Введение к работе
Актуальность работы определяется необходимостью увеличить ресурсы цемента путем использования АМД и отсутствием зо Вьетнаме опыта изготовления многокомпонентных цементов.
Научная новизна работы. Зпервые исследован механизм гидратации цементов с добавкой мелкокристаллических вулканических материалов, почти не содержащих стекла. Показано, что пуццолановая реакция при использовании таких материалов развивается за счет аморїшзированнілс межкристаллитных прослоек. Состав переходной зоны в цементном камне с базальтом значительно отличается от такового при использовании пуц-
2, цолан на основе алшосиликагного стекла. Здесь фиксируются в основном взаимопрорастания портландита с высокоосновными гидросиликатами. Устаї лено, что на участках поверхности частиц базальта, относящейся к апор ту, бнтознпту и другим алюмосиликатным материалам, имеет место резкое возрастание концентрации щелочных оксидов, что вызывает щелочную корр< зию поверхности частиц добавки.
Исследованы строительно-технические свойства многокомпонентных щ ментов с золой ТЭС "Фалай" и с базальтами.
Практическая полезность результатов работа. Полученные результаті позволили научно обосновать возможность использования зол ТЭС "Фалай." и базальтов при производстве цемента и организовать промышленное внедг ние базальтов. Результаты работы позволяют значительно расширить круг материалов, которые могут быть использованы в качестве ЛВД за счет вог лечения в него некоторых вулканических пород с низким содержанием CTOI' * Достоверность результатов работ» определяется применением разносе разных современных методов исследования, таких как олектронпомикроског, ческий анализ, микрорентгеноспектральный анализ, ДРФА, ДТЛ, ЯТГ и другие, а такке пологи тельными результатами промышленного внедрения.
Апробация работы. Основ'ные результаты работы доложены на 1-ой и 2-Зьетнамских конференциях по строительным материалам, Ханой, 1993 и I9S
I. Материалы. . .
Для проведения исследований использовали в основном промышленный клинкер завода Бим-Шон, на котором предполагалось организовать производство портландцемента с минеральными добавками раньше, чем на других предприятиях. 3 отдельных случаях применяли также клинкер других завод
Клинкер характеризуется отчетливой кристаллизацией'минералов и им ет крупнокристаллическую структуру. Расчетный минералогический состав клинкера - C3S - 57&, C2S - 17. С3А. - 1%, С4ЛР - I6JS. По данным ДРФА фазовый состав клинкера весьма близок к расчетному минералогическому составу.
Исследованные в работе золы ТЭФ "Фалай" являются кислыми. Петрогр фическим анализом установлено, что зола-унос состоит в основном из сте ла не менее (65-80)/2. Электрониомикроскопические исследования показали что частицы золы имеют в основном сферическую форму, с преобладающим размером (4-50) мкм. Более крупные фракции представлены друзами, лиспе ность золы-унос составляет (250-300) m^Jkv. Согласно Российским Техническим условиям ТУ 34-70-10347-92 зола-унос ТЭО "Фалай" относится к классу А.
3 настоящей работе использованы базальты месторождения Тханй, рдс положенного в 12 км от завода Бим-Шон. Исследованы два наиболее типичных образца базальта - плотный и пористый.
Плотный образец почти не имеет крупних пор, в изломе мелкокристаллический, матовый. Пористый отличается от него довольно высоким содержанием крупных пор размером более I мм, а также наличием большом числ--» продолговатых сообщающихся пор размером до (200-500) мкм. Объемп.-ы м.-к>-са породы (1,8-2,9) т/м3, плотность (2,7-3,3) кг/дм3, природная шпк-ность (0,2-1,0)$.
Оба базальта характеризуются содержанием Si.02 в количестве (17--48) и относятся к основным изверженным породам.
Фазовый состав базальтов по данным ДРФА приведен в табл.1.
Таблица I
Фаза (минералы)
Базальт плотный (Базачьт пористый
серый ! ,черныи
Число совпав-!Вклад в penrJ-Число соо-!Вклад »
ших линий, % !генограмму,Спавших ли-!ренгго-
! !ний, % \иог рам-
, I 1 Z*
щ,>
I I 1
Авгит 85 47 87 40
Са(М, Pe)S;20g
Магнетит 96 22 84 17
Ре304
Битовнит 85 16
(Ca,/Va)(AI,S; )AI$i20g
Анортит 82 V 82-10
(Са, q)(Si,AI)408
По -данным электронномикроскопического анализа тонкие прослойки стекла или аморфизированиого материала наблюдаются только между кристаллами, в основном слагающими материал. С другой стороны,:кристаллические фазы, входящие в состав базальта являются инертными, не способными к взаимодействию с Са(0Н)2.
Зола-унос и золошлаковые отходы ТЭС "Фалай" полностью отвечают как требованиям ТУ 21-26-11-90, так и проекту нового Российского стандарта на добавки.
Обе пробы базальта выдержали испытания на сроки схватывания и-во- -достойкосгь в кольце, однако не выдержали испытания по поглощению извести, предусмотренные ТУ 21-26-11-90^ В го яе время оба бззальта полностью соответствовали требованиям проекта ГОСТ Р "Добавки активные минеральные для цементов",хотя и на никнем пределе установленных требований. В такой дискуссионной ситуации ответ на вопрос о позмокности использования базальтов при производстве цемента могут дать только исследования механизма гидратации цемента с добавкой, а также влияния добавок на СТО цемента и бетона.
Цементы для лабораторных исследований готовили с использованием описанных выше материалов. Цементы мололи в лабораторной мельнице, используя разработанную в НИИцеменго методику помола с предизмельчс-
ниєм клинкера.
При определении размалываемости материалов было установлено, что обе разновидности базальтов являются более трудноразмалшзаомыш! материалами, чем клинкер и, следовательно при совместном помоле с клинкером не должны препятствовать измельчению последнего. В соответствии с
этим степень предизмельчення была принята $у_ =150+20 м /кг, дисисрс ность готового цемента (7-8)% остатка па сите №008. Содержание добапок в цементе составляло 10, 20 или ЗС$ по массе. Содержание гипса Ъ%. '' Для изготовления бетонов в работе использовали природный кварцовий песок с модулем крупности 2,1. 3 качестве крупного заполнителя применяли известняковый щебень крупностью (5-20)мм.
2. Исследование механизма гидратации цемента с добавкой базальта
Механизм гидратации цементов, содержащих минеральные добавки типа базальта, т.е. в основном кристаллические материали, изучен нодостаточи
В работе основное внимание было уделено определению влияния добавок на степень гидратации клинкера, а также исследованию процессов,протекающих в переходной зоне цементний камень-зерно добавки.
Для исследования процессов гидратации готовили образцы-лепешки и? цементного теста нормальной-густоты. Образцы в течение суток хранили и эксикаторе над водой при относительной влажности не менее 95%, а затем помещали в воду, где хранили до заданного срока твердения. По достижении заданного срока гидратации образцы дробили на кусочки размером (3-5) мм, обезвоживали абсолютным спиртом и ацетоном. Для более полного обезвоживания образцы обрабатывали абсолютным спиртом два-три раза, а затем извлекали из спирта и заливали ацетоном для удаления спирта.
Степень гидратации клинкерных минералов определяли;рентгано<ї>азоішм анализом. Кроме того, методом ДТГ и ДТА определяли количество гидратнои воды, которое учитывали как в образце в целом, гак и в отдельности в каждой части термограмми.
В табл.2 представлены данные по степени гадратации С3$ и С^АР в цементах с базальтом и бездобавочном. Погрешность определения .для элита составила +3% относительных, для алюмоферрига ±5%.
Таблица 2
Содержание іСрок тверде- ! Степень гадратации, % ! KjT і Kso
добавок, % ! ния, су т. !-— ! ^1 л
! !алит {±3%) !С4А (+5$) !
I ! 2 ! 3 ! 4 .' 5 ! 6
бездобазочный I 46 45 2,8 3,3
.- 7 GO 75 3,7 5,9
28 '62 00 5,7 3,0
Продолжение табл.2
28 74 53 5.8 l6,3
60 7? 45 16,7 15,3
7 68 49 10,5 9. Г)
28 7Г) 53 10,0 12,0
30 I 48 26 2,1 2,7
3 59 31 6.2 6.2
7 73 42 13,0 15,0
28 73 45 10,3 10,6
_60 71 56 9,1 9,0
Из данных таблицы видно, что начиная с 3-х суток гидратации степень гидратации алита в цементах с добавками выше, чем в бездобавочном, причем с увеличением дозировки добавки степень гидратации алита возрастает.
В таблице приведены также значения коэффициентов KSj и Куо, представляющих собой отношение штенсивностей на рентгенограмме основных аналитических пиков портландита соответственно 4,90 и 2,62 А к аналитической линии алита 1,76 А. Эти коэффициенты дают определенную информацию о соотношении количества реликтовых и новых фаз в цементном камне.
По данным ДРМ- максимальное количество эттрингита во всех образцах наблюдается в суточном возрасте. Затем количество эттрингита быстро снижается, однако во всех случаях в цементном камне, содержащем базальт, количество эттрингита во все сроки выше, чем в бездобавочном цементе. Моногидросульфоалюминат кальция (МоноГСАК) в цементном камне бездобавочного цемента не наблюдается. В цементном камне цементов с базальтами МоноГСАК появляется в заметном количестве после 7 или 28 суток гидратации, т.е. тогда, когда и количество эттрингита значительно больше, чем в камне бездобавочного цемента того же возраста.
Данные о величине потери общей массы гидратированными образцами
s>m*,,s
и по характерным участкам ДТГ приведены на рис.1. На рисунке показано изменение усредненной величины потерь за все сроки испытания. Лдя удобства ' сопоставления эти данные приведет» в процентах от того же показателя для бездобавочного цемента. Видно, что при увеличении ввода добавки кодичес-
Рис.Г тво гидратной воды в цементном камне
усредненную по срокам гидратации
Влияние добавок на величину ПИП, уменьшается, однако значительно мед-
легшее, чем снижается содержание клинкера.
&.
Относительное снижение общего количества гидратпой поди и низі' температурных потерь, относящихся к гидроалшинатным, гидросуль.уоа; минатным фазам и гидросиликатному гелю примерно одинаково, В то не мя, количество конституционном воды портландита, определяющее со.дої ниє последнего в цементном камне, снижается быстрее, а содержание Са(0Н)о в цементном камне примерно пропорционально содержанию кляпі' в цементе, несмотря на большую степень гидратации.
Представляет интерес изменение высокотемпературных потерь, оті щихся к гидросиликатам кальция. При увеличении содержания базальта цементе с 20 до 30$ количество воды, относящейся к гидросиликагам і только не снижается, но даже возрастает.
Полученные данные можно интерпретировать только приняв, что дс бавка базальта участвует в пуццолановой реакции, связывая Ca(0H)g у образуя дополнительное количество продуктов гидратации.
Структуру цементного камня изучали в основном методом электрон микроскопического анализа. Ниже приведены некоторые результаты для разцов из цемента с ЗСЙ базальта.
В суточном возрасте образец имеет довольно рыхлую структуру. И блвдаются многочисленные поры размером 0,3-0,5 мкм и трещины между ками. На поверхности зерен базальта можно наблюдать гелеподобную пл ку из продукта начавшейся пуццолановой реакции. Вместе с том отчетл во видна стерическая пора, толщиной от 0,5 до 2 мкм, отделяющая зер добавки от цементного камня.
В трехсуточном возрасте основной элемент структуры - глобулови ные слабозакристаллизованные гидросиликаты кальция с размером глобул от долей микрона до (10-15) мкм. Структура весьма рихлая, что с ответствует пониженной начальной прочности этого цемента.
Гидросиликатная масса ещо слабо срослась с поверхностью зороп зальта, можно видеть непокрытую новообразованиями поверхность зерен добавки. После 28 суток твердения камень стал существенно более плс ним. Обнаженные участки поверхности зерен базальта наблюдаются редк Разрывы покрывающего слоя новообразований,имеют относительно малый размер. Наблюдаются довольно крупные пластинчатые кристаллы порглан та во взаимопрорастании с гидросиликатной фазой.
В целом структура камня уже довольно монолитная и зерна добавк срослись с цементным камнем.Переходная зона цементный камень-зерно добавки. Исследования переходной зоны цементный камень-зерно добавк (ПЗ) выполняли следующим образом. Для исследования ПЗ был использов цементный камень из цемента с 30$ базальта. Перемещая образцы в эле ронном микроскопе растровое изображение поверхности цементного камн располагали гак, чтобы в центре поля зрения наблюдалось зерно базал та, окруженное цементным камнем. Примерно по центру зерна намечали нив'сканирования (ЛС), проходящую от одного края переходной зоны (і
7.
io другого через середину зерна оазальга. Химический состав вещества пе-іеходной зони вдоль ЛС определяли с помощью микрорентгеноспектралыюго іНализа (МРСА) чорез каждые 2 мкм. В зависимости от размера зерна Сазань-а, вдоль каждой ЛС выполняли 40-60 анализов, что соответствует длине ІС (80-120) мкм. Если вдоль ЛС встречался участок обнаженной поверхности іеріїа базальта, это фиксировалось по результатам МРСА.
Методом МРСА определяли в каждой точке концентрацию 12-ти оксидов, інализ показал, что наибольший интерес представляют 7 из них, а именно жеиды кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и серы. При ісследовании ПЗ в образцах суточного возраста установлено, что свобод-іая от новообразований поверхность базальта наблюдается весьма часто, 'акие участки зафиксировани на отметках 2-5 (анортит), 12-19 (смесь фаз), 8-30 (битовнит), 37-29 (железисто-титановая фаза). Таким образом, об-[ая свободная поверхность базальта занимает не менее трЕ^общей длины ЛС.
На других участках наблюдаются новообразования цементного камня, ричем преобладают высокоосновные гидросиликаты, которые часто находятся о взаимопрорастании с портландитом. На таких участках отношение С/і аходится в пределах 2,5-4,0, а в местах формирования портландита дости-аег 6-8. Как правило участки, состоящие из смеси портландита и гидро-иликата соседствуют с открытой поверхностью базальта.
Особый интерес представляет содержание в ПЗ щелочных оксидов. На ногих участках, где встречается обнаженная поверхность базальта, а гак-е в месте расположения гидросиликатов кальция, концентрация Ко0 су-ественно выше, чем в самом базальте и тем более в цементном камне, до-тигая (6-8)$. Столь высокая концентрация щелочных оксидов в ПЗ вызыва-т развитие на поверхности базальта пуццолановой реакции, и в го ке вре-я ведет к развитию высокого осмотического давления в микрообъемах на ранице зерен базальта.
Из других особенностей ЛЗ можно отметить, что на отдельных участ-ах наблюдается повышенная концентрация оксида серы. В сочетании с даними ДРФА можно с большой долей уверенности утверждать, что в этих частках ПЗ присутствует эттрингит.
На рис.2 приведены данные о химическом составе вдоль линии сканн-ования образцов цементного камня в 28-ми суточном возрасте, ііидно, что ноль линии сканирования расположены участки, резко различающиеся но имическому составу. Однако в отличие от образцов одно- и трехсуточного озраста скол в основном проходит но цементному камню, соегавллющему ilii, лишь в отдельных местах (точки 6/17, 31-36) при сканировании оОплми-ась поверхность зерна базальта. В отличие от ПЗ цементного камня с гп-ичными пуццоланами, где преобладают низкооснозные гндрхэсилик.-и-и. -і :мк-э наблюдаются гидрогели кремнезема, гидроксида железа и гидроксіиа али-4ния, в цементе с базальтом основность ПЗ значительно выше.
,4
її
U Ц 12 їй 1 і Л X
«2. 'И'" U д if . И Зі і/» 4Є CL St /<,
і 'г Ч is t, tr u Jf -to ^ 4; j-j гг (,,
Рис.2..' химический состав материала переходной зони
вдоль линии сканирования. Срок - 28 сутої;, а) 50з; СаО; ЛІзОз: ГегОз ; 6> КгО; KfiO
?
J табл.3 приведен усреднении;) состав отдельных учзегкои лС, >і;.іоіи-лх характерные особенности. В таблице приведены также мольные огно-зния С/ s +A+F и C/s . іЗидно, что преобладающими разами являются писоко-зновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, тесно перегиіетенние с эртландитом. Отношение C/$+A+F в ПЗ изменяется в пределах от 0,37 сристалл битовшіта на поверхности базальта) до 8,35 (портландит). Ь*-зшеыие С/S соответственно от 0,42 до 10,68.
На отдельных участках ПЗ наблюдается повышенная концентрация ок-ада серы, что указывает на присутствие здесь гидросуль^оалюминатной азы. Особый интерес представляет концентращш в ПЗ оксида калия, выра-знная значительно более резко, чем в ранние сроки, й местах обнажения жерхности базальта концентрация ICgO доходит до 15,5 (участок 64-68) їм и даже 22$ (участок 10-14 мкм). На преобладающей части ПЗ оксида ишя менее 2%, часто менее 1%, что соответствует содержанию К20 в гменте.
В результате протекания описанных выше процессов базальт проявляет юйства АМД, несмотря на низкое содержание стекла.
3. Исследование влияния добавок на свойства цемента Прочность цемента.
Для оценки влияния добавок на прочность цемента испытывали цемен-с содержанием добавок 10, 20 и 30$. Соответствующие результаты при-дены в табл.4. В той же таблице указана удельная активность цемента, едстагштцая собой прочность, отнесенную к содержанию клинкера в центе - ЫПз/% кл.
Таблица 4
д добавки !Содержание до-б&вки,# і і
Прочность, МПа, после !Удельная активность, срока твердения, сутки .'МЛаДкл. .после срока
!твердения, сутки
3 ! 28 .'60 ! - 3 ! 28 ! GO
здобав. - 2?,2 48,5 53,6 0,27 0,48 0,54
оа 10 26,0 47,1 53,1 0,29 0,52 0,59
же 20 24,3 45,6 52,0 0,30 0,57 0,65
же 30 21,5 41,2 50,4 0,31 0,59 0,72
іальт 10 24,7 44,3 52,0 0,27 0,50 0,58
же 20 22,0 42,5 52,1 0,28 0,52 0,62
же 30 20,3 41,0 49,4 0,27 0,57 0,69
Как видно из приведенных данных при введении золы-унос и эолы-от-i прочность цемента в начальные сроки снижается, однако в меньшей шени, чем ввод добавок. В дальнейшем имеет место более интенсивный :г прочности, чем для бездобавочного цемента. Удельная активность [ьных цементов уке в 3-х суточном возрасте не снижается или несколько ірастает; в остальные срови растет, характеризуя увеличивающийся вклад авок в формирование прочности цемента. При вводе базальтов прочность
Расстояни вдоль JIG,
1«.
цемента снинается, причем в тем большей степени, чем больше дозировка базальта. Пористый базальт дает несколько лучшие результаты, чем плотный, однако различия несущественны. В го же время, за исключением начальных сроков твердения удельная активность цементов с базальтом выше, чем бездобавочного, что подтверждает активний характер добавки.
Для более полной оценки влияния добавок на свойства цемента о ил о также изучено влияние дисперсности на прочность и удельную активность многокомпонентных цементов. Использовали цементы с 20 добавок. Цементы размалывали до удельной поверхности 400 и 500 м /кг. Данные о влиянии дисперсности на прочность и удрльную активность цементов ирнподоны в табл.5.
Таблица :<
Видно, что повышение дисперсности бездобавочного цемента до 500 ыг/кг позволяет повысить его прочность в 3 и 28 суток соответственно на 16 и 14%, зольного цемента на 21 и 15$, цемента с базальтом на 251і" 17%.
Далее била определена эффективная степень преднзмельчекпя клинкера. Установлено, что для зольных цементов желательно высокое пре.циз-мельчекие до 350 м /кг. Для цементов с трудноразмаливаемыми базальтами эффективная степень предизмельчения значительно ниже (IU0-L5U)m"/kl'.
Усадочные де-.іюрмации и сульФатосгойкость. Учитывал климатические условия и полуостровное располокение Вьетнама, из всех факторов, влияющих на долговечность бетонов, наиболее существенны два: деформации усадки, в значительной мере определяющие атмоареростойкость, и сульіа-тостойкость, как фактор, определяющий устойчивость к основному виду коррозии бетона, особенно на побережье. Для исследований использована цементы с 20$ добавок. Установлено, что при воздушно-сухих условиях усадка бездобавочных цементов в срок от одного месяца до одного года возрастает с 0,6 до 1,1 мм/м. Усадка зольных цементов в месячном возрасте в 1,5 раза ниже, однако возрастает быстрее и к одному году про-
1Z.
вытает усадку бездобавочкого цемента по-іти на 30%.
Усадка цементов с базальтом в срок до 6 месяцев превышает г; иону і для зольных п бездобавочішх цементов. Однако усадка ;ігих цомоні-оп бис рее стабилизируется, так что к году твердения усадка цомопгои <; n'woii и базальтом одинакова.
В воздушно-влакних условиях усадка всех цементов значительно пижі чем в воздушно-сухих. 3 месячном возрасте зольные цементы в этих условиях вообще не дают усадки, для других цементов усадка снижается о (3--7) раз. В годичном возрасте усадка в воздушно-влажных условшгх и (2-; раза ниже.
Сульуатостонкость цементов с добавками исследовали по методике НИИцемента и методике, предложенной ранее Киндом. Коэффициент сульфат* стойкости в 5%-м растворе/Уа2504 по методике НИИцемента составил для беэдобавочного цемента 1,07; для зольного 1,12 и для цемента с базальтом 1,02. По методике Кинда в срок до 6-ти месяцев коэффициенты суль-фатостойкости для всех цементов примерно равны, а к годичному возрасту во всех случаях имело место разрушение образцов.
По данным о зависимости прочности бетона от расхода цемента определяли минимальный расход каждого вида цемента, необходимый для получения бетонов марок 200 и 300. Далее определяли коэффициент расхода клинкера:
**
;<Л
Ц (юо - Д)
О/д
где Ц и1Ь/ - расход цемента с добавкой и бездобавочного, кг/м ,
Д - содержание добавок в цементе, %.
,<
Влияние добавок золы и базальта на К^ показано на рис.3.
X ft*b*
Видно, что при использовании во-ли-унос снижение расхода клинкера наблюдается во всем диапазоне ввода добавки от 10 до 30. Так при введении 30$ золы расход клинкера на изготовление бетона марки 200 снижается на 23$, бетона марки 300 на 18$.
« * je ptii*^ "Рис.З Влияние содержания добавок в цементе на коэффициент расхода клинкера в бетоне ,
а) зольные цементы;
б) цементы с базальтом
При использовании базальта цемент с добавкой 30$ эффективен толькс в бетоне марки 200. Отсюда следует, что хотя в бетоне эффективны цементы с обеими добавками, дозировку золы ТЭС "Фалай" можно доводить до 30$, а дозировку базальта целесообразно ограничить (15-20)$.
ІЗ.
Исследована также эффективность использования для изготовления
бетонов тонкомолотих многокомпонентных цементов (ТгЛЦ) с золой и ба
зальтом (табл.6). г
Таблица б
Марка ! Расход цемента, кг/м3 !К„П, $> к ^ез~^кл» ^ к ^ездоба-
бетона! !дбоавочному, !вечному, 5=300
! бездобавочный! БШЗ-20! Б1ИБ-20! =500м2/кг ! м^/кг
і !5= 50015= 500! !
!$я 300!jg 500!м2/кг !м2/кг .'БШЗ-20 .'БШБ-20! БШЗ-20 ! БШБ-20
!м2/кг ІлГ/кг ! ! ! ! ! !
іЗидно, что по отношению к бездобавочному цементу равной дпетцк-ности (500 mvkp) коэффициент расхода клинкера для ТИЦ несколько ниже, чем для цементов обычной дисперсности, особенно при использовании базальтов.
В то же время при переходе к использованию ТМЦ за счет суммирования эффектов от введения добавок, повышения дисперсности и оптимального предизмельчекмя клинкера, расход клинкера по сравнению с бездобавочным цементом обычной дисперсности (300 м /кг) снижается более, чем на количество введенной добавки.
Внедрение результатов работ»
Выполненные исследования позволили перейти к практическому внедрению минеральных добавок на цементных заводах Вьетнама.
Опытная партия зольного цемента объемом около тысячи тонн была выпущена на цементном заводе Хайфон. Использована отвальная зола ТЭС "Фалай". Золу доставляли' на завод в необходимом количестве автосамосвалами до начала испытаний. Подачу золы в производство осуществляли без предварительной сушки. Дозировка золы колебалась в пределах 13-17 и в среднем составила 15%.
Каких-либо затруднений в технологии изготовления цемента но наблюдалось. По качеству зольний цемент практически не уступал контрольному бездобавочному цементу и имел ту же марку. Однако, несмотря на высокую техническую и экономическую эффективность зольного цемента, практическая реализация его выпуска затруднена из-за сложности доставки на завод золы ТЭС "Фалай".
Опытная партия цемента с базальтом объемом около 5 тыс.т виауцс на на цементном заводе Бим-Шон в 1992 году. Предварительно на завод автосамосвалами было доставлено около 1000 г базальта. Базальг дробили до размера кусков 20 мм, а затем подавали в цементную мельницу отдельным дозатором для совместного помола с клинкером и гипсом. дозировка базальта составила окало 15/5. При випуски опытной партии производительность мельницы и дисперсность цемента практически но изменились. Активность цемента в 3 и 28 суток несколько снизилась, однако марка цемента не изменилась и так же как при выпуске бездоба вечного цемента соответствовала марке 400 по российскому ГОСТ I0IV8
При подборе бетона на цементе опытной партии, как и следовало ожида^ть, наблюдалось некоторое увеличение расхода цемента на едини цу бетона равныххарактеристик, однако примерно вдвое меньшее, чем увеличение выпуска цемента.
Экономический эффект ог использования базальта при выпуске цсы га опытной партии составил около 24 тыслонгобОоколо 2,2 долларов С на тонну цемента.
Результати выпуска и практического использования цемента опытных партий позволили лерейга к постоянному выпуску цемента с базаль том.
Постеленное производство цемента с добавками (базальтом) ПЦ400 -Д20 по российскому стандарту ГОСТ 10173-85 на заводе Бим-Шэн начат с 1994г. Ежемесячно выпускается 70-100 гыс.г такого цемента, расход базальта составляет (9-15) гыс.г в месяц.
Экономический эффект от производства цемента с базальтом дост;-: гаогся за счет замещения части энергоемкого и дорогого1' клинкера базальтом и по отчетным данным завода Бим-Шон составляет в среднем за 1994г. около 80 тыс.донгов на I топну базальта (12 тыс.донгов ш около 1,1 доллара США на тонну цемента), т.о. примерно в 2 раза мєі ше, чем при выпуске цемента опытных партий, что связано с увеличен! ем заготовительных расходов..при постоянном получении и использоваш большого количества базальта.
Годовой экономический J-ффекг за 1994г. по заводу Бим-Шон еостс вил около 700 тыс.долларов США.
Успешный выпуск опытных партий цемента с базальтом осуществлю на некоторых других заводах. іЗопрос об организации постоянного производства цемента с базальтом на других заводах (помимо завода Бим прорабатывается.
(-.
Выводы
1. Исследованы материалы, потенциально пригодные для использова
ния в качестве активных минеральных добавок (АМд) при производство
цемента на заводах Вьетнама - зола-унос и золошлаковые отходы ТЛ "Фа-
лай" и две разновидности базальтов месторождения Тхань-Хол-Хиан.
Золы ТЭС "Фалай" относятся к кислим золам (зола-унос к классу Л по ТУ 34-70-10347-92) и полностью соответствуют российским ТУ 21-26--11-90 и проект/ нового стандарта на АМД.
Базальты но соответствуют ТУ 21-26-11-90 по поглощению извести, но соответствуют проекту нового стандарта на АМД, хотя и на нижнем пределе установленных требований.
-
Базальтн относятся к классу основных изверженных пород. Обо исследованные разновидности (плотная и пористая) различаются только по количеству и размеру пор, близки по химическому составу и являются мелкокристаллическими материалами, состоящими в основном из минералов групп оливинов, пироксенов и полевых шпатов, т.е. неспособных ГС взаимодействию с Са(0Н)2 в присутствии воды. Содержание стекла незначительно. Проявление пуццолакических свойств возможно только за счот стеклообразных амортизированных прослоек между кристаллическими фазами.
-
При гидратации цементов с добавкой базальта степень гидратации алита клинкера по сравнению с бездобавочкым увеличивается. Содержание гидратной воды снижается, однако в меньшей степени, чем содержание клинкера.
4* В начальные сроки гидратации (I и 3 суток) поверхность зерен базальта еще слабо связана с цементным камнем. На поверхности скола можно наблюдать открытые участки поверхности частиц добавки. К 28 суткам твердения поверхность зерен базальта уже практически полностью прикрыта новообразованиями.
5. Переходная зона (ПЗ) цементный камень-зерно добавки исследована методом МРСА. Фазовый состав ПЗ резко отличается от такового .для обычных пувдолан. В ПЗ наблюдаются только высокоосновные гидросиликата кальция и портландиг, а также местами гидросульфзалюминаты кальция.
На открытой поверхности зерен базальта, сложенной алюмосиликатны-ми фазами, наблюдается резкое увеличение концентрации К20. На этих участках ПЗ содержание оксида калия в суточном возрасте достигает (6--Q)%, в 28-ми суточном (16-22)3». Высокая концентрация KgO ведет к коррозии аморфизированных межкристаллитных прослоек зерен базальта и развитию за счет этого пуццоланопой реакции.
G. Исследовано влияние добавок на прочность и другие строительно-технические свойства цемента.
При увеличении впода добавок прочность цемента, особенно п начальные сроки,.снижается, однако медленнее, чем увеличивается ввод добавок.
При равных дозировках добавки прочность зольных цементов ио ноо оро выше, чем цементов с базальтами. Удельная активность цементов при в. дении добавок увеличивается с возрастанием количества добавки.
-
Повышение дисперсности цемента и оптимальное предизмельчеїШ' клинкера позволяют дополнительно повысить прочность цемента,о ранни-сроки'на (21-25)$, в марочном возрасте на (15-17)$.
-
Усадочные деформации цементов с добавками в воздушно-сухих ; ловиях выше, чем бездобавочного, однако находятся в допустимых пред і лах, а в воздушно-влажных условиях снижаются в (2-7) раз.
По сульратостойкости цементы с обоими видами добавок не уступа: бездобавочному.
9. При использовании цементов с добавками расход цемента на пр<
водство изопластичкых бетонов равной марки несколько возрастает, но
расход клинкера снижается на (10-15)$. Дозировка золы может быть до;
дена до 30$, рекомендуемая дозировка базальта (15-20)$.
При использовании ТВД снижение расхода клинкера превышает соде] жание добавки в цементе.
10. Выпуск опытных партий цементов с золой ТЭС "Фалай" и базалі
том осуществлен на ряде заводов Вьетнама и показал высокую эффектив
ность. Постоянное производство цемента с базальтом организовано на ;
воде Бим-Шок. В 1994г. выпущено около 650 тыс.г такого цемента с эк:
номическим эффектом около 700 тыс.долларов США.
