Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




01.11.2019


01.11.2019


25.09.2019


14.09.2019


14.09.2019


08.09.2019


03.09.2019


26.08.2019


13.08.2019


13.08.2019





Яндекс.Метрика
         » » Вяжущие из кислых шлаков

Вяжущие из кислых шлаков

19.12.2017

Процесс твердения вяжущих из кислых глиноземистых гранулированных шлаков (разновидность I-2-A) рассматривается на примере двух типичных проб: доменного шлака Чусовского завода, относящегося к высокоглиноземистым титанистым шлакам с минимальным модулем основности 0,73 при максимальном модуле активности 0,67, и шлаков Кузнецкого металлургического комбината, характеризующегося сравнительно высоким модулем основности 0,89 при низком модуле активности 0,34.

Кроме того, для сравнения приведены некоторые данные по вяжущим из низкоглиноземистого челябинского шлака, являющегося переходным к описанной выше разновидости I-1-Б (модуль основности 0,93).
Прочность образцов из шлаковых вяжущих с известковой и известково-гипсовой активизацией показана на рис. 16. Термограммы вяжущих на основе гранулированных доменных шлаков Чусовского и Кузнецкого металлургических предприятий даны на рис. 17 и 18. На термограмме исходного чусовского шлака (рис. 17, кривая 1) виден один четкий экзотермический эффект кристаллизации мелилита (863° С). В результате водотепловой обработки шлака без активизаторов на термограмме (кривые 2 м 3, рис. 17) появляются эффекты (155—184 и 379—410°С), свидетельствующие о начальной стадии гидратации шлакового стекла. Одновременно несколько уменьшается величина экзотермического пика кристаллизации мелилита. При микроскопическом исследовании было отмечено появление вокруг частичек стекла тонкой прозрачной гелевидной оболочки с заметно меньшим светопреломлением и толщиной 1—2 мк.
При сопоставлении термограмм образцов состава № 1 на чусовском и новотульском шлаках видно, что кислые гранулированные доменные шлаки также способны к гидратации при водотепловой обработке в нейтральной среде, однако в значительно меньшей степени, чем основные; при этом они не приобретают начальной прочности.

Введение извести изменяет характер новообразований. Прозрачный гель появляется не только на границе зерен стекла, но и в межзерновом пространстве. Гелевидное вещество периферийных частей зерен шлакового стекла имеет светопреломление 1,525—1,535, гель межзернового пространства характеризуется меньшим светопреломлением (1,51—1,52), что указывает на более низкую основность слагающих его гидросиликатов кальция. Одновременно в микроскопически аморфном гелевидном цементирующем веществе отмечается появление видимых кристаллических новообразований — округлых изотропных зернышек со светопреломлением от 1,615 (в пропаренных образцах) до 1,635 (в запаренных образцах), идентифицируемых как гидрогранаты ряда гибшит — трехкальциевый гидроалюминат. Содержание гидрогранатов резко возрастает при переходе к автоклавной обработке.

Рентгенограммы образцов известково-шлакового вяжущего на чусовском шлаке приведены в табл. 17.
Рентгеноструктурный анализ подтвердил, что основной кристаллической фазой, возникающей при водотепловой обработке рассматриваемых шлаков с известью, являются гидрогранаты. Состав гидрогранатов в пропаренных и запаренных образцах различен. Гидрогранаты пропаренного образца (табл. 17) определяются по интенсивной линии с d/n = 2,78А и двум слабым (с d/n =3,1 и 1,672A) линиям и характеризуются значением параметра кристаллической решетки а = 12,44±0,02А, что соответствует примерной формуле 3СаО*Al2O3*0,65 SiO2*4,7H2O.

Рентгенограмма образца, подвергнутого автоклавной обработке, содержит восемь четких линий, свойственных гидрогранатам. Уменьшение межплоскостных расстояний свидетельствует о заметном повышении содержания кремнезема в их составе. Судя по наиболее сильной линии с d/n = 2,73А, параметр решетки гидрограната II (характерного для запаренного образца) равен 12,21 ± 0,02А, а примерная формула 3СаО*Al2O3*1,5SiО2*3Н2О.

В запаренном образце на кузнецком шлаке наблюдаются кроме гидрогранатов также пластинчатые кристаллики гидросиликата кальция C2SH(A). Для цементирующего вещества образцов из шлаковых вяжущих характерна ячеистая микроструктура. Ячейки выполнены округлыми кристалликами гидрогранатов, а промежутки между ними — прозрачной гелевидной связкой из низкоосновных гидросиликатов кальция.

Термограммы пропаренных известково-шлаковых образцов (кривая 4, рис. 17, и кривая 1, рис. 18) включают эндотермические эффекты свободного гидрата окиси кальция (508—510° С) и кальцита (801—849°С), экзотермический эффект кристаллизации из шлакового стекла мелилита (836—875°С), эффекты, связанные с дегидратацией и частичной перекристаллизацией гелевидных новообразований (188—210 и 344—373° С). Запаренные образцы (кривые 5 на рис. 17 и 2 на рис. 18) характеризуются большим содержанием геля (эффект перекристаллизации 334—529°С). В них появляются также гидрогранаты (443—451°С).

Результаты испытаний (см. рис. 16) показывают, что известковая активизация весьма эффективна в условиях автоклавной обработки, но при пропаривании в большинстве случаев не обеспечивает приобретения затвердевшим вяжущим необходимых прочностных показателей.

Введение 5% двуводного гипса резко увеличивает прочность пропаренных образцов и менее заметно — прочность образцов автоклавного твердения. Шлаковое стекло пропаренных образцов гидролизовано на глубину 5—6 мк, в результате чего оно превращено в полупрозрачный изотропный гель со светопреломлением 1,52—1,54. Кристаллические новообразования представлены небольшим количеством изотропных зернышек гидрогранатов, имеющих светопреломление 1,615—1,62. Свободного гипса в образцах нет. Отмечено наличие Ca(OH)2 и кальцита. Термограммы пропаренных образцов (кривые 6, рис. 17 и 3, рис. 18) подтверждают присутствие гидрата окиси кальция (506—508°С), кальцита (790—828°С), гидрогранатов (только в образце на кузнецком шлаке — эффект при 432° С) и гелевидных гидросиликатов кальция (вероятно, совместно с гидросульфосилико-алюминатами кальция), идентифицируемых по термическим эффектам удаления слабосвязанной воды (127—162° С) и рекристаллизации (331—357° С). Экзотермический эффект с максимумом при 835—850° С относится, по-видимому, к кристаллизации как мелилита за счет стекла, так и волластонита за счет низкоосновного гидросиликата кальция.
Запаренные образцы с гипсом содержат еще больше новообразований, чем пропаренные. Среди них преобладают низкопреломляющий прозрачный гель (с N = 1,505/1,52) и кристаллики гидрогранатов со светопреломлением 1,63—1,635. В образце на кузнецком шлаке отмечены свободный гидрат окиси кальция и пластинчатый гидросиликат кальция C2SH(A). Термограммы (кривые 7, рис. 17 и 4, рис. 18) позволяют установить присутствие гелевидного цементирующего вещества (эффекты при 184—200 и 320—436°С), гидросиликата кальция C2SH(A), гидрата окиси кальция и кальцита (последние три эффекта видны только на термограмме образца из кузнецкого шлака). Эндотермический эффект обезвоживания гидрогранатов на кривых не виден, так как компенсируется одновременной рекристаллизацией гелевидных гидросиликатов кальция.
Приведенные данные показывают, что твердение вяжущих на основе кислых глиноземистых шлаков при водотепловой обработке также проходит по гидрогранатово-гидросиликатной схеме, обеспечивающей приобретение образцами максимальных прочностных показателей. Оптимальной и в этом случае будет комбинированная известково-гипсовая активизация при преобладании извести. Опыты по сульфатной активизации (без введения извести) кислых гранулированных шлаков разновидности 1-2-А не дали положительных результатов. Так же малоперспективно и введение одного молотого песка. В то же время введение небольших добавок (10—20%) тонкоизмельченного кварцевого песка при известково-гипсовой активизации шлака в условиях автоклавной обработки существенно повышает общее содержание гелевидных новообразований, соответственно возрастает и прочность.

Из данных табл. 18 видно, что прочность запаренных образцов из кислых доменных гранулированных шлаков, гидроокиси кальция (20%), двуводного гипса (5%) и тонкомолотого кварцевого песка (20%) на 40—140% выше прочности аналогичных образцов, не содержавших добавки кварца.

Результаты проделанных нами экспериментов позволяют сделать вывод, что для изготовления шлаковых вяжущих с известково-гипсовой активизацией, твердеющих в условиях водотепловой обработки, пригодны все гранулированные шлаки разновидности I-2-А при содержании MgO до 9,57% и ТiO2 до 4,8%.

Использование в качестве активизатора твердения вяжущих на основе кислых гранулированных шлаков небольших добавок Портландцементного клинкера, как показали работы В.А. Пьячева и З.Д. Решетовой, малоэффективно (рис. 19). Значительно лучшие результаты дает комбинированная сульфатно-клинкерная активизация, позволившая Ф. Лoxepy получить прочность вяжущих в образцах из теста пластичной консистенции до 460 кГ/см2.