Цементы на основе модифицированных алюминатных композиций

• Автор: Иващенко, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 238 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Способы производства глиноземистых цементов; их

химический и минералогический составы

1.2. Процессы минералообразования и кристаллизации,

протекающие при производстве глиноземистых цементов

1.3. Взаимодействие с водой глиноземистых цементов

1.4. Свойства и область применения глиноземистых цементов

1.5. Процессы, протекающие при синтезе и гидратации
модифицированных глиноземистых цементов
1.6. Производство и строительно-технические свойства
модифицированных глиноземистых цементов
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методы исследования
2.2. Характеристика использованных материалов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ВЯЗКОСТЬ И ПОВЕРХНОСТНОЕ
НАТЯЖЕНИЕ ГЛИНОЗЕМИСТОГО РАСПЛАВА
3.1. Изучение вязкости глиноземистого расплава в
присутствии микропримесей
3.2. Исследование влияния неорганических добавок на
поверхностное натяжение глиноземистого расплава
3.3. Выводы
4. ПРОЦЕССЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И
МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ОБЖИГЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ГЛИНОЗЕМИСТОГО ЦЕМЕНТА

4.1. Исследование влияния индивидуальных химических добавок на процессы кристаллизации и минералообразования,
протекающие в расплавленных глиноземистых шлаках
4.2. Изучение размолоспособности модифицированных
глиноземистых шлаков
4.3.Вывод ы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГЛИНОЗЕМИСТЫХ
ЦЕМЕНТОВ
5.1. Изучение влияния индивидуальных химических соединений на процессы, протекающие при гидратации модифицирующих глиноземистых цементов, и определение их прочностных характеристик.
5.2. Исследование влияния комплексных модификаторов на процессы, протекающие при синтезе и гидратации
глиноземистых цементов
5.3. Выводы
6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГЛИНОЗЕМИСТЫХ ЦЕМЕНТОВ
6.1. Выпуск полупромышленной партии глиноземистого цемента
6.2. Изучение строительно-технических свойств модифицированных глиноземистых цементов и смешанных
вяжущих на их основе
6.3. Выводы
7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
8. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
9. ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Алюминатные вяжущие и смешанные цементы и бетоны на их основе обладают большой скоростью набора прочности, высокими показателями по плотности, прочности, стойкости в агрессивных средах, жаростойкости, могут работать в агрегатах при повышенных температурах и давлении, поэтому находят все более широкое применение в мире. Они используются при производстве специальных цементов, при зимнем бетонировании, в химической промышленности в аппаратах, работающих в условиях повышенных температур, давлений, агрессивных сред в качестве конструкционных и теплоизоляционных материалов. Однако широкое внедрение алюминатных цементов, к которым относится и глиноземистый цемент, сдерживается дефицитностью, высокой стоимостью, «загрязненностью» нежелательными примесями алюминатных сырьевых компонентов, в частности, бокситов и высокоалюминатных глин, используемых при синтезе этих вяжущих. В то же время во многих отраслях промышленности в шламонакопителях, хранилищах, отвалах скопилось большое количество отходов и техногенных материалов, концентрация соединений алюминия в которых превышает 40%. Отходы занимают огромные площади плодородных земель, их содержание и хранение обходится государству и предприятиям в миллионы рублей, они значительно ухудшают экологию во многих регионах страны.
Как следует из химического состава отходов, они могли бы использоваться при производстве алюминатных цементов или как сырьевые компоненты (заменив некоторое количество дорогостоящих бокситов), или как эффективные модифицирующие добавки при синтезе указанных выше вяжущих. На примере портландцемента известно, что введение 0,5-5% модифицирующих добавок в состав матричных портландцементных сырьевых смесей позволяет: создавать ресурсосберегающие технологии получения портландцемента с улучшенными строительно-техническими свойствами, синтезировать новые виды цементов, решать вопросы промышленной экологии. Аналогичные данные для

СаОА1203 + А1203 1000-1400°С > Са02А1203,
что свидетельствует о неравновесном процессе кристаллизации фаз. Рентгеновским анализом продуктов обжига было выявлено, что во всех образах фиксируется поликомпонентный состав: продукт обжига смеси, рассчитанный на получение майенита, содержит С3А, С^Ау, СА, а смесь, рассчитанная на получение однокальциевого алюмината, включает СА, С[2Ау и небольшое количество СА2, а продукт обжига, рассчитанный на получение СА2, содержит СА, СА2 и А1203. В работе /275/ показано, что расчетный фазовый состав достигается при существенном увеличении длительности обжига, оптимальный вариант — двукратный обжиг образцов в течение 8 часов с промежуточным их измельчением и прессованием при 50 МПа или обжиг при повышенной температуре до плавления.
В работах /193,275/ с помощью рентгеновского анализа изучены кинетика и механизм твердофазовых реакций, протекающих при обжиге эквимолярной смеси СаСОз и А120з. Порошкообразную смесь термообрабатывали при 1200, 1250, 1300 и 1380°С в течение 0,25 - 6 часов. Установлено, что продукт обжига состоит в основном из однокальциевого алюмината, причем при повышении температуры от 1200 до 1380°С скорость образования СаОА1203 увеличивается: через 6 часов обжига при 1300°С синтезировалось 90% от расчетного количества СА, а через 2 часа при 1380°С реакция заканчивалась полностью. Кинетика образования однокальциевого алюмината при твердофазовой реакции между СаСОз и А120з описывается уравнением:
[1 - (1 - х)Ц2 = К1дх где: х - количество образовавшегося СА; т - длительность обжига.
Величина энергии активации указанной выше системы, рассчитанная с использованием уравнения Аррениуса, по данным /193; 275/, составляет 38 Ккал/моль.