Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
УДК 666.76 Огнеупорные материалы и изделия (огнеупоры)
УДК 666.974.2 Жаростойкие бетоны. Огнеупорные бетоны
ГРНТИ 81.09 Материаловедение
ОКСО 18.06.01 Химическая технология
ББК 38 Строительство
ТБК 6 ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. МАТЕМАТИКА
Рост производства и совершенствованием технологий различных отраслей промышленности обусловливает потреб-ность в материалах, обеспечивающих долговечность футеровок тепловых агрегатов. Это предопределяется необходимо-стью создания высокоглиноземистых цементов (ВГЦ) несмотря на успехи, достигнутые в области расширения их ассор-тимента и улучшения качества, т.е. их создание является важной и актуальной задачей. Среди различных направлений исследований по повышению технических свойств ВГЦ внимание исследователей привлекает влияние изменения технологи-ческих параметров на процессы формирования цементного клинкера. Среди таких параметров особое внимание уделяется химическому составу сырьевой смеси, ее гомогенности, температуре обжига, скорости охлаждения, введению различных добавок и др. Отдельно стоит вопрос об огнеупорных свойствах высокоглиноземистых цементов. Задачей данного иссле-дования было рассмотрение физико-химических и технических свойств алюминатных цементов и установление основных проблем и перспектив использования алюминатных цементов для получения неформованных огнеупоров. Улучшение жаро-стойких свойств неформованных огнеупоров на основе алюминатных цементов может быть обеспечено введением в со-став сырьевой смеси при обжиге клинкера более огнеупорных добавок. Однако, в этом случае можно ожидать образование в составе цемента гидратационно неактивных соединений, которые могут привести к снижению прочности цемента. Методологической основой является анализ литературных данных по вопросу поиска, синтеза и применения огнеупорных добавок для алюминатных цементов. Результатом исследования стало выявление перечня добавок обеспечивающих более высокие жаропрочные свойства неформованных огнеупоров на основе алюминатных цементов. Наиболее перспективным и наиболее востребованным в настоящее время является использование соединений циркония в сочетании с минерализато-ром обжига. Также обоснована важность широкомасштабных научных исследований в этой области.
неформованные огнеупоры, алюминатные цементы, высокоглиноземистый цемент, прочность, огнеупорность, огнеупорные добавки, соединения циркония
1. Неформованные огнеупоры: Справочное издание: В 2-х томах. Т. И. Свойства и применение неформованных ог-неупоров / Под ред. И. Д. Кащеева. — 2-е изд. — М.: Тепло-техник, 2004. — 400 с.
2. Неформованные огнеупоры: Справочное издание: В 2-х томах. Т. 1. Книга 1. Общие вопросы технологии / Ю. Е. Пивинский. — 2-е изд. — М.: Теплотехник, 2004. — 448 с.
3. Некрасов К.Д. Жароупорный бетон. - М.: Пром-стройиздат, 1957. — 283 с.
4. Кузнецова, Т. В. Глиноземистый цемент / Т. В. Куз-нецова, Й. Талабер. – Москва: Стройиздат, 1988. – 272 с. – ISBN 5-274-00217-X. – EDN YQMMAP.
5. Кузнецова, Т. В. Алюминатные и сульфоалюминат-ные цементы / Т. В. Кузнецова. – Москва: Стройиздат, 1986. – 208 с. – EDN YRNAYL.
6. Кулиева, Б. А. Физико-химические свойства и обла-сти применения глиноземистого цемента / Б. А. Кулиева, А. Арыков, Д. Атаев // Вестник науки. – 2024. – Т. 2, № 4(73). – С. 653-656. – EDN XYRLQR.
7. Кривобородов Ю.Р. Специальные цементы: разно-видности, свойства и применение // Техника и технология силикатов. 2023. Т. 30. № 1. С. 84-91
8. Alonso M.C., Vera-Agullo J., Guerreiro L., Flor-Laguna V., Sanchez M., Collares-Pereira M. Calcium aluminate based cement for concrete to be used as thermal energy storage in solar thermal electricity plants Original Research Article // Cement and Concrete Research, Volume 82, April 2016, Pages 74-86
9. Тейлор, Х.Ф.У. Химия цемента / Х.Ф.У. Тейлор. – М.: Мир, 1996. – 560 с.
10. Yongpan Tian, Xiaolin Pan, Haiyan Yu, Ganfeng Tu. Formation mechanism of calcium aluminate compounds based on high-temperature solid-state reaction. Original Research Ar-ticle // Journal of Alloys and Compounds, Volume 670, 15 June 2016, Pages 96-104
11. Di Zhang, Xiaolin Pan, Haiyan Yu, Yuchun Zhai. Min-eral Transition of Calcium Aluminate Clinker during High-Temperature Sintering with Low-lime Dosage Original Research Article // Journal of Materials Science & Technology, Volume 31, Issue 12, December 2015, Pages 1244-1250
12. Анализ структурно-фазового состояния моноалю-мината кальция / Ю. А. Абзаев, Ю. С. Саркисов, Т. В. Кузнецо-ва [и др.] // Инженерно-строительный журнал. – 2014. – № 3(47). – С. 56-62. – DOIhttps://doi.org/10.5862/MCE.47.6. – EDN SBZAHX.
13. Влияние режимов термообработки на процесс син-теза кальций-алюминатных фаз в технологии особо чистого высокоглиноземистого цемента / М. А. Трубицын, М. Н. Япрынцев, Л. В. Фурда [и др.] // Вестник Белгородского гос-ударственного технологического университета им. В.Г. Шу-хова. – 2022. – № 2. – С. 84-93. – DOIhttps://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-7-2-84-93. – EDN TOWZFY.
14. Impact of Precursor Granulometry on the Synthesis of Calcium-Aluminate Phases / M. A. Trubitsyn, L. V. Furda, M. N. Yapryntsev [et al.] // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2023. – Vol. 96, No. 3. – P. 297-309. – DOIhttps://doi.org/10.1134/s1070427223030059. – EDN PSUXEE.
15. Гусев Б.В., Кривобородов Ю.Р., Самченко С.В. Тех-нология портландцемента и его разновидностей: Учебное пособие / Москва, 2016. 113 с.
16. Бурлов И.Ю. Синтез алюминатных и алюмоферрит-ных клинкеров в печи плазменного типа/ Атореф. дисс. на соискание уч. степени кад. наук – М - 2002.-17 с.
17. Кривобородов Ю.Р., Самченко С.В. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров / Анали-тический обзор / Сер. I Цементная промышленность Том Выпуск 2. Москва, 1991.
18. Кузнецова, Т. В. Глиноземистый цемент и его разно-видности – Москва: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1975. – 48 с.
19. Kuznetsova, T. V. Development of compositions for refractory material containing aluminomagnesian spinel / T. V. Kuznetsova, N. S. Tret'yakova // Glass and Ceramics. – 2004. – Vol. 61, No. 5-6. – P. 154-156. – DOIhttps://doi.org/10.1023/B:GLAC.0000043078.27925.b4. – EDN LIQAOP.
20. Совершенствование свойств глинозёмистого цемен-та и его применение / С. В. Самченко, Т. А. Лютикова, Т. В. Кузнецова, Т. Г. Дудоладова // Цемент и его применение. – 2006. – № 3. – С. 46-48. – EDN HUZJMV.
21. Самченко, С. В. Влияние микропримесей на фазовый состав глиноземистых цементов / С. В. Самченко, Т. В. Куз-нецова // Современные задачи инженерных наук : сборник научных трудов Симпозиума и Международного научно-технического Форума, Москва, 11–12 октября 2017 года. – Москва: Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина, 2017. – С. 102-105. – EDN YPCBMV.
22. Гусев, Б. В. Свойства глиноземистых цементов при различных режимах кристаллизации расплава / Б. В. Гусев, Т. В. Кузнецова, С. В. Самченко // ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии : Тезисы докладов в 5 томах, Екатеринбург, 26–30 сентября 2016 года / Уральское отде-ление Российской академии наук. Том 3. – Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2016. – С. 150. – EDN XXTGWL.
23. Jin-hong Li, Bi-ya Cai, Wu-wei Feng, Yu-qin Liu, Hong-wen Ma. Investigations on phase constitution, mechani-cal properties and hydration kinetics of aluminous cements containing magnesium aluminate spinel // Ceramics Interna-tional, Volume 39, Issue 7, September 2013, Pages 8393-8400
24. Braulio M.A.L., Morbioli G.G., Milanez D.H., Pan-dolfelli V.C. Calcium aluminate cement source evaluation for Al2O3–MgO refractory castables // Ceramics International, Volume 37, Issue 1, January 2011, Pages 215-221
25. Куколев Г.В. Химия кремния и физическая химия силикатов. – М: Высшая школа, 1966, - 463 с.
26. Куколев Г.В., Ройзен А.И. Огнеупорные бетоны с повышенными огневыми свойствами // Огнеупоры, 1949, №2, С. 11-12.
27. Кравченко И.В. Глиноземистый цемент. - М.: Гос-стройиздат, 1961, - 175 с.
28. Мельник М.Т., Илюха Н.Г. Шаповалова Н.Н. Огне-упорные цементы. – Киев: Вища школа. – 121 с.
29. Ewais E.M.M., Khalil N.M., Amin M.S., Ahmed Y.M.Z., Barakat M.A. Utilization of aluminum sludge and alu-minum slag (dross) for the manufacture of calcium aluminate cement // Ceramics International, Volume 35, Issue 8, December 2009, Pages 3381-3388
30. Arbi K., Palomo A., Fernández-Jiménez A. Alkali-activated blends of calcium aluminate cement and slag/diatomite // Ceramics International, Volume 39, Issue 8, December 2013, Pages 9237-9245
31. Kouznetsova, T. V. The use of vanadium production waste to produce alumina cement / T. V. Kouznetsova, Y. R. Krivoborodov, I. Y. Burlov // American Concrete Institute, ACI Special Publication, Moscow, 06–07 июня 2018 года. Vol. 326. – Moscow: American Concrete Institute, 2018. – EDN EWRJVH.
32. Никитина, М. А. Оценочная характеристика качества кальциево- алюминатного цемента с использованием техно-генных материалов / М. А. Никитина, И. Н. Борисов, Т. И. Тимошенко // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. – 2020. – № 4(61). – С. 16-25. – EDN BTPQXY.
33. Перспективы использования глиноземсодержащих отходов промышленности в производстве жаростойких бе-тонов / А. И. Хлыстов, С. В. Соколова, М. Н. Баранова [и др.] // Экология и промышленность России. – 2021. – Т. 25, № 7. – С. 13-19. – DOIhttps://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-7-13-19. – EDN RDZYBR.
34. Исследование возможности использования алюми-натных отходов алюминиевых сплавов для получения гли-ноземистого цемента / А. А. Крутилин, Т. В. Крапчетова, Н. А. Инькова, О. К. Пахомова // Вестник Томского государ-ственного архитектурно-строительного университета. – 2023. – Т. 25, № 6. – С. 125-138. – DOIhttps://doi.org/10.31675/1607-1859-2023-25-6-125-138. – EDN ZUZWRN.
35. Эваис Э.М., Ахмед Й.М.З., Халил Н.М., Амин М.С., Баракат М.А. Использование алюминиевого шлама и алюми-ниевого шлака (окалины) для изготовления глиноземистого цемента // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 11-12. С. 61-69. EDN: OJBQWR
36. Илюха Н.Г. Цементы специального назначения на основе алюминатов щелочноземельных элементов и двой-ных оксидов. Автореф. дисс. д-ра техн. наук. – Харьков, 1984. – 48 с. (для служебного пользования).
37. Самченко С.В. Формирование и генезис структуры цементного камня: монография / С. В. Самченко. Москва: Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2016. 284 с.
38. Matusinović T, Šipušić J, Vrbos N. Porosity–strength relation in calcium aluminate cement pastes // Cement and Con-crete Research, Volume 33, Issue 11, November 2003, Pages 1801-1806
39. Krivoborodov, Y. R. Refractory Concrete Based on High-Alumina Cement and Clinker Filler / Y. R. Krivoborodov, T. V. Kuznetsova, S. V. Samchenko // Refractories and Industri-al Ceramics. – 2021. – Vol. 62, No. 2. – P. 153-156. – DOIhttps://doi.org/10.1007/s11148-021-00575-8. – EDN HCXKHL
40. Krivoborodov, Y. R. Structural Changes in Refractory Calcium Aluminate Cement Concrete / Y. R. Krivoborodov, T. V. Kuznetsova, S. V. Samchenko // Refractories and Industrial Ceramics. – 2018. – Vol. 59, No. 2. – P. 151-155. – DOIhttps://doi.org/10.1007/s11148-018-0197-1. – EDN BREKVE.
41. Кузнецова, Т. В. Изменения свойств высокоглинозе-мистого цементного камня при нагревании / Т. В. Кузнецова // Сухие строительные смеси. – 2018. – № 1. – С. 26-28. – EDN XQIBHV.
42. Кузнецова, Т. В. Изменения свойств высокоглинозе-мистого цементного камня при нагревании / Т. В. Кузнецова // Технологии бетонов. – 2017. – № 11-12(136-137). – С. 40-42. – EDN YMQQBM.
43. Минералогический состав продуктов гидратации алюминатных цементов / Г. М. Калатози, Х. В. Урманова, Д. Д. Нецвет [и др.] // Региональная архитектура и строитель-ство. – 2024. – № 1(58). – С. 40-46. – DOIhttps://doi.org/10.54734/20722958_2024_1_40. – EDN IHRXPU.
44. Neven Ukrainczyk, Tomislav Matusinović. Thermal properties of hydrating calcium aluminate cement pastes // Ce-ment and Concrete Research, Volume 40, Issue 1, January 2010, Pages 128-136
45. Peiming Wang, Linglin Xu. Hydration properties of portland cement plus calcium aluminate cement at 0∼20°C // Procedia Engineering, Volume 27, 2012, Pages 253-260
46. Nasser Y. Mostafa, Z.I. Zaki, Omar H. Abd Elkader. Chemical activation of calcium aluminate cement composites cured at elevated temperature // Cement and Concrete Compo-sites, Volume 34, Issue 10, November 2012, Pages 1187-1193
47. Klaus S.R., Neubauer J., Goetz-Neunhoeffer F. Hydra-tion kinetics of CA2 and CA—Investigations performed on a synthetic calcium aluminate cement // Cement and Concrete Research, Volume 43, January 2013, Pages 62-69
48. Valentin Antonovič, Jadvyga Kerienė, Renata Boris, Marius Aleknevičius. The Effect of Temperature on the For-mation of the Hydrated Calcium Aluminate Cement Structure // Procedia Engineering, Volume 57, 2013, Pages 99-106
49. Xuejun Shang, Guotian Ye, Yaqian Zhang, Huanhuan Li, Dan Hou. Effect of micro-sized alumina powder on the hy-dration products of calcium aluminate cement at 40 °C // Ceram-ics International, Volume 42, Issue 13, October 2016, Pages 14391-14394
50. Кривобородов Ю.Р., Бойко А.А. Влияние минераль-ных добавок на гидратацию глиноземистого цемента // Тех-ника и технология силикатов. 2011. Т. 18. № 4. С. 12-15.
51. Önder Kırca, İ. Özgür Yaman, Mustafa Tokyay. Com-pressive strength development of calcium aluminate cement–GGBFS blends // Cement and Concrete Composites, Volume 35, Issue 1, January 2013, Pages 163-170
52. Małgorzata Niziurska, Jan Małolepszy, Grzegorz Mala-ta. The Influence of Lithium Carbonate on Phase Composition of Calcium Aluminate Cement Paste // Procedia Engineering, Volume 108, 2015, Pages 363-370
53. Ru Wang, Pei-Ming Wang. Formation of hydrates of calcium aluminates in cement pastes with different dosages of SBR powder. Construction and Building Materials, Volume 25, Issue 2, February 2011, Pages 736-741
54. Нефедьев, А. П. Смешанное вяжущее на основе гли-ноземистого цемента и метакаолина / А. П. Нефедьев, Д. Ю. Коссов, Т. В. Кузнецова // Сухие строительные смеси. – 2014. – № 2. – С. 28-30. – EDN TAQHEN.
55. David Torréns-Martín, Lucia Fernández-Carrasco, Sa-grario Martínez-Ramírez. Hydration of calcium aluminates and calcium sulfoaluminate studied by Raman spectroscopy // Ce-ment and Concrete Research, Volume 47, May 2013, Pages 43-50
56. Chotard T., Gimet-Breart N., Smith A., Fargeot D., Bonnet J.P., Gault C. Application of ultrasonic testing to de-scribe the hydration of calcium aluminate cement at the early age // Cement and Concrete Research, Volume 31, Issue 3, March 2001, Pages 405-412
57. Garcı́a del Cura, P. Garcés, E. Garcı́a Alcocel. Petro-graphical analysis of calcium aluminate cement mortars: Scan-ning electron microscopy and transmitted light microscopy // Cement and Concrete Research, Volume 29, Issue 12, December 1999, Pages 1881-1885
58. Ana Cuesta, Rodrigo U. Ichikawa, Diana Londono-Zuluaga, Angeles G. De la Torre, Isabel Santacruz, Xavier Turril-las, Miguel A.G. Aranda. Aluminum hydroxide gel characteriza-tion within a calcium aluminate cement paste by combined Pair Distribution Function and Rietveld analyses // Cement and Concrete Research, Volume 96, June 2017, Pages 1-12
59. Yang Liu, Muyu Liu, Hua Li, Guitao Luo, Hongbo Tan, Qimin Liu Hydration kinetics of Portland cement shifting from silicate to aluminate dominance based on multi-mineral reactions and interactions // Materials & Design 233 (2023) 112228, doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112228
60. Самченко С.В., Кривобородов Ю.Р. Влияние дис-персности специального цемента на структуру твердеющего камня // Вестник Белгородского государственного техноло-гического университета им. В.Г. Шухова. 2003. № 5-2. С. 238-240.
61. Самченко С.В., Зорин Д.А., Борисенкова И.В. Влия-ние дисперсности глиноземистого шлака и сульфоалюми-натного клинкера на формирование структуры цементного камня // Техника и технология силикатов. 2011. Т. 18. № 2. С. 12-14.
62. Bruni Y.L., Garrido L.B., Aglietti E.F. Reaction and phases from monoclinic zirconia and calcium aluminate cement at high temperatures // Ceramics International, Volume 38, Issue 5, July 2012, Pages 4237-4244
63. Eun-Hee Kang, Jun-Sang Yoo, Bo-Hye Kim, Sung-Woo Choi, Seong-Hyeon Hong. Synthesis and hydration behav-ior of calcium zirconium aluminate (Ca7ZrAl6O18) cement // Cement and Concrete Research, Volume 56, February 2014, Pages 106-111
