Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 9
1.1. Особенности процессов гидратации и твердения расширяющихся цементов. 9
1.2. Использование магнезиального сырья в силикатной технологии 30
1.3. Цель и задачи исследования 41
2. Методы исследования и характеристика используемых материалов 43
2.1. Методы исследования 43
2.2. Характеристика используемых материалов 46
3. Исследование процесса диссоциации доломитов 48
3.1. Диссоциация различных доломитов при нагревании 48
3.2 Влияние добавки ЫагСОз на интенсивность диссоциации доломитов 50
3.3. Изучение микроструктуры магнезиальных спеков в присутствии Na2C03 59
3.4. Выводы 72
4. Разработка малоэнергоемкой технологии вяжущих композиций с магниисодержащими материалами 74
4.1. Синтез расширяющейся композиции на основе доломитов 74
4.1.1. Изучение влияния температуры и добавок на возможность регулирования расширением композиции 74
4.1.2. Изучение влияния расширяющейся композиции на свойства твердеющего цемента 97
4.1.3. Возможность применения принципа регулирования процесса расширения в силикатной технологии 106
4.2. Синтез расширяющейся магнезиальной добавки на основе брусита 117
4.2.1. Изучение влияния температуры и фракционного состава брусита на возможность регулирования расширения магнезиальной добавкой 117
4.2.2. Изучение влияния количества вводимой добавки на свойства цемента нормированного расширения 123
5. Выпуск опытных промышленных партий цемента с компенсированной усадкой 132
5.1. Особенности технологического процесса выпуска цемента с компенсированной усадкой 132
5.2. Разработка технологического регламента и технических условий на опытную партию цемента 135
5.3. Исследование свойств промышленных партий цемента с компенсированной усадкой 138
5.4. Выводы 144
- Использование магнезиального сырья в силикатной технологии
- Характеристика используемых материалов
- Влияние добавки ЫагСОз на интенсивность диссоциации доломитов
- Синтез расширяющейся магнезиальной добавки на основе брусита
Введение к работе
Состав сырьевых компонентов, используемых в силикатной технологии, изменяется. Ведутся разработки разных месторождений, большинство месторождений известняков, в большей или меньшей степени, доломитизированы. Если сравнить распространенность химических элементов в недрах нашей планеты, то среди наиболее распространенных будут следующие: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, сера, калий, натрий, фосфор. Следовательно, можно ожидать неизбежного повышения концентрации таких элементов как Mg в природном сырье и отходах. В России месторождения доломитов широко распространены. Большие запасы доломитов в северозападных и центральных районах, на Урале (Карагайское, Лисьегорское), в Западной Сибири (Большегорское). Наиболее развитые промышленные районы Сибири располагают высокомагнезиальным сырьем и глинами с повышенным содержанием полевошпатовых пород.
Расширение и углубление исследований кинетики энергоемких процессов разложения карбонатов особенно актуально для производства портландцемента, доломитовой извести, строительных и огнеупорных материалов.
Так как обжиг СаСОз идет при значительно более высоких температурах, чем обжиг MgCC>3, то получающийся MgO теряет в значительной степени свою активность при нагревании до температуры разложения СаСОз.
Заторможенная гидратация MgO в отдаленные сроки может вызвать неравномерность изменения объема в изделиях, это обусловливает весьма ограниченное применение доломитизированных известняков как цементными заводами, так и заводами по производству автоклавных строительных материалов. Одновременно для получения извести в производстве силикатного кирпича приходится транспортировать маломагнезиальные известняки на значительные расстояния.
Большой научный интерес и практическое значение имеют расширяющиеся безусадочные и напрягающие цементы. Для них характерно равномерное, происходящее в ранние сроки, расширение, которое может компенсировать
5 последующую усадку. Это позволяет решить одну из сложных проблем в области использования цемента - предотвратить появление усадочных деформаций.
Получение расширяющихся и безусадочных цементов на основе оксида магния не получило распространения из-за меньшей изученности получения и свойств MgO, гидратация которого, при определенных условиях, вызывает деформации расширения.
В литературе имеются ограниченные сведения о механизме действия СаО и MgO в качестве расширяющихся добавок. Однако, применение цементов на окисной основе весьма перспективно, т.к. гидраты оксидов кальция и магния являются стабильными соединениями и не претерпевают в цементном камне никаких фазовых превращений, ведущих к нарушению структуры и спадам прочности.
В данной работе предлагается технология получения цементов с компенсированной усадкой за счет расширяющейся составляющей в виде ограниченной концентрации оксида магния, получаемого при обжиге брусита.
Актуальность работы. Расширяющиеся безусадочные цементы имеют большой научный интерес и практическое значение. Этой группе вяжущих характерно равномерное расширение, в раннем возрасте и способность компенсировать последующую усадку. Так решается одна из сложных проблем в области цемента - предотвращение отрицательных усадочных деформаций.
Высокая восприимчивость СаО и MgO, используемых в качестве расширяющихся добавок, к температуре их обжига является не недостатком, а положительным свойством, позволяющим тонко регулировать объемные деформации.
Одновременно в настоящее время особую актуальность приобретает проблема сырья. Большинство карьеров уже выработаны, подстилающие слои известняков содержат повышенное количество MgC03, около 60 % разведанных месторождений известняков - магнезиальные. Крупнейшие месторождения доломита сосредоточены в районах распространения соленосных отложений:
Предуралье, Иркутская область, Владимирская область, Ленинградская область, Тульская область, Волгоградская область, Пермская область, Республика Татарстан, Республика Марий Эл.
Опираясь на установленный ранее принцип частичной нейтрализации оксида магния щелочными примесями в цементной сырьевой смеси, выяснялось, возможно ли распространить это положение на технологию силикатных материалов.
Получение расширяющихся и безусадочных цементов на основе оксида магния не получило широкого распространения вследствие меньшей изученности условий получения MgO, гидратация которого, при определенных условиях, приводила бы к управляемому расширению цемента.
Известно, что оксиды кальция и магния при гидратации значительно увеличиваются в объеме. Именно это свойство их желательно использовать для создания расширяющейся добавки, полученной обжигом магниисодержащих материалов.
Целью работы является разработка малоэнергоемкой технологии вяжущих композиций с управляемым расширением с использованием магниисодержащих материалов. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: определение оптимальных температур, условий и количества щелочного карбоната для синтеза на основе доломита расширяющейся добавки к цементу; изучение гидратации цемента с расширяющейся добавкой с определением прочностных и объемных характеристик; подбор щелочных солей для снижения температуры диссоциации доломита и получения гидратационно активного оксида магния для нейтрализации его отрицательного влияния при получении силикатного кирпича; определение температуры, времени выдержки и фракционного состава брусита для синтеза магнийсодержащей расширяющей добавки к цементу;
7 разработка технологического регламента и технических условий для выпуска двух опытно-промышленных партий цемента с компенсированной усадкой, исследование его физико-механических свойств.
Научная новизна работы.
Установлены процессы взаимодействия природных двойных карбонатов типа доломита с каталитическими щелочными карбонатами, которые приводят к снижению температуры разложения доломита на 130-150С в результате возникновения низкотемпературных высокореакционных щелочесодержащих расплавов в области 770 - 900С, обусловленных отдельными химическими реакциями, протекающими по схеме: - при 450 - 700С Na2C03 + 2CaMg(C03)2 -» Na2Ca(C03)2 +СаС03 + 2MgO + С02|; - при 800 - 900С Na2Ca(C03)2+CaC03— Na2Ca(C03)2 + Na2Ca2(C03)3 + СаО+ С02|; -выше 930С Na2Ca(C03)2 + Na2Ca2(C03)3 -> 2Na2C03 + ЗСаО + ЗС02|. В данной системе соединение Na2Ca2(C03)3 обнаружено впервые.
Выявлен механизм замедления скорости гидратации расширяющейся композиции, заключающийся в снижении температуры декарбонизации доломита и образования щелочесодержащего расплава с повышенной реакционной способностью, модифицирующего оксиды магния и кальция ионами щелочных металлов. На основе установленного механизма разработана технология расширяющейся добавки из доломита, которая вследствие торможения гидратации щелочноземельных оксидов вызывает необходимые во времени деформации расширения.
Разработана малоэнергоёмкая технология цемента с нормированным расширением с использованием теплоты охлаждаемого клинкера для получения из природного брусита оксида магния с регулируемой скоростью гидратации.
Установлено, что щелочные соли понижают температуру декарбонизации доломита, нейтрализуют отрицательное влияние оксида магния в доломитовой
8 извести при автоклавировании силикатных материалов. Применение доломитизированного известняка расширяет сырьевую базу и повышает прочность готовых изделий.
Практическая ценность работы. Разработана низкотемпературная технология получения расширяющейся добавки к цементам. В качестве расширяющейся композиции использованы оксиды магния и кальция, полученные путем обжига доломитов.
Предложен способ получения доломитизированной извести для получения силикатного вяжущего. Добавление щелочных солей к доломитизированному известняку до обжига позволяет снизить температуру, исключить отрицательное влияние оксида магния, при запарке и обеспечить высокое качество автоклавных изделий из силикатных материалов. Одновременно понижается себестоимость силикатных изделий и расширяется сырьевая база.
Разработан способ введения природного брусита Mg(OH)2 с горячего конца вращающейся печи, технологический регламент и технические условия (ТУ 57 3460-001-00282777-2005). Осуществлен выпуск опытных партий безусадочного цемента в количестве 500 и 1000 т., которые прошли успешные испытания на заводах ЖБИ.
Апробация работы. Результаты работы представлены в журнале Строительные материалы № 4, 2005г на международных конференциях в Белгороде (1993, 1995, 2003, 2005), Москве (1999, 2000, 2003). Материалы диссертации доложены на Международной научно-практической конференции "Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии" (Белгород, 2005).
Публикации. Основные положения работы изложены в 8 публикациях.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена в пяти главах на 158 страницах. Состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, включающего 138 наименований и приложений, содержит 63 рисунка и 18 таблиц.
Использование магнезиального сырья в силикатной технологии
Большинство месторождений известняков в большей или меньшей степени доломитизированы, около 60 % разведанных месторождений известняков - магнезиальные [74, 75].
Доломит - широко распространенный породообразующий минерал, он входит в состав карбонатных осадочных горных пород, образование которых происходило на протяжении всего длительного периода развития Земли [76]. Крупнейшие месторождения доломита сосредоточены в районах распространения со-леносных отложений: Закарпатье (Украина), Предуралье (Россия), Иркутская область, Владимирская область, Ленинградская область, Тульская область, Волгоградская область, Пермская область, Республика Татарстан, Республика Марий Эл.
Ещё не так давно считалось, что для изготовления силикатных изделий пригодна только кальциевая известь, содержащая не более 5 % оксида магния, т.к. магнезия в процессе обработки гасится, вызывая появление трещин и даже полное разрушение изделий. Около половины природных карбонатных пород, содержащих более 10 % MgCCb, не используются в производстве силикатного кирпича. Известняки, не содержащие примеси MgC03, обжигают в шахтных пересыпных печах при температуре 1100 1200С, но для карбонатных пород, содержащих окись магния, она слишком высока. При такой температуре окись магния приобретает форму периклаза, не способную гидратироваться в процессе силосования [77].
Лишь в автоклаве при повышенных температуре и давлении водяного пара пережжённая окись магния гидратируется, вызывая при этом разрушение силикатного кирпича.
Проведёнными ранее исследованиями [78] установлено, что магнезиальная известь, обожжённая в шахтных печах при повышенных температурах, не пригодна для производства силикатного кирпича без использования специальных добавок и технологических приёмов.
До сих пор нет точно установленных данных, при которых в доломите заканчивается диссоциация карбоната магния и начинается разложение карбоната кальция. По одним данным, до температуры 850С при атмосферном давлении диссоциирует в доломите карбонат магния, а молекула СаСОз только начинает разлагаться; по другим - молекула СаСОз начинает разлагаться уже около температуры 750С.
Расширение и углубление исследований кинетики энергоемких процессов разложения карбонатов особенно актуально при производстве портландцемента, извести, строительных и огнеупорных материалов.
Шамшуров В.М., Тимошенко Т.И. исследовали кинетику диссоциации карбонатов в технологических смесях, в отличие от литературных данных, кинетические кривые изменения фазового состава в процессе термообработки определяли методом высокотемпературного рентгенофазового анализа [79]. Для сопоставления результатов кинетики диссоциации карбонатов были проведены и контрольные съемки методом ДТА. Данные экспериментов показывают, что толщина исследуемого слоя материала влияет на кинетику процессов диссоциации карбонатов, так в наружном слое гранул карбонатов толщиной до 0,5 - 0,7 мм или зернах размером до 1,5 мм процессы диссоциации заканчиваются при температурах на 100 - 200С ниже общепринятых значений. При дальнейшем увеличении толщины исследуемого слоя материала наблюдается, как правило, резкий спад интенсивностей дифракционных отражений, что может свидетельствовать об изменении характера диссоциации и ее замедлении.
Будников П. П. изучал влияние примесей NaCl и CaS04.2H20 на ход декарбонизации доломита при температуре 600 и 700 С [80].
Для волжского и никитовского доломитов без добавок температура 600 и 700С являлась температурой декарбонизации углекислого магния; при этом декарбонизация протекала не полностью. Схему реакции можно представить так:
При температуре 600С добавки ускорили декарбонизацию, при этом диссоциировал только карбонат магния из доломита, но не полностью. При температуре 700С добавки (NaCl и гипс) в волжском доломите ускоряли диссоциацию настолько, что начинал декарбонизироваться не только карбонат магния, но и карбонат кальция. В никитовском доломите NaCl и гипс также ускоряли диссоциацию.
Приведенные доводы являются основанием для предположения образования твердых растворов между карбонатом и добавкой. Кроме того, по Ферсману [81] элементы, способные замещать друг друга с образованием твердых растворов, располагаются в периодической системе Д.И. Менделеева по диагонали.
В работе посвященной влиянию режима обжига на кинетику диссоциации карбонатов кальция и магния И.Г. Лугинина раскрывает механизм действия добавок, ускоряющих диссоциацию MgCC [82]. Опыты показали, что LiCl является эффективной добавкой при разложении карбоната магния, т.к. элемент литий так же как и Na (0,98) по отношению к Са (1,04) имеет близкий с Mg ионный радиус: при постепенном нагреве 1 % добавки понижает температуру начала разложения на 100С. В работе подмечено, что эффективность добавок зависит от температуры плавления щелочных солей. Условия образования твердого раствора облегчаются, когда добавка находится в расплавленном состоянии. Если температура плавления добавки-ускорителя диссоциации выше температуры обжига, то эффективность последней понижается.
Сырьем для производства воздушной извести служат известковые горные породы (известняк, мел, известковый туф, доломит), состоящие преимущественно из углекислого кальция. Наиболее часто встречающимися примесями в этих породах являются углекислый магний, глинистые вещества, кварц и оксид железа.
Характеристика используемых материалов
Для исследований в работе использованы, доломиты Ковровского, Липецкого и Волосовского месторождения. Брусит Кульдурского месторождения. Химический состав сырьевых компонентов в таблице 2.1
В качестве щелочесодержащих компонентов в работе использовали кальцинированную соду, содержащую Na2C03 99,3 % и щелочной сток производства капролактама (ЩСПК) Щекинского ПО "Азот".
ЩСПК (ТУ-11303-614-87) - жидкость коричневого цвета с эфирным запахом, не горюча, представляет собой водный раствор натриевых солей органических кислот, хорошо растворима в воде, тяжелее воды, малолетуча, коррозионна для цветных металлов. В состав ЩСПК входят: сухое вещество -42,2 %, натриевые соли органических кислот (в пересчете на адипинат натрия) -36 %, циклогексанол - 0,69 %, циклогексанон - 0,11 %. Жидкость имеет щелочную реакцию (РН раствора - 12), плотность при 20С составляет 1,22 г/см . ЩСПК представлен, в основном, адипинатом натрия - NaOOC(CH2)4COONa.
Для исследований были использованы щелочные соли NaCI и K2SO4, а также МпС12 4Н20, FeS04 7Н20, MnCl2, Li2C03, MgC03-MgO-Mg(OH)2-nH20 и другие химические реактивы классификации «ч.д.а.».
Для получения безусадочного цемента использовали следующие материалы: - портландцемент М500 - ДО ОАО "Белгородский цементный завод" и ОАО "Теплоозерский цементный завод"; - брусит Mg(OH)2 - белый мягкий камень Кульдурского месторождения с перламутровым блеском.
Брусит в месторождении встречается в виде прожилок в серпентинитах и мраморизованных известняках, является сырьем для керамической, бумажной и огнеупорной промышленности. Химический состав (мае. %): MgO - 69, Н20 - 31. В качестве примесей иногда присутствует ферробрусит и манганобрусит [76].Сингония тригональная. Обычно в виде мелкочешуйчатых и пластинчатых, реже параллельно-волокнистых агрегатов (немалит). Толстотаблитчатые кристаллы редки. Образует также псевдоморфозы по периклазу MgO [103].
Цвет брусита белый, слегка сероватый, зеленоватый, желтоватый. Блеск восковой до перламутрового. Чистый крупнопластинчатый брусит -прозрачный, хрупкий. [104].
Брусит после высокотемпературного обжига можно использовать для получения порошков каустического магнезита и порошков спеченных периклазовых, предназначенных для производства огнеупоров, применяющихся на предприятиях черной и цветной металлургии, цементной промышленности, в строительстве.
Влияние добавки ЫагСОз на интенсивность диссоциации доломитов
Рассмотрим механизм взаимодействия доломита с №2СОз. В данной системе можно предположить возможность гетеровалентного изоморфизма между парами ионов Са2+ - Na+ и Mg2+ - Na+. Проявление изоморфизма возможно при соблюдении ряда условий [107]. Замещаться могут: - ионы с зарядом одного знака; - элементы, имеющие одинаковое координационное число в данной структуре; - атомы или ионы близкого размера; - ионы близкие по химическим свойствам. Первое условие для всех пар взаимодействующих ионов полностью соблюдено. В системе СаС03 - MgCCb - Na2C03 можно предположить образование как Na2Mg(CC 3)2, так и Ма2Са(СОз)2. Исходя из аналогии составов данных соединений, можно предположить, что их молекулярная структура, а следовательно, и координационные числа ионов одинаковые для соответствующих элементов. Таким образом, выполняется второе условие. Рассмотрим соотношение между замещаемым и замещающим ионами в реакциях: Са2+-»2Na+; 2Na+- Са2+ (1) Mg2+ - 2Na+; 2Na+- Mg2+ (2) A1 = rCa2+-rNa+/rCa2+-100% = (l,04-0,98)/l,04 100% =5,8%; A2 = r Na+ - r Mg2+ / r Mg2+ 100% = (0,98 - 0,74) / 0,74 100% = 32,4%. Значения радиусов ионов взяты по Белову-Бокию [78]. Исходя из значений А\ и А2 замещаться могут как ионы Са , так и Mg , но в связи с тем, что А і А2, то предпочтительнее протекание изоморфизма по реакции (1). Количественной оценкой химических свойств элементов является разность электроотрицательности, чем меньше разность, тем более вероятно замещение. Электроотрицательность ионов по Полингу [109] представлена в табл. 3.1 По данным табл. 3.1 замещаться должны ионы Са на Na , так как химические свойства Са2+ и Na+ ближе, чем химические свойства для пары Mg2+ и Na+. По правилу Соболева B.C., сильные основания образуют устойчивые соединения с сильными кислотами, а слабые основания - со слабыми кислотами. В нашем случае сильным основанием является Na , а сильной кислотой Mg , так как разница электроотрицательности между этими ионами максимальна. Можно предположить, что в системе СаС03 - MgC03 - Na2C03, образуются Na2Mg(C03)2 HNa2Ca(C03)2. Для доказательства вышеописанных рассуждений необходимо провести серию обжигов доломитов с последующим определением фазового состава продуктов обжига рентгенофазовым анализом, кинетики тепловыделения, дифференциально-термический метод анализа, исследованием продуктов обжига в иммерсии и зарисовкой изменений, вызванных добавками. Для детального изучения выбранных доломитов использовали дифференциально-термический и рентгенофазовый анализы, часть доломитов содержала ограниченное количество добавок (ШгСОз - 3 %). Другим важным моментом, который необходимо иметь в виду при изучении процессов диссоциации карбонатов, является вероятность образования твердых растворов, приводящая к изменению температур диссоциации [111]. Еще более сказывается на дифференциальной кривой изменение теплопроводности при образовании новой фазы или при переходе в другое агрегатное состояние. Последующие эксперименты были посвящены изучению механизма разложения доломита при добавлении ШгСОз. Влияние Na2C03 на диссоциацию CaMg(C03)2, (смесь СаМ(СОз)г и Na2C03 состава 97:3) изучали на термографической установке. Приготовление сырьевых смесей включало измельчение до полного прохождения через сито 008. На кривых (рис. 3.1.Г, Д, Е.) фиксируется два эндотермических максимума, но со смещением эффектов в область пониженной температуры: первый - при 635...690С, второй - при 860-880С. Введение добавки Na2C03 (3 %) понижало температуру диссоциации Ковровского на 135, Волосовского на 110, Липецкого на 110С. Дифференциальные кривые с введением добавки изменяют свое первоначальное направление не резко, а значительно более плавно. Ранее было отмечено, что примеси могут влиять на процессы, проходящие в веществе в твердом состоянии. В случае образования компонентами смеси твердых растворов наблюдается как снижение, так и повышение температур фазовых переходов. Например, температура диссоциации СаСОз в присутствии карбонатов стронция и бария повышается от 900С до 1000С и выше [112]. Наоборот, наличие незначительной примеси NaCl снижает температуру диссоциации доломита с 730до 660С. Примеси, имеющие кристаллическую структуру, аналогичную одной из возможных фаз, ускоряет образование этой фазы. Если компоненты системы образуют друг с другом химическое соединение, то это также изменяет термограмму. В технологии производства цемента двойные карбонаты впервые были идентифицированы И.Г. Лугининой [31], показавшей их роль как интенсификаторов низкотемпературного взаимодействия в цементных смесях. При качественном фазовом анализе желательно, чтобы термические эффекты, свойственные различным веществам, при незначительной разнице в температурах тепловых эффектов не налагались друг на друга. При увеличении массы добавки до 10 % Na2C( } температура диссоциации первого эндотермического эффекта Ковровского доломита снижается на 160С, а температура второго эндотермического эффекта, характеризующего диссоциацию карбоната кальция, снижается на 30С, разложение заканчивается при 920С (рис. 3.2). Повышенная концентрация добавки (10 %) снизила температуру диссоциации СаСОз, следовательно, при добавлении 3 % ее повидимому оказалось недостаточно, чтобы воздействовать и на углекислый кальций. Добавление до 10 % Ш2СО3 значительно снижает температуру диссоциации карбонатных составляющих доломита, как карбоната магния, так и карбоната кальция.
Синтез расширяющейся магнезиальной добавки на основе брусита
В данной главе приведены результаты исследования цемента с равномерным, происходящим в относительно раннем возрасте, расширением, которое может компенсировать последующую усадку. Следовательно, решается одна из наиболее сложных задач в области цемента - предотвращается появление отрицательных усадочных деформаций при схватывании и твердении на воздухе. Существует несколько разновидностей усадки: - усадка при гидратации (или внутреннем обезвоживании); - усадка до схватывания в результате испарения влаги; - гидравлическая усадка после схватывания; - термическая усадка. Усадка вызывает уменьшение размеров бетонной конструкции, что приводит к возникновению внутренних напряжений, образованию волосяных трещин (например, на границе раздела цементного теста и зерен заполнителя). В результате понижается прочность материала, особенно прочность на растяжение [7]. Получение расширяющихся и безусадочных цементов на основе оксида магния не получило распространения вследствие слабой изученности явления. В данной работе проверяется возможность использования природного брусита (рис.4.37.), минерала подкласса гидроксидов Mg(OH)2, в качестве добавки к клинкеру и получения безусадочных цементов на ОАО "Теплоозерский цемент". Добавлять брусит к клинкеру предполагали с горячего конца печи (4x127м) в рекуператорный холодильник. Одним из возможных вариантов является подача брусита в лейки рекуператора. Продвигаясь по рекуператорам вместе с клинкером, предположили, что брусит (Mg(OH)2) превратится в MgO, способный в дальнейшем при гидратации цемента оказать расширяющее действие. Брусит, подаваемый с горячего конца печи, попадет на клинкер, поступающий в рекуператоры холодильника. Клинкер в этом участке имеет температуру около 1000 - 1100С, так как продвигаясь по зоне охлаждения печи его температура понизилась с 1450 до 1000-1100С. Время нахождения клинкера в холодильнике составляет примерно 10 мин. Предполагаем, что этого времени достаточно, чтобы брусит нагрелся и выделил гидратную воду, и кристаллы MgO не были пережжены. Брусит фракции 30-40 мм раздробили в лабораторной щековой дробилке и разделили на фракции 10 и 1,25мм. Затем брусит обожгли в муфельной печи при температурах 800, 900, 1000С с выдержкой 10 мин. Использовали две фракции брусита: первая от 10 до 1,25; вторая - меньше 1.25м, далее именуемые соответственно крупная и мелкая фракции. При использовании расширяющих добавок необходимо учитывать условия, при которых возможно возникновение как расширения, так и самонапряжения в цементном камне [32]: - соответствие во времени процессов структурообразования и расширения; - присутствие в расширяющейся системе структурообразующего компонента (портландцемента, гипса или другого вяжущего); - наличие расширяющегося компонента, как минимум на 3...5 сут. твердения; - возможность получения подвижного раствора цемента при минимальном водо-твердом отношении, с целью обеспечения максимального контакта между отдельными частицами цемента. Гидратация расширяющегося компонента должна начинаться через 45- 60 мин после затворения цемента водой с целью предотвращения его загустевания. Результаты ДТА использованы для определения оптимальных условий -температуры и продолжительности обжига брусита рис.4.38. Дифференциально-термический анализ, выявил первый эндотермический максимум при 410С, соответствующий разложению Mg(OH)2, второй небольшой эндотермический максимум при 780С, фиксирует разложение карбоната магния, третий при 900С соответствует диссоциации примеси карбоната кальция. Mg(OH)2 - MgO + H20 CaMg(C03)2 -» СаСОз + MgC03 MgC03- MgO + C02 СаС03-+ CaO + C02 Доля доломита, кальцита и магнезита по сравнению с бруситом относительно невелика, поэтому реакции их разложения протекают быстро и величины эндотермических эффектов незначительны. Ниже приведены данные лабораторных исследований, выполненных с целью получения безусадочных цементов. Обжиг фракций брусита проводили в лабораторной муфельной печи. В холодную печь помещали пустые тигли, которые разогревали до необходимой температуры. При достижении нужного значения температуры в тигли помещали навеску брусита. Температуру в печи доводили до ранее заданной, и тигли с бруситом выдерживали 10 мин, после чего охлаждали на воздухе. По данным рентгенофазового анализа (рис. 4.39.), разложение брусита мелкой фракции при нагревании начинается при 700С (появляется отражение оксида магния d = 2,109; l,49lA). Оксид магния образуется при 700-800С.
