Главная
Присутствие свободных окислов характерно для основных мартеновских, феррохромовых и феррованадиевых шлаков. Окись кальция в таких шлаках редка и попадает в результате разрушения доломитового огнеупора. Окись магния в виде кристаллического периклаза присутствует почти во всех исследованных пробах высокоосновных шлаков.
Основные мартеновские шлаки содержат кроме свободной MgO также и RO-фазу, представляющую собой твердый раствор кубических окисей магния, железа (двухвалентного) и марганца, с внедрением в ряде случаев также трехвалентного железа в виде магнезиоферрита. В шлаках от выплавки ферромарганца наблюдаются окислы марганца — манганозит MnO и гаусманит Мпз04.
Для кусковых топливных шлаков характерно присутствие свободных окислов железа — гематита и магнетита. В сланцевых, торфяных и некоторых буроугольных золах встречаются свободные CaO и MgO, образующиеся при диссоциации карбонатов во время сжигания топлива.
Окислы кальция и магния — CaO и MgO. Эти соединения активно взаимодействуют с водой, переходя в гидраты окисей. Скорость растворения их зависит от величины кристаллов. Тонкодисперсные окиси, наблюдаемые, например, в торфяных золах, гидратируются в течение 1—2 ч. Крупнокристаллические окиси кальция и магния, возникающие в результате перекристаллизации в присутствии расплава и характерные для основных мартеновских и специальных шлаков, а также топливных высокотемпературных отходов, гидратируются в течение многих часов. В связи с этим вяжущие на таких шлаках и золах могут обладать неравномерностью изменения объема при твердении как в нормальных условиях, так и при водотепловой обработке.
Гидраты окиси кальция и магния являются активизаторами твердения остальных фаз шлакового вяжущего.
Окислы марганца и железа. Поведение окислов марганца и железа при твердении вяжущих и бетонов частично освещено в исследованиях К.С. Кутателадзе, В.Н. Шапакидзе и Б.Н. Виноградова. Установлено, что гематит, а также сложные окислы группы шпинели — магнетит FeO*Fe2O3 и гаусманит MnO*Mn2O3 — являются инертными и при водотепловой обработке в щелочной или сульфатно-щелочной средах не изменяются. Закись марганца — манганозит проявляет способность к гидравлическому твердению уже при нормальной температуре. Образцы, приготовленные затворением водой измельченного манганозита, имели следующую прочность при сжатии: через сутки 25 кГ/см2, через 3 суток 120 кГ/см2, через 30 суток 525 кГ/см2. Авторы не установили природу процесса твердения; однако можно полагать, что в этих условиях происходит окисление MnO с образованием гидроокислов трех- или четырехвалентного марганца. Указанный процесс окисления будет проходить и при водотепловой обработке, причем с большой скоростью. Поэтому присутствие манганозита существенно увеличивает ценность марганцевых шлаков.
RO-фаза. Образование твердого раствора окиси магния (периклаз) с другими кубическими соединениями — вюститом (FeO), манганозитом (MnO) и магнезиоферритом (MgO*Fe2O3) — резко снижает способность периклаза к гидратации. В присутствии 5—10% указанных компонентов твердого раствора периклаз еще сохраняет способность взаимодействовать с водой при нормальной температуре, а при более высоком их содержании RO-фаза становится инертной. Применение водотепловой обработки приводит к слабой гидратации поверхностных зон RO-фазы, что выражается в появлении на периферии зерен RO-фазы бурого полупрозрачного геля. Толщина пленки геля зависит от температуры обработки: при пропаривании она не превышает 2—3 мк, а при запаривании в автоклаве достигает 5—8 мк.
Щелочная (известковая) активизация шлака, содержащего RO-фазу, несколько снижает скорость гидратации последней, что обусловлено снижением растворимости MgO в жидкой фазе, насыщенной Ca(OH)2. Введение тонкомолотого кварцевого песка, наоборот, ускоряет растворение RO-фазы с выделением гидратов окиси магния, железа и марганца и способствует частичному связыванию Mg(OH)2 в гидросиликаты магния. При снижении температуры процесс гидратации RO-фазы прекращается.
В связи с малой скоростью гидратации RO-фаза при содержании MnO+FeO+MgO*Fe2O3 более 10% не является опасной иле вызывает неравномерности изменения объема твердеющего вяжущего и готового изделия в эксплуатации. Наоборот, благодаря поверхностной гидратации с образованием гелевидных продуктов, повышающих общее количество цементирующего вещества, присутствие этой фазы в шлаке способствует увеличению прочностных показателей вяжущего, твердеющего в условиях водотепловой обработки.
