Формирование и свойства железосодержащих фаз высокожелезистого цемента в присутствии минерализаторов

• Автор: Верещака, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 225 с. : ил

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ .

1.1. Основные различия железистых фаз портландцементного и высокожелезистого клинкера .
1.2. Низкотемпературный синтез алюмоферритных твердых растворов ряда С2Л0,5Ео,6 С2. .

1.3. Влияние добавок и природных примесей на формирование, структуру

и свойства СгАхР. .

1.4. Теория кислотноосновных взаимодействий галогенидов и оксидов

в химии цементов. .

1.5. Выводы .

1.6. Цели и задачи исследований .

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ. .

2.1. Характеристика сырьевых материалов, используемых для исследований . .

2.2. Методика проведения исследований. .
2.2.1. Расчет термодинамических характеристик твердофазовых реакций. .
2.2.2. Дифференциальнотермический анализ как инструмент изучения кинетики декарбонизации. .
2.2.3. Исследование кинетики твердофазовых реакций, фазового состава клинкера и продуктов гидратации
2.2.4. Исследование структурных особенностей железосодержащих фаз ВЖЦ. . .
2.2.5. Определение начальной скорости гидратации и испытание физикомеханических свойств ВЖЦ .
2.2.6. Оптимизация состава сырьевых смесей и условий синтеза ВЖЦ. .
3. ТЕРМОДИНАМИКА ГЕТЕРОФАЗОЗЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ ОБЖИГЕ СЫРЬЕВЫХ СМЕСЕЙ ВЖЦ. .
3.1. Термодинамическая характеристика процессов силикато, апюминато
и ферритообразования в декарбонизированных сырьевых смесях .
3.2. Особенности силикато, алюминато и ферритообразования в карбонатсодержащих сырьевых смесях.
3.3. Термодинамика процессов клинкерообразования в реальных сырьевых смесях ВЖЦ
3.4. Выводы.
4. КИНЕТИКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТВЕРДОФАЗОВОГО ОБЖИГА ВЫСОКОЖЕЛЕЗИСТОГО ЦЕМЕНТА. 1.
4.1. Особенности декарбонизации сырьевых смесей железосодержащих фаз.1.
4.2. Влияние добавок на процесс декарбонизации сырьевых смесей
4.3. Кинетика твердофазового минералообразования в клинкере, модифицированном добавками. 8.
4.4. Взаимосвязь свойств добавок с их влиянием на кинетику обжига клинкера. 5.
4.5. Выводы 1.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КЛИНКЕРА ВЖЦ, МОДИФИЦИРОВАННОГО РАЗЛИЧНЫМИ ДОБАВКАМИ 5.
5.1. Структурные особенности железистой фазы модифицированного клинкера ВЖЦ 5.
5.2. Исследование процессов гидратации ВЖЦ. 8.
5.3. Особенности физикомеханических свойств ВЖЦ. 5.
5.4. Исследование расширяющихся и напрягающих композиций на основе ВЖЦ 5.
5.5. Выводы 9.
6. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ВЖЦ В КАЧЕСТВЕ НА
ПРЯГАЮЩЕЙ И РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ ДОБАВКИ К ПОРТЛАНДЦЕМЕНТУ 2.
6.1. Расчт состава сырьевой смеси и обжиг клинкера ВЖЦ на базе минерального сырья, используемого на цементном заводе Пролетарий2.
6.2. Параметры работы печи в период проведения испытания. 3.
6.3. Физикомеханические испытания полученного ВЖЦ и его вяжущих композиций5.
6.4. Расчет ожидаемого экономического эффекта 6.
6.5. Выводы .8.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ9.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Согласно , , синтез железосодержащих составляющих клинкера этого цемента осуществляется благодаря реакциям декарбонизации и минералообразования в твердой фазе, протекающим при нагревании до температуры С. Повышение температуры обжига до С вызывает нежелательные явления С2Б разрушается с выделением оксида кальция, создаются условия для образования жидкой фазы. Жидкая фаза вредна тем, что снижает гидратационную активность ВЖЦ, так как благодаря ес присутствию залечиваются дефекты кристаллической структуры клинкерных минералов и снижается размолоспособность клинкера. Следовательно, при соблюдении технологии ВЖЦ алюмоферритный твердый раствор кристаллизуется без участия жидкой фазы благодаря рекристаллизации железистых аморфных новообразований, возникших в результате быстрых не более мин. С твердофазовых реакций в сырьевой смеси. Алюмоферритный твердый раствор в клинкере ВЖЦ мелкокристаллический с множественными дефектами в структуре, кроме того, часть этого твердого раствора не кристаллизуется и остается в виде аморфной фазы ,,,. Вчетвертых, высокая дефектность кристаллической структуры ферритной фазы ВЖЦ приводит к значительному увеличению ее гидратационной активности и сокращению сроков схватывания , , , , , . В
результате повышаются предел прочности на сжатие цементного камня, напрягающие и расширяющиеся свойства этой фазы. СгАо. Бо. Свойства твердых растворов алюмоферритов кальция зависят от их химического состава и от условий синтеза, например предшествующей термообработки. Реакционная способность твердых веществ зависит от их дисперсности и степени окристаллизованности, так как эти свойства определяют скорость диффузии, посредством которой осуществляются гетерофазовые реакции. Активные твердые растворы плохо окристаллизованы и обладают большой эффективной поверхностью. При нагревании дефектность кристаллических решток снижается, а размеры и количество кристаллов увеличиваются, благодаря залечивающему эффекту образующихся микрорасплавов, следовательно, реакционная способность твердых растворов тем выше, чем ниже температура их образования. В работах , , , , , , , подчеркивается, что именно низкотемпературный обжиг обусловливает чрезвычайно дефектную и мелкокристаллическую структуру клинкера и повышенную размолоспособность, определяя тем самым его высокую гидратационную активность. Логично предположить, что дальнейшее снижение температуры обжига, при условии полновесного синтеза клинкерных минералов, будет приводить к повышению гидравлической активности и качества ВЖЦ. Низкотемпературный обжиг обусловлен тем, что основной минерал ВЖЦ С2Б и его алюмоферритный твердый раствор интенсивно образуются уже при температуре С , , которую не следует считать минимальной, т. С, единственным препятствием для подобной реакции является чрезвычайно низкая скорость диффузии компонентов. Исследования экспериментально подтверждают наличие реакций ферритообразования в системе СаО 3, начиная с 0. С. Следовательно, применение декарбонизированного, но не потерявшего высокую химическую активность сырья позволит снизить температуру синтеза железистой фазы ВЖЦ до 0. С. Таким образом, одним из перспективных путей снижения температуры обжига этого цемента является снижение температуры декарбонизации сырьевой смеси. Процесс минералообразования при обжиге ВЖЦ завершается при температуре на Ю0. С выше температуры конца декарбонизации, следовательно, второй путь снижения температуры обжига ускорение реакций минералообразования. Н.П. Пермигин , установил, что реакционоспособность сырьевых материалов ВЖЦ определяется не только их химическим, гранулометрическим и фазовым составами, температурногазовыми условиями обжига, но и вещественноминералогической природой железосодержащего компонента. Скорость протекания процессов минералообразования ВЖЦ в первую очередь определяется строением и термической прочностью кристаллической решетки исходных веществ. В частности, метафаза аморфный ез, образующийся после дегидратации кристаллогидратов железа обладает предельной способностью к взаимодействию как с карбонатом кальция, интенсифицируя его диссоциацию, так и с оксидом кальция, обусловливая низкотемпературное образование ферритов кальция.