Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Вяжущие из высококальциевых топливных отходов

Вяжущие из высококальциевых топливных отходов

19.12.2017

Характеристика процессов твердения таких вяжущих приводится на примере высококальциевой торфяной золы Кировской ТЭЦ, представляющей разновидность III-6-A низкосульфатных шлаков и зол.

В табл. 25 даны результаты определения зависимости прочности образцов зольных вяжущих на кировской торфяной золе от вида и дозировки активизаторов твердения. Термограммы образцов показаны на рис. 31.

Исходная зола характеризовалась суммарным содержанием CaO+Ca(OH)2 около 12%, что обеспечивало при затворении создание щелочной среды без введения активизаторов. На термограмме исходной золы (рис. 31, кривая 1) видны два четких эндотермических эффекта, обусловленных обезвоживанием гидрата окиси кальция (519° С) и диссоциацией кальцита (830° С).
Пропаривание зольного вяжущего без активизаторов приводит к почти полному усвоению гидрата окиси кальция. При этом наиболее активные частицы аморфизованного обжигом глинистого вещества золы заметно изменяются (корродируются и переходят в полупрозрачную аморфную гелевидную массу). Средняя толщина каймы гелевидных новообразований вокруг таких частиц достигает 8—12 мк. Изменяются, но значительно меньше капельки шлакового стекла. Они также покрываются полупрозрачной оболочкой толщиной до 1—3 мк. В гелевидных гидратных новообразованиях отмечено присутствие кристаллических фаз — редких мелких (1—3 мк) удлиненных анизотропных выделений свободного гидрата окиси кальция и изотропных изометричных высокопреломляющих зернышек, напоминающих гидрогранаты.

Введение активизаторов твердения — извести и гипса — почти не улучшает показателей пропаренных образцов. Это объясняется достаточно высокой основностью исходной золы при умеренном содержании кислых компонентов — аморфизованного обжигом глинистого вещества и шлакового стекла. Твердение вяжущих на основе торфяной золы в условиях пропаривания при 95° С вызывается взаимодействием аморфизованного глинистого вещества (цемянки) с известью и гидролизом капелек стекла в щелочной среде. В процессе твердения участвуют также клинкерные минералы исходной золы. Автоклавная обработка чистой золы и вяжущего с известковой и гипсовой активизацией также не обеспечивает высокой прочности образцов. Наилучшее действие оказывает добавка 5% двуводного гипса.
При изучении запаренных образцов установлено отсутствие в них свободного гидрата окиси кальция. Основная часть новообразований имеет вид полупрозрачной изотропной (аморфной) гелевидной массы со светопреломлением в пределах 1,51—1,52. В гелевидном материале присутствуют анизотропные включения, представленные удлиненными кристалликами размером до 2—3 мк со слабым двупреломлением (порядка 0,01—0,015) и довольно высоким рельефом (ориентировочное светопреломление в пределах 1,6—1,62). Содержание этой фазы, относящейся, по-видимому, к высокоосновным гидросиликатам кальция типа C2SH(A), не превышает 3—4%. Примерно в таком же количестве присутствуют округлые изотропные зернышки размером не выше 1—3 мк с еще более высоким светопреломлением; относятся они к гидрогранатам ряда гибшит — трехкальциевый гидроалюминат. Негидратированные клинкерные минералы не наблюдаются. Частицы аморфизованного обжигом глинистого вещества зольной части торфа почти полностью превращены в гелевидную массу новообразований. В центральных участках таких «сгустков» сохраняется буровато-черная окраска. Капельки стекла изменились менее заметно. Прозрачное слабоокрашенное маложелезистое стекло гидратировано с поверхности и превращено в прозрачную гелевидную фазу. Толщина такой каймы вокруг капелек составляет 3—8 мк. Железистое окрашенное стекло более устойчиво в условиях гидролиза при автоклавной обработке и изменяется (переходит в бурую полупрозрачную массу) на меньшую глубину — 1—3 мк. В небольших количествах (2—3%) отмечаются удлиненные кристаллы размером 0,04 мм, имеющие прямое погасание, высокое двупреломление (в пределах 0,03—0,04) и показатели преломления Ng = 1,61±0,003; Np = 1,57±0,003. Определяются эти кристаллы как ангидрит.

На термограмме запаренной без активизаторов золы (см. рис. 31, кривая 2) присутствуют четыре четких эффекта — три эндотермических и один экзотермический. Первая пологая петля с максимумом при 194° С отражает процесс удаления слабосвязанной в гелевидной фазе воды, а также воды, адсорбированной аморфизованным глинистым веществом и сажистым углеродом. Следующий небольшой эндотермический эффект с максимумом при 414° С соответствует обезвоживанию гидрогранатов. В интервале 200—440° С фиксируется значительное выделение тепла, вызванное выгоранием углерода и перекристаллизацией гелевидной фазы.

Введение активизаторов — извести и гипса — еще более повышает основность новообразований и способствует лучшей их кристаллизации, следствием чего является снижение прочности образцов. Наоборот, введение в вяжущее при запаривании тон-коизмельченного кварцевого песка существенно увеличивает концентрацию кремнезема в жидкой фазе. За счет этого обеспечивается не только полное усвоение свободной окиси кальция (что достигается и без песка), но и переход продуктов гидратации в-2СаО*SiO2 из высокоосновных форм — двухкальциевых гидросиликатов — в низкоосновные волокнистые гидросиликаты кальция группы CSH(B). Благодаря повышению содержания гелевидных фаз резко растет прочность образцов, достигающая 250—378 кГ/см2. На термограммах образцов из зольных вяжущих с кварцевым песком (рис. 31, кривые 3 и 4) появляется новый четкий экзотермический эффект с максимумом при 821—829° С, обусловленный кристаллизацией волластонита за счет обезвоженного низкоосновного гидросиликата CSH(B). Оптимальной является добавка 20% молотого кварцевого песка и 5% извести.

Сульфатные высококальциевые сланцевые золы и шлаки ведут себя при водотепловой обработке примерно так же. Сернокислый кальций, присутствующий в сланцевых золах, при пропаривании переходит в полугидрат и частично связывается в составе комплексных сульфатсодержащих новообразований, а при автоклавной обработке образует нерастворимый ангидрит, в дальнейшем медленно гидратирующийся. Значительно опаснее растворимые щелочные сульфаты, способные давать высолы и выцветы при эксплуатации изделий из сланцезольных вяжущих.

На основании анализа приведенных данных устанавливаются следующие направления процессов твердения вяжущих из высококальциевых торфяных и сланцевых зол в условиях автоклавной обработки (8—16 ат):

1) гидратация клинкерных минералов в-C2S и алюмоферритной фазы с образованием за счет двухкальциевого силиката первоначально гидросиликата кальция C2SH(A), а затем гидросиликата кальция CSH(B) и гидрогранатов за счет алюмоферритной фазы;

2) гидролиз алюмосиликатного аморфизованного вещества золы и шлакового стекла в щелочной среде с кристаллизацией гидрогранатов и выделением гелевидных низкоосновных гидросиликатов кальция;

3) взаимодействие гидрата окиси кальция с кварцем с последовательным образованием гидросиликатов кальция C2SH(A) и CSH(B).

Присутствие в зольном вяжущем гипса ускоряет гидролиз и увеличивает количество гелевидных новообразований, часть гипса выделяется в виде ангидрита.