Фізико-хімічні засади одержання спеціальних цементів на основі композицій системи CaО – BaО – Al₂O₃ – Fe₂O₃ – SiO₂

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертацію присвячено створенню фізико-хімічних засад одержання спеціальних цементів з високою міцністю, жаро- та вогнетривкістю, сульфатостійкістю, стійкістю до дії жорсткого радіаційного випромінювання на основі силікатів, алю-мінатів, феритів і алюмоферитів кальцію та барію за рахунок цілеспрямованого фо-рмування фазового складу і структури клінкеру та цементного каменю. Запропоновано концепцію розрахунку ентальпій утворення неорганічних оксидних сполук; систематизовано базу термодинамічних даних сполук системи; на основі встановлених фазових рівноваг уточнено та досліджено субсолідусну будову барійвмісних потрійних систем та вперше встановлено будову чотирикомпонентної системи CaО - BaО – Al₂O₃ – Fe₂O₃ багатокомпонентної системи CaО - BaО – Al₂O₃ – Fe₂O₃ – SiO₂; розвинуто та удосконалено теорію оцінки ймовірності прояву в’яжучих властивостей неорганічними оксидними сполуками із залученням концепції електронегативності; виявлено стабільні комбінації фаз, що обумовлюють одер-жання в’яжучих матеріалів поліфункціонального призначення на основі силікатів, алюмінатів, феритів і алюмоферитів кальцію та барію. Встановлено особливості перебігу процесів фазоутворення та гідратації кальційбарійвмісних цементів, визначено фазовий склад клінкерів та продуктів гідратації спеціальних цементів. Розроблено склади високоміцних спеціальних кальційбарійвмісних цементів, визначено їх основні фізико-механічні та технічні властивості. Розроблено ресурсо-зберігаючу технологію отримання кальційбарійвмісних силікатних та алюмінатних цементів з використанням відходів хімічної промисловості. Композиційні матеріали, одержані на основі розроблених спеціальних цементів, апробовано в промислових та напівпромислових умовах з позитивними висновками, а результати досліджень впроваджено у практику навчального процесу.

Thesis for the doctor of technical sciences degree in specialty 05.17.11 – Technolo-gy of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2021. The dissertation is devoted to creation of physical and chemical fundamentals of obtaining the special cements with high strength, heat and fire resistance, sulfate resistance, resistance to action of hard radiation on the basis of silicates, aluminates, ferrites and alumoferrites of calcium and barium due to directed formation of clinker and cement stone structures. The concept of calculation of formation enthalpies for inorganic oxide compounds is proposed; thermodynamic database of the system compounds has been systematized; taking into account the revealed phase equilibria the subsolidus structure of barium-containing ternary systems has been reconsidered and investigated as well as the structure of the quaternary system CaО - BaО – Al₂O₃ – Fe₂O₃ of the multicomponent system CaО - BaО – Al₂O₃ – Fe₂O₃ – SiO₂ has been determined for the first time; the theory of estimation of the binding properties availability for inorganic oxide compounds by using the concept of electronegativity has been developed and improved; stable phase combinations, which lead to the obtaining the binders for multifunctional purposes based on silicates, aluminates, ferrites and alumoferrites of calcium and barium, have been revealed. The features of the phase formation and hydration processes of calcium-barium-containing cements have been ascertained, the phase compositions of clinkers and hydration products of special cements have been determined. Compositions of high-strength special calcium-barium-containing cements have been developed, their main physico-mechanical and technical properties have been determined. Resource saving technology for obtaining the calcium-barium-containing silicate and aluminate cements using the chemical industry waste has been developed. Composite materials obtained on the basis of developed special cements were tested in industrial and semi-industrial conditions with positive conclusions, and the results of research have been incorporated into the practice of academic process.