Твердение композиционных вяжущих с использованием техногенных продуктов. Учебное пособие

ускоряет растворение кварца и ведет к повышению концентрации кремнезема в растворе. При этом увеличивается количество гидроси­ликатов кальция, а с учетом того, что растворимость извести с повы­шением температуры падает, изменяется фазовый состав гидросилика­тов кальция. В частности, образовавшиеся на первом этапе высокоос­новные гидросиликаты переходят в низкоосновные тоберморитового типа. С ростом температуры ускоряется также образование кристалли­ческого сростка новообразований. Все это приводит к повышению прочности как вяжущего, так и изделий.

Практически в промышленных условиях режим автоклавной об­работки устанавливают по достижению наибольшей прочности при полном связывании извести. Температурный фактор является одним из основных, позволяющий снизить время выдержки изделий в автокла­ве. Например, для силикатного кирпича постоянные показатели проч­ности на одном составе силикатной смеси можно получить при следу­ющих показателях изотермической выдержки в автоклаве:

По изучению влияния дисперсности песка на скорость его взаи­модействия с известью проведено много работ. Установлено, что с увеличением тонкости помола кварцевого песка ускоряется его рас­творение, а значит, повышается концентрация насыщенного раствора. Первый максимум прочности вяжущего наступает тем быстрее, чем выше удельная поверхность песка. Из табл. 29 видно, что с увеличени­ем удельной поверхности кварцевого песка от 100 до 300 м2/кг проч­ность известково-песчаного вяжущего увеличивается в 1,5 раза (в слу­чае измельчения песка сухим способом). Измельчение песка мокрым способом снижает активность поверхности зерен за счет уменьшения дефектности кристаллов при наличии влаги. Это приводит к более медленному растворению кварца так же, как при низкой дисперсности песка. Поэтому более низкие значения прочности вяжущего связаны с образованием высокоосновных (низкопрочных) гидросиликатов каль­ция в жидкой фазе, богатой известью. Для конкретного случая харак­терно высокое соотношение СаО к SiO2 в смеси, что при заданном режиме автоклавной обработки не приводит к полному связыванию извести.

чается поверхность компонентов, измельченных в дезинтеграторе, за­тем виброистирателе, планетарной мельнице и лишь затем – в шаровой мельнице. Однако при быстром измельчении материала происходит мгновенное увеличение реакционной способности активированных смесей. Одновременно сокращается время релаксации, что ведет к снижению активности. Накопление избыточной энергии приводит к повышению активности вяжущих, прочность их значительно выше при равных условиях. В оценке прочности механоактивированных композиций особое значение имеет их гранулометрия. Прочность по­лифракционных вяжущих смесей на 50…70 % выше прочности моно­фракционной смеси, что является следствием более плотной упаковки зерен вяжущего в присутствии различных фракций.

Наряду с более интенсивным связыванием исходных компонен­тов при их высокой дисперсности, а значит, высокой скоростью обра­зования гидросиликатов кальция в вяжущем следует отметить и харак­тер кристаллизации новообразований. Повышение дисперсности ми­нералов сырья ускоряет их растворение, а следовательно, и изменение степени пересыщения жидкой фазы, определяющей структуру и прочность возникающих новообразований. Наиболее прочный кри­сталлический сросток новообразований может возникнуть при опти­мальном выборе дисперсности исходных компонентов, их соотноше­ния и режима твердения.

ния гидросиликатов кальция, воздействуя на растворение минералов кварца и Са(ОН)2. Это хорошо растворимые в воде соединения, спо­собствующие растворению минералов сырьевых компонентов. Вводят их в небольшом количестве (до 0,5 %). Комплексная механическая и химическая активация известково-кремнеземистых вяжущих приво­дит к значительной аморфизации поверхности кремнеземистого ком­понента и ускорению образования гидросиликатов кальция первона­чально в коллоидном состоянии, а затем к последующей их кристалли­зации, что обеспечивает высокую прочность вяжущего.

В последние годы большое внимание уделяется механохимиче- ским процессам в производстве вяжущих, когда наряду с механиче- ской активацией параллельно на структуру вещества оказывает влия­ние химический реагент. В работах Ю.Е. Пивинского показана воз­можность получения безавтоклавного вяжущего на основе кварцевых высококонцентрированных суспензий, полученных при аморфизации кварца и его химического взаимодействия при помоле со щелочными соединениями. Комплексная механохимическая активация известково­кремнеземистых вяжущих позволяет ускорить процесс твердения вя­жущих композиций или сократить время тепловлажностной обработки в среднем на 25…30 % и повышает прочность вяжущего. Наиболее эффективными признаны добавки сульфатов натрия и кальция [27].

В качестве химически активного сырья для получения вяжущих автоклавного твердения следует рассматривать компоненты, представ-

Выход зол и шлаков на предприятиях страны составляет сотни миллионов тонн в год. Под их складирование ежегодно требуются большие площади и затраты на возведение и эксплуатацию отвалов. Кроме того, топливные и металлургические отходы загрязняют воз­душный и водный бассейны, нанося немалый ущерб окружающей сре­де. Поэтому их использование имеет важное народнохозяйственное значение как с позиций охраны природы, так и в технологическом отношении. Многообразие технологических процессов, в ходе которых образуются побочные продукты - отходы, является причиной их хими­ческой, минералогической и физической неоднородности, что затруд­няет их использование.

В каждой из этих групп продукты разделяются по агрегатному состоянию – твердые, жидкие, газообразные. Однако эта классифика­ция не отражает основных характеристик отходов, а именно, химиче­ского и минералогического свойства.

материал кислый, не обладающий вяжущими свойствами, но иногда может быть использован как гидоавлическая добавка.

СаО, связываемый соответствующими оксидами и не участвующего в образовании силикатов. В целом числитель показывает, сколько про­центов «условного» оксида кальция остается свободным для образо­вания силикатов кальция.

жим работы основного технологического оборудования, который в конечном счете обеспечивает заданные свойства автоклавных матери­алов. Поэтому коэффициент основности можно признать как наиболее надежный и удобный химический классификатор различных силикат­ных сырьевых материалов.