CC BY
26
УДК 691.541
Н. С. Шелихов, Р. З. Рахимов, Р. Р. Сагдиев, О. В. Стоянов
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ИЗВЕСТЬ И РОМАНЦЕМЕНТ НА МАГНЕЗИАЛЬНОМ СЫРЬЕ. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА ВЯЖУЩИХ
Ключевые слова: обжиг, гидравлическая известь, романцемент, свойства.
Представлены результаты влияние температуры, длительности обжига магнезиального сырья и коэффициента насыщения, при получении гидравлической извести и романцемента, на свойства вяжущих. Показана возможность получать вяжущие с прочностными показателями, превышающими известные аналоги.
key words: calcinations, hydraulic lime, romancement, quality.
The results of the influence of temperature and duration of calcinations of magnesia raw materials in the process of obtaining the hydraulic lime and romancement on the qualities of the binders are presents. The ability to get binders with strength, exceeding the rates of known analogues is shows.
Введение
Создание условий для синтеза веществ, способных к гидравлическому твердению, то есть образованию при гидратации водостойких соединений -главное в технологии получения гидравлических вяжущих веществ. В процессе получении гидравлической извести и романцемента в интервале температур 800-1100° С протекают твердофазовые реакции между CaO и SiO2, CaO и Al2O3, CaO и Fe2O3 [1]. На состав и свойства продуктов обжига, определяемые соотношением оксидов по коэффициенту насыщения,
СаО - (1,65Л12О3 + 0^е203 + 0,7803)
КН--,
1,868Ю2
влияют температура, длительность обжига и величина коэффициента насыщения [2,3]. Цель работы
Установить влияние температуры, длительности обжига и величины коэффициента насыщения карбонатно-глинистого доломитизированного сырья на свойства низкообжиговых гидравлических вяжущих - гидравлической извести и романцемента.
Материалы и методы исследования
Для исследования использовались карбо-натно-глинистые смеси из доломита Матюшенского месторождения РТ и глины Кощаковского месторождения РТ [4].
Карбонатно-глинистые смеси были составлены в соответствии с коэффициентом насыщения (КН) от 0.7 до 1,7. Сырье обжигалось в виде муки в пробе массой 1кг в лабораторной муфельной печи марки МП-2У с автоматическим регулятором температуры и времени обжига.
Сырьевые смеси обжигались в широком температурно-временном интервале. Параметры обжига лабораторных проб представлены в работе авторов [3,4].
Результаты и обсуждение
Ранее [5] было установлено, что режим обжига 9000С х 5 часов обеспечивает полный набор гидравлически активных минералов - С^; С^; ОЛ; CF; С^; С^; С3Л; а также СаО, МяО и SiO2.
Коэффициент насыщения Рассмотрим влияние КН на прочность вяжущих. Разделение вяжущих на романцемент и гидравлическую известь происходит по значению КН= 1,3, рис.1.
25
S 20 „15
о 10 X
Я" <■ Й 5
Романце*. ент Гидр. швее ■ь
0,5 1 1,5 2
Коэффициент насыщения
2,5
Рис. 1 - Зависимость прочности вяжущих от КН. Т=8500С
При прочих равных условиях увеличение коэффициента насыщения приводит к снижению прочности вяжущего, рис.1. Это связано с переходом романцемента в гидравлическую известь. При этом часть СаО при завершении твердофазовых реакций остается свободной. Чем больше КН, тем больше несвязанного оксида кальция. Не обладая гидравлическими свойствами, свободный оксид кальция не обеспечивает прочность вяжущего, сопоставимую с прочностью романцемента.
Эффект влияния КН на прочность вяжущего подобен влиянию температуры. Это следует из графика на рис.2. Кривые изменения прочности вяжущих имеют максимум в интервале длительности обжига от 200 до 240 минут. Очевидно это оптимальные временные значения. При дальнейшем увеличении длительности обжига прочность вяжущих начинает снижаться.
Для получения общей картины температур-но-временной зависимости были изменены графические расстановки ранее полученных графиков [6]. Получили следующий вид объемной зависимости прочности от параметров процесса обжига, рис.3.
имеет максимум в интервале температур 850 -9500С.
Рис. 2 - Зависимость прочности вяжущих от длительности обжига сырья и КН. Т=850 0С: 1 -КН=0,8; 2 - КН=1,3; 3- КН=1,7
Как следует из графика, объемная фигура имеет явную оптимальную область, характеризующуюся наибольшей прочностью (на рисунке выделена темным цветом). Координаты оптимальной
области: КН=0,8; длительность обжига 240 минут
К оэ ф фицг кнт на сы щ ем и Рис. 4 - Зависимость водостойкости от КН. Выдержка 300 мин: 1 - 7500С; 2 - 8500С; 3 - 9500С
60 ^ 240 300 350 Длительность обжата, мин.
Рис. 3 -Зависимость прочности вяжущего от длительности обжига коэффициента насыщения. Т=8500С
Таким образом, анализ установленных зависимостей прочности вяжущих от температуры, длительности обжига и коэффициента насыщения позволяет определить параметры оптимального режима обжига. Они следующие:
- температура обжига 850 - 950 0С;
- изотермическая выдержка 200 - 300 мин;
- сырье в виде муки с удельной поверхностью 8уд=250 м2/кг.
Коэффициент размягчения
Оценка водостойкости вяжущих проводилась по коэффициенту размягчения. В зависимости от состава сырья и коэффициента насыщения водостойкость вяжущих снижается при снижении температуры обжига и увеличении КН, рис. 4. Это является следствием уменьшения содержания в вяжущем гидравлически активных минералов. Наибольшие значения коэффициента размягчения соответствуют КН=0,8.
Зависимость водостойкости вяжущего от температуры обжига представлено на рис.5. Зависимости для романцемента и гидравлической извести практически подобны, и коэффициент размягчения
1
г 2
Е 0.9
и
Z 0.8
S
й 0.7
CZ
-э °-6 f 0.5 М 0.4
"00 750 800 850 950 1000 1100
Температура обжига, °С
Рис. 5 - Зависимость водостойкости вяжущих от температуры обжига сырья и КН. Выдержка 5 часов: 1 - КН=0,8; 2 - КН=1,7
Зависимость водостойкости вяжущего от длительности обжига представлена на рис.6 и 7.
Рис. 6 - Зависимость водостойкости романцемен-та от длительности обжига сырья. КН=0,8: 1 -7500С; 2 - 8500С; 3 - 9500С
Зависимости для романцемента и гидравлической извести имеют максимум в интервале времен обжига 240-250 мин. Водостойкость гидравлической извести, при прочих равных условиях, меньше, чем романцемента. Это связано с наличием свободного оксида кальция, который обеспечивает воздушное твердение гидравлической извести и в начальный этап подвергается гашению.
^ 0.2 —I— —I— —I— —I
f 100 150 200 250 300 Длительность обжига, мин
Рис. 7 - Зависимость водостойкости гидравлической извести от длительности обжига сырья. КН=1.3: 1 -750 0С; 2 - 850 0С; 3- 950 0С
Выводы
Определена водостойкость вяжущих и её зависимость от параметров обжига и КН. Коэффициент размягчения для романцемента 0,9. Для сильно гидравлической извести - 0,85, для слабо гидравлической - 0,75.
В целом, анализ графических построений показывает, что закономерность изменения коэффициента размягчения коррелирует с изменением
прочности и подчиняется закону створа, предложенному И. А. Рыбьевым.
Литература
1. А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников Минеральные вяжущие вещества/-М.: Стройиздат. -1986. - 476 с.
2. Н.С. Шелихов, Р.З. Рахимов Гидравлическая известь и романцемент из минерального сырья Татарстана //Строительный вестник Татарстана. -2002. - №2. - с.48-53.
3. Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев Химическая технология вяжущих веществ / - М.: Высшая школа. -1976. - 450 с.
4. Р. Р. Сагдиев, Н. С. Шелихов Бесклинкерные гидравлические вяжущие на основе карбонатно-глинистого сырья с повышенным содержанием карбоната магния // Известия КГАСУ. - 2012. - № 2. - с.194-200.
5. Шелихов Н.С., Сагдиев Р.Р., Рахимов Р.З., Стоянов О.В. Романцемент низкотемпературного обжига/ Вестник Казанского технологического университета, 2013, т.16, №19, с.62-66.
6. Шелихов Н.С., Рахимов Р.З., Сагдиев Р.Р., Стоянов О.В. Гидравлическая известь и романцемент на магнезиальном сырье. Влияние температуры и длительности обжига на активность М^О//Вестник Казанского технологического университета, 2014, т.17, №2. - C. 119-123.
© Н. С. Шелихов - доцент, канд. техн. наук KTACy,shelihov@kgasu.ru; Р. З. Рахимов- профессор, д-р. техн. наук, зав. каф. строительных материалов КГАСУ rahimov@ksaba.ru; Р. Р. Сагдиев- ассистент, канд. техн. наук КГАСУ ruslan-kgasu@yandex.ru; О. В. Стоянов - профессор, д-р техн. наук, зав. каф. технологии полимерных материалов КНИТУ ov_stoyanov@mail.ru.
© N. S. Shelihov - docent, Kazan State University of Architecture and Engineering, shelihov@kgasu.ru; R. Z. Rakhimov - professor, Kazan State University of Architecture and Engineering, rahimov@ksaba.ru; R. R. Sagdiev- assistant, Kazan State University of Architecture and Engineering ruslan-kgasu@yandex.ru; O. V. Stoyanov - professor, Kazan National Research Technological University, Department of Plastics Technology, ov_stoyanov@mail.ru.
