Бесцементное сульфатно-шлаковое вяжущее с повышенным содержанием фосфоангидрита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для устойчивого развития человечества необходимым условием является снижение объема выбросов СО2, доля которых приходится на производство портландцемента. В этой связи актуальной является разработка альтернативных продуктов, одним из которых, переживающим свое второе рождение, является сульфатно-шлаковое вяжущее. В статье рассматриваются вопросы получения его бесцементной разновидности с избыточным содержанием фосфоангидрита, выступающего в роли сульфатного активатора твердения шлака. Установлена возможность получения водостойких бесцементных избыточно-сульфатно-шлаковых вяжущих (БИСШВ) с пределом прочности при сжатии затвердевшего камня до 50 МПа. Выявлены особенности процессов структурообразования и характер новообразований БИСШВ с содержанием фосфоангидрита 40%. По совокупности свойств разработанное вяжущее может стать эффективной заменой портландцемента при решении задач получения больших объемов бетона средних классов по прочности с низким тепловыделением и высокой сульфатостойкостью, в тех случаях, когда имеется возможность обеспечить благоприятный температурно-влажностный режим на протяжении 28–90 сут. Бесцементные избыточно-сульфатно-шлаковые вяжущие имеют перспективы дальнейшего развития, их производство и применение повлечет существенный положительный экологический и экономический эффект, который будет складываться из возможности утилизации фосфогипса в товарный продукт с высокой добавочной стоимостью, снижения выбросов CO2 в окружающую среду, высвобождения территорий, занятых складированием отходов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. И. Алфимова

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Автор, ответственный за переписку.
Email: alfimovan@mail.ru

канд. техн. наук, доцент

Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, 46

К. М. Левицкая

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова; Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Email: levickayalevickaya@gmail.com

мл. науч. сотрудник

Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, 46; 308015, Белгород, ул. Победы, 85

М. Ю. Елистраткин

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: mr.elistratkin@yandex.ru

канд. техн. наук, доцент

Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, 46

И. С. Никулин

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: ivanikulin@yandex.ru

канд. техн. наук, доцент

Россия, 129347, Москва, Ярославское ш., 26

А. Ф. Бурьянов

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Email: rga-service@mail.ru

д-р техн. наук, профессор

Россия, 129347, Москва, Ярославское ш., 26

Список литературы

  1. Саламанова М.Ш. Современные подходы к получению бесклинкерных вяжущих щелочной активации // Строительные материалы. 2021. № 9. С. 48–53. EDN: IGBBIZ. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-795-9-48-53
  2. Anand S., Vrat P., Dahiya R.P. Application of a system dynamics approach for assessment and mitigation of CO2 emissions from the cement industry. Journal of Environmental Management. 2006. Vol. 79 (4), pp. 383–398. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2005.08.007
  3. Башмаков И.А., Потапова Е.Н., Борисов К.Б., Лебедев О.В., Гусева Т.В. Декарбонизация цементной отрасли и развитие систем экологического и энергетического менеджмента // Строительные материалы. 2023. № 9. С. 4–12. EDN: DVGDSP. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-817-9-4-12
  4. Алфимова Н.И., Левицкая К.М., Елистраткин М.Ю., Бухтияров И.Ю. Суперсульфатированные цементы: обзорный анализ особенностей свойств, сырья, перспектив производства и применения // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2024. № 7. С. 8–24. EDN: QQDDQU. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2024-9-7-8-24
  5. Wu Q., Xue Q., Yu Z. Research status of super sulfate cement. Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 294. 126228. EDN: YOXEKY. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126228
  6. Liu S., Ouyang J., Ren J. Mechanism of calcination modification of phosphogypsum and its effect on the hydration properties of phosphogypsum-based supersulfated cement. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 24320. 118226. EDN: QZVPDN. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118226
  7. Juenger M.C.G., Winnefeld F., Provis J.L., Ideker J.H. Advances in alternative cementitious binders. Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41 (12), pp. 1232–1243. EDN: YCLVYR. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.11.012
  8. Levickaya K., Alfimova N., Nikulin I., Kozhukhova N., Buryanov A. The use of phosphogypsum as a source of raw materials for gypsum-based materials. Resources. 2024. Vol. 13. 69. EDN: XRXPKA. https://doi.org/10.3390/resources13050069
  9. Rashad A.M. Phosphogypsum as a construction material. Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 166, pp. 732–743. EDN: YJTHTS. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.08.049
  10. Alfimova N., Levickaya K., Nikulin I., Elistratkin M., Kozhukhova N., Anosov N. Effect of phosphogypsum origin and calcination temperature on characteristics of supersulfated cements. Journal of Composites Science. 2025. Vol. 025 (9). 146. EDN: TYOSKH. https://doi.org/10.3390/jcs9040146
  11. Wang Z., Sun T., Ouyang G., Li Z., Chen M., Li H., Wang K., Guo Y. Simultaneous enhanced phosphorus removal and hydration reaction: Utilisation of polyaluminium chloride and polyaluminium ferric chloride to modify phosphogypsum-based excess-sulphate slag cement. Journal of Cleaner Production. 2024. Vol. 476. 143712. EDN: BILTAR. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.143712
  12. Wang Z., Sun T., Ouyang G., Li H., Li Z., He J. Role of polyferric sulphate in hydration regulation of phosphogypsum-based excess-sulphate slag cement: A multiscale investigation. Science of The Total Environment. 2024. Vol. 948. 173750. EDN: FPSNLB. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173750
  13. Wang Z., Ouyang G., Li Z., Sun T., Li W., Deng Y., Chen J. Excess-sulphate phosphogypsum slag cement blended with magnesium ion: Part Ⅱ-the long-term microstructure characterisation and phase evolution. Construction and Building Materials. 2024. Vol. 431. 136513. EDN: NBMCRL. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136513
  14. Couvidat J., Diliberto C., Meux E., Izoret L., Lecomte A. Greening effect of concrete containing granulated blast-furnace slag composite cement: Is there an environmental impact. Cement and Concrete Composites. 2020. 113. 103711. EDN: QMNMSQ. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103711

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Морфология новообразований БИСШВ с 40%-м содержанием ФА в возрасте 28 (а) и 90 сут (b)

Скачать (531KB)
3. Рис. 2. Рентгенограммы БИСШВ с 40%-м содержанием ФА в возрасте 28 сут (синий) и 90 сут (красный); E – эттрингит; A – ангидрит; C – кальцит

Скачать (249KB)
4. Рис. 3. Морфология новообразований БИСШВ с 40%-м содержанием ФА в возрасте 180 сут: а – центральная область; b – поверхностный слой

Скачать (440KB)
5. Рис. 4. Рентгенограммы центральной части образца БИСШВ с 40%-м содержанием ФА в возрасте 180 сут: E – эттрингит; A – ангидрит; C – кальцит

Скачать (129KB)
6. Рис. 5. Изменение глубины погружения иглы автоматического прибора Вика E044N Vicatronic при определении сроков схватывания

Скачать (90KB)

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025