автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Многокомпонентное вяжущее с использованием отходов цветной металлургии

АЛМАТИНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЩШВАТЕЛЬСШЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСШТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

■га правах вукопкси ¡МК. 666. ^-СЗ: ¿5;'). а.

СУ.Ш\ШОВ БОЛАТ АНУАРЕЕКОШЧ

МНОГОКОМПОНЕНТНОЕ ШУЩЕЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ЦВЕШОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Специальность 05.17.11 - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Алматы 1994

N ,

Работа выполнена в Казахском химико-технологическом институте

Научные руководители:

инициальные оппоненты:

"ззгу.цад организация:

доктор технических наук, профессор Б.И.НУДЕПШН

кандидат технических наук,доцент А.А.КСЖШЮВ

доктор технических наук, профессор А.А.АНЧАБАЕЗ

кандидат технических иаук.профессо 5.3.Ш1

АО "Темирбетсн", г.Ашаты

Защита состоится _ ^Я/яИм^^__КЭ-/'г.

в часов на заседании Специализированного совета /Д 16.01.01/ Алматинского научно-исследовательского и проектного института строительных материалов по адресу: 480033, г.Алматы, ул.Даандосова,60, ауд.___.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Адм&тинскаго НИИстромпроекта /г.Алматы, ул.Двандосова.бО/.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализироьаиного -шмю

. А. Н^рйатцроь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях перевода экономики на ¡ыночный путь развития вопросы повышения эффективности исполь-юванкя материальных ресурсов в строительной индустрии Респуб-:ики приобретают резавшее значение. Поэтому внедрение в производство прогрессивных безотходных и малоотходных технологических методов, обеспечивающих эффективное осуществление мероприятий по охране окрухаюдей среды яелявтся актуальной задачей.

В качестве сырья для местных вяжущих в Казахстане ксполь-зуэтся доменные и фосфорные злаки, золы ТЗС и пыли клинкерооб-кигательных печей цементных заводов. Малоисследуемыли остается отходы цветной металлургии и горнодобывающей промышленности. !спользование этих отходов в производстве строительных материалов является в современных условиях одним из ваянейаих факторов интенсификации, что предопределяется накоплением йольшого количества отходов, объемы которых во многих случаях превыпавт запасы минеральных полезных ископаемых, а такие усилением роли экологических аспектов проблемы.

По своим запасам отходы цветной металлургии и горнодобы-Еззщей промышленности значительно превосходят отходы металлургической и химической промышленности вместе взятых. Например, з настоящее время облее количество отходов в одном только комбинате "Ачполиметалл" составляет более 100 млн.т. з виде маков, "хвостов" обогащения и"пустых пород. ________

Б современных условиях приоритетное развитие получает производство строительных материалов, характеризупшееся пониженной рееурсо- и энергоемкость*), относительной простотой технологии и возможность?) выпуска их по действусаей технологии. К числу таких прогрессивных материалов относятся многококпо«»-

нентные вяжущие и изделия на их осново. Кроме преимуществ при' получении вяжущего многокомпонентное, вяжущее и изделия отличаются высокими эксплуатационными свойствами.

Цель работы. Разработка химико-технологических основ пол чения многокомпонентного вяжущего с испрльзованием местных материалов и изучение строительно-эксплуатационь^х свойств изделий на его основе. В соответствие с этим в работе решались следующие задачи:

- исследование влияния вида и количество составляющих многокомпонентного вяжущего на механизм гидратации и структу] образования ;

- разработка оптимальных составов многокомпонентного вяжущего и определение его основных свойств ;

- изучение физико-механических и строительно-эксплуатационных свойств изделий на основе многокомпонентного вяжущеп

- получение многокомпонентного вяжущего и изделий на ег основе в производственных условиях, а также определения раци нальной области их применения в строительстве.

Научная новизна. Исследованы процессы гидратации к стру турообразования многокомпонентного вяжущего. Установлена зависимость образования гидратных фаз от вида и содержания ком понентов вяжущего. Выявлены последовательность и особенности образования новообразований при гидратации многокомпонентно! вяжущего.

Установлен механизм действия многокомпонентных добавок на формирование структуры цементного камня и долговечность бетонов. Рассмотрена кинетика коррозии арматуры в бетоне на основе многокомпонентного вяжущего.

Новизна разработанного состава многокомпонентного вяжущего аадишена положительным решением на выдачу патента й 4919834/33/ :23207.

Практическая ценность. Разработана и опробирована в производственных условиях технология производства многокомпонентных зяжуцих и изделий на их основе, что способствует созданию энерго- к ресурсосберегающих технологий получения вяжущих веществ. Определены рациональные области применения изделий на основе многокомпонентного вяжущего.

Реализация работы. Технология производства многокомпонентных вяжуйих опробована в Алнатинском НИИстромпроейте. На Кента-уском строительном участке научно-производственного предприятия "Технология строительных материалов" выпущена опытная партия бетонных и железобетонных изделий на основе многокомпонентного вяжущего. Ожидаемый экономический эффект от применения многокомпонентного вяжущего составит 10...12 тыс.руб. на I м3 бетона в ценах 1991 г.

Разработанная технология позволит увеличить номенклатуру многокомпонентных вяжущих и изделий на их основе, расширить сырьевую базу для их производства, а также сделать еще один ваг против загрязнения окружающей среды.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на третьей научно-технической конференции ученых и специалистов автомобильно-дорожной отрасли Республики .лзахетан (Алматы, 1953 г.).

Публикации. На результатам работы опубликованы 4 статьи, получено I авторское свидетельство и I положительное решение.

Объем работы« Диссертация.^ состоит из введения, пяти глав и эбдих выводов,, списка.лигеротури! из 125 наименований, содер-

дат 12^ страниц машинописного текста, 37 таблиц, 19 рисунка }1 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросами получения многокомпонентных вяжущих посвящены работы Байкова A.A., Робиндера П.А., Сегановой Е.Е., Полак А.: Рабинова В.Б., Шейкина A.B., Малинина Ю.С., Бутта Ю.М., Сычев) М.М., Аяпова У.А., Мчедлов-Петросяна О.П., Белова Н.В., Буд.Ш' кова П.П., Тимааева В.В., Кузнецова Т.Е., Куатбаева К.К., Кра ченко И.В., Любимовой Т.Е., Пащенко A.A., Кинд В.А., Малинино Л.А. и др., а также работы зарубежных авторов.

Анализ литературных данных показал, чтс на качество многокомпонентных вяжущих влияет следующие факторы : состав дсба вок, состав цемента и их минералогический состав, структура клинкера-, фнзико-мвхаку.ческие свойства многокомпонентного це:< та и оптимальное количество добавок. Большое значение исследс ватели придаст процессам, происходящим при гидратации и струг тураобразовании многокомпонентных вяжущих, в результате kotoj возможно образованно гидратированных мпноминеральных силикат! способствующих улучшении или ухудшении свойств цемента в зав! симости от структуры, состава и .свойств клинкера..

Многокомпонентные вяжущие на основе отходов цветной мет< лургии и горнодобывавщей промышленности отличавтея от тради онных вяжущих материалов минералогическим составом, снижение количества крупных кристаллов портландита, увеличением однор ности гидраткей структуры, управлением процессом структурооб зования цементного камня и физико-механическими свойствами бетона путем регулирования минералогического состава цемента выбора вида и оптимального количества добавки, что предопрел

деляет особенности технологии получения многокомпонентных вяжущих.

' СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЩД0ВАНИ2

1 В качестве исходного сырья для изготовления многокомпонентных вяжуаих использовались оинкер Шымкентского цементного завода, стандартный Вольский песок, щебень Купатинского месторождения, песко Арысского и Купатинского месторождений, хвосты Кен-тауской обогатительной фабрики и плак Кентауского полиметаллического комбината "Ачполиметалл". .

Арысский песок модуль крупности песка 1,87. Содержание глинистых и пылевидных частиц - 5 Плотность С в сухом состоянии) - 1400 кг/м3.

Кусатинский песок имеет плотность ( в сухом состоянии ) -1530 кг/м3. Модуль крупности песка колеблется в пределах 2,64... 3,24. Содержание пылевидных и глинистых примесей 6...3

Купатинский дебень имеет пористость 10...II %, пустот-пость 43...49 %, зодопоглоцение 1,5...1,9 %, плотность 2,75 г/см3, насыпная плотность 1320...1350 кг/к3.

Испытания по ГОСТ 25094-82 показали, что исследуемые техногенные отходы проявляют способность к гидравлическому твердению и обладают пуццоланическими свойствами, что свидетельствует о возможности использования их в качестве активной минеральной добавки к цементу.

• Физико-механические свойства цемента определяли ^ соответствии с ГОСТ 310-31. Оптимальное содержание добавок определяли исходя из наибольией активности цемента путем испытания образцов размером 2x2x2 см (тесто) и 4x4x16 см (раствор) после пропаривания и нормального твердения через 3,7,28,90,160,360,' 720 а 1080 сут.

Исследование фамвых и структурных изменений в цементном какие о добавками проведено методами петрографического, рентге норрафического, инфракрасно-спектроскопического, электронно-ш роскопического, термического анализов и рентгеновского малоугл вого рассеяния (РМУ). Стадию гидратации цемента исследовали в жидкой фазе суспензии с Ж/Т, равным 10:1.

Испытание на морозостойкость бетонов проводили стандарты методом. Судьфато- и атмосферостойкость бетонов изучали по ме; дике НИИХБ, Агрессивными средами служили растворы 3 % р

Технологические свойства бетонной смеси и факторы п] ности бетона изучали согласно стандартам и рекомендациям НИИЖ]

ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГИДРАТАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО '

Определение оптимального состава вяжущего проводилось с ; том кинетики структурообразования, максимальной прочности и с; фатостойкости.

В процессе формирования структуры цементного камня в сис вяжущее - вода происходит постепенное изменение характера свя между дисперсными фазами. В начальном периоде - периоде форми вания, в системе преобладает коагуляционная структура с незна тельной долей кристаллизационной, и этот период совпадает со мени с индукционным периодом структурообразования и является важной технологической характеристикой вяжущих материалов.

По окончании периода формирования структуры вследствие резкого возрастания содержания в системе прочных фазовых необ ратимо разрушавшихся контактов между кристаллами новообразова в вяжущее-вэдной системе начинает преобладать конденсационно-кристаллизационная структура (I). Такая структура из-за надич фазовых контактов между частицами гидратов тиксотронно не вое

диваема и механическое воздействие на нее приводят к необра-[Ой потере прочности.

. Поэтому, учитывая технологические требования переработки ■ериала, а также по показателям прочности и сульфатостойкости 'имальным составом вяжущего являете еоотноиение .55:25:20 гинкер:хвосты обогацениягилас).

Основные физико-механические свойства выбранного состава synero определены по ГОСТ 3I0.I-76...ГОСТ 310.3-76 и ГОСТ >♦4-86. При этом установлены :

- тонкость,помола чаре! сито 008 пропло - 89 Í ;

- аортальная густота - 27,5 % ;

- при В/В'0,45 - расплнв конуса - ПО мм ;

~ равномерность азменения объема « гндергал.

Начало срока схватывания вякуцего наступает через 145 кин, ¡сонец « 255 мин (табл.3.3).

При нормальном тлерденни вяяуцего через 3 и 28 суг. предел очности при скатки соответственно составляет 21,0 н 39,5 tfila. еле тешовлаяностной обработки вяжущее набирает 87 % марочной очности. . /

При введении ксмсексных добавох прочность зяжузего' достн-ет 35,0...43,5 Ша, что незначительно ниже прочности зтояон-х образцов.; Эталонный образец после проларивания набирает % марочной прочности, тогда пак вяжуцзе с комплессннмв до» вкамии 74,..98,5 % «арочной прочности.

Сульфатостойкость многокомпонентного вяжущего заметно зрастает с увеличением содергания комплексных добавок, ибольоув коррозионную стойкость достигает зяжуаее схедуоцего става : 55 % цементный клинкер, 25 % хвосты обогадения м 20 % ;ак цинкового производства. Пра таком соотнсзении комаонентоа

коэффициент коррозионной стойкости в 3 % растБореИ|и1^составляет 1,20. _

Для гидратации многокомпонентного вяжущего характерно образование меньших количеств портлакдита по сравнении с портландцементом. Интенсивное связывание воды при гидратации компонентного вяжущего в основной .период обусловлено в основном ускорением образования гидросиликатных фаз и изменением их фазового состава в сторону увеличения отношения. Причем ото влияние, по-видимому, не определяется только величиной пересыщения по.СаСОН^» поскольку последняя оказывается не намного выше максимального пересыщения в суспензии цемента. Вероятно, изменение структуры воды под действием труднорастворимых компонентов, содержащихся з составе многокомпонентного вяжущего, определенным образом ориентирует содержащиеся в растьоре ионы с образованием зародышей гидросиликатов кальция и снижает вероятность образования и роста частиц портдандкта. '

При гидратации многокомпонентного вяжущего в начальные сроки образуются высокодисперсные системы, которые обуславливают высокую прочность формирующейся из них структуре. Разрушение этой структуры в поздние сроки гидратации вследствие изменения пересыщен кия в^'-хидквй фазе и развития процессов перекристаллизации первоначальных метастабильных соединений в стабильные приводит к замедлению нарастания прочности цементного камня.

Действие температурного фактора в большей степени интенсифицируют растворение и гидролиз цементных составляющих и кристаллизацию гидратов, что проявляется в ускорении насыщения и достижения максимальной концентрации СаО, а также в усилении неравномерности измс.-.ения ее в растворе во времени.

Результаты исследования показали, что повышение температу- . ,ры до 30 °С интенсифицирует образование гидросульфоадюминатов , "

кальция, что проявляется в более раннем достижении и большем величине концентрации СаО в момент образования первого максимума, а также в ускорении оттока ионов из жидкои оази и связывания воды твердой фазой. Положение второго максимума на кривой "СаО - время " и начало основного периода также оптзеде-лястся температурными условиями среды и сдвигаются в стоном;1 эолее поздних сроков при повышении температурного пекпмз хранения суспензий от 20 до 30 иС.

Под влиянием температурного фактора значительно возрастает коэффициент диффузии ионов в растворе, что стимулирует быстрый приток этих ионов к зародышам гидросиликатов кальция и порт-ландита, что также обеспечивает рост их кристаллов.

Таким образом, термовлажностная обработка цементного камня приводит к ускорению образования и увеличении количества закристаллизованных соединений, благодаря чему обеспечивается быстрое нарастание и синтез еысокой ранней прочности многокомпонентного вякуцего (табл.1).

Таблица I

. Кинетика нарастания прочности вяжущего в зависимости от условий твердения

темпе-! вид ! предел прочности (МПа) через сутки

ратура|Цеме-|----

; та ;, I ! 3 ! 7 ! 23 ! 90 ! 130 ! 360 ! 720

20 ПЦ 5,5 17,0 25,0 40,0 40,5 41,5 42,0 41,5 .43 0,5 21,0 26.5 39,5 42,0 43,0 41,0 43,0

30 ПЦ 30,5 32,5 37,0 41,0 43,0 40,5 "41,0 4С.Г 43,5 37,0 36,0 42,0 41,0 40,5 42.0 ¿2,:.

Скорость гидратации многокомпонентных вяжуших и их д-азов^1 состав, морфология, стабильность гидратных, фаз, а также другие свойства продуктов гидратации определяются составом и свойством

■контактирующихся с ними растворов и концентрацией гидрооксида кальция. Преобладающую роль в процессах твердения вяжущих веществ играют реакции, осуществляемые по кристаллизационному механизму путем выделения гидратных соединений из пересыщенного раствора.

Концентрацией СаО в контактном растворе определяется основность гидросиликатов кальция. Присутствие щелочей в жифкой фазе гидратирующегося вяжущего определяет концентрацию СаО в жидкой фазе и способствует изменению фазового состава.

Труднорастворимые соединения, имеющиеся в вещественном составе многокомпонентного вяжущего, изменяют структуру активных центров поверхности частиц и способствует образованию активных групп Н* и ОН", тем самым увеличивая скорость гидратации силикатных составляющих вяжущего.

Взаимодействие труднорастворимых соединений с клинкерными минералами и продуктами их гидратации ведет к образованию гидросиликатов типа С5Н (I), а также гидроалюиинатов С^АН^, гид-рокарбо- и гидросульфоадюминатов СДСаСОДа-и С^-СабОДа, а в более поздние сроки гидрогранатов При этом

значительно уменьшается количество наиболее нестойкого■гидрата портландита за счет увеличения низкоосновных, устойчивых и морфологически активных гидросиликатов.

В жидкой фазе многокомпонентного вяжущего снижается содер-. :кание сульфатных ионов и ускоряется их связывание в твердую фазу. ¿■Ьксимальная концентрация50^ равнялась 0,720 г/л против I,24 г/л достигаемой в суспензии портландцемента в воде. Это обусловлено, снижением растворимости гипса в жидкой фазе, быстрым связыванием Са50^ из раствора в новообразования под действием сильного пересыщения в жидкой фазе в первые минуты, после затворения многокомпонентного вяжущего ;с водой. Отсутствие

SfT

ионовиЦв жидкой фазе многокомпонентного вяжущего наблюдалось на 2,5 суток раньше, чем при гидратации портландцемента. Быстрый отток ионов S0< в твердую фазу сопровождался интенсивным приращением гидратной воды с осадком суспензии многокомпонентного цемента в начальные сроки гидратации. При этом, максимальная скорость связывания воды -2,6 % воды за час наблюдалась в -период между 30 мин и I часом и по времени совпадала с образованием концентрации СаО. Появление максимума концентрации СаО, равного 1,580 г/л СаО, обусловлено быстрым гидролизом и растворением алюмосодержащих безводных фаз и ускорением образования в твердой фазе многокомпонентного вяжущего гидросульфо-алгыинатов кальция (табл.2).

Большая закристаллизованность пропаренного многокомпонентного вяжущего,обуславливает повышенную стабильность их по време-" ни и меньшую подверженность перекристаллизации с возрастом при снижении пересыщений в жидкой фазе.

Пропаренные образцы многокомпонентного вяжущего обладают наибольшей прочностью как в ранние, так и в поздние сроки твердения.

Рентгенофазовые анализы показывают, что продукты твердения состоят из рентгеноаморфной м кристаллической частей. Рентгено-аморфная часть обусловливает присутствие на рентгенограммах двух широких дкффравдионных полос в областях их значений угла отражения 0,255...0,420 и 0,450...1,250 ни. То обстоятельство, что отражение с d -.1,100 нм и de 0,565 нм нахсяятсзг-на середине этих полос, позволяет, что основу рентгеноаморфной фазы составляет гелеобразный С -S - Н, Полученные данные показывают, что с увеличением срока твердения голеообразной С -S- Н перёхг~ дит в кристаллическую фазу.

Продукт гидратации цемента - портландит катализирует процесс взаимодействия железосодержащих компонентов вяжукего с водой повышая РН среды, в результате чего образуется гелеообразные гид-ооксид железа и кремневой кислоты. Эффект действия железосодер--хааего компонента вяжущего объясняется тем, что в процессе гид-оагацик связь в структуре стеклофазы разрушается на 81- 0 и Г-г- и, з результате образуются гелевидные ¡разы, а также геле-зиднье новоооразования железистых соединении, которые обладают лысокпй удельной поверхностью и повышенной клеющей способностью.

Важным (¡¡актовом, определяющим строительно-эксплуатационные .зомтьа вяжущего, является фазовый состав, который характеризу-гс;: наличием стабильных гидратов.

Гелевидная фаза срастая с кристаллической частью придает цементному камне высокую механическую прочность. Образование рентгеноаморфных гелеообразных фаз наблюдается и в термограммах вяжущего, о чем свидетельствует глубокий эндотермический эффект обезвоживания геля при температуре 120...200 °С, а также эндотермический эффект при 280...330 °С.

Характер кристаллизации и распределения гидратных фаз в объеме цементного камня зависит от состава исходного-вяжущего и условия твердения.

Изучение методом РЭМ изломов многокомпонентного цементного ¿амня, твердейшего в различных температурных условиях со стелены "■¡дратации 5с...¿6 % показало, что основная масса гидратов пред-.ташяет композиционный материал из кристаллических ооразованш: "-•2 3 опоеделеннои текстуры.

Гелеообразные продукты гидратации со скрытокристаллическо;'» 'структурой срастаются в плотные агрегаты, из которых формиоуется ггярдая матрица многокомпонентного цементного камня.

Под электронным микроскопом во всех образцах наблюдались

Изменение состава и свойств жидкий и пм.р/и.п фазы при гидратации вяжущих

После«,о 411;! »К:.*-4бд/Ь'Шо! Время гидратации

параме^ш ! „ногами | ^Йнуты ~Т ч а с~ы Г

0 ! 0,5 ! I ! 3 ! 6 1 24 1 3 ! 7 ! 2а

0,640 0,700 0,940 1,150 1,405г 1,490 I, ЗиО 1,250 1,360

0,790 1,200 1,530 0,610 1,650 1,350 Г,'300 1,260 0,640

0,950 1,250 1,180 1,050 0,700 следи нет -

0,650 0,650 0,655 0,720 0,100 нет - - -

10,5 7,0 6,90 3,30 2,60 2,01 1,60 1,60 2,20

10,1 5,5 3,20 2,90 1,20 1,10 2,00 1,90 1,10

3,50 9,50 10,50 13, ао 15,10 19,40 ;3,40 10,10 0,50

4,70 13,25 14,60 15,70 16,70 16,50 2 3,10 22,50 21,20

— 13,0 „ 13,00 33,0 5 3,50 „ 67,0

- - 15,0 - - 41,0 52, СО 6£,0 70,0

1,2 и 1,25 1,50 1,(50 2,а 12,60 15,50 21,20 24,50

Г, ДО ____1,90__ 2?55 4,15 5,0 10,50 13,10 20,60 22,20

: - портландцемент И 400

*- многокомпонентной вяжущие

основные вкдратные фазы : гелеообразная масса, агрегаты плас' тикчатых кристаллов гидрооксида кальция, в нормальных условия, твердения сформировалась плотная структура гидратной фазы.

В цементном камне, термообработанном при 50 °С образуете те же гидратные фазы, что и в условиях нормального твердения, однако морфология новообразований отличаются. В гелеообразной массе ярко выраженного глобулярного строения наблюдается ской леаие мелких кристаллов гидросульфатоалюминатов кальция, обра зующих пористую матрицу, через которую осуществляются контакт между непрореагирошвлими зернами многокомпонентного вяжущего Установлено, что при гидратации многокомпонентного вяжущего в начальные сроки образуются высокодисперсные соединения которые сообщают высокую прочность формирующейся их них струк Оптимизация этой структуры в поздние сроки гидратации вследст вие изменения пересыщения в жидкрй фазе и развития процессов перекристаллизации первоначальных.метастабильных гидратов в стабильные приводит к увеличение сульфатостойкости вяжущего.

Исследования эффективности многокомпонентного вяжущего в композиционных системах

Исследованиями, установлено, что на многокомпонентном вяжущем обладают повышенной сульфатостойкостью изделия, долговечностью в растворах сульфата натрия и магния. Однако долговечность изделий зависит от сохранности в них стальной арма туры и закладных деталей. Железобетонная конструкция разрушается даже в том случае, когда бетон коррозионноустойчив, а стальная арматура интенсивно корродирует и разрывает защитны! слой бетона, так как продукты коррозии занимают в 2,0...2,5 ] больший объем, чем исходный., металл* Положительное репение коррозии арматурной стали позволит использовать многскомпоне:

яжущие при изготовлении железобетонных изделий и констру-с пониженной себестоимостью и высокими эксплуатационными твами.

Арматурная сталь в изделиях с добавками нитрита натрия, ;та кальция и нитрит-нитрата кальция (ННК), находится з [зном состоянии при дозировке 0,5 ! от массы многокомпонент-вяжущего. Для того чтобы стимулировать коррозии стали :одимо увеличить концентрацию инг/.битороз до I...2 Д. 3 испытанных образцах стальная арматура была без призкакоз >зии (при концентрации ингибиторов 0,5 %), что вероятно з объяснить катодным торможением коррозионного процесса, эльку образцы были полностью погружены з агрессивные раст-, а сами растворы не перемешивались. Катодное торможение ззии стали имеет место в водонасыщенном бетоне или при 100 h сительной влажности воздуха, когда к торцам ограничен дос-¡сислорода.

Электрохимические испытания показывают, что наибольаий эф-■ достигается в случае использования комплексного ингибитора ит-нитрата кальция, который надежно защищает арматуру и при ействии на изделие сульфатсодержащих агрессивных сред. Основной причиной разрушения изделий при проникании з него фатных растворов считается образование в его порах гидро-|фаалюмината кальция. Наиболее опасно высокосульфатная зарма, юдным аналогом которого является эттрингит.

На кинетику кристаллизации эттрингита а достижения размо-!Я в системе

CaO-AWrSOflU) сильное влияние оказызает то-£ание портландита^ то логично использовать следующие путх даения сульфатостсйкости вяжущего : - ограничить содержание C^S - основного поставщика порт-

ландита в поровую жидкость и в цементный камень ;

- увеличить количество тех гидравлически активных фаг, которые способны связать портландит хемосорбционно или в ре зультате объемной химической реакции.

На последнем принципе основано введение в состав вяжущ клака, отхода цинкового производства, обладающего пуццолани кии свойством.

Многокомпонентное вяжущее обладает большей стойкостью растворе ИаД , чем в растворе щ . Коэффициент сульфат стойкости композиции на основе многокомпонентного вяжущего растворе NqsS0^ через 180 суток хранения составляет 0,97... 1,10, а бетона на-основе портландцемента 0,90.

Водопогдоцение образцов на основе портландцемента сост ляет 10,8 %, а образцов на основе многокомпонентного вяжуще равно 8,5 %. Изменение по^ровой структуры многокомпонентног вяжущего, заключающееся в увеличении гелевой и уменьшении к пилярной пористости, способствует проницаемости композиций.

Коэффициент стойкости бетона на основе портландцемента через 150 циклов составил 0,73, а бетонов марок 200 и 300 н основе многокомпонентного вяжущего соответственно составил 0,79 и 0,05, потеря массы не более 4 %.

В работе был подобран состав тяжелого бетона марки 100 300 с осадкой конуса 4...6 см. Расход вяжущего для бетона м 100, 150, 200, 250 и 300 соответственно составляет 210, 225 240, 270 и 315 кг/м3. Коэффициент вариации прочности бетона марки 100, 150, 200, 250 и 300 соответственно составляет 5, 7,95; 4,15 ; 4,65 и 4,23 %.

После тепловлажностной обработки бетоны марок 100, I5C 200, 250 м 300 соответственно набирают 76, 83, 85, 84 и '37 марочной прочности. Предел прочности бетонов на растяжение

2 7,й...27,0 МПа. Коэффициент призменной прочности бетонов козе многокомпонентного вяжущего составляет 0,74..,0,89. Таким образом, многокомпонентные вяжущие могут быть исполь-ы в бетонах и растворах для ускорения тЕердения и придания уатационных свойств готовым изделиям.

Выпуск опытной партии многокомпонентного вяжущего я исследование его свойстп

Полупромышленное апробование технологии многокомпонентного его с использованием отходов комбината "Ачполиметалл" прося на технологическом участке научно-производственного пред-ия "Керамика". На стройбазе научно-производственного предал "Техностроймат" Еыпуцена опитная партия строительных ий на основе многокомпонентного вяжущего. Для выпуска опытной партии вяжущего использовались портланд-тныЯ.клинкер. Пымкёнтского цементного завода, хвосты обога-АчисаПского полиметаллического комбината и шлак цинкового Еодстза. ,

Состав опытной партии Еяжуцего, % по массе :

- портландцементный клинкер " - 55 ;

- хвосты обогащения -'25 ;

- алак цинкового производства - 20.

Проведенная опытно-промыпленная проверка тэхнологии много-нентных вяжущих на основе отходов обогащения и шлака цин-о производства подтвердила высокую технико-экономическую тивность полученных вяжущих. Получена опытная партия много-нентного вяжущего с использованием отходов обогащения и цинкового, производства марки 400. Физико-механические свой-вяжущего- соответствуют требованиям ГОСТ 10173-36. На стройбазе научно-производственного предприятия "Техно—

строймат" выпущена опытная партия строительных изделий на основе многокомпонентного вяжущего.

Расход материалов на I м3 бетонной, смеси, кг :

- тяжелый бетон.марки 100 вяжущее - 250, песок - 730, щебень — фр. 10...20-1225 ;

- легкий бетон марки 75 : вяжущее - 210, шлак цинкового производства - 1490.

Для изготовления нлакобетона использован шлак цинкового производства ;

— насыпная плотность, кг/м9 —1060.».П00 г

— истинная плотное», г/см3 - 2,4^

— объем кежзерновых-цустот, % - 47#5^

•• -.прочность, ЯПа > Л5 ъ .- •

» «арки - Др - 35 ; .

— -водопогдощенне, % - 10.

После твпловлакностной обработки изделия на основе бетона карки 100 и 75 набирают соответственно 32 и 86 % проектной прочности.

В производственных условиях подучена опытная партия многокомпонентного вяжущего марки 400 и бетонные изделия на их основе марки .100 и 75. .

Разработанная технология позволяет сэкономить 45 % портлащ цементного клинкера. Экономический эффект при этом составляет млн. руб. на 200 тыс.т. вяжущего в ценах 1991 г.

19 •

I

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате исследований многокомпонентного вяжущего с использованием отходов цветной металлургии выявлено, что скорость гидратации клинкерных минералов в многокомпонентном вяжущем выше, чем в чистоклинкерных цементах.

На основании исследований равновесной жидкой фазы с системой многокомпонентное вяжущее - вода установлено, что время достижения пересыщения раствора в суспензии многокомпонентного вяжущего ниже, чем в обычном портландцементе и определяется б часами.

Установлено, что для гидратации многокомпонентного вяжущего характерно образование меньших количеств портландита по срав-ненио с портландцементом.

Выявлено, что продукты гидратации клинкерных фаз многокомпонентного вяжущего характеризуются более высокой кристаллизацией, чем у обычного цемента.

На основании исследований по гидратации и твердению разработано многокомпонентное вяжущее марки 400 следующего состава,.»: портландцементный клинкер - 55 ; хвосты обогащения Ачисайского полиметаллического комбината - 25 ; плак цинкового производства - 20. Установлено, что при гидратации многокомпонентного зяжущего в начальные сроки образуются высокодиспёрг:ные соединения, которые сообщают высокую прочность формирующейся из них структуре.

Выявлено, что тепловлакностная обработка многокомпонентного вяжущего приводит к ускорению образования и увеличение ко- • лгчества закристаллизованных соединений, благодаря чему обеспечивается быстрое нараотание и синтез высокой ранней проч-

ности. Закристаллизованность новообразований пропаренного вяжущего обуславливает повышенную стабильность их по врем и меньшую подверженность перекристаллизации с возрастом п снижении пересыщений в жидкой фазе.

7. Установлено, что при эксплуатации изделий;изготовленных н многокомпонентном вяжущем в условиях исключающих их увлаж можно обходиться без добавок-ингибиторов. При эксплуатаци конструкций в условиях сульфатной агрессии, необходимо пр нение ингибиторов коррозии стали. Показано, что для этих аффективно использовать нитрит-нитрат кальция, нитрит нат нитрит кальция и тринатрийфосфат.

8. Выпуск опытной партии многокомпонентного вяжущего на техк . гическом участке научно-производственного предприятия "Ке

ка" показало, возможность получения вяжущего марки 400, с чающего требованиям ГОСТ 10176-86. На основе этого вяжуще в производственных условиях научно-производственного пре; тия "Техностроймат" выпущена опытная партия шлакобетонные стеновых и фундаментных блоков.

Разработанная технология способствует созданию энерго- и сурсосберегающих способов производства вяжущих и бетонов их основе.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих :отзх :

Сулейменов Б.А., Атабекоз К.А., Жакипбеков 2.К. Применение отходов горнорудной промышленности з качестве пуццолаяових добавок // Тезисы докладов "Совершенствование техники л технологических процессов з строительстве автомобильные и автотранспорта", ч.2 - 2лматы, 1993 - C.II3-II5,

Сулейменов S.A., Атабекоз л.А., Накипбехоэ Ш.л. Лногэ-:э4Л0.-:е:;-: нее вяжущее на основе местных техногенных отходов // Тезисы докладов "Совершенствование техники и технологических процессов в строительстве автомобильных дорог и автотранспорта'', ч.2 - Алматы, 1393 - C.II5-II6.

Сулейменов Б.А., лдкапбеков ÜI.K., Атабекоз К.А. Многокомпонентное вяжущее на основе отходов горнорудной премцдл-нноптн // Журнал "Комплексна использование минерального сырь.-",

. Сулейменов 5.А., Заккпбехсв Ш.К., Атабекоз К.А. Гидратация многокомпонентного вяжущего на основе отходов цйетнол ":отал-лургии // Журнал "Комплексное использование минерального сырья", В 5.

. A.c. й 1799359 СССР Вяжущее / Б.А.Сулейменов, Б.И.Нул?льч.-.к, А.А.Исмаалов, П.К.дакипбеков а др., 1993.

. Положительное решение по заявке :г 920134 от э.10.1392 Сырьевая смесь для изготовления аглопорита / 5.А.Сулейменов, А.А.Исмаилов, З.С.Голубченко к др. 1992.

СУЛЕИМЕНОЕ1- ЕОЛАТ ЗНУЭРБЕК УЛЫ

Tycti металлургий капдыкт^Рын паидалану аркылы алынг^н Б'айланыс тиргыш.

Коп курамды Байланысгыргышi катгю ерекшелзктер! зерт

телхп, онык ТИШД1 к*раиЬ| ;-т1лгег-;.

Кайталама lunKi эаттар неп^Ыдрп косындынын байлэныстыр ■тыш жане бетонный каслетхн *аксартудагы ыкпалдары т:*жырым далган. Ken курамды байланыстыргыштын бетон таз1мд1л1пи арттырлтыны квроет1лгем.

SULEIMENOV BOLAT А.

Hydration processes and structural -formation of manycoi oonent binder are investigated. The mechanism o-f admixtun effect on «structural •formation o-f cement stone and concre durability are stated.

Use o-f the пол-ferrous metallurgy's waste in productio of manycomponent cements and concretes is the substance о this work.

The obtained investigations cncwtid the possibility с utilization pf non-ferrous wccto cement, production.