Архитектура и строительство
 
Карта сайта · Обратная связь · Поиск
ArhPlan.ru
Город Здания Элементы Технологии Дизайн Мосты Индустрия История Материалы Справка  
  • Главная
  • Стройматериалы
  • Бетон и цемент
  • Фазовые изменения продуктов гидратации шлакощелочных цементов при нагревании
 Подразделы
Все статьи раздела Общая информация Бетон и цемент Грунтосиликаты Кирпичи Камень и керамика Древесина Пластмасса и полимеры Сталь и металлы Фибролит Изоляционные материалы
 Социальные сети
 Похожие статьи
Влияние продуктов взаимодействия щелочей со стекловидными алюмосиликатами на активность шлакощелочных цементов
Материалы: Бетон и цемент

Физико-химические представления о механизме процессов гидратации и структурообразования в шлакощелочных вяжущих
Материалы: Бетон и цемент

Влияние продуктов взаимодействия щелочей с минералами глин на активность шлакощелочных материалов
Материалы: Бетон и цемент

Особенности гидратации цементов с добавками ПАВ. Микроструктура цементного камня
Материалы: Бетон и цемент

Температурное поле и его изменения
Справка: Строительная теплофизика

Изменения температур ограждающих конструкций в летний период
Здания: Основы проектирования

Изменения влажностного состояния конструкций в зависимости от начального влагосодержания и климата
Справка: Влажность в строительстве

Щелочная среда как основное условие гидратации вяжущих веществ
Материалы: Бетон и цемент

Основные характеристики компонентов шлакощелочных бетонов
Материалы: Бетон и цемент

Факторы, влияющие на свойства шлакощелочных бетонов
Материалы: Бетон и цемент

Принципы подбора составов шлакощелочных бетонов
Материалы: Бетон и цемент

Прочностные свойства шлакощелочных бетонов
Материалы: Бетон и цемент

Несущая способность и жесткость шлакощелочных бетонов
Материалы: Бетон и цемент

Технико-экономическое обоснование применения шлакощелочных бетонов
Материалы: Бетон и цемент

Салон красоты в кудрово - парикмахерские в кудрово.

Фазовые изменения продуктов гидратации шлакощелочных цементов при нагревании


Статья добавлена в Ноябре 2018 года
            0


Вещественный состав продуктов гидратации шлакощелочных цементов весьма разнообразен. Он определяется минералогическим и химическим составом шлаков и заполнителей, природой щелочного компонента, условиями твердения и возрастом бетона.

Термодинамический расчет, выполненный В. А. Ракшей [40] для вяжущих систем шлак — гидроокись натрия, твердеющих в нормальных условиях и в условиях пропаривания, позволил ограничить круг веществ, формирующих искусственный конгломерат, и выделить определяющие его структуру и свойства стабильные гидратные фазы новообразований.

Согласно расчетам (табл. 17), которые позволяют оценить вероятность образования того или иного продукта в системе при оптимальном расходе щелочного компонента по величине изобарно-изотермического потенциала, наиболее предпочтительными фазами при твердении композиций шлак основной +NaOH наряду с низкоосновными гидросиликатами кальция являются кальциевый цеолит жисмондин, а при твердении смесей — шлак нейтральный и кислый +NaOH — щелочной гидроалюмосиликат типа анальцима. Поскольку при твердении шлакощелочных бетонов едкий натр вступает во взаимодействие не только со шлаковой составляющей цемента, но и с заполнителем, был проведен расчет изобарно-изотермического потенциала для системы, имитирующей твердение вяжущего в составе бетонной смеси, содержащей свободный кремнезем (табл. 18).



Сравнительная оценка величин изобарно-изотермического потенциала, полученных при расчете таких систем, свидетельствует о том, что, как и в предыдущем случае, для вяжущих на основных шлаках предпочтительным является образование жисмондина, на нейтральных — анальцима, а на кислых — парагонита или анальцима. Небольшая разница в величинах изобарно-изотермических потенциалов позволяет предположить возможность образования наряду с жисмондином и парагонитом анальцима.


При наличии в системе шлак основной +NaOH глинистых минералов в составе возникающих гидроалюмосиликатов наряду с жисмондином вместо щелочного силиката может кристаллизоваться анальцим.

Жисмондин в этой системе замещается анальцимом в том случае, если в качестве щелочного компонента используются карбонат или силикат натрия, связывающие избыточную окись кальция основного шлака, в результате катионного обмена соответственно, в карбонаты или гидросиликаты кальция При повышенном содержании щелочей в рассматриваемых вяжущих системах также создаются условия для предпочтительного формирования в составе гидроалюмосиликатов анальцима, в том числе и в системе шлак основной +NaOH.

Следует отметить, что наряду с перечисленными основными фазами в составе продуктов твердения таких композиций, по данным рентгеноструктурного анализа, образуются и другие гидратные новообразования, которые можно отнести к промежуточным нестабильным веществам, переходящим со временем в стабильные минеральные образования типа слюд, анальцима, жисмондина.

Возникшие в процессе твердения шлакощелочных цементов гидраты при нагревании до 1000°С претерпевают изменения, которые, в конечном счете, выражаются в их дегидратации и последующей перекристаллизации в безводные минеральные образования. В частности, кальциевые гидросиликаты кристаллизуются в волостанит, анальцим переходит в нефелин, а затем при наличии в системе реакционного кремнезема — в полевой шпат.

Отсутствие заметных нарушений структурных связей в синтезированном камне в течение многих теплосмен позволили Я. И. Соловьеву [64] рекомендовать бетоны на шлакощелочных цементах и шлаковой пемзе, как жаростойкие материалы, повышенная термостойкость которых обеспечивается близостью коэффициентов температурного расширения вещества формирующихся новообразований и шлаковых заполнителей.

Эти свойства присущи и продуктам взаимодействия едких щелочей с алюмосиликатным веществом заполнителя или активных минеральных добавок.

Рис. 11. Рентгенограммы вяжущего состава альбита 
Рис. 11. Рентгенограммы вяжущего состава альбита >
Так, щелочные алюмосиликаты состава R2O·Al2O3·(2—6)SiO2·nH2O, синтезирующиеся в бетоне в результате взаимодействия каолина, бентонита, часовоярской глины и кремнезема с едкими щелочами в условиях сушки, пропаривания, при атмосферном и повышенном давлениях, а затем обжига, по данным Ж. В. Скурчинской, претерпевают стадийные изменения [13—15, 37, 42]. Примером этого может служить процесс силикатообразования в системе: каолин — кремнезем — едкий натр (рис. 11) состава Na2O·Al2O3·6SiO2, в которой определенной температуре и виду обработки свойственны конкретные кристаллические новообразования. Так, при сушке и пропаривании в такой системе, по данным рентгеноструктурного анализа, кристаллизуется вещество d = 6,38; 3,68; 2,79; 2,60; 2,12 Å состава Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O типа гидратной фазы нефелинового состава, в которую в качестве клатратной составляющей входит вода, а увеличение времени изотермического прогрева приводит к возникновению натролита состава Na2O·Al2O3·3SiO2·nH2O с d =5,80; 4,81; 4,44; 2,85; 2,58; 1.82 Å; результатом автоклавной обработки является кристаллизация анальцима состава Na2O·Al2O3·4SiO2·nH2O с d = 5,64; 3,45; 2,68; 1,90 Å.

Дальнейший подъем температуры приводит к дегидратации гидратной фазы, устойчивой до температуры 700—800° С, и разрушению ее кристаллической структуры. В результате вещество аморфизуется. В интервале температур 850—900° С независимо от содержания кремнезема (2—4 молекулы Si02) в составе вмещающей его гидратной фазы кристаллизуется безводный щелочной алюмосиликат типа нефелина состава Na2O·Al2O3·2SiO2 с d = 4,20; 3,85; 3,02; 2,89; 2,58; 2,45; 2,12 Å. Увеличение времени выдержки при этой температуре или дальнейшее ее повышение до 1000°С влечет за собой исчезновение линий кремнезема (d = 4,30; 3,35; 1,82 Å) и кристаллизацию вещества типа альбита, состава Na2O·Al2O3·6SiO2 с d = 6,38; 4,11; 3,84; 3,21; 2,95; 2,55; 2,31; 2,21 Å, аналогичного природному.


В области температур 1100—1150°С происходит плавление новообразований и система переходит в стекловидное состояние.

В смесях на часовоярской глине [14, 37] формируются щелочные алюмосиликатные связки того же вещественного состава.

В случае контакта со щелочами глинистых грунтов, представленных монтмориллонитовыми минералами, зафиксировать кристаллизацию гидратной фазы нефелинового состава в смесях, подвергнутых сушке, не удалось. Гидратными продуктами их взаимодействия в гидротермальных условиях является акальцим, переходящий при нагревании в температурном интервале 600—750°С в альбит.

Рис. 12. Рентгенограммы вяжущего состава нефелина 
Рис. 12. Рентгенограммы вяжущего состава нефелина >
Процесс силикатообразования в системе каолин — едкий натр [14, 19] состава Na2O·Al2O3·2SiO2 также протекает стадийно (рис. 12). В результате сушки при температурах 100—300°С кристаллизуется гидратная фаза нефелинового состава, структура которой начинает разрушаться при температуре 750°С, о чем свидетельствует уменьшение интенсивности линий с d = 6,38; 3,68; 2,85; 2,60; 2,13 Å на рентгенограмме. Дальнейшее повышение температуры вплоть до 1100°С не приводит к структурным изменениям полученной фазы, так как в системе отсутствует свободный кремнезем.

Последовательность процессов силикатообразования в подобных системах из аморфных кремнезема и гидроокиси алюминия практически не отличается от последовательности процессов формирования структурообразующих элементов на основе глин [13]. Однако кристаллизация новообразований протекает более медленно.

По данным Р. С. Жуковой [65], подобный вещественный состав новообразований отмечен при взаимодействии минералов глин с гидроокисью калия, который в зависимости от природы глинистого минерала и условий обработки изменяется в пределах K2O·Al2O3·(2—4)SiO2·nH2O; при нагревании кристаллизуется вещество состава K2O·Al2O3·2SiO2, а затем — ортоклаза K2O·Al2O3·6SiO2.


Рис. 13. Рентгенограммы 
Рис. 13. Рентгенограммы >
По данным Р. Ф. Руновой [29, 30], продуктами гидратации стекловидных щелочных алюмосиликатов едкими щелочами также являются водные щелочные алюмосиликаты типа природных цеолитов, которые при термической обработке стадийно переходят в безводные щелочные алюмосиликаты типа полевошпатных минералов.

Так, рентгеновские исследования стекловидного мариуполита, гидратированного 10%-ным раствором NaOH (рис. 13), показали, что в условиях пропаривания наблюдается образование кристаллической фазы, по межплоскостным расстояниям (d = 3,98; 3,40; 3,15; 2,89 Å) относящейся к высококремнеземистому цеолиту типа Na2O·Al2O3·10SiO2·nH2O, из которого через три месяца хранения образцов в естественных условиях выделился кремнезем и новообразования, представленные фазой анальцима (d = 4,92; 3,70; 3,45 Å), цеолита типа гидрат-нефелина-I (d = 2,95; 2,84; 2,54; 2,45 Å) и гидрат-нефелина-II (d = 2,74; 2,24; 1,91; 1,87; 1,75 Å). Эти же новообразования кристаллизуются в исследуемой системе сразу после автоклавной обработки.

При нагревании до 700°С возникшие гидраты аморфизуются, а при повышении температуры до 800—900°С образуются щелочные алюмосиликаты типа альбита (d = 3,74; 3,21; 2,92 Å). Подобный процесс имеет место и при взаимодействии калиевого полевого шпата — ортоклаза с едкой щелочью.

Поэтому можно заключить, что явления, сопровождающие формирование структуры искусственного камня на основе веществ щелочного и щелочно-щелочноземельного алюмосиликатного состава и едких щелочей, в том числе и шлакощелочных цементов, подобны синтезу и распаду природных минеральных образований аналогичного состава и представляют собой единый стадийный процесс силикатообразования, который непрерывно развивается во времени по мере повышения температуры (давления). Его можно разделить на четыре основных этапа: 1-й — гидратация алюмокремниевых веществ щелочами и синтез водных щелочных алюмосиликатов и щелочноземельных силикатов; 2-й — дегидратация и перекристаллизация вещества с образованием безводных щелочных и щелочноземельных систем, которые по составу близки к исходным водным системам или содержат меньше, чем в исходных, кремниевой кислоты; 3-й — насыщение новообразований кремниевой кислотой и их перекристаллизация в предельно насыщенные кремнеземом минеральные вещества; 4-й — плавление системы [13].

На основе сырья одного и того же состава, применяя различные виды обработки или условия эксплуатации, можно получить комплекс материалов, в которых структурообразующими связками будут служить низкоосновные кальциевые силикаты и щелочныеалюмосиликаты.

В шлакощелочных вяжущих системах, уже нашедших применение в строительстве, содержание окиси кальция колеблется в пределах 30—50%, а алюминия 5—15%. Поэтому активность вяжущих этой группы определяется, в основном, низкоосновными гидросиликатами кальция и щелочными гидроалюмосиликатами. Последние возникают также в результате гидратации едкими щелочами присутствующих в системе в виде добавок или заполнителей щелочных алюмосиликатов и минералов глин и улучшают показатели физико-механических свойств бетонов, в том числе и термостойкость. Этот вывод обосновывается тем, что в продуктах гидратации минеральных систем гидратационного твердения, каковыми являются едкая щелочь и глинистые минералы или едкая щелочь и щелочные алюмосиликаты типа R2O·Al2O3·(2—6)SiO2, формируются те же новообразования, которые возникают при гидратации алюмосиликатной составляющей шлакощелочных цементов.
Источник: «Шлакощелочные цементы и бетоны», В. Д. Глуховский, В. А. Пахомов, 1978

Понравилась ли вам эта публикация?
0


« Предыдущие статьи
Влияние продуктов взаимодействия щелочей с минералами глин на активность шлакощелочных материалов
Влияние продуктов взаимодействия щелочей со стекловидными алюмосиликатами на активность шлакощелочных цементов
Взаимодействие соединений щелочных металлов с силикатами
Цементы на синтетических стеклах
Шлакощелочные цементы
Вяжущие на основе шлаков и соединений щелочных металлов
Зависимость активности шлаковых вяжущих веществ от pH среды
О гидратационной способности соединений щелочных металлов
Следующие статьи »
Физико-химические представления о механизме процессов гидратации и структурообразования в шлакощелочных вяжущих Основные характеристики компонентов шлакощелочных бетонов Факторы, влияющие на свойства шлакощелочных бетонов Принципы подбора составов шлакощелочных бетонов Прочностные свойства шлакощелочных бетонов Упругопластические свойства шлакощелочных бетонов Объемные деформации шлакощелочных бетонов Ползучесть шлакощелочных бетонов



Ссылка на эту статью в различных форматах
HTMLTextBB Code


Комментарии к этой статье


Еще нет комментариев


Сколько будет 43 + 16 =

       



 
Мобильная версия · Карта сайта · Обратная связь · Поиск · ARHPLAN.ru © 2014–2025
Градостроительство · Конструкция зданий · Элементы зданий · Технологии строительства · Архитектурный дизайн · Мостостроение · Промышленные предприятия · История архитектуры · Стройматериалы · Справочная информация