Научная статья на тему 'Смешанные цементы центробежно ударного измельчения на основе доменного отвального шлака'

Смешанные цементы центробежно ударного измельчения на основе доменного отвального шлака Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
46
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Гаркави М. С., Хрипачева И. С.

Рассмотрены свойства смешанного цемента на основе отвального доменного шлака центробежно4ударного измельчения. Изучено влияние измельчения шлака на процесс твердения и строительно4технические свойства смешанных цементов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Гаркави М. С., Хрипачева И. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Смешанные цементы центробежно ударного измельчения на основе доменного отвального шлака»

УДК 666.9.022.2

М.С. ГАРКАВИ, д-р техн. наук, И.С. ХРИПАЧЕВА, инженер (hripacheva@inbox.ru), Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (Челябинская обл.)

Смешанные цементы центробежно-ударного измельчения на основе доменного отвального шлака

Использование смешанных вяжущих в технологии бетонов является актуальной задачей, так как это значительно снижает материало- и энергоемкость производства и позволяет получать материалы с рядом важных специфических свойств. При этом предпочтение следует отдавать вариантам, предусматривающим использование вторичного сырья, к которым относятся отвальные металлургические шлаки, а также мелкие отходы дробления доломитовых, известняковых, порфирито-

вых и других горных пород. Особый интерес представляют доменные отвальные шлаки, поскольку в них в отличие от доменных гранулированных фазы С^ находятся в закристаллизованном состоянии и вследствие этого проявляют низкую гидравлическую активность. В результате они практически не используются для производства смешанных цементов. Однако их можно рассматривать как в значительной мере подготовленное сырье, если использовать для помола центробежно-

а 5 4,5 4

3,5

аг

3

Й 2,5

о

2 1,5

1

0,5

0

0,04 0,1 0,4 1

2 4 6 10 20 40 100 200 400 1000 2000 Диаметр частиц, цш

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

аг

б 5,5 5 4,5 4 3,5

м, 3

е

8 2,5 2

1,5

1

0,5 0

И_I_I_I_|_

0,04 0,1 0,4 1 2 4 6 10 20 40 100 200 400 1000 2000 Диаметр частиц, цш

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Рис. 1. Кривая распределения частиц по крупности: а - клинкер; б - шлак; 1 - дифференциальная кривая (гистограмма); 2 - интегральная кривая

Рис. 2. Микроструктура камня из смешанного цемента: а - содержание шлака 0%; б - содержание шлака 15%

www.rifsm.ru

научно-технический и производственный журнал ^с) ^ Г Г ЗуН г! ^ 13

40

август

2010

2

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

10 15 20

Продолжительность твердения, сут

25

Материал Массовая доля, %

БЮ2 А!20З ^2ОЗ СаО МдО БОз МпО

Клинкер 20,6 5,4 3,9 60,1 4,4 2,8 0,09

Шлак 33,7 10,1 5,8 33,6 8,4 1 0,71

Рис. 3. Кинетика твердения смешанных цементов с добавкой доменного шлака: 1 - 0%; 2 - 15%; 3 - 30%

ударные мельницы, применение которых позволяет получить частицы правильной формы, не склонные к агрегации, а также позволяет проявиться эффекту меха-ноактивации измельчаемого материала [1].

Для получения смешанного цемента в работе использованы клинкер Магнитогорского цементно-огне-упорного завода и доменный отвальный шлак Магнитогорского металлургического комбината, химический состав которых приведен в таблице.

Эти материалы были измельчены в центробежно-ударной мельнице МЦ-0,36. Зерновой состав материалов характеризуется узкой гранулометрией с преобладающим размером частиц для клинкера 15—40 мкм, для шлака 30—70 мкм (рис. 1).

Определение удельной поверхности компонентов, проведенной методами воздухопроницаемости и низкотемпературной сорбции азота (БЭТ), показало, что удельная поверхность по БЭТ в 2,5 раза выше. Поскольку адсорбция протекает по активным поверхностным центрам [2], полученный результат свидетельствует о том, что при центробежно-ударном измельчении не только уменьшается размер частиц, но и увеличивается количество поверхностно-активных центров, определяющих реакционную способность компонентов смешанного цемента.

Как следует из данных электронной микроскопии (рис. 2), образующиеся в результате гидратации исследуемых смешанных цементов основные новообразования в значительной мере схожи с аналогичными продуктами гидратации чистого портландцемента. Однако, как показал проведенный рентгенофазовый анализ, содержание портландита при гидратации смешанного цемента снижается, что свидетельствует об участии шлака в реакции синтеза гидросиликатов кальция. Это сопровождается заметным увеличением содержания С-8-Н и закономерным ростом плотности цементного камня (рис. 2, б).

Характер микроструктуры и фазовый состав цементного камня с добавкой доменного шлака позволяют объяснить кинетику роста его прочности (рис. 3). Как следует из данных рис. 3, прочность камня из смешанного цемента в возрасте 28 сут практически равна прочности камня из бездобавочного цемента, хотя в ранние сроки твердения различия в прочности достигают 15—20%. Эти данные свидетельствуют о многоступенчатом характере структурообразования при твердении исследуемого смешанного цемента [3]. Этот вывод подтверждают также прочностные показатели цементного камня из смешанного цемента, содержащего 30% доменного отвального шлака. В возрасте трех месяцев его прочность лишь на 7% ниже прочности камня из бездобавочного цемента.

Таким образом, проведенные исследования показали, что использование центробежно-ударного измельчения доменного шлака позволяет не только достичь необходимой степени дисперсности шлака, но и повысить его химическую активность за счет увеличения числа и энергонапряженности поверхностных активных центров.

Ключевые слова: отвальный доменный шлак, микроструктура, цементный камень, структурообразование.

Список литературы

Гаркави М.С., Воробьев В.В., Кушка В.Н., Свитов В.С. Современное оборудование для измельчения и классификации материалов // Вестник БГТУ. 2003. № 6. С. 280-284.

Грэг С., Синг К. Адсорбция. Удельная поверхность. Пористость. М. : Мир, 1984. 310 с. Гаркави М.С. Термодинамический анализ структурных превращений в вяжущих системах. Магнитогорск: МГТУ, 2005. 243 с.

5

30

Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru

Ы' ® август 2010 41

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.