Низкотемпературное закаливание вяжущих материалов на основе промышленных отходов (стр. 2 )

Рентгенограммы образцов шлакового камня естественного твердения при механической нагрузке в возрасте 28 сут в области малых углов указывают на наличие микропористой структуры в образцах. Введение 10% цемента способствует увеличению и развитию микропористости структуры, а дальнейшее увеличение количества цемента не меняет характера микропористой структуры лабораторных образцов, расчетные параметры которой приведены в таблице 2. Рентгенофазовый анализ образцов шлакового камня естественного твердения при механической нагрузке в возрасте 90 сут показывает, что образец без добавки цемента содержит кристаллический CSH(I) (0,303; 0,182; 0,167 нм) и гелевидный продукт (таблица 3). При содержании 20 % цемента отмечено повышение количества портландита и цементных минералов C3S и C2S (0,304; 0,279; 0,276; 0,260; 0,218 нм). В образце с 30% содержанием цемента в возрасте 90 сут преобладающей фазой становится портландит, количество кристаллического CSH(I) в образце незначительно.

Таблица 2 - Результаты малоуглового рентгеновского рассеяния и прочности твердения шлакового камня при механической нагрузке (28 сут)

Состав вяжущего, мас. %	Интенсив- ность РМУ	Параметр микроструктуры, в нм	Предел прочности при сжатии, RсЖ, МПа
цемент	ОФШВ	J,о. е.	Rэф	∆R
- 10 20 30	100 90 80 70	0,28 0,66 0,84 0,62	21,5 20,9 18,8 20,1	18,1 18,1 10,2 15,6	5,1 16,9 36,4 29,9

Таблица 3 - Результаты малоуглового рентгеновского рассеяния и прочности твердения шлакового камня при механической нагрузке (90 сут)

Состав вяжущего, мас.%	Интенсив- ность РМУ	Параметр микроструктуры, в нм	Предел прочности при сжатии, RсЖ, МПа
цемент	ОФШВ	J, о. е.	Rэф	∆R
- 10 20 30	100 90 80 70	0,30 0,71 0,90 0,61	20,8 21,4 15,2 19,2	10,2 9,5 10,0 14,8	8,7 25,9 45,7 32,0

Рентгенограммы образцов шлакового камня в возрасте 90 сут в области малых углов указывают на наличие микропористой структуры, о чем свидетельствует наличие малоуглового рентгеновского рассеяния. Введение 10% добавки цемента способствует увеличению интенсивности малоуглового рентгеновского рассеяния, а дальнейшее увеличение добавки цемента не меняет характера микропористой структуры образцов.

Необходимо отметить, что по ширине рефлексов CSH(I) на дифрактограмме, указывающей их размеры, до 28 сут твердения кристаллиты CSH(I) имеют размеры не более 30 нм, а более 28 сут твердения не более 40 нм. Если учесть, что образования микропор связаны с кристаллизацией CSH(I), то вероятнее всего, кристаллиты последнего агрегируется, образуя субмикропоры от 10 до 25 нм. До 90 сут твердения средний размер кристаллитов уменьшается.

Итак, изучением фазового состава и микроструктуры образцов шлакового камня на основе обезвреженного фосфорношлакового вяжущего и цемента определены степени кристалличности. Размеры кристаллитов CSH(I) и субмикропор путем сравнения электронно-микроскопических и дифракционных картин в больших и в малых углах рентгеновского рассеяния и определены их оптимумы - максимальные количества CSH(I) и тоберморита с максимальной однородной субмикропористостью.

Значение прочности шлакового камня на основе фосфорного шлака Rсж в возрасте от 7 до 90 сут твердения при механической нагрузке (хранение во влажных условиях) увеличивается от 12,3 до 45,7 МПа. Максимальное значение имеет образец с 20% цемента RсЖ = 45,7 МПа в возрасте 90 сут. При этом новообразования обладают оптимальной структурой - максимальными количествами CSH(I) и тоберморита с максимальной однородной субмикропористостью.

4 Твердение промышлен­ных отходов дискретной тепловой обработки при механической нагрузке и низкотемпературной дискретной тепловой обработке

Влияние нейтрализатора фтористого водорода в шлаке. Вяжущее для исследования было получено путем совместного помола шлака с клинкером и обработке 950С при обычном и дискретном режимах. Сравнение прочности получаемых материалов в обычном и дискретном режимах (таблица 4) показало, что закаливанием достигается прочность на 30% больше путем совместного помола фосфорного шлака с добавкой клинкера (55 МПа), а продолжительность процесса сокращается до 80%.

Таблица 4 - Влияние режима обработки шлака с добавкой клинкера на активность вяжущего при механической нагрузке (95 0С, 1,5+8+1,5 ч и 1,5+4+0 ч)

Активизатор- нейтрализатор фтористого водорода	Предел прочности образцов при сжатии, RсЖ, МПа
1,5+8+1,5 ч	1,5+4+0 ч
совместный помол	раздельный помол	совместный помол	раздельный помол
Клинкер (8 % от массы шлака)	50	45	64	48

Сравнение полученных результатов рентгеновского анализа показывает, что интегральная интенсивность в образце совместного помола с клинкером меньше чем в образце раздельного помола и их механического смешения. Это объясняется тем, что часть шлакового стекла в процессе помола с клинкером аморфизируется (механохимическая деструкция шлака и клинкерных минералов). Появляются дифракции малоуглового дискретного рассеяния (рисунок 2), обусловленные качественными изменениями, вероятно, связанными с образованием микроразрушений (d=30 нм) на поверхности микрочастиц шлакового стекла и заполнением их твердеющим веществом такого же порядка размерности (наночастицами) гидросиликата кальция.

Сравнение прочности получаемых материалов (таблица 5) в обычном и дискретном режимах показало, что закаливанием достигается прочность на 30% больше путем совместного помола шлака фосфорного шлака с добавкой клинкера (оптимальное - 8%), а продолжительность процесса сокращается до 90% (прочность при сжатии от 50 до 64 МПа).

1 – раздельный помол, 2 – совместный помол, 3 – дифракция в малых углах на просвет (d =30 нм)

Рисунок 2 - Фрагменты дифрактограмм затвердевших образцов из шлака с клинкером при механической нагрузке (950С, 1,5+4+0 ч)

Таблица 5 - Прочность шлакового камня с добавкой клинкера совместного помола со шлаком при пропаривании и механической нагрузке (950С)

Активизатор- нейтрализатор фтористого водорода, мас. %	Предел прочности при сжатии, МПа
1,5+8+1,5 ч	1,5+4+0 ч
4	20	50
6	30	58
8	50	64
10	44	61
12	38	60

Изучение процессов гидратации фосфорного шлака (совместно молотый с клинкером-нейтрализатором) с окислителем Са(ОС1)2 в динамическом режиме:

Изучение процессов гидратации фосфорного шлака (совместно молотый с клинкером-нейтрализатором) с окислителем Са(ОС1)2 в динамическом режиме (95°С, 1,5+8+1,5 ч) с помощью микроавтоклава на рентгеновском аппарате ДРОН-3 показало, что образуются слабо-кристаллические новообразования CSH(I) и γ- гидрата C2S, которые и являются конечными продуктами твердения.

Известь благоприятно воздействуют на свойства шлакового камня при дискретной тепловой обработке продолжительность процесса сокращается в 2 раза, прочность достигается на 30% больше, чем в обычном режиме обработки (2% извести, режим 3 + 4 + 0 ч, таблица 6). Результаты по прочности получаемых материалов в обычном и дискретном режимах показало, что для закаливанием достигается прочность на 30% больше пылешлакового вяжущего (8 % цементной пыли), а продолжительность процесса сокращается в 1,5 - 2 раза (таблица 7).

Таблица 6 - Влияние содержания извести на активность шлакового вяжущего тепловлажностной обработки при механической нагрузке (950С)

Активизатор- нейтрализатор фтористого водорода, мас. %	Предел прочности при сжатии, МПа
3+6+3 ч	3+4+0 ч
0,5	40	50
1	43	58
2	45	60
4	38	52
6	32	37
8	27	32

Установлено, что известковошлаковое вяжущее обладает повышенной активностью при тепловлажностной обработке, силикатные бетоны и изде­лия на его основе имеют высокую прочность и долговеч­ность.