Поиск в базе сайта:
С., Уразова С. С. Shintemirov K. S., Urazova S. S icon

С., Уразова С. С. Shintemirov K. S., Urazova S. S




НазваниеС., Уразова С. С. Shintemirov K. S., Urazova S. S
Дата конвертации21.08.2014
Вес105 Kb.
КатегорияТексты

УДК 691.33
Бетоны на фосфорношлаковом вяжущем, активированном солями щелочных и щелочноземельных металлов

CОNCRETE ON PHOSPHORS SLAG BINDER, ACTIVATED SALTS OF ALKALI AND ALKALINE EARTH METALS.
Шинтемиров К.С., Уразова С.С.

Shintemirov K.S., Urazova S.S.
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана, г.Уральск
West- Kazakhstan agrarian- technical university name of Zhangir Khan
Приведены сведения по получению вяжущих материалов и бетонов на основе отходов химических производств, в частности из гранулированных электротермофосфорных шлаков, размолотых до удельной поверхности 3500-4000 см2/г и активированных солями щелочных и щелочноземельных металлов.

Provides information on obtaining concrete production waste, in particular granulated slag electrothermophosphoric, milled to a specific surface of 3500-400 cm2/g and activated salts of alkali and alkaline earth metals.
Важнейшей задачей повышения эффективности капитальных вложений в строительную отрасль, является применение новых видов вяжущих материалов и изделий из них. При этом особое внимание предусматривается уделить широкому использованию попутных продуктов, т.е. отходов промышленности, в частности, шлаков электротермического производства фосфора. Это позволит не только утилизировать накопившиеся отвалы фосфорного шлака, но и вернуть в хозяйственный оборот плодородные земельные угодья, занятые отвалами, на содержание которых затрачиваются огромные денежные средства. Охрана природы и обеспечение комплексного и экономного использования природных ресурсов возведены у нас в ранг государственной политики, что нашло свое отражение в Посланиях Президента Республики Казахстан народу Казахстана.

Применение гранулированного фосфорного шлака в производстве вяжущих веществ и строительных материалов различного назначения получило бурное развитие в 70-х годах XX-го столетия. Так, например, применение гранулированного фосфорного шлака взамен глины и части известняка в составе сырьевой смеси портландцементного клинкера более выгодно, так как позволяет сократить расход тепла более чем на 45% при получении белитового клинкера и более чем на 20%-при синтезе алитового клинкера. Применение электротермофосфорного шлака в качестве компонента сырьевой смеси цементного клинкера обеспечивает возможность синтеза новых видов клинкеров: высокоалитового, содержащего до 90% алита, и практически мономинерального белитового, содержащего 95% белита. Активность цемента из высокоалитового клинкера достигает 600 [1].

Электротермофосфорные шлаки применяются в производстве шлакопортландцемента, а также в качестве заполнителей тяжелых и легких бетонов. Однако на наш взгляд более перспективным является применение гранулированного фосфорного шлака в производстве бесклинкерного вяжущего вещества, активированного различными солями. На базе такого вяжущего вещества можно получить бетоны, как автоклавного твердения, так и бетоны, твердеющие при атмосферном давлении. В настоящей работе приводятся данные по получению вяжущего вещества из гранулированного фосфорного шлака, размолотого до удельной поверхности 3500 – 4000 см2/г путем его активации различными солями щелочных и щелочноземельных металлов.

Дальнейшие наши исследования посвящены экспериментальной оценке влияния активаторов шлака на прочностные свойства бетонов при твердении их в условиях пропаривания и автоклавирования.

В качестве активаторов были использованы сульфаты и хлориды щелочных и щелочноземельных металлов Na2SO4, K2SO4, MgSO4, мирабилит, а также хлориды щелочных и щелочноземельных металлов MgCl2, CaCl2, карналит, бишофит природный. Выбор этих солей обоснован их дешевизной доступностью и высокой активационной способностью фосфорного граншлака.

В работе использованы следующие сырьевые материалы: гранулированный электротермофосфорный шлак Новоджамбулского фосфорного завода (НДФЗ), портландцемент М400 Шымкентского цементного завода, речной песок Желаевского карьера. Химический состав некоторых сырьевых материалов приведен в табл.1.
Таблица 1− Химический состав сырьевых материалов



пп

Наименование материалов

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

R2O

SO3

P2O5

F2

Пересчет F2 на CaF2

п.п.п

1

Гранулированный электротермофос-форный шлак

40,7- 42,5

46,5- 48,6

3,0- 3,5

2,0- 2,5

0,7-1,7

0,5-0,6

0,3- 0,5

1,0- 1,3

1,0- 1,2

4,5

0,5

2

Портландцемент

21,3

62,6

1,3

7,8

5,1

0,4

0,5

-

-

-

1,0

3

Песок

72,6

2,5

0,6

15,3

2,0

6,0

следы

-

-

-

1,0



Гранулированный фосфорный шлак представлен в виде крупного песка серого цвета, с пористой структурой. Состоит из стекла псевдоволластонитового состава (80-90%), где в виде включений содержатся тонкодисперсные частички псевдоволластонита, окерманита и куспидина. Использовался шлак, размолотый до удельной поверхности 3500-4000см2/г.

Песок кварцево-полевошпатовый состоит из, %: кварца 70-72, полевого шпата 20-25, амфибола с пироксеном 4-7, слюды (мусковит) – 1. Содержание илистых и глинистых примесей менее 1 %. Модуль крупности песка 1,8-2,2. Средняя насыпная плотность 1,55 кг/л.

Для затворения бетона применялась водопроводная вода.

Испытания проводили на образцах - балочках размерами 4 x 4 x 16 см, из мелкозернистого бетона состава 1:2 (фосфорный шлак: песок) с водошлаковым отношением 0,28. Соли активаторы вводили с водой затворения. Подвижность бетонной смеси характеризовалась осадкой конуса 1 см, время виброуплотнения составляло 45 с. Образцы запаривали при температуре 175оС по режиму 2+8+2 ч (подъем давления + изотермическая выдержка + спуск давления). Автоклавная обработка была принята в связи с тем, что сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов не возбуждают вяжущих свойств фосфорного шлака при температуре 90+5оС, то есть бетоны при пропаривании не твердеют при принятых концентрациях активаторов.

Характеристика образцов мелкозернистого бетона на фосфорношлаковом вяжущем, активированном сульфатами щелочных и щелочноземельных металлов приведена в табл. 2.
Таблица 2 − Характеристика армированных образцов мелкозернистого бетона на фосфорношлаковом вяжущем, активированном сульфатами щелочных и щелочноземельных металлов

№ сос-тава

Вид активатора и концентрация % от массы фосфорного шлака

Средняя плотность, кг/м3

Rизг,

МПа

Rсж,

МПа

pH жидкой фазы

Водопоглощение, % по массе

1

K2SO4 -2,0

2124

7,8

80,0

11,10

5,8

2

Na2SO4 -2,0

2120

7,0

76,0

10,60

6,4

3

MgSO4 -2,0

2096

5,6

58,0

10,58

6,5

4

мирабилит -2,0

2083

5,3

55,0

10,45

6,6

5

Контрольный состав 1:3 (цемент:песок) В/Ц=0,485 нормального твердения

2075

3,2

37,0

12,53

10,8


Из таблицы 2 видно, что при активации молотого гранулированного фосфорного шлака сульфатами щелочных и щелочноземельных металлов можно получить высокопрочные бетоны, превышающие прочность цементных бетонов более чем в два раза. При этом анализ жидкой фазы бетонов показал, что рН бетонов на фосфорношлаковом вяжущем находится на уровне ниже критических значений рН, указанных в работе С.Н.Алексеева, где показано, что при рН ниже 11,8 стальная арматура в бетонах нуждается в защите от коррозии [2]. Поскольку исследование защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре не входит в задачу данных исследований, они будут освещены в других работах.

В таблице 3 приведены результаты по определению активности шлакового вяжущего при активации его хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов. Разница заключалась лишь в том, что в качестве активаторов твердения применялись MgCl2, бишофит, карналлит и СаCl2, взятые в количестве 1 % для бетонов автоклавного твердения и 2-% для пропаренных бетонов. Количество активаторов указано в процентах от массы шлака. Активаторы вводились в бетонную смесь вместе с водой затворения. Образцы твердели по режиму 2+8+2 ч при температуре 175 и 90+5оС соответственно. Характеристика образцов приведена в табл. 3.
Таблица 3 − Характеристика образцов мелкозернистого бетона на фосфорношлаковом вяжущем, актированном хлоридами щелочноземельных металлов

№ сос-тава

Вид активатора и концентрация % от массы фосфорного шлака

Средняя плотность, кг/м3

Rизг,

МПа

Rсж,

МПа

pH

жидкой фазы

Водопоглощение, % по массе

^ Бетоны автоклавного твердения

5

MgCl2 − 1

2128

7,8

80,0

9,85

5,8

6

Бишофит – 1

2125

6,3

68,0

9,25

5,9

7

Карналлит – 1

2120

5,8

62,0

10,60

6,1

8

CaCl2 − 1

2095

5,2

58,0

9,75

6,2

^ Пропаренные бетоны

9

MgCl2 − 2

2160

6,8

72,0

9,60

5,6

10

Бишофит – 2

2123

5,7

63,0

9,40

5,8

11

Карналлит – 2

2098

5,4

60,0

9,55

6,0

12

CaCl2 − 2

2085

4,3

45,0

9,45

6,1

13

Контрольный состав 1:3(цемент : песок) В/Ц=0,485

2075

3,7

42,0

12,53

10,8


Экспериментальные данные, приведенные в таблице 3 показывают, что хлориды щелочных и щелочноземельных металлов являются более эффективными активаторами гранулированного фосфорного шлака, размолотого до удельной поверхности 3500-4000 см2/г. Так, например, при введении хлоридов для активации шлака в количестве 1% от массы шлака и твердении бетонов в условиях повышенных температуре и давления пара получаются высокопрочные бетоны с прочностью от 58 до 80 МПа. При этом более эффективными оказались хлорид магния, бишофит и карналлит. Введение этих солей в количестве 2% от массы шлака позволяет получать высокопрочные бетоны даже при пропаривании, т.е. при нормальном давлении и температуре до 95оС [3].

Таким образом, можно с уверенностью говорить о том, что из отходов химической промышленности, в частности, из электротермофосфорных шлаков можно получать высокопрочные бетоны, которые дешевле цементных бетонов и более долговечны, так как в их составе отсутствует свободный гидроксид кальция – наиболее растворимый компонент цементных бетонов.
Литература
1. Паримбетов Б.П. Строительные материалы из минеральных отходов промышленности. – М.: Стройиздат, 1978. – 201 с.

2. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1968. – 231 с.

3. Вяжущее. / А.с. СССР № 952797. Б.И. 1982, № 31 // Сулейменов С.Т., Шинтемиров К.С., Алексеев С.Н., Розенталь Н.К., Захарова М.В.

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией