Диссертация (1141513), страница 14
Текст из файла (страница 14)
РАЗРАБОТКА ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕСИНТЕТИЧЕСКОГО АНГИДРИТА4.1 Исследование физико-технических и физико-механическихсвойств синтетического сульфата кальцияВ качестве вяжущего в составах закладочных смесей применялсямодифицированныйсинтетическийсульфаткальция,полученныйпотехнологии ОАО «НИУИФ» [181] .Были проведены испытания опытной партии синтетического ангидритасульфата кальция, полученного по технологии ОАО «НИУФ» посредствомвзаимодействия молотого известняка ТОО «Казцинк» и концентрированнойсеркой кислоты по ГОСТ 21-84 сорт 1-2, являющейся продуктом утилизациисернистых газов цветной металлургии (производство ОАО «Среднеуральскиймедеплавильный завод»).Первоначальнопроизводилосьопределениеосновныхсвойствпредставленного ангидритового вяжущего с определением его марки по ТУ 21028475-1-90 «Вяжущие гипсовые и ангидритовые».Характеристика использованных проб:Проба №11.Содержание основного вещества – 95%2.Содержание Н2О общей, % - 1,23.Содержание остаточной серной кислоты, % - 0,054.Ситовый состав ангидрита – 100% фракции менее 60 мкм5.Удельная поверхность СаSО4 , см2/г – 16006.Микрография образцов ангидритаПроба №21.Содержание основного вещества – 97%2.Содержание Н2О общей, % - 0,943.
Содержание Н2О крист., % - 0,944.Содержание остаточной серной кислоты, % - 0,0051215.Ситовый состав ангидрита – 100% фракции менее 60 мкм6.Удельная поверхность СаSО4 , см2/г – 15607.Микрография образцов ангидритаОбобщенные результаты приведены в таблице 4.1.Таблица 4.1 – Характеристики исходного сырья№Характеристикап/п1 Содержание основного вещества2 Содержание Н2О общейСодержание остаточной серной3кислоты45Ед.изм.%%Проба №1Проба №2951,2970,940,050,005%100 % < 60 100 % < 60мкммкм2Удельная поверхность СаSО4см /г16001560На первом этапе были определены основные показатели исходногоСитовый состав ангидрита-гипсового вяжущего (без измельчения и ввода добавок), представленные втаблицах 4.2, 4.3.На начальном этапе была сделана попытка определить вяжущие свойствапредоставленного сырья.
При затворении сырья водой в полученной массенаблюдалась быстрая и значительная седиментация частиц. Полученная массане обладала вяжущими свойствами – начала схватывания через 24 часа ненаступило. В результате испытаний было установлено, что исходное сырье,производимое по технологии ОАО «НИУИФ», является практически инертным,и не обладает вяжущими свойствами.Таблица 4.2 – Результаты испытаний исходной пробы № 1№ п/пНаименование показателя1Максимальный остаток на сите с размером ячеек всвету 02 мм,%2Удельная поверхность, см2/г3Водопотребность, %4Сроки схватывания гипсового теста, мин-секначалоконец5Прочность образцов- балочек размером (40×40×160),МПапри изгибепри сжатии6рН гипсового теста7Истинная плотность, г/см3Проба №10,151540…1720не определяласьне определялисьне определялась42,69122Таблица 4.3 – Результаты испытаний исходной пробы № 2№ п/пНаименование показателя1Максимальный остаток на сите с размером ячеек всвету 02 мм,%2Удельная поверхность, см2/г3Водопотребность, %4Сроки схватывания гипсового теста, мин-секначалоконец5Прочность образцов- балочек размером (40×40×160),МПапри изгибепри сжатии6рН гипсового теста7Истинная плотность, г/см3Проба №20,151720не определяласьне определялисьне определялась42,69Примечание: характеристики пунктов 3,4,5 не определялись, т.к.
происходит сильноерасслаивание теста.Для придания сырью вяжущих свойств и получения материалааналогичного природному ангидриту, необходимо осуществить его помол пооптимальной удельной поверхности, а также ввести модифицирующие добавки.По результатам испытаний установлено, что исходное вещество,производимое по технологии ОАО «НИУИФ», является практически инертным,поэтому необходима дополнительная механическая активация и модификация.4.2 Выбор катализаторов твердения ангидритового вяжущегоПовышение активности синтетического ангидрита осуществлялось путемсовместного помола высушенного ангидрита с модифицирующими добавками катализаторами твердения.На первом этапе исследования были определены свойства полученныхангидритовых вяжущих.
В качестве добавок модифицирующих добавокиспользовались портландцемент ПЦ 500 Д0 Н, известь гашеная и сульфаткалия. Выбор данных добавок и их дозировок в составах вяжущих основан напредварительно проведенных исследованиях, а также результатах исследованияструктурообразовании природного ангидрита (приведенных в первой главедиссертации).
Результаты исследований по определению свойств вяжущих на123основе синтетического ангидрита приведены в таблице 4.1. В качествемодифицирующих добавок в опытах (таблица 4.1) были использованы –портландцемент ПЦ 500 Д0 и сульфат калия в количестве 2,5…5 и 1…2 % отмассы вяжущего соответственно и гашеная известь и сульфат калия вколичестве 0,3 и 1 % от массы вяжущего соответственно.Целью исследования на данном подэтапе являлось определение видов идозировок добавок для модифицирования ангидритового вяжущего, прикоторых полученное вяжущее могло быть использовано для получениязакладочных смесей.
Основными требованиями к вяжущему для получениязакладочных смесей являлись следующие характеристики:- начало схватывания не ранее 2 часов (время необходимое дляизготовления закладочной смеси и ее укладки);- прочность на 7, 28 и 180 сутки в пределах 0,3…3, 0,5…5 и 1…10 МПасоответственно.При анализе полученных результатов по испытанию модифицированныхвяжущих (опыты №1-4 таблицы 3.2), установлено:- в составах №1и №2 (таблица 3.2) содержание К2SO4 в количестве 2 %от массы вяжущего приводит к снижению начала схватывания до 70 минут, чтоне соответствует минимальному сроку схватывания для закладочных смесей –120 минут;- в составе №4 (Са(OH)2 – 0,3 % и К2SO4 – 1 %) начало схватываниясоставляет 50 минут, что также не соответствует требованиям для закладочныхсмесей;- в составе №3 (ПЦ 500 Д0 – 2,5 % и К2SO4 – 1 %) начало схватываниясоставляет 110 минут, что незначительно не соответствует минимальному срокусхватывания для закладочных смесей – 120 минут;- прочность при сжатии составов №2…4 на 7 сутки составляет 15,2…17,6МПа, что превышают требования к закладочным смесям в возрасте 180 суток –от 1 до 10 МПа.Основными критериями для выбора состава модифицированноговяжущего на основе синтетического ангидритадля дальнейшей работы124являлись соответствие свойств вяжущего требованиям к закладочным смесям, атакже минимальное количество вводимых добавок (для упрощения процессапроизводства вяжущего на основе синтетического ангидрита).Наоснованиипроведенныхисследованийвкачествемодифицированного ангидритового вяжущего для дальнейшего изготовлениязакладочных смесей был выбран состав с добавками портландцемента ПЦ 500Д0 и сульфата калия в количестве 2,5 и 1,0 % от массы сырья соответственно,которое имеет следующие характеристики:- водопотребность - 40 % (единичные значения 40…42 %) ,- предел прочности при сжатии в возрасте 1 суток – 4,0 МПа (единичныезначения 3,8…4,2 МПа);- предел прочности при сжатии в возрасте 7 суток – 17,6 МПа(единичные значения 15,2…19,8 МПа);В таблице 4.4.
приведены результаты исследования свойств синтетическогоангидрита с различными видами и содержанием добавок.Совместныйангидритовогопомолвяжущегопредварительносдобавкамивысушенногоосуществленвисходноголабораторнойвибромельнице.Анализ данных приведенных в таблице 4 показал, что оптимальноймодифицирующейдобавкойявляетсяактиватора(портландцемент) и сульфатного (K2SO4),смесьщелочногокоторые обеспечиваюттребуемые сроки начального твердения активированного синтетическогоангидрита.125Таблица 4.4 – Результаты испытаний вяжущих на основе синтетического ангидрита№состава1Схватывание, часминПрочность при сжатии, МПаНачалоКонец1 сутки3 сутки7 суткиБез добавок.701502,3-8,5-120Без добавок.701704,9-15,2-40125Без добавок.1101804,0-17,6Кр=0,5839120Без добавок501104,1-15,8Расплывконуса,ммВид иколичествовводимойдобавки4812541ДобавкаНаименованиеПЦ 500 Д0К2SO4Кол-во,%В/А, %Примечания522,52ПЦ 500 Д0К2SO423ПЦ 500 Д0К2SO42,510,34Са(ОН)2К2SO4111264.3 Анализ зернового состава ангидритового вяжущегоКонтролирование образованияструктуры минеральныхвяжущихвозможно за счет подбора гранулометрии порошков.
Регулируя соотношениечастиц разного размера в составе дисперсной системы, возможно направленновыстраивать образующуюся структуру.На рисунках 4.1 – 4.5 показаны грансоставы ангидритового вяжущегобез добавочного и с содержанием добавки в количестве 1 и 2 %, которыеопределялись на лазерном микроанализаторе размеров частиц «Analysette 22» иобрабатывалисьсиспользованиемпрограммногокомплексадляматематического и компьютерного моделирования составов сырьевых смесей[207,208].Рисунок 4.1 − Кривые распределения частиц в составе бездобавочногоангидритового вяжущего, полученные с использованием программногокомплекса127Рисунок 4.2 − Кривые распределения частиц в составе смеси ангидритовоговяжущего с добавкой K2SO4 в количестве 1 %, полученные с использованиемпрограммного комплексаРисунок 4.3 − Кривые распределения частиц в составе смеси ангидритовоговяжущего с добавкой K2SO4 в количестве 2 %, полученные с использованиемпрограммного комплексаСтатистические величины обобщены в таблице 4.5.
Количественныехарактеристики распределений смесей вяжущего с различным содержаниемдобавки приведены на рисунках 4.4 и 4.5.128Рисунок 4.4 − Распределение частиц в составе смеси ангидритового вяжущего с1 % добавки K2SO4Рисунок 4.5 − Распределение частиц в составе смеси ангидритового вяжущего с2 % добавки K2SO4Таблица 4.5 – Сравнительный анализ характеристик зерновых составовангидритовых вяжущихСреднийАнгидритовоеСодержаниеразмервяжущее, %добавки, %частиц(d50), мкмМаксимальныйСодержаниеразмер частицчастиц менее(d98), мкм2 мкм, %10004, 876, 57329917,45443,51618,4198210,05039,94913,14Согласно проведенному расчеты фактор формы [209,210] повышаетзначение параметра с увеличением количества вводимой добавки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
