CC BY
36УДК 666.914
A.Н. РЯЗАНОВ1, канд. техн. наук (aryazanov@hotmail.com);
B.И. ВИННИЧЕНКО2, д-р техн. наук (vvinnichenko@ukr.net); И.В. НЕДОСЕКО1, д-р техн. наук (nedoseko1964@mail.ru), В.А. РЯЗАНОВА1, канд. техн. наук (vryazanova@hotmail.com), А.А. РЯЗАНОВ1, инженер (stow-team@live.ru)
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет (450062, Российская Федерация, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1)
2 Харьковский национальный университет строительства и архитектуры (61002, Украина, г. Харьков, ул. Сумская, 40)
Структура и свойства известково-зольного цемента и его модификация
Приводится обоснование энергетической эффективности совмещенного способа получения известково-зольного гидравлического вяжущего путем совместного обжига известняка и золы-уноса тепловых электростанций. Результаты расчета теоретического расхода условного топлива на обжиг двухкомпонентной карбонатно-зольной шихты указывают на существенное сокращение энергетических затрат. Получаемый при этом известково-зольный цемент относится к группе низкомарочных вяжущих, что ограничивает область его применения. Экспериментальным путем исследовано влияние ряда добавок и технологических факторов на улучшение прочностных характеристик вяжущего в различных условиях твердения. Установлены количественные зависимости влияющих на конечную прочность факторов. Исследованы свойства известково-зольного цемента модифицированного добавкой портландцемента, вводимого при совместном помоле и посредством добавления в растворную смесь. Приведены результаты исследований микроструктуры цементного камня и фазового состава цементного порошка. В результате улучшения структурно-фазовых характеристик цементного камня возможно получение модифицированного среднемарочного гидравлического вяжущего на основе известково-зольного цемента, что существенно расширяет область его применения.
Ключевые слова: зола-уноса, карбонатная порода, теплотворные свойства вяжущее низкотемпературного обжига, известково-зольный цемент, модифицированное вяжущее.
Для цитирования: Рязанов А.Н., Винниченко В.И., Недосеко И.В., Рязанова В.А., Рязанов А.А. Структура и свойства известково-зольного цемента и его модификация // Строительные материалы. 2018. № 1-2. С. 18-22.
A.N. RIAZANOV1, Candidate of Sciences (Engineering) (aryazanov@hotmail.com):
V.I. VINNICHENKO2, Doctor of Sciences (Engineering) (vvinnichenko@ukr.net); I.V. NEDOSECO1, Doctor of Sciences (Engineering) (nedoseko1964@mail.ru), V.A. RIAZANOVA1, Candidate of Sciences (Engineering) (vryazanova@hotmail.com), A.A. RIAZANOV1, Engineer (stow-team@live.ru)
1 Ufa State Petroleum Technological University (1, Kosmonavtov Street, 450062, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russian Federation)
2 Kharkiv National University of Civil Engineering and Architecture (40, Sumy StKyye, 61002, Kharkiv, Ukraine)
Structure and Properties of Lime-Ash Cement and its Modification
The justification of energy efficiency of the combined method for obtaining lime-ash hydraulic binder through co-firing limestone and fly ash from thermal power plants is presented. The results of calculating the theoretical consumption of conventional fuel for firing a two-component carbonate-ash charge indicate a significant reduction in energy costs. The resulting lime-ash cement belongs to the group of low-grade binders, which limits the scope of its application. The influence of a number of additives and technological factors on improving the strength characteristics of a binder under the various conditions of hardening has been studied experimentally. Quantitative dependences of factors influencing on the final strength were established. The properties of lime-ash cement modified by the addition of Portland cement introduced during co-grinding and by adding to the mortar mixture were studied. The results of investigations of the microstructure of cement stone and the phase composition of cement powder are presented. As a result of improving the structural and phase characteristics of cement stone, it is possible to obtain a modified medium-quality hydraulic binder based on lime-ash cement, which significantly expands its application.
Keywords: fly ash, carbonate rock, calorific properties, binder for low-temperature firing, lime-ash cement, compressive strength, modified binder, heat-humidity treatment, X-ray-phase analysis, micro-structural studies.
For citation: Riazanov A.N., Vinnichenko V.I., Nedoseco I.V., Riazanova V.A., Riazanov A.A. Structure and properties of lime-ash cement and its modification. Stroitel'nye Materialy [Construction materials]. 2018. No. 1-2, pp. 18-22. (In Russian).
Одним из перспективных направлений снижения энергетических затрат в промышленности строительных материалов является широкое вовлечение в технологический оборот топливосодержащих отходов теплоэлектростанций (ТЭС), работающих на пылевидном каменноугольном топливе. Наиболее крупнотоннажными и ценными по остаточным теплотворным свойствам являются золы-уноса. Указанные отходы достаточно стабильны по химико-минералогическому составу, содержат топливные включения в количестве до 10—20 мас. %, что предопределяет выраженные теплотворные свойства последних [1]. Это позволяет отнести данные отходы к ценному минеральному сырью для производства обжиговых строительных материалов, в первую очередь вяжущих веществ, как наиболее энергоемкого и потребляемого продукта.
One of the prospective ways of reducing energy consumption in the building materials industry is a wide involvement of fuel-containing wastes of thermal power plants (TPP) operating with dust coal fuel in the technological turnover. The most large-tonnage and valuable in terms of their residual calorific properties are fly ashes. These wastes are quite stable with respect to the chemical-mineralogical composition, they contain fuel inclusions in an amount of 10—20% by weight which predetermine expressed calorific properties of the latter. [1] This makes it possible to attribute these wastes to a valuable mineral raw material for producing fired building materials, binder substances in the first turn as the most energy-intensive and consumable material.
In the last years a number of works are devoted to the study of properties of binders of low-temperature firing on the basis of natural and artificial mixes [2—7].
18
январь/февраль 2018
В последние годы исследованию свойств вяжущих низкотемпературного обжига на основе природных и искусственных смесей посвящен целый ряд работ [2—7].
Одним из возможных вариантов эффективного решения данной задачи является предложенный способ получения гидравлического вяжущего [8] посредством обжига при 900—1100оС двухкомпонентной сырьевой шихты, состоящей из карбонатного компонента и топ-ливосодержащих минеральных промышленных отходов в установленных соотношениях по массе, при разработке которого исходили из следующих принципиальных положений:
— двухфункционального использования отходов в качестве топливного и сырьевого компонента;
— получения вяжущего в результате тонкого помола продукта совместного обжига карбонатной породы с золой-уноса ТЭС при максимально возможной энергетической сбалансированности процесса декарбонизации и частичного спекания ингредиентов зольной части с оксидом кальция за счет реализации теплотворных свойств топливных включений, содержащихся в отходах.
Традиционное известково-зольное вяжущее (ИЗВ), получаемое совместным помолом воздушной извести и золы-уноса ТЭС, относится к группе известково-пуц-цолановых вяжущих и является двухкомпонентной системой, включающей 60—80% золы и 20—40% извести [9]. Суммарная энергоемкость ИЗВ, таким образом, складывается из энергетических затрат на получение извести, а также на совместный помол исходных компонентов. Наиболее энергоемким является первый процесс. В зависимости от типа установки для обжига на получение 1 кг извести в заводских условиях расходуется от 3500 до 8900 кДж тепла [10].
Таким образом, удельная энергоемкость ИЗВ в основном определяется содержанием в его составе извести и на основании произведенных расчетов находится в пределах 700—3500 кДж/кг вяжущего в зависимости от состава ИЗВ и энергоемкости применяемой извести.
Вместе с тем использование для получения вяжущего предлагаемым способом отходов с содержанием органики 10—20 мас. % позволяет иметь на 1 кг шихты 0,1—0,2 кг органического топлива, или 2000—4800 кДж потенциального тепла, в зависимости от теплотворных свойств угольных, коксовых и полукоксовых включений. Таким образом, энергетический потенциал сырьевой шихты сопоставим с энергозатратами на декарбонизацию карбонатного компонента, что обосновывает целесообразность совместного обжига карбонатной породы с золой-уноса ТЭС. При этом создаются условия для самообжига шихты либо приближенные к нему. В этом случае технологическое топливо используется лишь на разогрев шихты до температуры воспламенения углеродистых частиц (600—750оС), а далее обжиг происходит исключительно за счет теплотворных свойств топливных остатков, содержащихся в сырьевой шихте, либо с минимальными топливными затратами. Данные расчета топливных затрат на получение ИЗЦ представлены в табл. 1.
Для исследования влияния соотношения компонентов на вяжущие свойства известково-зольного цемента (ИЗЦ) готовились сырьевые смеси из естественно-влажных базовых зол ТЭЦ и карбонатной породы фракций 0—20 мм. Обжиг вели при 950—1100оС. Помол производили до
One of the possible variants of the efficient solution of this problem is a proposed method for producing a hydraulic binder [8] via firing of two-component raw charge at 900— 1100oC containing a carbonate component and fuel-contan-ing mineral industrial wastes in established proportions by weight. When developing this method, the following principal provisions were taken into account:
— a two-functional use of wastes as a fuel and raw component;
— producing a binder as a result of fine grinding of the product of combined firing of carbonate rock and fly ash of TPP at a maximum possible energy balancing of the de-carbonization process and partial sintering of ingredients of the ash part with calcium oxide due to the realization of calorific properties of fuel inclusions contained in wastes. A traditional lime-ash binder (LAB) produced by joint
grinding of air-setting lime and fly ash of TPP belongs to a group of lime-pozzolanic binders and is a two-component system including 60-80% of ash and 20-40% of lime [9]. Thus, the summary energy intensity of LAB consists of energy consumption for obtaining lime as well as for joint grinding of initial components. The most energy intensive is the first process. Depending on the type of a firing unit, an amount of 3500 to 8900 kJ of heat is consumed for obtaining 1 kg of lime under the factory conditions [10].
Thus, the specific energy intensity of LAB is mainly determined by the content of lime in its composition and on the basis of the calculations made is within the limit of 7003500 kJ/kg of binder depending on the composition of LAB and energy intensity of the lime used.
With that, the use of wastes containing 10-20% of organ-ics by weight for producing the binder by the proposed method makes it possible to have 0.1-0.2 kg of organic fuel or 2000-4800 kJ of potential heat per one kg of charge depending on calorific properties of coal, coke, and semi-coke inclusions. Thus, the energy potential of a raw charge is comparable with energy consumption for decarbonization of the carbonate component which proves a reasonability of joint firing of carbonate rock and TPP fly ash. At this, conditions for self-firing of the charge or close to it are created. In this case, technological fuel is used only for heating the charge up to the ignition temperature of carbonic particles (600-750oC) and then firing occurs exclusively due to calorific properties of fuel residuals contained in the raw charge or with minimal fuel expenditures (Table 1).
To study the effect of the ratio of components on binding properties of lime-ash cement (LAC) raw mixtures of natural humid basic ashes of TPP and carbonate rock of 0-20 mm fractions were prepared. Firing was carried out at 950-1100oC. Grinding was continued until the specific surface area of 3000-3200 cm2/g. Part of the samples after molding
Таблица 1 Table 1
Содержание золы-уноса в шихте, кг/кг Content of fly ash in charge,kg/kg Энергетическая самообеспеченность процесса обжига шихты, % Energy self-sufficiency of charge firing process, % Расход условного топлива на обжиг шихты, кг/т Consumption of equivalent fuel for charge firing, kg/t
Зола-уноса ТЭС (ППП - 13 мас. %) Fly Ash of TPP (LOI - 13% by weight)
0,5 55 68
0,66 85 19,8
0,75 Самообжиг Self-firing 0
Условная зола-уноса ТЭС (ППП - 0 мас. %) Conditional fly ash of TPP (LOI - 0% by weight)
0,66 0 109
Таблица 2 Table 2
Известково-зольный цемент на золе Lime-ash cement on ash ППП золы, мас. % LOI of ash, % by weight В/Ц W/C Прочность при сжатии, МПа Compression strength, MPa
Условия твердения Curing Conditions
7 сут Н.У. 7 d ays N.C. 28 сут Н.У. 28 days N.C. Пропаривание при 95оС Steaming at 95°C Запаривание при 174оС Autoclaving at 174°C
Кумертаусской ТЭЦ Kumertau TPP 15,2 0,45 2,2 5,3 10,6 27
Московской ТЭЦ-20 Moscow TPP-20 16,7 0,5 2,6 7,1 12,5 31,1
Московской ТЭЦ-22 Moscow TPP-22 17 0,5 2,5 6,7 12 30,2
Луганской ГРЭС Lugansk RPS 13 0,5 2,1 5,3 10,1 26,4
удельной поверхности 3000—3200 см2/г. Часть образцов после формования хранили над водой в течение 7 и 28 сут, а другую часть подвергали пропариванию при 95оС либо запариванию в автоклаве при 174оС и 0,8 МПа. Физико-механические свойства ИЗЦ базовых составов представлены в табл. 2.
Наибольшей прочностью обладали цементно-песча-ные образцы на ИЗЦ после тепловлажностной обработки: 10,1—12,5 МПа после пропаривания и 26,4—31,1 МПа после запаривания в автоклаве. При хранении образцов в нормальных условиях прочность при сжатии составила 2,1—2,6 через 7 сут и 5,3—7,1 МПа через 28 сут.
В результате исследований установлено, что основные свойства вяжущего сохраняются при содержании золы в двухкомпонентной сырьевой шихте 50—75 мас. % при температуре обжига 950—1000оС. Прочность пропаренных образцов в среднем на 60% выше 28-суточной прочности. Отношение прочности при сжатии в возрасте 7 сут к прочности через 28 сут нормального твердения составляет 0,38—0,41.
По прочностным показателям оптимальным является ИЗЦ, содержащий золу-уноса в количестве 66 мас. %. При увеличении содержания золы в шихте до 75% активность ИЗЦ уменьшается в среднем на 22%. Снижение количества золы до 50% понижает активность вяжущего в среднем на 16%.
Результаты исследований показали, что ИЗЦ по показателям прочности относится к низкомарочным вяжущим, что ограничивает область его применения, несмотря на преимущества в технико-экономических показателях за счет существенного сокращения энергоемкости производства. Поэтому на втором этапе исследований изучалась возможность его модификации рядом добавок, повышающих его прочностные характеристики.
Введение с водой затворения хлорида кальция в количестве 2 мас. % от вяжущего (в пересчете на сухое вещество) повышает прочность образцов при сжатии в среднем на 45% при твердении в нормальных условиях через 28 сут и на 32% после пропаривания. При этом прочность при сжатии составляет 7,7—10,3 МПа и 13,3— 16,5 МПа соответственно.
Введение с водой затворения сульфата натрия в количестве 2 мас. % от вяжущего повышает прочность при сжатии в среднем на 56% через 28 сут нормального твердения и на 47% после пропаривания. Для базовых составов соответственно 8,2—11 и 14,7—18,3 МПа.
Кроме активизации твердения введение добавок хлорида кальция и сульфата натрия практически полностью устраняет объемное расширение образцов с повышенным содержанием свободного оксида кальция при гидратации в условиях тепловлажностной обработки.
^изц/^пц
Rbending,cement/RPortlandCement 1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
\2_
""""
10
20
30
40
Содержание портландцемента в ИЗЦ, мас. % Content of Portland cement in LAC, % by weight
Рис. 1. Зависимость прочности песчаных образцов на ИЗЦ после пропаривания от количества добавки портландцемента: 1 - вводимого при помоле; 2 - вводимого в сухую смесь
Fig. 1. Dependence of strength of sand samples with LAC after steaming on the amount of Portland cement additive: 1 - introduced when grinding; 2 - introduced in the dry mix
were stored over water during 7 and 28 days, another part was subjected to steaming at 950C or autoclaving at 1740C and 0,8 MPa. Physical-chemical properties of LAC of basic compositions are presented in Table 2.
The greatest strength applied to cement-sand samples on LAC after steam treatment: 10.1—12.5 MPa after steaming and 26.4—31.1 MPa after autoclaving. When storing the samples under the normal conditions, compression strength was 2.1-2.6 MPa after 7 days and 5.3-7.1 MPa after 28 days.
As a result of the study, it is established that main properties of the binder are maintained when the ash content in the two-component raw charge is 50-70% by weight at the firing temperature of 950-10000C. The strength of steamed samples is higher by 60% on the average than a 28-day strength. The ratio of compression strength at the age of 7 days to the strength after 28 days of normal hardening is 0.38-0.41.
Related to strength indicators, the optimal indicator is LAC containing 66% of fly ash by weight. When the content of fly ash in the charge is reduced up to 75%, the activity of LAC is reduced by 22% on the average. Reduction in the amount of ash up to 50% reduces the binder activity by 16% on the average.
Results of the study show that LAC in terms of strength refers to low-grade binders, which limits the area of its ap-
научно-технический и производственный журнал 20 январь/февраль 2018 е
SEI 10 kV WDIOmm S552 x2,000 1S|iir
--VW
Lj
ÏЩ
if »
Urne 21.91 %
Quartz 32 89%
Celcrte 2073%
Mutle 2;i 228%
Muscovite 1M (ZWJAGIN) S M %
C3 A eu tue 114%
Silliruante 2-82%
C3Strieiifc(BELOV} 166%
dfpsuin 1.29*
rjprdstrandite 128%
лгтагчв 2-18%
¡rtiaidito , 519%
Quartz 27.ee %
Calolt
Ротэгено 16.76*
Calais wagnesiar 0.51 % Lime 1.62%
Muscovite 1M(ZWJ№GIN)6 03%
MiJhlii 2.1 АпэгПЧа
C3S IrMlnlc 1 BE LOV)
СЭА cubic
3M% 9.06% 6 23% 123% 3.13%
Рис. 2. Рентгенограмма и результаты рентгенофазового анализа: а - сырьевой шихты после обжига; b - цементного камня ИЗЦ
Fig. 2. X-ray diffraction pattern and results of X-ray-phase analysis: a - raw charge after firing; b - cement stone of LAC
Введение полуводного гипса при помоле в количестве 5 мас. % ИЗЦ приводит к увеличению прочности в среднем на 10% как при твердении в нормальных условиях, так и после тепловлажностной обработки.
Добавка 20—40% портландцемента (активностью 43,5 МПа) в растворную смесь или при помоле повышает активность ИЗЦ в 2—3,6 раза (до 20—22 МПа) и до 31—42 МПа после тепловлажностной обработки. Совместный помол ИЗЦ с портландцементом является более эффективным, чем введение его в растворную смесь. Так, активность ИЗЦ в первом случае в среднем на 17% выше, чем при перемешивании компонентов на стадии приготовления цементно-песчаной смеси.
Влияние количественного содержания в составе ИЗЦ портландцемента, вводимого при помоле или в растворную смесь, на прочностные показатели вяжущего хорошо иллюстрируется графически, если прочность образцов выразить в относительных единицах по отношению к прочности контрольных образцов на портландцементе (рис. 1).
Исследованиями влияния тонкости помола на прочностные характеристики ИЗЦ установлено, что с увеличением удельной поверхности с 3000 до 4000 см2/г прочность образцов при сжатии возрастает на 28—33%. При увеличении тонкости помола с 3000 до 5500 см2/г прочность увеличивается на 43—46%.
Процесс твердения модифицированного вяжущего носит комбинированный характер и обусловлен взаимодействием свободного оксида кальция с аморфизи-рованным глинистым веществом золы по типу реакций, характерных для известково-пуццолановых вяжущих, а также гидратацией клинкерных минералов, содержащихся в добавке портландцемента (рис. 2, 3).
Модифицированный добавкой портландцемента из-вестково-зольный цемент, получаемый энергосберегающим способом, по основным характеристикам относится к среднемарочным гидравлическим вяжущим, что существенно расширяет область его применения.
Рис. 3. Микрофотография полностью прогидратированного цементного камня ИЗЦ, модифицированного добавкой портландцемента (35 мас. %) и тонкомолотого кварцевого песка (60 мас. %). Ясж после пропаривания при 95оС - 30,3 МПа Fig. 3. Micro-photo of fully hydrated cement stone of LAC modified with Portland cement additive (35% by weight) and fine grinded quartz sand (60% by weight). ^compression after steaming at 95°C - 30.3 MPa
plication in spite of the advantages in technical-economic indicators due to a significant reduction in the energy intensity of production. That's why at the second stage of the study a possibility of its modification with some additives improving its strength characteristics was investigated.
The introduction of calcium chloride in an amount of 2% of binder by weight (in terms of dry substance) with mixing water improves the strength of samples when compressing by 45% on the average and when hardening under the normal conditions after 28 days and by 32% after steaming. At this the compression strength is 7.7-10.3 MPa and 13.3-16.5 MPa accordingly.
In addition to hardening activation, the introduction of additives of calcium chloride and sodium sulfate completely removes the volume extension of samples with an increased content of free calcium oxide during hydration under the condition of heat-humid treatment.
The introduction of semi-aquatic gypsum when grinding in an amount of 5% by mass of LAC leads to improving the strength by 10% on the average both when hardening under the normal conditions and after heat-humidity treatment.
An addition of 20-40% of Portland cement (activity of 43.5 MPa) in the mortar mix or when grinding increases the activity of LAC by 2-3.6 times (up to 20-22 MPa) and up to 31-42 MPA after heat-humidity treatment. Joint grinding of LAC with Portland cement is more efficient than its introduction in the mortar mix. So in the first case the activity of LAC is higher by 17% on the average than that when mixing components at the stage of preparation of the cement-sand mixture.
The effect of quantitative content in the LAC composition of Portland cement introduced when grinding or in the mortar mix on the strength indicators of the binder is well illustrated graphically if the strength of samples is expressed in relative units in relation to the strength of control samples with Portland cement (Fig. 1).
The studies of the effect of grinding fineness on the surface characteristics of LAC established that at increasing the specific surface from 3000 to 4000 cm2/g the compression strength of samples was increased by 28-33%. When increasing the grinding fineness from 3000 to 5500 cm2/g, the strength was increased by 43-46%.
The process of hardening of a modified binder is combined in nature and caused by interaction of free calcium oxide with amorphized clay substance of ash by the type of reaction characteristic for lime-pozzolanic binders as well as by hydration of clinker materials containing in the Portland cement additive
а
b
Выводы
— Установлена возможность использования зол-уноса ряда ТЭС с повышенным содержанием несгоревших топливных включений (13—17 мас. %) для получения известково-зольного цемента путем обжига при 950—1000оС карбонатной породы и золы, которая используется одновременно как сырьевой и топливный компонент;
— Результаты расчета энергетического потенциала сырьевой шихты и теплового баланса процесса обжига указывают на то, что затраты технологического топлива на 32—100% ниже по сравнению с базовым вариантом за счет использования при обжиге энергетического потенциала золы;
— Установлено, что обжиг при 950—1000оС двухкомпо-нентной карбонатно-зольной шихты позволяет получать известково-зольный цемент активностью 3,4—5,3 МПа, прочностью при сжатии в песчаном растворе 10,1—12,5 МПа после пропаривания и 26,4—31,1 МПа после автоклавной обработки.
— Введение 20—30% портландцемента при помоле обеспечивает достижение образцами модифицированного известково-зольного цемента прочности при сжатии до 0,52—0,65 от активности портландцемента. Увеличение количества вводимого при помоле портландцемента до 40 мас. % ИЗЦ повышает прочность до 0,82 от активности портландцемента;
— Установлено, что с увеличением удельной поверхности с 3000 до 4000 см2/г прочность образцов при сжатии возрастает на 28—33%. При увеличении тонкости помола с 3000 до 5500 см2/г прочность увеличивается на 43—46%.
Список литературы
1. Волженский A.B., Иванов И.А., Виноградов Б.Н. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1984. 255 с.
2. Shelihov N.S., Rahimov R.Z. Hidraulic lime and ramancement from mineral raw material of Tatarstan // Non-Traditional Cement and Concrit III. International Symposium. Brno. 2008, pp. 712—718.
3. Барбане И., Витыня И., Линдыня Л. Исследование химического и минералогического состава романце-мента, синтезированного из латвийской глины и доломита // Строительные материалы. 2013. № 1. С. 40-43.
4. Ширин-Заде И.Н. Структура глинодоломитовых композиционных материалов // Строительные материалы. 2010. № 3. С. 33-34.
5. Haghes D.C., Jaglin D., Kozlowski R., Mucha D. Roman cements - Belite cements calcined at low temperature // Cement and Concrete Research. 2009. No. 39 (2), pp. 77-89.
6. Tislova R., Kozlowska A., Kozlowski R., Hughes D., Porosity end specific surface area of Roman cement pastes // Cement and Concrete Research. 2009. No. 39 (2), pp. 950-956.
7. Сагдиев Р.Р., Шелихов Н.С. Бесклинкерные гидравлические вяжущие на основе карбонатно-глинисто-го сырья с повышенным содержанием карбоната магния // Известия КГАСУ. 2012. № 2. С. 194-200.
8. Волженский А.В., Рязанов А.Н., Чистов Ю.Д., Карпова Т.А. Топливосберегающая технология из-вестково-зольного цемента // Строительные материалы. 1989. № 9. С. 9-10.
9. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные минеральные вяжущие материалы. М.: Инфра-Инжене-рия, 2011. С. 126-150.
10. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986. 87 c.
(Fig. 2, 3). Lime-ash cement modified with the Portland cement additive and obtained by an energy saving method belongs, by its basic characteristics, to average-grade hydraulic
binders that significantly broadens the area of its application.
Conclusions
— A possibility of the use of fly ash of some TPPs with an increased content of unburned fuel inclusions (13—17% by weight) for producing lime-ash cement by firing at 950—1000oC of carbonate rock and ash which is used both as a raw and fuel component has been established;
— Results of the calculation of an energy potential of the raw charge and thermal balance of the firing process show that the consumption of technological fuel is less by 32—100% compared with the basic option due to the use of energy potential of ash when firing.
— It is established that the firing of a two component carbonate-ash charge at 950—1000oC makes it possible to obtain lime-ash cement of 3.4—5.3 MPa activity, compression strength in sand mortar — 10.1—12.5 MPa after steaming and 26.4—31.1 MPa after autoclaved treatment.
— An introduction of 20—30% of Portland cement when grinding provides the achievement the compression strength up to 0.52—0.65 of Portland cement activity by samples of modified lime-ash cement. An increase in the amount of Portland cement introduced when grinding by up to 40% of LAC weight improves the strength up to 0.82 of Portland cement activity.
— It is established that with increasing the specific surface area from 3000 to 4000 cm2/g the compression strength of samples is increased by 28—33%. With improving fineness of grinding from 3000 to 5500 cm2/g, the strength is increased by 43—46%.
References
1. Volzhenskiy A.B., Ivanov I.A., Vinogradov B.N. Primenenie zol i toplivnykh shlakov v proizvodstve stroitel'nykh materialov [Use of fly ash and fuel slag in the production of building materials]. Moscow: Stroyizdat. 1984. 255 p.
2. Shelihov N.S., Rahimov R.Z. Hidraulic lime and ro-mancement from mineral raw material of Tatarstan. Non-Traditional Cement and Concrit III. International Symposium. Brno. 2008, pp. 712—718.
3. Barbane I., Vitina I., Lindina L. Study of the chemical and mineralogical composition of romancementsynthe-sized from Latvia's clay and dolomite. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 1, pp. 40-43. (In Russian).
4. Shirin-Zade I.N. Structure of clay dolomite composition materials. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2010. No. 3, pp. 33-34. (In Russian).
5. Haghes D.C., Jaglin D., Kozlowski R., Mucha D. Roman cements - Belite cements calcined at low temperature. Cement and Concrete Research. 2009. No. 39 (2), pp. 77-89.
6. Tislova R., Kozlowska A., Kozlowski R., Hughes D., Porosity end specific surface area of Roman cement pastes. Cement and Concrete Research. 2009. No. 39 (2), pp. 950-956.
7. Sagdiev R.R., Shelikhov N.S. Clinkerless hydraulic binders based on carbonate-clay raw materials with increased content of magnesium carbonate. Izvestiya KGASU. 2012. No. 2, pp. 194-200. (In Russian).
8. Volzhenskiy A.V., Ryazanov A.N., Chistov Yu.D., Karpova T.A. Fuel-saving technology of lime-ash cement. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 1989. No. 9, pp. 9-10. (In Russian).
9. Dvorkin L.I., Dvorkin O.L. Stroitel'nye mineral'nye vy-azhushchie materialy [Building mineral knitting materials]. Moscow: Infra-Inzheneriya. 2011, pp. 126-150.
10. Volzhenskiy A.V. Mineral'nye vyazhushchie veshchestva [Mineral binders]. Moscow: Stroyizdat. 1986. 87 p.
22
январь/февраль 2018
