РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРСТИКИ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методы исследования сырьевых материалов и продуктов высокотемпературного синтеза
Изучение сырьевых материалов и продуктов высокотемпературного синтеза и гидратации проводили согласно регламентированным стандартам:
- ситовый анализ, насыпная масса, модуль крупности согласно ГОСТ 8736-85 [192];
- химический анализ в соответствии с ГОСТ 5382-91 [193];
- определение нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема по ГОСТ310.3-76 [194];
- физико-механические испытания цементов проводились как на малых образцах-кубиках (1,41?1,41?1,41)?10-2 м изготовленных из теста нормальной густоты, так и по ГОСТ 310.4-81 [195];
- определение линейного расширения осуществлялось на образцах-балочках (1,41?1,41?52,8)?10-2 м изготовленных из теста нормальной густоты через 2 ,7, 28 суток твердения в воздушно влажных условиях, а также по ТУ У В.2.7-00030937.01-96 [196].
Подготовка сырьевых материалов к обжигу заключалась в дроблении, сушке, измельчении, смешивании и прессовании. Дроблению в щековой дробилке типа ДЩ - 150?80 подвергались исходные материалы с диаметром кусков более 0,007 м. Сушка всех используемых компонентов проводилась при температуре 318?5 К в сушильном шкафу типа ШС-3. Измельчение до необходимой дисперсности осуществлялось в лабораторной шаровой мельнице периодического действия МБЛ 0,5?0,28 м.
Взвешивание материалов проводилось с использованием лабораторных равноплечих весов 3 класса модели ВЛР-1 и аналитических весов типа WА-21.
Прессование составленных шихт осуществлялось на гидравлическом прессе типа ПСУ-10 (давление прессования 40 МПа), полученные образцы имели следующие размеры: диаметр - 0,030 м, высота - 0,010 м.
Обжиг образцов проводился в электрической печи сопротивления с карбид-кремниевыми нагревателями в интервале температур 873-1623 К со скоростью подъема температуры 5 К/мин. Для контроля температуры в диапазоне 293-1273 К использовалась термопара градуировки ХА (хромель-алюмель), в диапазоне 1273-1623 К - градуировки ПП (платина-платина). В качестве вторичных приборов использовались регуляторы типа Р-111, И-102 и потенциометр типа КСП-4.
Степень завершения реакции клинкерообразования контролировали в процессе обжига по содержанию несвязанной окиси кальция этилово-глицератным методом и серного ангидрида катионитовым методом. Охлаждение продуктов обжига - резкое на воздухе.
Удельная поверхность сырьевых материалов и продуктов обжига определялась на приборе для измерения удельной поверхности типа Т3.
Композиционные вяжущие готовили путем смешения подготовленных компонентов в металлическом барабане с резиновыми пробками в течение 1200-1800 с.
Физико-механические и деформативные характеристики композиционных цементов определяли по стандартным методикам используя пресса типа ПСУ-10, ПГЛ-5 и испытательную машину для определения предела прочности цементов при изгибе МИИ-100.
Исследования фазового состава цементного камня проводили методами химического, рентгенофазового, дифференциально-термического, петрографического анализов.
Запись рентгенограмм выполнялась на установке "ДРОН-3" с использованием рентгеновской трубки с кобальтовым и медным антикатодами.
ИК-спектры поглощения снимали на автоматическом спектрофотометре "Specord-M80" системы К. Цейсс, Иена, в диапазоне волновых чисел 400-1700 см-1. Образцы для ИК спектров готовили в виде прозрачных дисков, запрессованных в металлическое кольцо, из смеси абсолютно сухого бромида калия с тонкодисперсным порошком исследуемого материала. При этом соотношение твердого растворителя (KBr) и исследуемого вещества сохранялось 400 мг/2 мг, соответственно.
Идентификация кристаллических фаз проводилась с помощью рентгенографической и спектральной картотеки [197, 198, 199].
Комплексный термический анализ исходных сырьевых материалов, сырьевых смесей и продуктов гидратации проводился на дериватографе "Q-1500D" системы Ф. Паулик, Н. Паулик, Эрдей [200, 201], в интервале температур 293-1273 К со скоростью подъема температуры 10 град?мин-1. Анализируемые пробы измельчались до полного прохода сквозь сито №0063. В качестве эталона использовали прокаленный глинозем марки "ЧДА".
Температуру фазового перехода сульфоферритов кальция определяли под микроскопом типа МП-3, в платиновой лодочке, по началу формирования краевого угла образовывающейся капельки, повышая напряжение цепи с помощью реостата.
Петрографические исследования синтезируемых клинкеров проводились на поляризационном микроскопе типа МП-3, подготовка образцов осуществлялась по стандартным методикам [202].
Используя базу данных программы "Termo" (разработчик - частное научно-производственное предприятие "Эксергия", г.Харьков) с помощью ЭВМ определялись значения стандартных термических констант для соединений находящихся в исследуемой системе, а также производился расчет основных термодинамических характеристик исследуемых реакций.
Расчет состава сырьевых смесей, минералогического состава клинкера производился на ЭВМ с помощью пакета прикладных программ "VSFK" разработанных соискателем на кафедре ХТВМ.
2.2. Характеристика применяемых сырьевых материалов
Для синтеза низко- и высокоосновных сульфоферритов кальция, а также модельных клинкеров, минералогический состав которых представлен сульфоферритами кальция, алитом и белитом использовались следующие химические реактивы: оксид кремния квалификации "Ч", оксид железа (III), карбонат кальция (кальцит) и кальций сернокислый безводный квалификации "ЧДА".
В качестве сырьевых компонентов при синтезе алитосульфоферритных клинкеров использовались следующие материалы: известняк Докучаевского флюсодоломитового комбината, гипсовый камень Деконского месторождения, колошниковая пыль (КП) и конвертерный шлак (КШ