Содержание к диссертации
Введение
1 Особенности технологии и свойств золосодержащих вяжущих 10
1.1 Преимущества золосодержащих цементов в сравнении с другими смешанными вяжущими 10
1.1.1 Преимущества и недостатки шлаковых цементов 11
1.1.2 Преимущества и недостатки пуццолановых цементов 12
1.1.3 Преимущества и недостатки гипсоцементно-пуццолановых цементов 15
1.1.4 Вяжущие низкой водопотребности 17
1.2 Золоцементные вяжущие на основе высококальциевых зол 18
1.2.1 Особенности состава и свойств высококальциевых зол 18
1.2.2 Особенности гидратации высококальциевых зол 22
1.2.3 Свойства золосодержащих вяжущих из высококальциевых зол 24
1.3 Проблема деструктивных явлений в вяжущих, содержащих
высококальциевую золу 27
1.3.1 Причины неравномерности изменения объема вяжущих
и способы ее устранения 27
1.3.2 Обеспечение равномерности объема в высокозольных композициях 29
1.3.3 Обеспечение равномерности изменения объема
в цементно-зольных композициях 30
Выводы к главе 1 31
Рабочая гипотеза 32
2 Методы исследования и характеристика материалов 33
2.1 Методика испытания сырьевых материалов 33
2.1.1 Рациональный химический анализ 33
2.1.2 Определение основности золы 36
2.1.3 Фазовый состав зол и золопортландцементов 39
2.1.4 Физико-химические и строительно-технические свойства зол 40
2.1.5 Физико-химические и строительно-технические свойства золопортландцементов 40
2.1.6 Методика испытания песка и щебня 42
2.2 Подготовка и изготовление материалов 42
2.2.1 Изготовление золопортландцементов и цементно-зольных вяжущих 42
2.2.2 Методика изготовления и испытания бетонов 44
2.3 Статистическая обработка результатов 45
2.4 Характеристика применяемых материалов 46
2.4.1 Характеристика высококальциевых зол 46
2.4.2 Характеристика портландцемента 48
2.4.3 Характеристика песка и щебня 49
2.4.4 Характеристика активных минеральных добавок 49
3 Особенности формирования фазового состава золопортландцементного камня 51
3.1 Рентгенофазовый анализ 51
3.2 Дифференциально-термический анализ 61
3.3 Инфракрасная спектрометрия 71 Выводы к главе 3 80
4 Собственные деформации золоцементного камня и предложения по совершенствованию технологии ЗПЦ 81
4.1 Собственные деформации золопортландцементного камня
при испытании на равномерность изменения объема в автоклаве 81
4.2 Устранение деструктивных явлений в золопортландцементном камне 91
4.3 Разработка метода выявления деструктивно-опасных зол и предложений по совершенствованию технологии ЗПЦ 95
Выводы к главе 4 98
5 Оптимизация технологии производства золопортландцемента 99
5.1 Вклад различных факторов в активность золопортландцемента 99
5.1.1 Влияние помола на активность ЗПЦ 99
5.1.2 Влияние гидратации свободной извести в золе на активность ЗПЦ 102
5.1.3 Влияния формирования эттрингитоподобных фаз 108
5.2 Влияние различных технологических параметров на активность золопортландцемента 111
5.2.1 Влияние энергии помола на активность ЗПЦ 111
5.2.2 Влияние схем введения высококальциевой золы в состав золоцементного вяжущего на его активность 117
5.2.3 Влияние активных минеральных добавок на параметры технологии ЗПЦ 120
Выводы к главе 5 131
6 Внедрение технологии производства золопортландцемента из высококальциевой золы ТЭЦ 132
6.1 Апробация технологии в заводских условиях 132
6.2 Разработка технологического регламента и схемы производства ЗПЦ в условиях ЗАО «БКЖБИ-2» 134
6.3 Экономическая эффективность производства золопортландцемента 137
Выводы к главе 6 143
Общие выводы по работе 144
Литература
- Преимущества и недостатки гипсоцементно-пуццолановых цементов
- Физико-химические и строительно-технические свойства золопортландцементов
- Дифференциально-термический анализ
- Разработка метода выявления деструктивно-опасных зол и предложений по совершенствованию технологии ЗПЦ
Введение к работе
Актуальность работы. Увеличение темпов жилищного строительства в рамках реализации программы «Доступное жилье» привело к дефициту цемента и значительному повышению его стоимости. Полная загрузка всех имеющихся мощностей цементных заводов не может устранить нехватку вяжущего в ближайшие годы. Распространение помольных комплексов малой и средней производительности на территории заводов ЖБИ может существенно ослабить возникшую проблему.
Производство многокомпонентных цементов - экономически оправданный путь в сложившейся обстановке. Наилучшей добавкой для подобных цементов является высококальциевая зола ТЭЦ, эффективность которой в 1,5 - 1,8 раза выше по сравнению с доменными граншлаками. Однако проведенные ранее исследования до конца не выявили главные закономерности равномерности изменения объема (РИО) камня из зольных вяжущих, что определяет долговечность золосодержащих материалов. Опасность цементно-зольных вяжущих заключается в том, что, выдерживая испытание на равномерность изменения объема кипячением лепешек по ГОСТ 310.3 - 76, часть из них может не выдерживать автоклавного контроля удлинения стандартных образцов по ГОСТ 25818-91. Проблема усугубляется сегодня еще и тем, что на ряде ТЭЦ (Красноярские, Братская, Новосибирская, Барнаульская) стали преимущественно сжигаться угли только Ирша-Бородинского разреза. Зола последних, как известно, может содержать повышенное количество MgO и значительно усложнять проблему бездеструктивного твердения золоматериалов.
Работа выполнялась в рамках Федеральной программы «СТАРТ 06» (государственный контракт №4407р / 6584 от 29.06.2006).
Целью работы является выявление причин, способствующих проявлению неравномерности изменения объема в золопортландцементах (ЗПЦ) и разработка способов их устранения. Задачи исследования.
1. Провести сравнительный анализ фазового состава камня из цементно-зольных вяжущих и сформулировать гипотезу о равномерности изменения его объема.
2. Выявить причины неравномерности изменения объема цементно-зольного камня в различных условиях твердения, разработать методику выявления деструктивно-опасных зол и дать предложения по совершенствованию технологии ЗПЦ.
3. Установить факторы, влияющие на активность золопортландцемента, и оптимизировать технологию его производства по параметрам и сырьевым материалам с учетом обеспечения равномерности изменения объема.
4. Проверить разработанную технологию в заводских условиях и дать предложения по ее внедрению.
Научная новизна. Методами физико-химического анализа и математической статистики установлено, что неравномерность изменения объема в цементно-зольном камне при испытании в автоклаве обусловлена совместным влиянием трех параметров: содержанием открытой свободной извести, SO3 и свободного оксида магния золы. При этом не один из указанных факторов в отдельности не описывает достоверно величину удлинения камня в автоклаве.
- Роль SO3 золы проявляется через сложный механизм дополнительного замедления гидратации свободных оксидов СаО и MgO, обусловленный синтезом эттрингитоподобных AFt фаз.
- Быстрое замещение AFt - фаз моногидросульфоалюминатами (AFm -фазы) наряду со связыванием свободной извести золы в гидросиликаты кальция в присутствии активного кремнезема устраняет неравномерность изменения объема камня золопортландцемента. - В присутствии активного кремнезема в ЗПЦ - камне уже в нормальных условиях твердения в отдаленные сроки формируются равновесные гидросиликаты кальция в виде гиролита.
- Равную прочность исходного портландцемента и золопортландцемента обеспечивает дополнительный помол компонентов (около 40 % прироста прочности), уплотнение камня за счет поздней гидратации свободной извести золы (около 25 %) и формирование дополнительного количества эттрингитоподобных AFt фаз из алюминатов и алюмоферритов золы (около 35 %).
Практическая значимость.
- На основе полученной модели зависимости удлинения камня автоклавированных ЗПЦ и характеристик золы, разработан способ выявления деструктивно-опасных зол по содержанию в них свободной извести, S03 и свободного оксида магния.
- Для обеспечения РИО золопортландцементного камня предложено вводить добавки, содержащие активный кремнезем. Разработан способ определения количества добавки в ЗПЦ (заявка на патент № 2007134858).
- Установлены оптимальные параметры технологии ЗПЦ по содержанию в нем высококальциевой золы, минеральной добавки и энергии помола (заявка на патент №2007134801).
Реализация работы. Проведены заводские испытания результатов исследования на ЗАО «БКЖБИ-2». Разработан технологический регламент ТР 5745-002-01299069-2007 на производство золопортландцемента из высококальциевых зол от сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна на ЗАО «БКЖБИ-2» и проект технических условий ТУ 5733 - 001 - 94986869 - 2007 на золопортландцемент из высококальциевой золы от сжигания Канско-Ачинских углей. В настоящее время осуществляется строительство помольного комплекса производительностью 30 тыс. тонн ЗПЦ в год на складе добавок цеха № 6 ЗАО «БКЖБИ-2».
На защиту выносится:
- Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение закономерностей равномерности изменения объема золопортландцементного камня и способы ее обеспечения.
- Закономерности формирования фазового состава ЗПЦ камня и его влияние на РИО.
- Установленные факторы, обеспечивающие равную прочность золопортландцемента по сравнению с исходным цементом.
- Результаты оптимизации составов и технологии ЗПЦ с обеспечением РИО.
- Результаты заводской апробации и внедрения технологии ЗПЦ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на X Академических чтениях РААСН «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения», г. Казань, 2006 г; на XIII Международном семинаре Азиатско - Тихоокеанской академии материалов (АТАМ) "Строительные и отделочные материалы, стандарты XXI века", г. Новосибирск, 2006 г.; а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ, г. Барнаул 2003 - 2007 гг.
Публикации. Результаты исследований изложены в 13 научных публикациях, в том числе в 2 статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 заявках на патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, содержит 211 страниц машинописного текста, 21 таблицу, 75 рисунков, список литературы из 143 источников и 4 приложения.
Преимущества и недостатки гипсоцементно-пуццолановых цементов
Многими авторами [44 - 46] представлялась заманчивой возможность сочетания гипсовых материалов с портландцементом в любых соотношениях и получения вяжущих, твердеющих без разрушительных деформаций и характеризующихся водостойкостью, высокой сульфатостойкостью и быстротой роста прочности, т. е. положительными свойствами, присущими отдельным компонентам.
Эти системы широко исследовались под руководством А. В. Волженского [46]. Было установлено, что если в смеси гипсовых вяжущих веществ с портландцементом вводить надлежащее количество пуццолановых (гидравлических) добавок, содержащих кремнезем в активной форме, то достигаются полная их стабильность и рост прочности при длительном твердении в воздушной или водной среде без разрушительных деформаций.
При твердении вяжущих из смеси гипса, портландцемента и пуццолановой добавки роль последней сводится вначале к снижению концентрации гидроксида кальция в водной среде до такого уровня, при котором нарушаются условия стабильного существования высокоосновных гидроалюминатов кальция С4АН13 и СзАН6 и создаются предпосылки к переходу их в более устойчивые низкоосновные. При этом Са(ОН)2 и SiCb дают гидросиликаты типа С - Н (I), по X. Тейлору [26].
Такой ход реакции предопределяет неустойчивость трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция, который образуется в начальной стадии твердения, прекращение его дальнейшего образования, а возможно, и разложение. В последнем случае образуется, по-видимому, моносульфатная форма, гидрогранаты, гидросиликоалюминат и их твердые растворы. Переход эттрингита в моносульфатную форму сопровождается уменьшением абсолютного объема твердой фазы исходного вещества в 1,65 раза и образованием воды в жидком виде. Это способствует значительному снижению опасных напряжений, которые могли вначале возникнуть в твердеющей системе вследствие образования эттрингита. Таким образом, активный кремнезем пуццолановых добавок может входить в состав гидроалюмосиликатов указанного состава, не опасных для устойчивости системы.
Основной особенностью и преимуществом этих вяжущих веществ является их способность к гидравлическому твердению во влажной и водной средах при такой же скорости схватывания и твердения, как и у полуводного гипса.
Существенным недостатком ГЦПВ является длительность сроков испытания при определении необходимого количества минеральной добавки в его составе по показателям концентрации гидрата окиси кальция в специальных препаратах, представляющих собой водные суспензии полуводного гипса, портландцемента или шлакопортландцемента или пуццоланового портландцемента и минеральной добавки. Концентрация в расчете на оксид кальция не должна быть выше 1,1 и 0,85 г/л соответственно через пять и семь суток. Это значительно затрудняет текущий контроль при изготовлении этого вяжущего.
Несмотря на достаточное количество разработанных ускоренных методик определения состава ГЦПВ, недостатком ускоренных методик является то, что по ним можно проводить подбор вяжущих, состоящих из гипса, портландцемента и кислых активных добавок, таких как трепел, диатомит, опока и т. п. В случае применения доменных и других гранулированных шлаков эта методика неприемлема.
ГЦПВ выпускался централизованно некоторыми гипсовыми заводами (Москва, Щурово, Новомосковск и др.) и применялся для производства различных изделий и конструкций [45].
Поскольку повышенная водопотребность является недостатком практически всех тонкомолотых многокомпонентных цементов [47 - 50], то отдельное внимание исследователей уделялось разработке и изучению цементов низкой водопотребности [51 - 56]. Смешанный цемент низкой водопотребности (ВНВ) - это гидравлически активный материал полученный путем помола рядового цемента совместно с наполнителями, активизирующимися при помоле, и суперпластификаторами.
Отличительной особенностью теста на основе ВНВ является существенное замедление гидратационного твердения в ранние периоды (в период 4-6 ч. после затворения водой) с последующим резким набором прочности, начиная с 14-16 ч после приготовления. Улучшение свойств бетонов на основе ВНВ может быть объяснено высокой дисперсностью цемента по сравнению с общепринятой и получением цементного камня или композиционных материалов на его основе достаточно высокой плотности, прочности и долговечности. Несмотря на относительно низкий уровень степени гидратации ВНВ, прочность камня на его основе значительно выше, чем прочность обычного цементного камня, что объясняется характером структуры и типом новообразований. Новые ВНВ, разработанные в вариантах с содержанием клинкерной части от 30 до 100% [54], обеспечивают получение марки цемента 800-900 при 100% содержании клинкера, 600-700- при содержании 70% клинкера и 400-500- при содержании 50% клинкера [55].
Физико-химические и строительно-технические свойства золопортландцементов
Строительно-технические свойства золопортландцементов проверялись стандартными методиками: дисперсность определяли по удельной поверхности (Буд) на приборе ПСХ-2 и по остатку на сите №008 по ГОСТ 310.2 - 76 «Цементы. Методы определении тонкости помола». Нормальную густоту (ТНГ), сроки схватывания (начало и конец схватывания) и равномерность изменения объема золоцементного теста - по ГОСТ 310.3 - 76 «Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема».
Физико-механические испытания ЗПЦ были выполнены на малых образцах размером 2 2 2 см и балочках 4 4 16см. Испытание активности цементов осуществляли на растворе - изготавливались балочки 4 4 16 см по ГОСТ 310.4 - 81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии». Также активность золопортландцемента определяли по ускоренной методике в соответствии с [124].
Собственные деформации золопортландцементного камня проводилось по ГОСТ 25818-91 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов» путем испытания в автоклаве при давлении 2,1 МПа образцов-призм размером (2,5x2,5x28,0) см, изготовленных из цементно-зольного теста нормальной густоты. Одновременно на том же цементе изготавливают образцы-призмы из цементного теста нормальной густоты (без золы). Изготовленные образцы в формах хранят в ванне с гидравлическим затвором при температуре (20±2) С в течение (24±2) ч.
Эталоном служит стальной стержень с закаленными концами, вделанный в деревянную оправу для предохранения его от влияния температуры. С длиной эталона сравнивают длины измеряемых образцов-призм. Относительное удлинение каждого образца i, %, рассчитывают по формуле »0 где і - длина образца до испытания в автоклаве с учетом длины вкладышей, мм; /О - длина образца после испытания в автоклаве с учетом длины вкладышей, мм; - эффективная длина образца (расстояние между торцевыми поверхностями вкладышей), равная 250 мм; - длина эталона, измеренная перед испытанием образцов в автоклаве, мм; - длина эталона, измеренная после испытания образцов в автоклаве, мм.
Песок испытывался по ГОСТ 8735-88 «Песок для строительных работ. Методы испытания». Контролируемые параметры: насыпная плотность в рыхлом и уплотненном состоянии, истинная плотность, пустотность, модуль крупности, содержание пылеватых, илистых и глинистых частиц.
Щебень испытывался по ГОСТ 10260 «Щебень из гравия для строительных работ». Контролируемые параметры: фракционный состав, содержание пылеватых, илистых и глинистых частиц, содержание зерен лещадной и игловатой формы, марки по прочности, дробимости и морозостойкости, водопоглощение, насыпная и истинная плотность, пустотность.
В процессе проведения исследований изготавливались цементно-зольные вяжущие путем перемешивания предварительно усредненных проб портландцемента и высококальциевой золы. Полученное цементно-зольное вяжущее маркировалось и герметично хранилось в полиэтиленовых мешках. Параллельно изготавливались аналогичные по составу золопортландцементы, полученные путем помола сырьевых компонентов в лабораторной шаровой мельнице МБЛ - 5. Характеристика шаровой мельницы: внутренний диаметр мельницы - 0,5 м; длинна внутреннего барабана - 2x280 мм; частота вращения барабана - 48 оборотов в минуту. Загрузка мелющими телами одной камеры - 55 кг; общая загрузка мельницы - 110 кг (таблица 2.1). За контролируемый параметр нами принята энергия, затрачиваемая для достижения дисперсности, равной контрольному цементу заводского помола. За 100 % принималась энергия, требуемая на стандартный помол клинкера и двуводного гипса для получения портландцемента.
Помол ЗПЦ происходил при постоянно контролируемой загрузке мельницы мелющими телами. Загрузка соответствовала паспортной (130,95 кг) и оставалась постоянной.
Для изучения активности ЗПЦ в тяжелых бетонах изготавливали образцы-кубы с размерами 10 х 10 х 10 см в соответствии с ГОСТ 10180-90. Дозирование происходило с помощью поверенных лабораторных весов 2 класса точности. Приготовление бетонной массы производилось вручную, расход материалов на один замес (на 7 литров) для бетона марки 100,- 200 и 300 с осадками конуса 3-4 см и 10-12 см представлен в таблице 2.3.
Часть образцов-кубов из тяжёлого бетона набирали прочность в условиях тепловлажностной обработки, которая протекала по сокращенному режиму 3+6+3 часа и 3+3+3 часа при t = 60 С в автоматизированной лабораторной пропарочной камере. Другая часть после пропаривания дополнительно твердела в течении 28 суток при нормальных условиях. Образцы-кубы изготовленные из товарного бетона набирали прочность без пропаривания в течении 28 суток нормального твердения.
Дифференциально-термический анализ
С увеличение срока гидратации увеличивается интенсивность и ширина полос поглощения, вследствие уменьшения количества непрореагированных составляющих компонентов золы и накопления большего количества гидратных новообразований (рисунок 3.19).
Через 3 месяца увеличивается количество полос поглощения относящихся к образованию эттрингита 3513, 3433. 3247, 1636 см . Уменьшается поглощение при 780 - 800 см , соответствующее кварцу. Исчезает полоса поглощения при 608 см ] относящаяся к колебаниям групп S04 , вероятно это связано с более полной гидратацией золы. Гидратация силикатной составляющей золы выражается в смещении полос на ИК -спектрах при 987 см _ (через 3 суток нормального твердения) в сторону меньших волновых чисел 976 см " (через 3 месяца). Постепенное смещение первоначальной полосы и незначительное снижение ее интенсивности, возможно связано с постепенным изменением основности гидросиликатов кальция, в результате чего в нем могут одновременно присутствовать гидросиликаты различной основности, что подтверждается результатами рентгенофазового анализа.
ИК - спектр цементпо-зольного вяжущего, при сравнении с исходными компонентами, в большей степени похож на ИК - спектр цементного камня. Но зольная составляющая значительно увеличивает количество и интенсивность полос относящихся к эттрингиту. Так для цемента характерно, через 3 суток твердения, образование большего количества гидросиликатов кальция, для золы - образование высокоосновных гидросиликатов кальция. То для смешанного цементно - зольного вяжущего через 3 суток нормального твердения характерно примерно одинаковое количество гидросиликатов и гидросульфоалюминатов кальция. В системе устойчиво фиксируются полосы поглощения свойственные карбонатам кальция 1420, 874 см-1 (рисунок 3.20). Через 3 месяца интенсивность поглощения существенно не изменяется, за исключением полосы относящейся к гидросиликату кальция 970 см .Ее интенсивность значительно увеличивается (рисунок 3.21).
ИК-спектры поглощения цементно-зольного камня, гидратировавшего в течение 3 месяцев нормального твердения Следовательно, по данным ИК-спектроскопии через 3 месяца в такой системе в качестве новообразований образуется не только значительное количество эттрингита, но и гидросиликатов кальция типа CSH (I, II), что не совпадает с данными рентгенофазового анализа. Это происходит, возможно, потому, что гель CSH рентгеноаморфен.
Анализ ИК - спектров молотого золопортландцементного камня, гидратировавшего в течение 3 суток (рисунок 3.22), показывает практически полную идентичность ИК- спектру цементного камня : большая интенсивность полосы поглощения при 970 см обусловлена валентными колебаниями Si - О, характеризующих гидросиликаты кальция, также идентифицируется, причем в значительно меньшем количестве, чем в немолотой системе, эттрингит по поглощению при 3426, 1637, и 1108.2 см-\ ИК-спектры поглощения молотого золопортландцементного камня, гидратировавшего в течение 3 суток нормального твердения
При дальнейшем твердении в течение 3 месяцев (рисунок 3.23), характер полос поглощения не меняется, лишь усиливается интенсивность полосы колебания валентных связей Si - О, что говорит об увеличении содержания гидросиликатов кальция и уменьшается интенсивность полосы, характеризующей эттрингит — 1113.5 см-1.
ИК-спектры поглощения молотого золопортландцементного камня, гидратировавшего в течение 3 месяцев нормального твердения
Как свидетельствует анализ ИК - спектров, введение в молотую систему микрокремнезема изменяет характер полос поглощения лишь в области, характерной для гидросиликатов кальция. Значительное усиление интенсивности валентных колебаний Si - О с максимумом при 973.9 см" на 3 сутки и особенно, при 972.3 см на J месяца свидетельствует не только о существенном увеличении С - Н фазы, но и совпадает с колебаниями кристаллических гидросиликатов - тоберморита, гиролита, ксонотлита.
Разработка метода выявления деструктивно-опасных зол и предложений по совершенствованию технологии ЗПЦ
Таким образом, из использованных приемов борьбы с избыточными деформациями камня в автоклаве, наиболее приемлемым является введение активных минеральных добавок.
Количество вводимой АМД может быть найдено из установленной зависимости (рисунок 4.19). Разработка метода выявления деструктивно-опасных зол и предложений по совершенствованию технологии ЗПЦ Найденные в п. 4.1 взаимосвязи позволили разработать методику выявления деструктивно-опасных зол и предложить мероприятия, гарантирующие устранение деструктивных явлений в процессе твердения материалов на основе золопортландцемента.
Методика выявления деструктивно-опасных зол и корректировки состава ЗПЦ.
1. Каждая вновь поступающая проба высококальциевой золы проходит входной контроль по основным параметрам: содержание открытого свободного оксида СаОсвоткр, серного ангидрида SO3 и свободного оксида магния MgOCD06. Содержание СаОсвоткр определяют ускоренным спиртово-сахаратным методом [65], определение S03 производят либо по стандартной методике по ГОСТ 5382-91, либо ускоренным методом, предложенном в [139], количество MgOCB06-B соответствии с методикой, описанной в главе 2.
2. По установленной зависимости (4.8) рассчитывается величина удлинения золопортландцементного камня из данной пробы золы: A L = 0,59(СаОсвоткр)2 + 3,56(S03)2 + 0,156(MgOCBo6)2 - 1,06СаОсвоткр -20,04SO3 - 10,81MgOCBo6 - 1,03 СаОсвоткр S03 + 3,98 S03 MgOCBo6 + 1,46 СаОсвоткр MgOCBo6 - 0,6 СаОсвоткр S03 MgOCBo6 +35,24
3. Исходя из расчетного значения удлинения назначают состав золопортландцемента:
3.1 При величине A L не более 2,5 % основными параметрами технологии ЗПЦ являются - содержание высококальциевой золы в составе золопортландцемента (может достигать 30 - 35 % без введения минеральных добавок) и энергия дополнительного помола цемента и золы - составляет 75 % от затрат на стандартный помол клинкера и двуводного гипса.
3.2 При величине A L более 2,5 % в состав ЗПЦ необходимо вводить активные минеральные добавки с высоким содержанием активного кремнезема: микрокремнезем или доменный гранулированный шлак, причем содержание добавки находится по установленной зависимости (рисунок 4.19): МД а-АЬ-Ь, (4.9) где МД - содержание минеральной добавки, %; A L - величина линейного удлинения камня из ЗПЦ в автоклаве, %; а - коэффициент, равный 1,01-1,43; b - коэффициент, равный 1,56 - 2,86. Причем, с увеличением линейного удлинения коэффициенты а и b повышаются, а выбор минеральной добавки осуществляется исходя из значения A L: при A L 5 % в качестве АМД может применяться доменный граншлак, для замены части высококальциевой золы, при A L 5 % в качестве АМД используется микрокремнезем, для замены части портландцемента.
4. Затраты энергии на помол компонентов для золопортландцемента определяют по количеству добавляемой высококальциевой золы, содержанию в ней свободного суммарного оксида кальция и количеству минеральной добавки из следующего соотношения: Е = а-ВКЗ-СаОсвобсумм - b-МД + с, (4.10) где Е - энергия, затрачиваемая на дополнительный помол, %; ВКЗ - количество вводимой высококальциевой золы, % от общей массы составляющих золопортландцемента; СаОсво сумм - содержание в высококальциевой золе свободного суммарного оксида кальция, мае. %;
МД - количество вводимой минеральной добавки, % от общей массы составляющих золопортландцемента; а - коэффициент, равный 0,45; b - коэффициент, равный 2,5; с - коэффициент, равный 8. Реальная заводская технология может базироваться на следующей схеме. От каждого золовоза поступающих партий золы отбираются контрольные пробы, проводится их анализ по содержанию свободных СаО , MgO и SO3 и составляется схема расположения золы в силосе. Участок дозирования ПЦ, БУЗ и МК (либо ДГШ) выполняется со взвешиванием компонентов на тензодатчиках с управлением процессом ЭВМ. В компьютер закладывается схема дозирования компонентов с учетом расположения золы в силосе. При этом обеспечивается экономия МК как минимум 75-80% (в соответствии с количеством деструктивно опасных зол). При других схемах дозирования, во избежание опасности, МК или ДГШ вводится всегда. 1. Изучены собственные деформации золопортландцементного камня при автоклавировании и тешювлажностной обработке. Установлено, что около 20 - 25 % зол вызывают значительные удлинения камня из ЗПЦ, превышающие допустимые по параметрам долговечности в 2,5 % в несколько раз.
2. Установлены статистически достоверные взаимосвязи линейного удлинения золопортландцементного камня в процессе автоклавирования от состава и свойств высококальциевой золы. Наибольшее влияние на деформации камня из ЗПЦ оказывает суммарное воздействие свободного оксида кальция, магния и содержание серного ангидрида, связанное не только с объемным расширением пережженных СаО и MgO, но и формированием эттрингитоподобных фаз.
3. Исследовано влияние различных вариантов устранения деструктивных явлений на величину удлинения золоцементного камня. Наибольшее снижение удлинения наблюдается при введении в состав золопортландцемента минеральных добавок, активно связывающих свободную известь в результате пуццолановых реакций и быстро переводящих эттрингитоподобные AFt в AFm - фазы.
4. На основе найденной зависимости удлинения камня в автоклаве от состава зол, разработана методика выявления их деструктивно-опасных представителей и предложены мероприятия, гарантирующие устранение деструктивных явлений в процессе твердения материалов на основе золопортландцемента: корректировка состава по виду и количеству минеральной добавки, содержанию золы и энергии помола.
