

маш өндөр (850~1,000кг/м3), ус/холбогчийн харьцаа(w/b) нь маш бага учир

гэнэтийн гидратацийн урвал, гидратацийн өндөр дулаан ба хуурай үеийн агшилт нь

санаа зовоосон асуудал болж байна. Гэсэн хэдий ч, гурвалсан пуццолан

материалыг их хэмжээгээр ашигласан УИНБ нь үндсэн найрлага бүхий УИНБ-ны

нэг метр куб цементийн хэмжээг их хэмжээгээр бууруулж(холбогч пуццолан

материалын хэмжээ нь харьцангуй нэмэгдэж) цементийн гидратацийн урвал нь өөр

пуццолан урвалд орж гидратацийн дулаан болон хуурай үеийн агшилтыг

бууруулаад зогсохгүй бүрэлдэн бий болсон пуццолан урвалын (C-S-H болон C-А-S-

H)гелүүдээс бат бэх болон хялгасан нүх сүвийг сайжруулсан(нягт бүтэц

нэмэгдсэнээр)-аар удаан эдэлгээт чанар сайжрах боломж бүрдсэн гэж үзэж байна.

Ашигласан ном зүй

1. Richard, P. and Cheyrezy, M. H., "Reactive Powder Concretes with High Ductility

and 200-800МПа Compressive Strength", ACI Spring Convention, San Francisco,

SP. 144-24, 1994, pp.507~517.

2. Richard, P. and Cheyrezy, M. H., "Composition of Reactive Powder Concretes",

Cement and Concrete Research, Vol.25, No.7, 1995, pp.1501~1511.

3. Cheyrezy, M., "Structural Applications of RPC", Concrete, Vol.33, No.1, 1999,

pp.20~23.

4. Collepardi, S., Coppola, L., Troli, R. and Collepardi, M., "Mechanical Properties of

Modified Reactive Powder Concrete", In: V. M. Malhotra Ed. Proceedings Fifth

CANMET/ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical

Admixtures in Concrete, Rome, Italy, Frmington Hills, MI: ACI Publication SP-173,

1997, pp.1~21.

5. Abouzar S., "Development of a light weight reactive powder concrete", Journal of

Advanced Concrete Technology, Vol.2, No.3, 2004, pp.409~417.

6. Halit Y., Mert Y. Y., Serdar A., Anıl Ş. K., "Mechanical properties of reactive powder

concrete containing high volumes of ground granulated blast furnace slag",

Construction and Building Materials, Vol.23, No.3, 2009, pp.1223~1231.

7. Langan, B. W., Weng, K., Ward, M. A., "Effect of silica fume and fly ash on heat of

hydration of Portland cement", Cement and Concrete Research, Vol.32, No.7, 2002,

pp.1045~1051.

8. So, S. Y., Lee. J. B., Janchivdorj. K, and So, H. S., "Strenght Development and

Microstructure of Reactive Powder Concrete Containing Meta-kaolin," Journal of the

Architectural Institute of Korea, Vol. 27, No. 12, 2011, pp. 147~154.

9. So, S. Y, and So, H. S., "An Experimental Study on the Strength Development of

Ultra-High Strength Steel Fiber Reinfoced Cementitious Composites," Journal of the

Architectural Institute of Korea, Vol. 25, No. 7, 2009, pp. 63~70.

10. Jo, B. W., Park, J. H., and Kim, H., "An Experimental Study on Mechanical

Properties of Ultra-High Strength Powder Concrete," Journal of the Korea Concrete

Institute, Vol. 22, No. 3, 2010, pp. 287~295.