UPB-CTTIP Romdoc: Record#781: Rolul elementelor minore asupra formării şi reactivităţii clincherului de ciment Portland

Thesis /

ROMDOC-THESIS-2016-269

Rolul elementelor minore asupra formării şi reactivităţii clincherului de ciment Portland

Năstac, Daniela Cristina
2008-07-28

Abstract: FACULTATEA DE CHIMIE APLICATĂ ŞI ŞTIINŢA MATERIALELOR Teza de doctorat: Rolul elementelor minore asupra formării şi reactivităţii clincherului de ciment Portland Doctorand: ing. Daniela Năstac Conducător ştiinţific: Prof. dr. ing. Marcela Muntean Principalul obiectiv al acestei teze de doctorat l-a constituit analizarea rolului diferitelor elemente minore asupra modificărilor structurale ale alitului (principala fază mineralogică a clincherului Portland), procesului de clincherizare şi comportării la hidratare a clincherului Portland obţinut în laborator. Sursele de provenienţă ale acestor elemente au fost oxizii puri în cazul cercetărilor asupra alitului. Pentru studiile privind clincherele de laborator au fost utilizate materiale secundare cu potenţial pentru industria cimentului, precum şi combustibili alternativi. Teza constă din patru părţi, din care ultimele trei includ contribuţii originale ale autorului. În prima parte, capitolul 1, prezintă o sinteză a informaţiilor din literatura de specialitate privind influenţa elementelor minore şi în urme asupra proceselor de clincherizare şi hidratare. Cea de a doua parte, capitolul 2, descrie metodele de investigare utilizate şi sunt caracterizate materialele utilizate în experimentări. Partea a treia, capitolele 3 şi 4, este focalizată pe influenţa fosforului, staniului şi cadmiului asupra modificărilor structurale ale alitului, precum şi comportarea acestuia la hidratare. Investigaţiile prezentate în capitolul 5, sunt dedicate aplicaţiilor industriale, fiind prezentate experimentele care au utilizat două tipuri de materii prime secundare (cenuşă zburătoare, zgură de furnal) şi combustibili alternativi (deşeuri din industria petrolieră şi făină de oase). Au fost stabilite, pentru prima dată, domeniile de concentraţie a oxizilor de fosfor, staniu şi cadmiu în care are loc stabilizarea diferitelor forme polimorfe ale alitului. S-a evidenţiat formarea de faze cristaline noi şi au fost clar definite domeniile de concentraţie în care apar acestea. Identificarea planelor reticulare (hkl) în care există o probabilitate ridicată de apariţie a substituţiilor este reliefată prin utilizarea metodei proprii de analiză de profil a liniei ce foloseşte datele difracţiei de raze X. Mecanismele de substituţie au fost postulate pe baza rezultatelor experimentale. Modificările asupra parametrilor reţelei cristaline au fost determinate în cazul alitului cu adaosuri de fosfor. S-a urmărit formarea produşilor de hidratare la trei termene – 7, 28 şi 90 zile – şi s-au identificat tipurile de hidrosilicaţi de calciu formaţi în funcţie de conţinutul de adaosuri şi perioada de hidratare. Microstructura pastelor de alit hidratate a fost observată, urmărindu-se, în principal, prezenţa fosforului atât în zone constituite din produşi de hidratare, cât şi în zone rămase nehidratate. O metodă originală de analiză, pe două fracţiuni granulometrice, a fazelor mineralogice prezente în amestecul de materii prime este propusă în această teză. Investigarea aptitudinii la clincherizare a făinilor cu adaos de cenuşă şi zgură de furnal şi a comportării la hidratare a clincherelor obţinute în laborator folosind materiale alternative, indică posibilităţile de aplicabilitate industrială a rezultatelor cercetării. FACULTY OF APPLIED CHEMISTRY AND MATERIAL SCIENCE Doctoral thesis: The role of minor elements on the formation and reactivity of Portland cement clinker Doctoral student: Daniela Năstac Scientific supervisor: Prof Marcela Muntean, D.Sc. The main objective of the doctoral thesis has been the analysis of the influence of various minor elements on the structural changes in alite, the clinkering process and the behaviour at hydration of the Portland clinker obtained in the laboratory. The minor elements involved in the research on alite—the main clinker mineral phase in Portland clinker—came from pure oxides. The investigation regarding laboratory-obtained clinker employed cementitious materials and alternative fuels. The thesis consists of four parts, with the latter three bringing the original contribution of the author. The first part, Chapter 1, presents a synthesis of the information from literature with regard to the influence of minor elements and trace elements on clinker burning and hydration. The second part, Chapter 2, describes the methods of investigation and presents a characterisation of the materials employed in the experiments. The third part including Chapters 3 and 4 focuses on the influence of phosphorus, tin and cadmium on the structural changes in alite and alite behaviour at hydration. Chapter 5 is devoted to industrial applications, and presents the experiments which involved two types of secondary raw materials (fly ash and blast furnace slag) and alternative fuels (waste-derived fuels from the oil industry and meat-and-bone meal). The range of concentration of iron, tin and cadmium oxides within which various polymorphs of alite stabilise themselves have been established for the first time. The formation of new crystalline phases has been revealed and the ranges of concentration in which these phases occur have been clearly determined. The author used a genuine method of analysis of the XRD line profile to identify the planes (hkl) in which substitution has the highest probability of occurrence. The mechanisms of substitution were postulated on the basis of experimental results. The changes in cell parameters were determined for alite doped with phosphorus. The hydration products were monitored at 7, 28 and 90 days of hydration and the types of calcium silicate hydrate were defined with respect to the content in addition and the curing time. The microstructure of the hydrated alite pastes was also monitored with focus mainly on the presence of phosphorus both in hydrated and in unhydrated areas. The thesis presents a genuine method of analysis of two particle size fractions of mineral phases in the raw mix. The prospect of wide-scale applicability of the scientific research results was supported by investigations of burning ability of the raw mixes with addition of fly ash and blast furnace slag and the behaviour at hydration of the clinker obtained in the laboratory by employing alternative materials.

Keyword(s): Ciment Portland -- Teză de doctorat ; Reciclare (deşeuri, etc.) -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Record created 2016-06-21, last modified 2016-06-21

Rate this document:

Be the first to review this document.

Discuss this document:

Start a discussion about any aspect of this document.