ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЦЦОЛАНОВЫХ ЦЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

№ 10 (91)

А |

7universum.com

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

октябрь, 2021 г.

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЦЦОЛАНОВЫХ ЦЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК

Атабаев Фаррух Бахтиярович

д-р техн. наук,

зав. научно - исследовательской лаборатории и испытательного центра «Стром» Институт общей и неорганической химии Академия Наук РеспубликиУзбекистан,

Республика Узбекистан, г. Ташкент

ХаджиевАзамат Шамуратович

базовый докторант Ургенческого Государственного Университета, Республика Узбекистан, г. Ургенч

Турсунова Гулсанам Рузимуродовна

базовый докторант, Институт общей и неорганической химии, Академия Наук РеспубликиУзбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Рузиев Негмат Рузиевич

канд. техн. наук.

АО «Навоийский горно-металлургический комбинат», Республика Узбекистан, г. Ташкент

CHEMICAL AND TECHNOLOGICAL BASES FOR THE PRODUCTION OF POZZOLAN CEMENTS BASED ON LOCAL MINERAL ADDITIVES

Farrukh Atabaev

Head of the Strom Research Laboratory and Testing Center, Institute of General and Inorganic Chemistry, Academy of Sciences, Republic of Uzbekistan,

Doctor of Technical Sciences, Uzbekistan, Tashkent

Аzamat Hadjiev

Basic doctoral student of the Urgench State University, Uzbekistan, Urgench

Gulsanam Tursunova

Basic doctoral student Institute of General and Inorganic Chemistry,

Academy of Sciences, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Negmat Ruziev

Candidate of Science (Engineering), Joint Stock Company ”Navoi Mining and Metallurgical Combine ”,

Republic of Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

В статье излагаются результаты определения гидравлической активности некоторых природных сырьевых материалов с целью определения возможности их использования в качестве активной минеральной добавки для цемента. На основе полученных результатов рекомендованы к использованию новые виды местных гидравлических добавок, обеспечивающих частичную замену дорогостоящего портландцементного клинкера и улучшающих эксплуатационные свойства портландцементов.

Библиографическое описание: ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЦЦОЛАНОВЫХ ЦЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Атабаев Ф.Б. [и др.]. 2021. 10(91). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/12400

№ 10 (91)

А |

7universum.com

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

октябрь, 2021 г.

ABSTRACT

The article presents the results of determining the hydraulic activity of some natural raw materials in order to determine the possibility of their use as an active mineral additive for cement. Based on the results obtained, new types of local hydraulic additives are recommended for use, which provide a partial replacement of expensive Portland cement clinker and improve the performance properties of Portland cement.

Ключевые слова: гидравлические добавка, набухания, портландцемент, клинкер, порфирит, песчаник, гидроокиси алюминия, гидроокиси железа, гидросиликата кальция.

Keywords: hydraulic additive, swelling, Portland cement, clinker, porphyry, sandstone, aluminum hydroxides, iron hydroxides, calcium hydrosilicate.

Пуццолановый портландцемент представляет собой тонкий порошок, получаемый путем тонкого измельчения смеси клинкера, гипсового камня (до 5% от массы) и активной минеральной добавки или смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок в пуццолановом портландцементе составляет 30^55% от массы цемента; добавок вулканического происхождения, обожженной глины, глиежы или топливной золы — не менее 25 и не более 40%; добавок осадочного происхождения — не менее 20 и не более 30%. Активные минеральные добавки должны соответствовать требованиям Межгосударственного стандарта ГОСТ 24640-91 «Добавки для цементов».

Строительно-технические свойства пуццолано-вого портландцемента зависит от природы и количества содержащейся в нем активной минеральной добавки. Активность добавки и характер продуктов её взаимодействия с гидратированными минералами портландцемента оказывают существенное влияние на прочность, плотность, водо- и солестойкость твердеющего пуццоланового портландцемента. Изучению процессов взаимодействия активных добавок с продуктами гидратации цемента посвящено значительное количество работ [1—2], однако, до сих пор вопрос этот полностью не выяснен. Гидравлические добавки, поглощая известь, понижают ее концентрацию в жидкой фазе твердеющего цемента, так как активный

кремнезем добавок образует с гидратом оксида кальция гидросиликаты кальция группы тоберморита, повышающие плотность и солестойкость цементного камня, активной глинозем - дает гидроалюминаты кальция, которые при определенных условиях могут отрицательно влиять на сульфатостойкость цемента. При одновременном присутствии активных кремнезема и глинозема (глиежи и др.) по мнению одних исследователей [1] образуются гидросиликаты кальция типа CSH и гидроалюминаты кальция C4AH13, другие считают возможным образование гидроалюмосиликатов кальция состава C2AS2H8 [3]. От вида и количества образующихся продуктов реакции зависят прочность, сульфатостойкость и другие свойства портландцемента.

С учетом высокой степени минерализации подпочвенных и грунтовых вод некоторых регионов Узбекистана сульфатными солями, вопрос производства устойчивых в этих условиях цементов приобретает особую актуальность. В связи с этим, проводились исследования изучения пуццолановой активности некоторых добавок с целью перспективной организации выпуска пуццолановых цементов на СП ООО «КАРАКАЛПАКЦЕМЕНТ».

В качестве объектов исследования выбраны месторождение Ходжакульское песчаник, а также Порфирит месторождение Каратау, Участка Каратау I.

Химические характеристики проб изучаемых объектов исследование приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты химического анализа добавок

Вид добавки Содержание массовой доли оксидов, %

П.п.п SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO прочие

Порфирит месторождение Каратау, Участка Каратау I. 10,89 46,83 14,64 9,94 7,84 6,37 94,51 3,49

Песчаник месторождение Ходжакуль 9,12 59,59 9,16 8,11 4,31 4,47 90,76 5,24

По химическому составу и основным породообразующим минералам пробы природных материалов месторождение Ходжакульское песчаник, а также Порфирит месторождение Каратау, Участка Каратау I. относятся к следующим видам:

• проба песчаник месторождение Ходжакульское по содержанию оксидов кремния (SiO2=59,59%) и

алюминия (Al2O3 = 9,16%) является массой излившихся плотных пород вулканического происхождения.

• Порфиритный добавка туффитовых горных пород, характеризуется преимущественным содержанием оксидов кремния SiO2 - 46,83% и алюминия

44

№ 10 (91)

A12O3 - 14,64%, что позволяет отнести ее к категории алюмосиликатных материалов.

Пуццолановую активность исследуемых добавок, изучали по методике «Метод определения степени насыщения известью жидкой фазы, находящейся в контакте с цементом» [4], который основан на способности минеральных добавок поглощать

октябрь, 2021 г.

известь (СаО), образующуюся в результате гидратации и твердения цемента на основе клинкера и порфиритный добавки.

Результаты испытаний по определению гидравлической активности с добавки Порфирит месторождение Каратау, Участка Каратау I и месторождение Ходжакульское песчаник в составе цементов № 1Ц, № 2Ц приведены в таблице 2.

Ai

ДЕЛ

7universum.com

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Таблица 2.

Гидравлическая активность добавок, определенная методом степени насыщения известью жидкой фазы,

находящейся в контакте с цементом

№/№ Активная минеральная добавка Содержание СаО в жидкости , % Общая щелочность раствора, mekv/ l

Наименование Вид и происхождение

№ 1Ц Порфирит месторождение Каратау, Участка Каратау I. Природная (искусственная) 6,9 56

№ 2Ц Песчаник месторождение Ходжакуль Природная (излившаяся) 6,84 53,6

Согласно используемой методики испытаний, щелочность раствора в mekv/ 1 - содержание извести

обработку полученных данных осуществляли по (СаО) в mmpl/1 (рис. 1. )

графику, построенному в системе координат: общая

Рисунок 1. Степень пуццолановой активности минеральных добавок

А - щелочность, приходящаяся на долю всех, кроме извести, компонентов

В - изотерма растворимости извести при 40о

1- содержание СаОв цементном растворе с добавкой Порфирит.

2- содержание СаОв цементном растворе с добавкой песчаник

В соответствии с данными таблицы 2, на график (рисунок. 1) наносят точку, соответствующую содержанию извести (СаО) при полученной щелочности в каждом цементном растворе № 1Ц, № 2Ц. В зависимости от расположения точек 1 (Пор), 2 (Пес) по отношению к изотерме растворимости (кривая 2) извести, квалифицируют качество добавки. Активной считается добавка, обеспечивающая в жидкой фазе,

находящейся в контакте с цементом, приготовленном на ее основе, содержание извести ниже состояния насыщения. Как видно по расположению на графике точек 1, 2 все исследуемые минеральные добавки обладают способностью поглощать СаО, выделяющуюся в процессе гидратации и твердения растворов на основе цементов № 1Ц, № 2Ц.

По результатам проведенных испытаний, исследуемые добавки порфирит, песчаник характеризующиеся способностью реагировать с раствором гидроксида кальция Са(ОН)2, характеризуются определенной пуццолановой активностью. Следовательно, они могут применяться при производстве портланд-цементов в качестве добавок-наполнителей.

45

№ 10 (91)

Следует отметить, что для производства пуц-цолановых портландцементов применяют активные минеральные добавки природного и техногенного происхождения, обладающие пуццолановой

октябрь, 2021 г.

активностью и их содержание в цементе, согласно требованиям ГОСТ 22266-2013 «Цементы сульфатостойкие. Технические условия» должно составлять свыше 20%, но не более 40 %.

Ai

ДЕЛ

7universum.com

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Список литературы:

1. Волженский А.В., Бутт Ю.С., Колокольников В.С. Минеральные вяжущие вещества. - М. :Стройиздат. 1966.

2. Тейлор Х.Ф. У. «Химия цементов», гл. XII. - М., Стройиздат, 1969.

3. Мальквори Д.Ж. Пуццолановый портландцемент. Четвертый международный конгресс по химии цемента. -М. : Стройиздат, 1964.

4. Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев. «Практикум по химической технологии вяжущих материалов». -М. :Высшая школа. 1973. - 504 с.

46