Электронный научный журнал
European Student Scientific Journal
ISSN 2310-3094

ОДИН ИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НИЗКООСНОВНЫХ ЦЕМЕНТОВ

Худякова Т.М. 1 Колесникова О.Г. 1 Полякова И.И. 1 Колесников А.С. 1
1 Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова
В настоящей статье приведены исследования по определению энергосбережение и повышение энергоэффективности при производстве цементного клинкера. В настоящий момент эффективным технологическим решением, обеспечивающим интенсификацию твердения и повышения активности низкоосновных клинкеров является способ кратковременного высокотемпературного легирования. Исследования основывались на снижении энергозатрат при обжиге цементного клинкера как наиболее перспективном способе, представляющем снижение его основности и получение цемента с высоким содержанием белитовой фазы. Объектом исследований были синтезированные клинкера из сырьевых материалов АО «Шымкентцемент» с коэффициентом насыщения 0,7 и 0,8; р = 1,46; n =2,3, где в качестве легирующей добавки использовали пыли электрофильтров. Эксперименты проводили в условиях максимально приближенным к промышленным По результатам проведенных экспериментов было установлено, что с помощью кратковременного высокотемпературного легирования возможно значительное увеличение прочности низкоосновного клинкера в начальные сроки твердения (1-7 суток) без снижения марочной прочности (28 суток).
цементный клинкер
пыли электрофильтров
кратковременное высокотемпературное легирование
коэффициент насыщения
синтез.
1. Реферат оптимистического сценария развития направления «Новые материалы и технологии» в Казахстане до 2030года, разработанного в рамках проведения системного анализа и прогнозирования в сфере науки и технологий.- Алматы, 2013. -33с.
2. Патент, 2168473 РФ. Способ обжига быстротвердеющего низкоосновного цементного клинкера/ В.Д. Барбанягрэ, В.Е. Мануйлов, Т.Е. Головизина; опубл 10.06.201, Бюл.№16.
3. Худякова Т.М., Барбанягрэ В.Д., Таймасов Б.Т. Исследование фазовых превращений клинкерных минералов при высокотемпературном легировании на основе свойства низкоосновного быстротвердеющего цемента // Промежуточный отчет рег.№ 0115РК01522.: Шымкент 2015г., -75с.
4. Худякова Т. М., Барбанягрэ В.Д., Таймасов Б. Т., Колесников А.С. Низкоосновный быстротвердеющий цемент: производство и применение // Вестник КазНИТУ №5, 2017. С.302-306.
5. Худякова Т. М., Барбанягрэ В.Д., Таймасов Б. Т., Колесников А.С. Разработка малоэнергоёмкой технологии портландцемента из низкоосновных сырьевых смесей // Вестник КазНИТУ №5, 2017. С.307-312.
6. Худякова Т.М., Барбанягрэ В. Д., Гаппарова К.М., Колесников А.С., Ермеков М. Т., Колесникова О. Г. Быстротвердеющий низкоосновный клинкер, полученный кратковременным высокотемпературным легированием. // Материалы ХVI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2016», 23-24 ноября 2016 г., Кемерово [Электронный ресурс] / ФГБОУ ВО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева». – Кемерово, 2016.
7. Т. М. Худякова, В. Д. Барбанягрэ, К.М. Гаппарова, А.С. Колесников, Л.Ш. Атанбаева, И.И. Полякова. Гидратации и твердения низкоосновного быстротвердеющего цемента / Materials of the XII International scientific and practical conference «Modern european science- 2016». Volume 9. June 30 - July 7, 2016. Chemistry and chemical technology, Mathematics , Technical science. Sheffield. Science and education.Sheffield. Science and education. Р. 9-11.

Для достижения современного технологического уровня развития экономики в нашей стране приоритет должен быть отдан развитию не на основе факторов производства и инвестиций, а на основе инноваций. Инновация есть конечный результат внедрения новшества с целью получения экономического, социального и научно-технического эффекта [1].

Не менее важной составляющей инновационного развития экономики является энергосбережение и повышение энергоэффективности. В республике Казахстан энергосбережение и повышение энергоэффективности всех отраслей хозяйства является в настоящее время приоритетной задачей, с решением которой будут решены комплекс энергетических, экологических и экономических проблем [1].

Среди множества предлагаемых путей снижения энергозатрат при обжиге цементного клинкера наиболее перспективным представляется снижение его основности и получение цемента с высоким содержанием белитовой фазы (40-60%). Низкоосновные цементы более экономичны и экологичны в производстве, обладают высокой коррозионной стойкостью и следовательно долговечны в эксплуатации, но не нашли широкого применения в виду низкой гидравлической активности в ранние сроки твердения.

В настоящее время наиболее эффективным технологическим решением, обеспечивающим интенсификацию твердения и повышения активности низкоосновных клинкеров до 45-55 МПа является способ кратковременного высокотемпературного легирования (КВЛ).

Суть способа состоит в том, что легирующая добавка вводится не в сырьевую смесь, а присаживается к обжигаемому клинкеру на завершающей стадии спекания. Температура клинкера и добавки в момент контакта позволяет компонентам взаимодействовать, что приводит к повышению неравновесности и дефектности клинкерных фаз и как следствие к увеличению гидравлической активности низкоосновного клинкера [2].

Промышленное внедрение способа КВЛ не требует дорогостоящего реконструкции, так как базируется на использовании уже имеющегося на цементных заводах оборудования.

В промышленных условиях способ КВЛ осуществляется подачей 5% пыли из последнего поля электрофильтров с горячего конца печи на слой клинкера в конец зоны спекания [3-7].

Из сырьевых материалов, используемых для производства портландцемента на АО «Шымкентцемент», синтезированы клинкеры – КН=0,7 и 0,8; р = 1,46; n =2,3.

Прочностные характеристики цемента, полученного из легированного низкоосновного клинкера представлены в таблице 1.

Таблица 1- Влияние кратковременного высокотемпературного легирования на гидравлическую активность низкоосновных клинкеров

КН

Количество добавки, %

Предел прочности при сжатии, МПа от продолжительности твердения, сут.

1

2

7

28

0,7

без добавки

13,7

21,4

42,1

80,3

5% пыли электрофильтров

30,0

46,2

51,9

98,9

0,8

без добавки

12,9

30,5

55,8

68,0

5% пыли электрофильтров

31,5

55,4

64,7

83,0

0,92

Заводской клинкер

28,9

42,68

72,8

90,3

 

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что кратковременным высокотемпературным легированием возможно значительное увеличение прочности низкоосновного клинкера в начальные сроки твердения (1-7 суток) без снижения марочной прочности (28 суток).

На рисунке 1 представлены микрофотографии со сколов клинкеров заводского (а) и синтезированных (б, в).

Повышенная гидратационная активность низкоосновного клинкера является следствием структурных изменений, происходящих в клинкерных фазах. При КВЛ не наблюдается рекристаллизация и пассивация кристаллов белита а происходит стабилизация гидравлически активных α1L и α1M модификаций белита и кристаллизация с дополнительными дефектами в кристаллических решетках β-С2S и C3A. Суммарное действие этих факторов делает низкоосновный клинкер быстротвердеющим и позволяет достигать высоких прочностных показателей, как в ранние так и в более поздние сроки твердения.

Цемент этого типа может представлять большой интерес для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в агрессивной среде, особенно при высоком содержании сульфат-ионов. Кроме того, в связи с низким содержанием трехкальциевого алюмината и алита строительные изделия на его основе будут отличаться стойкостью к повышенным динамическим нагрузкам, что позволяет рекомендовать его для строительства автомобильных дорог.

а

б

в

а- заводской клинкер; б, в – синтезированные клинкера

Рисунок 1- Микрофотографии сколов полученных клинкеров

Массовый выпуск низкоосновных цементов означал бы значительное снижение общих производственных затрат по сравнению с выпуском рядового портланцемента с высоким содержанием алита, а также уменьшения совокупного воздействия производства цемента на окружающую среду.


Библиографическая ссылка

Худякова Т.М., Колесникова О.Г., Полякова И.И., Колесников А.С. ОДИН ИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НИЗКООСНОВНЫХ ЦЕМЕНТОВ // European Student Scientific Journal. – 2017. – № 2. ;
URL: https://sjes.esrae.ru/ru/article/view?id=414 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674