Влияние однородности химико-минералогического состава сырьевых смесей на прочностные характеристики портландцементного клинкера

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

1. Бойкова 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.

2. 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.

3. Классен В.К., Михин А.С. Анализ изменения активности клинкера на ОАО «Себряковцемент» // Фундаментальные исследования. 2006. № 2. С. 90–91.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Андреева Н.А. Химия цемента и вяжущих веществ. Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2011. 67 с.

10. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. Москва: Высшая школа, 1989. 384 с.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Бойкова А.И. Микрорентгеноспектральный анализ в химии цемента // Строительные материалы. 2007. № 3. С. 79‒84.

15. 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.

16. Тейлор Х. Химия цемента. Москва: Мир, 1996. 560 с.

17. Усов Б.А. Химия и технология цемента. Москва, 2015. 158 с.

18. Шмитько Е.И., Крылова А.В., Шаталова В.В. Химия цемента и вяжущих веществ. Санкт-Петербург: Проспект науки, 2006. 205 с.