Зола уноса для производства композиционных цементов.

5.3.1. Виды золошлаковых отходов ТЭС. В зависимости от вида сжигаемого угля, способа сжигания, температуры факела, способа золоудаления, сбора и хранения золы на ТЭС образуются:

1) зола-унос при сухом золоудалении с осаждением частиц золы в циклонах и электрофильтрах и накоплением в силосах;

2) топливные шлаки при полном плавлении минеральной части топлива, осаждении расплава в нижней части топки котла и грануляции расплава водой аналогично придоменной грануляции доменных шлаков

3) золошлаковая смесь при совместном мокром удалении уловленной обеспыливающими устройствами золы-уноса и топливных шлаков, образующихся в котле. Золошлаковая смесь в виде пульпы направляется в золоотвалы.

5.3.2. Дисперсность зол. Золы-унос, предназначенные для использования в качестве активной минеральной добавки к цементу, по дисперсности делят на два класса:

• класс А — зола с удельной поверхностью более 300 м²/кг

• класс Б — зола с удельной поверхностью от 200 до 300 м²/кг

Золы с удельной поверхностью менее 200 м²/кг использовать в качестве добавки к цементу не рекомендуется.

5.3.3. Морфология зол-уноса. Морфология зол-уноса опреде-ляется прежде всего видом сжигаемых углей, а тип золы – кислая или основная – ее химическим составом, способом сжигания угля и улавливания золы и другими факторами.

5.3.4. Влияние золы уноса на свойства цемента. Кислые золы. Основные золы.

5.3.5. Специальные зольные цементы. Стехиометрия гидратации золоцементов.

5.4. Микрокремнезем. Цементы и бетоны с содержанием микрокремнезема. Источники и производство микрокремнезема. Химические и физические характеристики. Виды и сорта микрокремнезема.

 

Раздел 6.

ГИДРАТАЦИЯ И ТВЕРДЕНИЕ АЛЮМИНАТНЫХ, РАСШИРЯЮЩИХСЯ И ДРУГИХ ЦЕМЕНТОВ

Гидратация и твердение алюминатных (глиноземистых) цементов.

Преобладающими кристаллическими фазами являются однокальциевый алюминат СА и диалюминат кальция СА₂, помимо которых в небольшом количестве могут присутствовать С12А7, С2А, С2S и другие минералы.

Твердение глиноземистого цемента — результат взаимодействия составляющих его минералов, в первую очередь основного компонента — однокальциевого алюмината СаО•А1₂О₃, с водой с образованием гидратных соединений.

Однокальциевый алюминат СаО•А1₂О₃ при ограниченном количестве воды в смеси и при температуре не выше 20—22°С реагирует по схеме:

 

СаО•А1₂О₃ + 10Н2О = СаО•А1₂О₃•10Н₂О.

 

При 22—30°С в присутствии воды САН₁₀ постепенно переходит в двухкальциевый гидроалюминат 2СаО•А1₂О₃•8Н₂О, выделяющийся в виде пластинчатых кристаллов гексагональной системы. Одновременно образуется гидроксид алюминия в виде гелевидной массы:

 

2(СаО•А1₂О₃ •10Н₂О) + Н₂О = 2СаО•А1₂О₃ •8Н₂О+ 2А1(ОН)₃

 

При температурах выше 30°С САН₁₀ и С₂АН₈ переходят в трехкальциевый гидроалюминат ЗСаО•А1₂О₃•6Н₂0 с выделением гидрата глинозема (гиббсита) и воды. Преобразование САН₁₀ и С₂АН₈ в С₃АН₆ в большей мере зависит не только от температуры, но и от показателя рН среды: чем они выше, тем интенсивнее протекают реакции перехода гексагональных низкоосновных гидроалюминатов кальция в стабильный кубический С₃АН₆.

Гидратация и твердения расширяющих цементов.

Основные виды и тиры расширяющихся цементов. Химический и минералогический состав. Реакции гидратации и продукты.О физико-химической природе расширяемости цементов.

Физико-химическая природа увеличения объема цементного камня при твердении расширяющихся цементов все еще остается "неясной, несмотря на большое число предложенных гипотез.

Так, многие исследователи полагают, что одна из основных причин, вызывающих на определенном этапе твердения увеличение объема системы (расширяющийся цемент + вода), — образование гидросульфоалюмината кальция. При этом отдельными учеными эта «сульфоалюминатная» гипотеза излагается в следующих вариантах.

По гипотезе Лосье-Люфума..

По гипотезе П.П. Будников и И.В. Кравченко.

По гипотезе Шассевана и Штиглица

Сольватная» гипотеза Г. Н. Сиверцева.

Гипотеза расширения под действием осмотических сил.

 

Раздел 7.

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ГИДРАТАЦИЮ И ТВЕРДЕНИЕ ЦЕМЕНТОВ.

АВТОКЛАВНАЯ ОБРАБОТКА.

Влияние пропаривания на твердение цемента.

Согласно ГОСТ 10178-85 цементы по эффективности использования при пропаривании подразделяются на три группы:

Группа по эффективности пропаривания	Вид цемента	Предел прочности при сжатии после пропаривания, МПа, для цемента марок
			550-600
	ПЦ	Более 23	Более 27	Более 32	Более 38
ШПЦ	Более 21	Более 25	Более 30
	ПЦ	20-23	24-27	28-32	33-38
ШПЦ	18 - 21	22-25	26-30
	ПЦ	Менее 20	Менее 24	Менее 28	Менее 33
ШПЦ	Менее 18	Менее 22	Менее 26

Автоклавная обработка цементов.

Тепловлажностная обработка цементов при повышенном давлении водяного пара (запаривание) осуществляется обычно при 0,9 МПа и соответственно 175 ^оС. В последнее время установлена целесообразность применения давления пара в 1,2 - 1,6 МПа. Автоклавная обработка является способом интенсивного ускорения твердения вяжущих, крайне медленно затвердевающих при нормальной температуре и пропаривании. Автоклавный способ ускорения твердения наиболее глубоко изучен и отражен в трудах П. И. Боженова, А.В. Волженского и ряда других советских ученых. По этому способу могут быть получены бетоны, основным компонентом которых являются многие виды промышленных отходов — доменных и других металлургических шлаков, нефелиновых шламов, топливных, в том числе сланцевых зол и шлаков, магнезиальных пород, глинистых материалов и др.

Автоклавная обработка существенно ускоряет также твердение и портландцемента. Состав продуктов гидратации синтетического C₃S в условиях автоклавной обработки зависит от температуры. При 170-200^оС образуются C₂SH(A), C₂SH(C) и C₃SH₂ наряду с Са(ОН)₂ в соотношениях, зависящих от условий твердения. При 160—250^оС в результате гидратации (β-C2S появляется C2SH(C).

Гидратация портландцемента при отрицательных температурах.

Исследования показали, что при действии низких температур на сформированный цементный камень фазовый состав гидратных образований изменяется незначительно. Основные изменения обусловлены сублимацией льда и превращениями сильнооводненных гидратных соединений, например, эттрингита.

 

Механизм разрушения структуры бетона при замораживании.

Раздел 8.

ХИМИЯ БЕТОНОВ

 

Коррозия вяжущих материалов.

Коррозия – процесс разрушения материала, потери его полезных свойств, вызываемый, как правило, комплексом различных внешних воздействий.

8.1.1. Факторы коррозионного воздействия. Степень воздействия агрессивных сред на бетоны определяется: для газовой среды – видом и концентрацией газов, их растворимостью в воде, влажностью, температурой; для твердой (соли, аэрозоли, пыль, грунты) – дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью и т. п.; для жидкой – наличием и концентрацией агрессивных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкций.

Анализ явлений, лежащих в основе процессов разрушения строительных конструкций, показывает, что они протекают обычно под воздействием различных факторов, среди которых следует выделить: физические – перепады температур (попеременное замерзание и оттаивание), изменение фазового состава частей материала и среды (кристаллизация солей, испарение воды); химические – действие кислот, щелочей, солей, органических соединений; электрохимические – возникновение и работа микро- и макрогальванопар в токопроводящей среде; биологические – воздействие бактерий и микроорганизмов (особенно тех, которые в результате жизнедеятельности выделяют кислоты); физико-химические – явления усадки и набухания, возникновение вредных напряжений за счет капиллярных сил и осмотических явлений (например, при взаимодействии щелочей цемента с активным кремнеземом); механические – истирание, вибрация и т. п.

Типы коррозионных процессов.

8.1.3. Химическая коррозия. Коррозия выщелачивания. Кислотная коррозия. Сульфатная коррозия. Магнезиальная коррозия. Химическая коррозия под действием органических веществ. Коррозия под действием газов. Коррозия, вызываемая щелочами.

Методы защиты от коррозии вяжущих материалов.