Термическая активация доменных гранулированных шлаков как компонента вяжущих материалов

• Автор: Трубицын, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил

Оглавление
Введение

1. Состояние вопроса

1.1. Шлаки

1. 2. Взаимодействие шлака с водой.

1. 3. Технология производства гранулированных шлаков.

1.4. Повышение гидравлических свойств шлака

2. Экспериментальная часть.

2.1. Характеристика исходных материалов

2.2. Методика исследования.

3. Результаты исследований.

3. 1. Рентгенофазовый анализ исследуемых шлаков
3. 2. Дифференциальнотермический анализ.
3. 3. Электронномикроскопический анализ
3. 4. Определение размолоспособности шлаков
3. 5. Гидратационная активность вяжущих, содержащих термообработанный
3. 6. Влияние щелочной активации на активность вяжущих, содержащих термообработанный шлак
3. 7. Гидратационная активность вяжущих, содержащих термообработанный шлак стандартные образцы
4. Возможный путь реализации способа термоактивации шлака и расчет
ожидаемого экономического эффекта от результатов исследования.
Общие выводы.
Список литературы


Так, стекловидные окерманит и геленит гидратируются даже в чистой воде с образованием, соответственно, гидросиликатов кальция типа СБН(В) и гидрогеленита. С повышением температуры интенсивность гидратации минералов в стекловидном состоянии возрастает, а среди продуктов твердения появляются гидрогранаты []. Скорость гидратации и твердения стекловидных шлаков, так же как и кристаллических, возрастает в присутствии извести и гипса. Стекловидные монтичеллит, диопсид, мервинит в присутствии Са2+ и БО. Продуктами их гидратации в интервале температур от 5 до 0°С являются СБН, Сг8Н, СзЭгН, гидрогеленит, гидрогранаты; отмечалось также образование гидросульфогеленита 2Са0*Аз*8Ю2*тСа4*рН [; ]. Ускорение процесса гидратации стекловидных шлаков при наличии в воде затворения ионов Са2+ обусловливается разрушением оболочки из А1(ОН)з и (ОН)4 на гидратированных зернах стекла в результате взаимодействия гидроксидов с кальцием до образования кристаллов низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Кристаллизация оболочки сопровождается образованием в ней сети капилляров, по которым молекулы воды достигают негидратированной глубинной части частиц. Са , образования новых сплошных оболочек на частицах не происходит, что обеспечивает медленное, но непрерывное протекание реакции гидратации. В результате создания условий для постоянного контакта структурных частиц воды (Н3О*, ОН’, НгО) возмо-жен и ионный обмен катионов-модификаторов стекла (№ , М§ и др. НзО+, сопровождающийся поступательной деформацией поверхностного слоя частиц на определенную глубину, что ускоряет процесс их последующего растворения. Вследствие повышенной растворимости стекла в воде важное значение имеют и реакции взаимодействия гидратированных ионов алюминия, кремния и кальция непосредственно в водном растворе, сопровождающиеся кристаллизацией соответствующих гидратов. Ускоряя гидратацию малоактивных минералов, ионы Са2* могут затормаживать взаимодействие с водой реакционно способных минералов С, СА, С5Л3, С4АР, если они присутствуют в шлаке. А Л . В присутствии ионов 4' и Са в твердеющей системе «стекловидный шлак — вода» образуются кристаллы гидросульфоалюминатов кальция, которые затрудняют образование водонепроницаемых оболочек из гидроксидов алюминия и кремния на частичках стекла, а в случае раннего образования таких оболочек способствуют их разрушению. При этом интенсифицируется и ионный обмен Ме+<->Н* в поверхностном слое частиц, вызывающий деформацию структуры стекла. При использовании в качестве интенсификаторов процесса твердения шлаков соединений натрия на поверхности их частиц образуются вначале гидросиликаты натрия, которые постепенно перекристаллизовываются в гидросиликаты кальция. Основные и нейтральные шлаки в нормальных условиях твердения наиболее заметно активизируются в присутствии повышенного количества ионов 2'4, а при термовлажностной обработке, наоборот, более полезно введение в систему преимущественно ионов Са2+. Кислые шлаки активнее взаимодействуют с водой во всех случаях в присутствии одновременно двух ионов: ’ и Са2+. Шлаки производства феррохрома и феррованадия также активизируются в присутствии сульфатно-кальциевого возбудителя твердения []. В практических условиях в качестве щелочных ускорителей твердения шлака применяются Са(ОН)2, М^(ОН)2 и портландцемент, при гидратации которого выделяются гидроксид кальция, а также сода, жидкое стекло и др. В самих шлаках источником извести и, следовательно, интенсификато-ром твердения является сульфид кальция. Гидроксид кальция образуется при взаимодействии СаБ с водой, которое протекает по схеме 2Са8+2Н=Са(8Н)2+Са(0Н)2. По данным различных исследователей гидратационная активность стекловидных шлаков повышается при введении в их состав 1^0 (не более 5%), ВаО, ТЮ2. Микропримеси в стекле (0,—0,3%), как правило, также повышают его гидратационную способность []. Эффективность их влияния зависит от характера происходящих изменений в энергии решетки стекла: чем меньше сила связи микроэлемента в структуре стекла и чем больше он способствует разукрупнению сложных комплексов, тем выше гидратационная активность стекловидных шлаков.