REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V doktorski disertaciji smo proučevali vpliv različnih temperatur (od 5 do 60 °C) na hidratacijo belitno-ye’elimitno-feritnega cementa. Nihanja v temperaturi lahko povzročijo spremembe v fazni sestavi, kinetiki hidratacije in mehanskih lastnostih. Poleg temperature na hidratacijo teh cementov vplivajo tudi drugi dejavniki, kot so sestava cementnega klinkerja, količina kalcijevega sulfata in vrsta sekundarnih surovin, uporabljenih v surovinski mešanici, kar je bilo prav tako proučevano v disertaciji.
Cementni klinkerji z različnimi faznimi sestavami so bili sintetizirani iz različnih naravnih in sekundarnih surovin. Cement je bil pripravljen z dodajanjem sadre cementnemu klinkerju na podlagi izbranih M-razmerij. Kinetiko hidratacije smo proučevali z izotermno kalorimetrijo. Mikrostrukturo in sestavo faz hidratiziranih cementov pri izbranih časih hidratacije smo preiskovali z XRD, TGA, SEM/EDXS, FE/SEM, NMR in TEM. Razvoj tlačnih trdnosti vzorcev je bil določen, poroznost pa je bila ocenjena z MIP. Raziskane so bile reološke lastnosti cementnih past z rotacijskimi in oscilatornimi testi. Termodinamski model je bil vzpostavljen z uporabo programa GEMS in primerjan z eksperimentalnimi podatki.
Višje temperature znatno pospešijo zgodnjo hidratacijo. Ye’elimit in sadra hitro reagirata pri višjih temperaturah, kar vodi do višje začetne tlačne trdnosti. Hidratacija belita se povečuje s temperaturo. Pri višjih temperaturah nastane manj etringita zaradi povečane topnosti, vendar več monosulfata. Pri višjih temperaturah nastane več silicijevega hidrogranata kot strätlingita in več C―S―H iz belita, kar poveča tlačno trdnost. Pri 60 °C je prisoten C―A―S―H, saj višje temperature spodbujajo večjo vgradnjo aluminija iz raztopine. Pri 5 °C opazimo gosto, enotno mikrostrukturo, medtem ko je pri višjih temperaturah bolj raznolika in prepletena. Kemijska sestava etringita in strätlingita se ne spreminja pri različnih temperaturah, v silicijevem hidrogranatu in C―S―H pa je več železa prisotnega pri nižjih temperaturah. Pri nizkem v/c je pozna hidratacija belita upočasnjena, saj ye’elimite porabi več vode. V tem primeru imajo cementi, negovani pri 60 °C, več preostale sadre, manj etringita in C―S―H v poznejših fazah, in nižjo trdnost, kar kaže na nižjo stopnjo hidratacije.
Več dodane sadre cementnemu klinkerju pospešuje hidratacijo. Pri višjih M-razmerjih nastane več etringita in manj monosulfata, kar vpliva na tlačno trdnost, saj več etringita pomeni večjo trdnost. Če je več belita v klinkerju, nastane več silicijevega hidrogranata in C―S―H in manj strätlingita. Cement iz rdečega blata kaže pospešeno hidratacijo, zaradi več mayenita in alkalijskih sulfatov v primerjavi s cementom iz naravnih surovin in z odpadnim betonom. Vpliv sekundarnih surovin na hidratacijske procese belita in ferita je bolj opazen pri 5 °C, vendar je veliko manjši pri višjih temperaturah, medtem ko je vpliv na hidratacijo ye’elimita še manjši v primerjavi z belitom.
Višje temperature vodijo do povečanega elastičnega modula zaradi pospešene hidratacije, medtem ko se le-ta razvije prej zaradi hitrega nastajanja strukture pri višjih temperaturah. Količina ye'elimita poveča viskoznost, medtem ko je elastični modul nižji, kar je pripisano njegovi šibkejši strukturi.