Структура стекла в гранулированном доменном шлаке и ее влияние на реакционную способность

Во всем мире гранулированный доменный шлак (granulated blast furnace slag, GBS) используется для производства цемента и бетона. Ежегодно он выпускается в объеме около 280 млн т. С учетом доступности и реакционной способности GBS является самой важной из минеральных добавок. Предпринималось множество попыток предсказать скрытые гидравлические свойства GBS, например, на основе химического состава и содержания стекла. Тем не менее универсальный способ найти не удалось. Причина в том, что помимо указанных параметров на реакционную способность GBS влияют и другие факторы. С точки зрения термодинамики и кинетики очевидно, что тепловая история шлака (температурно-временной режим во время пребывания в доменной печи, шлаковом желобе и во время охлаждения) также должна существенно влиять на структуру стекла. Таким образом, имеющие одинаковый состав стекловидные GBS могут различаться по химической стойкости (т. е. по реакционной способности).

Основная идея данного исследования состояла в том, чтобы адаптировать для всего спектра промышленных GBS, производимых влажным или сухим способами, хорошо известные методы определения реакционной способности, применяющиеся, например, для натриево-кальциевых силикатных стекол. Гидравлические свойства GBS (прочность продуктов твердения, теплота гидратации) сильно различались даже при одних и тех же физических свойствах (тонине помола, характеристиках смеси с водой и др.). Впервые такие известные методы, как дифференциальная сканирующая калориметрия и измерение вязкости, были совместно применены для определения характеристик GBS, например, фиктивной температуры (или температуры стеклования), чтобы рассчитать скорость охлаждения жидких шлаков (после его завершения) и установить связь этой скорости с гидравлическими свойствами. Результаты исследования также стали важным вкладом в понимание причин различий в реакционной способности GBS, на основе которого можно оптимизировать их химический состав и/или технологию охлаждения.

Автор: А. Эренберг, Й. Дойбенер, Х. Борнхёфт, Н.Р. Саркос, Д. Харт

Рубрика: Наука и производство

Ключевые слова: гранулированный доменный шлак, минеральная добавка, цемент, стекло, фиктивная температура, энтальпия, теплота гидратации, динамика роста прочности