vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2023-25-4-129-142vestniktgasu-1557Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯCONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTSВлияние однородности химико-минералогического состава сырьевых смесей на прочностные характеристики портландцементного клинкераThe influence of homogeneity of chemical and mineralogical composition of raw mixes on strength properties of Portland clinkerКрутилинА. А.KrutilinA. A.

Крутилин Александр Александрович, кандидат технических наук, доцент

403343, Волгоградская область, г. Михайловка, ул. Мичурина, 21

Alexander A. Krutilin, PhD, A/Professor

21, Michurin Str., 403343, Volgograd region, Mikhailovka

kotyra84@bk.ruКрапчетоваЕ. В.KrapchetovaT. V.

Крапчетова Татьяна Владимировна, инженер-аналитик

403342, Волгоградская область, г. Михайловка, ул. Индустриальная, 2

Tatyana V. Krapchetova, Analytical Engineer, AO “Sebryakovtsement”,

2, Industrial'naya Str., 403342, Volgograd region, Mikhailovka

iwankra@mail.ruИньковаН. А.InkovaN. A.

Инькова Надежда Александровна, старший преподаватель

403343, Волгоградская область, г. Михайловка, ул. Мичурина, 21

Nadezhda A. Inkova, Senior Lecturer

21, Michurin Str., 403343, Volgograd region, Mikhailovka

coyote@bk.ruПахомоваО. К.PakhomovaO. K.

Пахомова Олеся Константиновна, старший преподаватель

403343, Волгоградская область, г. Михайловка, ул. Мичурина, 21

Olesya K. Pakhomova, Senior Lecturer

21, Michurin Str., 403343, Volgograd region, Mikhailovka

pahomovaolesia@yandex.ruСебряковский филиал Волгоградского государственного технического университетаРоссияSebryakovsk Branch of Volgograd State Technical UniversityRussian FederationАО «Себряковцемент»РоссияAO "Sebryakovcement"Russian Federation202324082023254129142Copyright © Крутилин А.А., Крапчетова Е.В., Инькова Н.А., Пахомова О.К., 20232023Крутилин А.А., Крапчетова Е.В., Инькова Н.А., Пахомова О.К.Krutilin A.A., Krapchetova T.V., Inkova N.A., Pakhomova O.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1557

Однородность химико-минералогического состава – один из основных факторов, влияющих на гидравлическую активность клинкера. С целью подтверждения данного фактора было проведено исследование клинкеров, полученных в один и тот же период на печах разного способа производства: печи мокрого способа Æ4,5´170 м и печи сухого способа Æ4,34´54 м.

Актуальность

Актуальность. Актуальность темы обусловлена повышенным интересом к факторам, влияющим на основной показатель качества портландцементного клинкера – его прочность. С внедрением сухого способа производства особое внимание привлечено к вопросу однородности химико-минералогического состава приготавливаемых сырьевых смесей.

Задачи исследования

Задачи исследования. Приготовление сырьевых смесей для дальнейшего получения клинкера мокрым и сухим способом производства. Определение химического состав смесей рентгенофлуоресцентным методом анализа. Определение минералогического состава полученных клинкеров методом порошковой дифракции. Изучение микроструктуры клинкеров петрографическим методом анализа. Сравнение полученных результатов и формулирование выводов.

Методы

Методы. Для изучения микроструктуры клинкеров был проведён петрографический анализ. Полированные шлифы рассматривались под металлографическим микроскопом МИМ-7 при увеличении 500× с использованием в качестве травителя дистиллированной воды и 0,1Н соляной кислоты.

Химический состав клинкера определялся рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре S8 TIGER. Данные о минералогическом составе исследуемых клинкеров были получены на дифрактометре D8 ENDEAVOR.

Результаты

Результаты. Структура клинкера, полученного на печах сухого способа производства, гломеробластическая. В основном минералы образуют скопления, чередующиеся друг с другом. Кристаллизация клинкера среднекристаллическая, неравномерно-зернистая. Алит и белит могут образовывать как отдельные зерна, так и сростки или скопления.

Выводы

Выводы. Неоднородность химического состава сырьевых смесей непосредственно влияет на минералогический состав клинкера и его микроструктуру, что сказывается на показателях гидравлической активности.

Factors affecting the clinker strength are of great interest. The implementation of the dry process attracts attention to the homogeneity of the chemical and mineralogical composition of raw mixes.

Purpose

Purpose: One of the main factors affecting the clinker hydraulic activity is the homogeneity of its chemical and mineralogical compositions. The aim of this work is to study clinkers prepared by different production methods in furnaces using wet and dry processes.

Methodology

Methodology: X-ray fluorescence analysis of chemical composition of mixes; X-ray powder diffraction analysis of clinker mineralogical composition; petrographic analysis of clinker microstructure;

Research findings

Research findings: The clinker structure obtained in drying furnaces is glomeroblastic. Minerals mostly generate clusters alternating with each other. Clinker crystallization is mediumcrystalline, unequigranular. Alite and belite can form both individual grains and aggregates.

Research findings

Research findings: The chemical composition heterogeneity of raw mixes directly affects the clinker mineralogical composition of microstructure, that has a significant impact on its hydraulic activity.

клинкералитбелитпечьсросткиклинкерообразованиерентгеновский дифрактометрмикрооднородностьпетрографический анализclinkeralitebelitefurnaceintergrowthsclinker formationX-ray diffractometerhomogeneitypetrographic analysisReferencesБойкова А.И. Химия, структура и свойства клинкеров // Наука и технология силикатных материалов − настоящее и будущее: труды Международной научно-практической конференции. Москва, 2003. Т. I. С. 107‒126.Boikova A.I. Chemistry, structure and properties of clinkers. In: Proc. Int. Sci. Conf. ‘Present and Future Science and Technology of Silicate Materials’, Moscow, 2003. V. 1. Pp. 107–126. (In Russian)Калюжнов И.В., Нураков Е.С. Повышение активности клинкера на бухтарминском цементном заводе // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород, 2015. С. 202–207.Kalyuzhnov I.V., Nurakov E.S. Increase in clinker activity at the Bukhtarma Cement Plant. In: Proc. Int. Sci. Conf. of Young Scientists. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, 2015. Pp. 202–207. (In Russian)Классен В.К., Михин А.С. Анализ изменения активности клинкера на ОАО «Себряковцемент» // Фундаментальные исследования. 2006. № 2. С. 90–91.Klassen V.K., Mikhin A.S. Analysis of changes in clinker activity at AO "Sebryakovcement". Fundamental'nye issledovaniya. 2006; (2): 90–91. (In Russian)Козлова В.К., Григорьев В.Г., Малова Е.Ю., Божок Е.В., Мануйлов Е.В. Сравнительные результаты определения фазового состава и микроструктуры клинкеров методами физико-химического анализа // Цемент и его применение: научно-технический и производственный журнал. 2013. № 3. С. 34–38.Kozlova V.K., Grigoriev V.G., Malova E.Yu., Bozhok E.V., Manuilov E.V. Physicochemical analysis of phase composition and microstructure of clinkers. Tsement i ego primenenie. 2013; (3): 34–38. (In Russian)Крутилин А.А., Крапчетова Т.В., Пахомова О.К., Инькова Н.А. Влияние структуры портландцементного клинкера на его гидравлическую активность // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. Т. 24. № 4. С. 139–152.Krutilin A.A., Krapchetova T.V., Inkova N.A., Pakhomova O.K. Structure influence of Portland cement clinker on its hydraulic activity. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturnostroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2022; 24 (4): 139–152. (In Russian)Куляев П.В., Сизов Ю.В. Влияние гранулометрии частиц и активности цемента и добавок на механические характеристики растворов и бетонов // Инновации и моделирование в строительном материаловедении и землеустройстве: материалы V Международной научно-технической конференции. Тверь, 2021. С. 91–99.Kulyaev P.V., Sizov Yu.V. Particle size and cement and additive effect on mechanical properties of mortars and concrete. In: Proc. 5th Int. Sci. Conf. ‘Innovations and Modeling in Materials Science in Construction and Land Management’. 2021. Pp. 91–99. (In Russian)Малова Е.Ю., Мануйлов Е.В., Козлова В.К., Маноха А.М., Вольф А.В. Определение минералогического состава клинкеров комбинированным методом анализа // Ползуновский вестник. 2011. № 1. С. 79‒83.Malova E.Yu., Manuilov E.V., Kozlova V.K., Manokha A.M., Wolf A.V. Combined method of analysis of clinker mineralogical composition. Polzunovsky vestnik. 2011; (1): 79–83. (In Russian)Никитина М.А., Ерыгина А.О., Тимошенко Т.И. Оптимизация состава сырьевой смеси Серебрянского цементного завода // Строительные материалы и изделия. 2018. Т. 1. № 4. С. 13–20.Nikitina M.A., Erygina A.O., Timoshenko T.I. Optimization of raw mix composition at the Serebryansky Cement Plant. Stroitel'nye materialy i izdeliya. 2018; 1 (4): 13–20. (In Russian)Андреева Н.А. Химия цемента и вяжущих веществ. Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2011. 67 с.Andreeva N.A. Chemistry of cement and binders. Saint-Petersburg, 2011. 67 p. (In Russian)Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. Москва: Высшая школа, 1989. 384 с.Kuznetsova T.V., Kudryashov I.V., Timashev V.V. Physical chemistry of binding materials. Moscow: Vysshaya shkola, 1989. 384 p. (In Russian)Лугинина И.Г. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов. Ч. 1. Белгород: Белгор. гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова, 2004. 239 с.Luginina I.G. Chemistry and chemical technology of inorganic binding materials. Part 1. Belgorod, 2004. 239 p. (In Russian)Шеин А.Л. Оптимизация дисперсности и химического состава сырьевой смеси при получении малоэнергоемкого клинкера: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1994. 10 с.Shein A.L. Optimization of dispersion and chemical composition of raw mix in low energyintensive clinker production. PhD Abstract. Moscow, 1994. 10 p. (In Russian)Перескок С.А. Интенсификация обжига цементного клинкера в печах сухого и комбинированного способов производства: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Белгород, 2007. 19 с.Pereskok S.A. Intensification of clinker burning using dry and combined processes. PhD Abstract. Belgorod, 2007. 19 p. (In Russian)Бойкова А.И. Микрорентгеноспектральный анализ в химии цемента // Строительные материалы. 2007. № 3. С. 79‒84.Boikova A.I. X-ray microanalysis in cement chemistry. Stroitel'nye materialy. 2007; (3): 79–84. (In Russian)Бойкова А.И. Особенности минералогии клинкерных композиций и их практическое значение // XX Всероссийское (IV Международное) совещание начальников лабораторий цементных заводов. Москва, 2002. С. 165‒172.Boikova A.I. Clinker composition mineralogy and practical significance. In: Proc. 20th AllRussian Meeting of Laboratory Heads of Cement Plants. Moscow, 2002. Pp. 165–172. (In Russian)Тейлор Х. Химия цемента. Москва: Мир, 1996. 560 с.Taylor H.F.W. Cement chemistry. Moscow: Mir, 1996. 560 p. (Russian translation)Усов Б.А. Химия и технология цемента. Москва, 2015. 158 с.Usov B.A. Chemistry and technology of cement. Moscow, 2015. 158 p. (In Russian)Шмитько Е.И., Крылова А.В., Шаталова В.В. Химия цемента и вяжущих веществ. Санкт-Петербург: Проспект науки, 2006. 205 с.Shmitko E.I., Krylova A.V., Shatalova V.V. Chemistry of cement and binders. Saint-Petersburg: Prospect nauki, 2006. 205 p. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.