Синтез сульфоферритного клинкера с использованием техногенных материалов для получения специальных цементов

• Автор: Мандрикова, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Состояние проблемы, обоснование цели и задач исследования

1.1. Использование отходов в цементной промышленности

1.2. Расширяющиеся добавки для получения специальных безусадочных и расширяющихся композиционных цементов

1.2.1. Сульфатированные расширяющиеся добавки

1.3. Расширяющиеся добавки на основе техногенных материалов

1.4. Выводы из литературного обзора

1.5. Цель и задачи исследований

2. Характеристика исходных материалов и методы исследования

2.1. Исходные материалы

2.2. Методы исследования
2.3. Выводы
3. Изучение возможности использования вторичного сырья в качестве железосодержащего компонента цементной сырьевой смеси
3.1. Исследование влияния железосодержащего вторичного сырья на фазовый состав портландцементного клинкера
3.2. Микроскопические исследования клинкеров на основе ферритного отхода
3.3. Использование клинкеров на основе техногенных материалов для получения качественного портландцементного клинкера
3.4. Выводы
4. Синтезирование сульфоферритных клинкеров на основе феррит- и сульфатсодержащих техногенных материалов
4.1. Изучение возможности получения сульфоферритных клинкеров на основе техногенных материалов
4.1.1. Разработка составов сульфоферритных клинкеров на основе отходов и определение оптимальных технологических параметров их получения
4.1.2. Минералообразование в сульфоферритном клинкере на основе отходов
4.2. Минералообразование в системе СаСОз-Ре2Оз
4.2.1. Высокоосновная система СаСОз-Ре2Оз
4.2.2. Низкоосновная система СаСОз-Ре2Оз
4.3. Особенности фазообразования в сульфоферритном клинкере под влиянием вносимых отходами примесей

4.4. Исследование влияния примесных оксидов на процессы минералообразования в сульфоферритном клинкере
4.4.1. Влияние примесных оксидов на фазообразование в сульфоферритном клинкере при их отдельном вводе
4.4.2. Совместное влияние примесей на формирование фазового состава сульфоферритного клинкера
4.4.3. Формирование кубической структуры в бессульфатной системе
4.5. Микроструктура сульфоферритного клинкера на основе вторичного сырья
4.5.1. Особенности формирования микроструктуры сульфоферритного клинкера
4.5.2. Исследование микроструктуры сульфоферритного клинкера в присутствии примесей
4.6. Получение сульфоферритного клинкера из сырья Себряковского цементного завода
4.7. Выводы
5. Гидратационные свойства сульфоферритного клинкера и композиционного цемента на его основе
5.1. Гидратация сульфоферритного клинкера
5.2. Гидратация цемента с добавлением сульфоферритного клинкера в качестве расширяющегося компонента
5.3. Выводы
6. Технологические свойства цементов, полученных на основе сульфоферритного клинкера
6.1. Физико-химические свойства цементов, содержащих отходсодержащие сульфоферритные клинкеры
6.1.1. Исследование физико-химических свойств цементов в малых образцах
6.1.2. Исследование физико-химических свойств цементов в стандартных образцах
6.2. Исследование прочностных характеристик композиционных цементов, сульфоферритный клинкер для получения которых синтезирован на основе сырья Себряковского цементного завода
6.3. Выводы
Основные выводы и результаты работы
Библиографический список Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Цементная промышленность является крупнейшим потребителем природных ресурсов. Развитие строительной индустрии приводит к постоянному росту объема производства, что вовлекает в производственный процесс все большее количество природных ресурсов, запасы которых непрерывно истощаются. В связи с ограниченностью природных компонентов актуальным становится применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий, которые предусматривают использование в качестве сырьевых компонентов при производстве цемента альтернативных видов сырьевых материалов. Отходы промышленных производств способны успешно заменять природные ресурсы, а во многих случаях по своим качественным показателям являются уникальным сырьем. Применение техногенных материалов в цементной промышленности позволяет рационально использовать природные сырьевые материалы, обеспечивает производство дешевым и зачастую уже подготовленным сырьем, является наиболее обоснованным направлением утилизации промышленных отходов, что, в свою очередь, предотвращает загрязнение окружающей среды [1].
Кроме того, технический прогресс в строительстве, расширение фундаментальных знаний в области химии цемента вызвало необходимость усиления научных работ, касающихся специальных цементов. Большое разнообразие строительных конструкций, особенности их сооружения и существенные различия условий службы вызвали необходимость создания цементов со специальными техническими свойствами, которые могли бы использоваться при строительстве гидроэлектростанций, в транспортных сооружениях, при промышленном производстве сборных обычных и преднапряженных железобетонных конструкций, в строительстве морских и океанских сооружений, для автомобильных дорог и аэродромов, при бурении нефтяных и газовых скважин, для производства асбестоцементных изделий, огнеупорных и др.
где Мо - коэффициент, зависящий только от температуры.
Синтез клинкера и испытания цемента. Для получения клинкеров предварительно высушенные сырьевые материалы измельчались до полного прохождения через сито №008 и затем смешивались в необходимых пропорциях в течение 20 минут. Обжиг полученных сырьевых смесей производился при заданных температурах и выдержке в лабораторной печи с карбидокремниевыми нагревателями и лабораторной электропечи, предназначенной для использования при температурах до 1800°С, с нагревателями на основе тугоплавкого соединения - дисилицида молибдена. Обжиг составов, имеющих низкую температуру плавления (1400°С), производился в платиновых тиглях.
Для получения цемента синтезированные клинкеры совместно с гипсом измельчались в лабораторной мельнице до достижения удельной поверхности Буд. = 300±10кг/м2, которая измерялась на приборе ПМЦ-500 [128]. Для получения расширяющихся цементов сульфоферритные клинкеры смешивались в лабораторной керамической мельнице, наполненной резиновым циль-пебсом, с заводским портландцементом.
Прочностные характеристики лабораторных цементов определялись в малых образцах-кубиках с площадью грани 1,41x1,41см в 2-, 7- и 28-суточном возрастах, а также в стандартных образцах с использованием песка в соответствии с ГОСТом 310.4-81 [129].
Рентгенофазовые исследования использовались для определения качественного и полуколичественного фазового состава сырьевых материалов, а также продуктов, полученных в процессе обжига клинкера и гидратации цемента. Анализ производился на приборе АКТ Х'ТИА фирмы ТермоТехно, который сконструирован по принципу вертикальной геометрии Брэгга-Брентано. Благодаря уникальной технологии кремниевого дрейфового детектора с элементом охлаждения Пельтье без участия фильтров и монохроматоров достигаются оптимальные параметры углового и энергетического разрешения, что позволяет увеличить интенсивность дифракции и улучшить раз-