УДК 691.54
Каушанский В.Е., Баженова О.Ю.,Монахова С.И., Касаткина Е.М.
Московский институт коммунального хозяйства и строительства
В мировой практике в широких масштабах осуществляется производство смешанных цементов. Введение в цемент добавок различного вида осуществляется с целью улучшения строительно-технических свойств цементов, снижения затрат топливно-сырьевых ресурсов на их производство, придания цементам некоторых специфических свойств.
До настоящего времени наиболее распространенной минеральной добавкой является доменный гранулированный шлак. Однако применение подобных добавок в России в последнее время сокращается, что обусловлено значительным ростом транспортных расходов. Поэтому весьма актуальным стал вопрос о замене привозных доменных гранулированных шлаков местными материалами, более дешевыми и в то же время обладающими аналогичными свойствами. Работы в данном направлении проводились как в РХТУ им. Д.И. Менделеева, так и в НИИЦементе [1-3]. В ряде работ показана возможность использования в качестве активных минеральных добавок местных природных и техногенных материалов [4-6].
Но при этом далеко не всегда могут быть получены хорошие результаты, поскольку химический состав подобных материалов не всегда подходит для получения активного компонента.
В данной работе рассматривается вопрос об исследовании возможности использования в качестве активных минеральных добавок, способных заменить доменный гранулированный шлак при помоле портландцемента, местных глин, которым в заводских условиях можно придать определенные пуццоланические свойства.
В качестве исследуемых материалов использовали глину юрскую и глину моренную Афанасьевского месторождения, причем последняя является на карьере вскрышной породой, клинкер АО «Воскресенскцемент» и доменный гранулированный шлак Липецкого металлургического комбината. Химический состав использованных материалов представлен в таблице 1.
Поскольку в глинистых породах кремнезем и глинозем химически связаны в глинистые минералы и не могут участвовать в реакциях гидратации портландцемента, для придания им пуццоланической активности они были подвергнуты термообработке, режим которой был определен на основании результатов дифференциально-термического анализа глинистых пород. Результаты ДТА показали, что начало разложения глинистой составляющей соответствует температуре 400-4200С, окончание – температуре 600-6500С.
Соответственно глинистые породы обрабатывались при температурах 400, 500 и 6000С в течение 30 минут. Проведенный ДТА термообработанных образцов показал, что на термограммах уже отсутствует эндоэффект при 510-5300С, сопровождающийся потерей массы и обусловленный разложением глинистых минералов, в то же время появился четкий эффект, свидетельствующий о наличии несвязанного кварца и его полиморфном превращении.
Термообработанные глинистые породы были использованы как активные минеральные добавки. Для получения цементов клинкер мололи в мельнице Гипроцемента с добавками и двуводным гипсом до остатка на сите 008 11-13%. Добавки вводили в количестве 20%, а гипс – в количестве 5% сверх 100%. Для сравнения в качестве контрольной добавки использовали доменный гранулированный шлак. С полученными таким образом цементами были проведены физико-механические испытания по ГОСТ 310.1 – 310.3 – 76 и ГОСТ310.4– 81. Результаты этих испытаний приведены в табл. 2 и 3.
Исследования показали, что цементы с добавкой термообработанных глин характеризуются несколько более повышенной водопотребностью, хотя это никак не сказывается на требуемом по ГОСТу расплыве конуса. По срокам схватывания все цементы соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85.Как следует из приведенных результатов, температура термообработки практически не сказывается на прочностных показателях цементов, содержащих в качестве активной минеральной добавки термообработанные глинистые породы. По своим прочностным показателям данные цементы соответствуют марке 400 с большим запасом, иными словами, как показывают полученные результаты, привозной гранулированный шлак можно без ущерба для качества цемента заменить местной добавкой, температура термообработки которой не превышает 5000С.
На наш взгляд причиной этого является тот факт, что в процессе термообработки глины происходит разложение глинистых минералов, в результате появляются активные кремнезем и глинозем, реагирующие с выделяющимся в процессе гидролиза алита гидроксидом кальция и образующие дополнительное количество гидросиликатов кальция. Об этом, кстати сказать, говорят результаты определения количества химически связанной воды в процессе гидратации цемента, а также тот факт, что в гидратированных цементах, содержащих термообработанную глину, снижается содержание свободного гидроксида кальция по сравнению со шлакосодержащим цементом.
Иными словами, термообработка глинистых пород существенно повышает их пуццоланическую активность, что делает их пригодными для использования в качестве активной минеральной добавки вместо доменного граншлака при производстве портландцемента.
Библиографический список
1. Дмитриев А. М., Тимашев В.В. Теоретические и экономические основы технологии многокомпонентных цементов //Цемент.- 1981.- № 10.
2. Дмитриев А.М., Энтин З.Б., Никифоров Ю.В. Цементы с минеральными добавками //Цемент.- 1980.- № 12.
3. Повышение качества цемента с добавкой активированной золы-уноса /Шатохина Л.П., Здоров А.И., Федулова Г.А. и др.// Цемент.- 1990.- № 7.
4. Энтин З.Б., .Юдович Б.Э. Многокомпонентные цементы //Труды Ниицемента, вып. 107, 1994.
5. Активные минеральные добавки на основе природных и техногенных материалов / Каушанский В.Е., Василик Г.Ю., Шелудько В.П. и др. // Тезисы докладов 1 Международного (IX Всесоюзного) совещания по химии и технологии цемента. М., 1996.
6. Получение цемента с активными минеральными добавками на основе алюмосиликатных горных пород / Каушанский В.Е., Самощенко Л.С., Баженова О.Ю. и др. //Цемент/- 2000/- №3.
