CC BY
36
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ДОБАВОК ДЛЯ ЦЕМЕНТА ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Турсунова Гулсанам Рузимуродовна
докторант,
Институт общей и неорганической химии АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Атабаев Фаррух Бахтийарович
д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Какурина Людмила Михайловна
ст. науч. сотр., Институт общей и неорганической химии АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Турсунов Зариф Рузимурадович
докторант, Институт общей и неорганической химии АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
ON THE HYDRAULIC ACTIVITY OF ADDITIVES FOR CEMENT OF NATURAL AND MAN-GENERAL ORIGIN
Gulsanam R. Tursunova
Doctoral student, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Farrukh B. Atabaev
Doctor of Technical Sciences, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Lyudmila M. Kakurina
Senior Researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Zarif R. Tursunov
Doctoral student, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье излагаются результаты определения гидравлической активности некоторых природных и техногенных сырьевых материалов с целью определения возможности их использования в качестве активной минеральной добавки для цемента. Установлено, что золошлаковая смесь сухого удаления Ангренской ТЭС характеризуется высокой степенью поглощения Са(ОН)2, чем золошлакгидроудаления, а поглощающая способность апоба-зальт-ортосланца - ниже, чем у него. На основе полученных результатов рекомендованы к использованию новые виды местных гидравлических добавок, обеспечивающих частичную замену дорогостоящего портландцемент-ного клинкера и улучшающих эксплуатационные свойства портландцементов.
Библиографическое описание: Исследование гидравлической активности добавок для цемента природного и техногенного происхождения // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Турсунова Г.Р. [и др.]. 2020. 12(78). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/11019
ABSTRACT
The article presents the results of determining the hydraulic activity of some natural and technogenic raw materials in order to determine the possibility of their use as an active mineral additive for cement. It was found that the ash-and-slag mixture of dry removal of Angren TPP is characterized by a high degree of absorption of Ca (OH) 2 than the ash-and-slag from hydro removal, and the absorbing capacity of apobasalt-orthos-shale is lower than that of it. Based on the results obtained, new types of local hydraulic additives were recommended for use, providing a partial replacement for expensive Portland cement clinker and improving the performance of Portland cements.
Ключевые слова: гидравлические добавки, набухание, портландцемент, клинкер, известь, активированный золошлак сухого удаления, золошлак гидроудаления, апобазальт-ортосланец, гидроокись алюминия, гидроокиси железа, гидросиликат кальция.
Keywords: hydraulic additive, swelling, Portland cement, clinker, lime, activated dry ash and slag, hydro removal ash, apobasalt-orthosalt, aluminum hydroxide, iron hydroxide, calcium hydrosilicate.
Как известно, из целого ряда опытов наблюдений оценки активности кислых гидравлических добавок по степени набухания и по их способности поглощать известь из ее водного раствора, нередко приводили к некоторым расхождениям: более сильно набухающие добавки оказываются менее активными по поглощению извести и, наоборот. Точно так же для отдельных гидравлических добавок наблюдается различие и в самом характере их набухания. Как известно, продолжение набухания гидравлических добавок в течение 2—2,5 мес. характерно тем, что в эти сроки обнаруживается снижение объема для трепела и более интенсивное набухание для вулканических пород.
Причины же различного поведения гидравлических добавок, как в отношении степени набухания, так и в отношении измерения их характера набухания при более продолжительных сроках поглощения
извести остаются пока недостаточно выясненными. Между тем, знание этих свойств, является необходимым не только для оценки их, но и для объяснения отдельных свойств пуццолановых цементов, таких как, водоустойчивость, коррозионная стойкость, усадка и др., так как эти их свойства зависят не только от активности вводимых гидравлических добавок, но и от их характера и степени набухания.
Исходя из этого были проведены исследования с целью выяснения причины указанных выше расхождений в характере и степени набухания отдельных гидравлических добавок.
В качестве объектов исследования были выбраны золошлаки сухого и гидроудаления Ангрен-ский ТЭС, апобазальт-ортосланец Карманинского Тиллятагского месторождения. Химические составы компонентов определены по ГОСТ 5382 (табл. 1).
Таблица 1.
Химическии состав исходных материалов
Наименование материала Содержание массовой доли оксидов, %
П.п.п SiO2 AhO3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Прочие
Золошлак сухого удаления 0,93 59,76 26,44 3,2 3,64 1,81 0,68 3,54
Золошлак гидроудаления 9,25 49,60 16,92 4,78 15,64 1,40 1,70 0,71
Апобазальт-ортосланец 9,47 46,61 14,91 8,20 8,76 3,79 0,30 5,80
Методика проведения эксперимента заключается в следующем. 2 г добавки (навеска добавки высушена при 105 110 °С и измельчена в агатовой ступке до прохождения через сито № 008) [1,3].
Активность исследуемых добавок по поглощению извести выражена количеством мг СаО, поглощенной 1 г добавки за 30 суток времени. Для более полной характеристики активности этих добавок одновременно изучали максимальную величину степени набухания, наблюдаемую за время проведения этих опытов (30 суток), для чего приготовлены их пробы массой 2 г [1-4].
Для выяснения характера изменения степени набухания гидравлических добавок в зависимости от времени поглощения извести был использован метод поглощения, описанный в методике по исследованию кислых гидравлических добавок [1-3]. Опыты проводились в градуированных стеклянных
цилиндрах емкостью в 100 см3 с притертыми пробками. Проведение опытов заключалось в следующем: предварительно в цилиндр помещалась взвешенная на аналитических весах навеска добавки в количестве 0,5 г, после чего навеска в цилиндре заливалась раствором гидрата окиси кальция; содержимое цилиндров подвергалось ручному интенсивному взбалтыванию в течение 1 мин, и затем, полученная суспензия оставлялась в покое до следующего дня, после чего производилось повторное взбалтывание.
Через каждые двое суток от начала опытов в цилиндрах отмечался объем осадка добавки, затем из цилиндров отбиралось пипеткой 50 см3 раствора и титровалось раствором соляной кислоты в присутствии метилоранжа. После этого цилиндры доливались свежими растворами Са(ОН)2 в количестве 50 см3, взбалтывались и опять оставлялись для отстаивания.
Количество поглощенной извести добавкой вычислялось по разности между первоначальной концентрацией залитого в цилиндр раствора Са(ОН)2 и определенной через двое суток путем титрования раствором соляной кислоты. Для проведения исследований использовали раствор гидрата оксида кальция, содержащий 1,1 г в пересчете на СаО в 1 л.
По данным табл.2, отдельные добавки, более сильно набухающие, оказываются менее активными
Активность ги,
по поглощению извести, что согласуется с ранее известными данными о расхождениях между гидравлической активности и поглощающей способности кислых гидравлических добавок. По показателям как гидравлической активности, так и степени набухания в растворе извести, исследованные добавки располагаются в следующем убывающем ряду: зо-лошлак сухого удаления ^ золошлак гидроудаления ^ апобазальт-ортосланец.
Таблица 2.
ческих добавок
Наименование определений Наименование добавки
Золошлак сухого удаления Золошлак гидроудаления Апобазальт-ортосланец
Активность по поглощению извести;мг. 242 106.54 41.97
Набухание 2 г добавки;мл. 52 32 7
Следовательно, характер и величина набухания гидравлических добавок в растворе гидрата окиси кальция должна зависеть от количества и скорости образования геля гидросиликата кальция, что свою очередь зависит от концентрации раствора Са(ОН)2 и от степени активности гидравлических добавок, т. е. от содержания в них «активной» кремнекислоты.
Однако, поскольку для отдельных гидравлических добавок наблюдается различная степень набухания, независимая от их активности по поглощению извести, то, следовательно, на степень их набухания оказывают влияние и другие факторы, как, например, присутствующие в добавках отдельные минеральные примеси, связанные с условиями естественного и искусственного образования добавок.
При воздействии на золошлак сухого удаления гидрата оксида кальция, последний фактор, вероятно, оказывает такое же влияние на его степень набухания, как и свободный гидрат оксида алюминия на набухание аморфной кремнекислоты в растворе гидрата оксида кальция, т. е., очевидно, и в этом случае образуются гидроалюминаты кальция, обладающие весьма высокой степенью набухания.
Следовательно, в соответствии с этим, различная степень набухания гидравлических добавок должна оказывать и различное влияние на свойства пуццолановых цементов с их использованием. Действительно, из литературных источников, например, о водоустойчивости и сопротивлении воздействию коррозии пуццолановых портландцементов, известно, что в большинстве случаев большей водоустойчивостью и сопротивлением коррозии обладают пуццолановые цементы, приготовленные с добавкой сиштоффа. Например, отход нефелинового производства сиштоф, вследствие большого содержания в нем аморфного кремнезема с очень развитой удельной поверхностью, обладает высокой химической активностью, он поглощает 350-410 мг
Список литературы:
1. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химиче^
1973. - 268 с.
СаО из известкового раствора и может использоваться как эффективная гидравлическая добавка при получении различных строительных материалов [5,6]. Этому способствует не только большая активность сиштофа по поглощению извести, но, несомненно, и то, что сиштоф, обладая большей степенью набухания, создает повышенную плотность цемента по сравнению с другими добавками и этим самым делает цемент (а также и цементный раствор) менее водопроницаемым. Это дает основание предполагать, что путем специального подбора гидравлических добавок или же путем соответствующего изменения степени их набухания можно значительно улучшить свойства пуццолановых цементов.
Выводы
На основе проведенных исследований сделаны следующие выводы:
1. Степень набухания гидравлических добавок определяется двумя основными факторами: количеством и скоростью образования геля гидросиликата кальция, а также, присутствием в добавках примесей гидроксида алюминия или его образующих солей (возможно, также и гидроксида железа). Преобладающее значение того или иного фактора определяется физико-химическими условиями образования этих добавок.
2. Набухание гидравлических добавок, независимо от их активности, протекает с образованием максимума, по достижении которого происходит уменьшение объема осадка добавки, связанного со старением и уплотнением образовавшегося геля гидросиликата кальция. Скорость достижения максимума набухания гидравлической добавки в растворе гидрата оксида кальция зависит от ее активности, а именно, чем активнее добавка, тем быстрее наблюдается снижение ее объема и наоборот.
технологии вяжущих материалов. - М.: Высшая школа,
2. Ботвинкин О.К., Клюковский Г.И., Мануйлов Л.А. Лабораторный практикум. По общей технологии силикатов и техническому анализу строительных материалов. 1966. - 99 с.
3. Отакузиев Т.А., Отакузиев Э.Т., Махмаёров И.Н. Богловчи моддалар кимёвий технологиясига оид лаборатория ишлари. Укув-кулланма.- 2011.-113 с.
4. Кузнецова И.Н., Ращупкина М.А., Косач А.Ф., Гутарева Н.А. «Гидравлические Вяжущие Вещества». Учебное пособие. - Омск: СибАДИ, 2012. - 53с.
5. Матвеев В.А., Майоров Д.В., Захаров К.В. Об использовании аморфного кремнезема - продукта кислотной переработки нефелина в производстве строительных и технических материалов // Материалы Второй международной научной конференции «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов». - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. - С. 119-121.
6. Балбукова А.А., Захаров В.И., Князева А.И., Кондратенко Т.В., Майоров Д.В., Матвеев В.А. Исследование влияния условий кислотной переработки нефелина на структурно-поверхностные свойства образующихся кремнеземных продуктов // Журнал прикладной химии-. 2012.- Т. 85, № 11. - С. 1729-1735.
