Интенсификация процесса твердения цементного камня на основе механоактивированной суспензии

• Автор: Рыбакова, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Состояние вопроса

1.1. Гидратация цементных систем

1.1. 1.1 идратация силикатов кальция

1.1.2. Гидратация алюминатных и алюмоферритных фаз

1.2. Твердение портландцемента

1.3. Пути интенсификации процесса твердения в цементе

1.3 Л. Процесс механоактивации

1.4. Вы воды

Цели и задачи работы

2. Материалы и методы исследования
2.1. Исходные материалы
2.2. Методы исследования
2.2.1. Определение удельной поверхности цементов и их гранулометрического состава
2.2.2. Определение текучести суспензии мокрого помола
2.2.3. Изучение реологических характеристик
цементных суспензий
2.2.4. Определение величины адсорбции
2.2.5. Определение величины рП водных растворов потенциометрическим методом
2.2.6. Исследования физикомеханических
характеристик
2.2.7. Рентгенофазовый анализ
2.2.8. Дифференциальнотермический анализ
2.2.9. Микроскопический анализ
2.2 Электронномикроскопический анализ
2.2 Рентгеноспектральный микроанализ
2.3. Выводы
3. Свойства механоактивированной суспензии мокрого помола и формирование структуры цементного камня на ее основе
3.1. Способ получения цементной суспензии мокрого помола
3.2. Влияние механоактивации на тонкость помола цементов и их гранулометрический состав
3.3. Микроскопическое исследование процессов гидратации и структуры цементной суспензии мокрого помола
3.4. Регулирование свойств цементной суспензии мокрого помола введением различных добавок
3.5. Реологические характеристики цементной суспензии мокрого помола
3.6. Адсорбция гиперпластификатора на цементной суспензии
3.7. Мехапоактивация цементной суспензии мокрого помола
3.8. Особенности процессов гидратации и твердения портландцементаых систем, полученных помолом в воде
3.9. Рентгенофазовый и дифференциальнотермический анализ продуктов гидратации цементов
3 Электронномикроскопический анализ структуры цементного камня
3 Определение состава цементного камня по данным рентгеноспектрального анализа
3 Выводы
4. Композиционный материал на основе мехапоакгвированной суспензии
4.1. Получение активированных цементных композиций
и их применение
4.2. Отработка оптимальных составов композиционного материала на основе суспензии мокрого помола
4.3. Строительнотехнические свойства цемента мокрого
помола и композиционного материала на его основе
4.4. Выводы
5. Технология композиционного материала на основе механоактивированной цементной суспензии
5.1. Основные технологические параметры производства
5.2. Техникоэкономическое обоснование
5.3. Оценка экономической эффективности
5.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В большей степени в строительстве в качестве вяжущих материалов используют цементы различных видов и марок. В последнее время внимание исследователей привлечено к разработке эффективных способов активации процессов гидратации и твердения вяжущих веществ. Эго направление является перспективным и актуальным, что позволяет решать многие технические и экономические вопросы. Под гидратацией понимают присоединение воды к химическому соединению с образованием кристаллогидрата. В химии цемента термин «гидратация» означает вес тс изменения, которые происходят при смешивании безводного цемента или одну из составляющих его фаз с водой. Процессы, протекающие на ранних стадиях гидратации портландцемента, исследуются практически со времени основания цементной промышленности [9-]. Гидратация цемента включает в себя целый ряд сложных химических, физикохимических и физических процессов, которые в последующем обуславливают схватывание и твердение цемента. Взаимодействие клинкерных минералов с водой связано с их гидратационной (химической) активностью [-]. Физическая структура цементного камня формируется в процессе гидратации и обуславливает процесс схватывания и твердения. Исследование процесса гидратации отдельных минералов позволяет определить ход и интенсивность гидратации портландцемента в целом. Формирование структуры гидратных новообразований зависит от условий гидратации, т. ОН', химического равновесия, температуры. При прочих равных условиях решающее значение имеет реакционная способность силиката кальция [, ]. Гидравлическая активность возрастает с повышением соотношения СаО/8Ю2. Алит является наиболее важным компонентом портландцементного клинкера, ответственным за большинство технических свойств затвердевшего цементного камня. Поэтому изучение процессов его гидратации посвящено большое количество литературы [И, , -]. При гидратации алита жидкая фаза очень быстро насыщается гидроксидом кальция и раствор становится пересыщенным [, ]. При контакте алита с водой ионы кальция, и в меньшей степени кремнезема, переходят в раствор в течение первых секунд, причём концентрация кремнезема быстро падает до неизмеримого уровня. В индукционном периоде на алите образуется новый слой взамен плёнки первичного гидросиликата. Реакция формирования гидросиликатов протекает медленно из-за того, что мало количество воды. Когда создаются благоприятные условия для образования новых гидросиликатов, индукционный период заканчивается. В отличие от реакции на поверхности, которая залечивает разрушающиеся плёнки, при этой реакции образуется коллоидный гель, который замедляет подачу воды вовнутрь. При попадании воды в объём, где концентрация ионов кальция мала, реакция идёт быстро, но при этом очень скоро устанавливается диффузионный контроль. Образовавшийся гель не обладает защитными свойствами, поэтому начинается обновлённая реакция []. Более высокая реакционная способность алита, как твёрдого раствора, по сравнению с реакционной способностью чистого трёхкальциевого силиката, объясняется видом и распределением структурных дефектов, обусловленных внедрением посторонних ионов в решетку трёхкальциевого силиката [,]. На гидратацию С3Б большое влияние оказывает водо-твердое отношение. При гидратации с избытком воды не происходит образования С3БНХ из-за отсутствия пересыщения раствора СП, которое необходимо для стабилизации этого соединения []. При взаимодействии алита (С3Б) с водой образуется фаза с молярным отношением оксида кальция к диоксиду кремния равным 3 [, -]. СБН + СН —* 1,5 - 2,0 СБН. В работе [] представлена более детальная схема гидратации С3Б, в которой указывается, что первичный гидрат со структурой, близкой к алиту, образуется на поверхности реагирующих частиц. Зародыши вторичного гидрата (стабильного продукта) возникают в оболочках первичного гидрата и играют роль реакционных центров. Ускорение процесса гидратации вызывается выходом на поверхность зародышей вторичного гидрата, который, соприкасаясь с водой (в месте контакта), образует наружный слой, состоящий из портландита и гидросиликата.