Projekti / Programi
Hidratacija sistema Portland cement-apnenec-elektrofiltrski pepel in vpliv končne fazne sestave na sulfatno odpornost
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.02.07 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
Anorganski produkti |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T440 |
Tehnološke vede |
Nekovinska mineralna tehnologija |
Portland cement; mineralni dodatki; apnenec; elektrofiltrski pepel.
Raziskovalci (4)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.825 |
Povzetek
Portlandski cement z dodatkom apnenca se je v zadnjih desetletjih uveljavil kot standarden hidravličen material, ki v celoti izpolnjuje zahteve slovenskega standarda . Dodatek apnenca ima pomemben in pozitiven tako okoljevarstveni kot tudi energetski vidik zaradi zmanjševanja emisije toplogrednega CO2 kot posledice manjše proizvodnje energetsko zahtevnega klinkerja. Dodatek elektrofiltrskega pepela k cementu prvenstveno omogoča koristno porabo sicer odpadnega materiala pri kurjenju premogov ter v določenih primerih izboljša kemijske, fizikalne ter mehanske lastnosti končnega produkta.
Hidratacija cementa z dodatki apnenca ter elektrofiltrskega pepela je kompleksen skupek fizikalno-kemijskih reakcij ter njihovih interakcij. Potek reakcij, njihova kinetika ter medsebojni pozitivni in/ali negativni vplivi na končno fazno sestavo strjene cementna paste so poznani le bolj splošno in to največkrat le za specifično izbran sistem.
Namen naše raziskave je določiti časovni potek reakcij in nastanek hidratiziranih faz v hidravličnem sistemu Portland cement-apnenec-elektrofiltrski pepel ter v končni fazi ugotoviti povezave med dodatki apnenca ter elektrofiltrskega pepela in sulfatno odpornostjo strjene cementne paste. Sulfatna korozija je eden od najbolj škodljivih vzrokov propadanja betona, v katerem je strjena cementa pasta glavno vezivo ter nosilec vseh uporabnih lastnosti. V prisotnosti SO42- in CO32- anionov, vlage ter nizkih temperatur (10 C ali manj) v cementni pasti nastaja mineral taumasit, CaO.SiO2.CaCO3.CaSO4.15H2O, ki je glavni vzrok propadanja mehanskih lastnosti cementne paste ter posledično betona. Taumasit ima v svoji strukturi vezane tri vrste anionov (silikatne, sulfatne ter karbonatne), ki jih odvzame kalcijevemu silikatu hidratu (3CaO.2SiO2.3H2O), etringitu (3CaO.Al2O3.3CaSO4.26H2O) in tetra kalcijevemu monokarboaluminatu 11-hidratu (3CaO.Al2O3.CaCO3.11H2O), ki vsi nastajajo pri hidrataciji cementa z dodatkom apnenca.
Končni cilj projekta je podrobno poznavanje kinetike hidratacije, kvantitativno določanje fazne sestave hidratiziranih produktov ter na osnovi teh rezultatov končna določitev optimalne sestave hidravličnega sistema Portland cement-apnenec-elektrofiltrski pepel, ki bo imel visoko odpornost proti vplivom sulfatne korozije ob nezmanjšanih fizikalno-kemijskih in mehanskih lastnostih.
Pomen za razvoj znanosti
Znanost o nanomaterialih, kamor spadajo tudi hidratizirani cementi z dodatki, je trenutno v svetu v polnem razmahu, čeprav praktične uporabe, ki jih ti materiali omogočajo, še niso ustrezno izkoriščene. Z našimi raziskavami se vključujemo v moderne svetovne trende na področju nanocementov in se pridružujemo raziskovalni sferi, ki temu področju znanosti posveča vedno več pozornosti. Cement z mineralnimi dodatki, ki vplivajo na uporabne lastnosti, je pomemben nanomaterial. Vse njegove lastnosti (hidratacijo in razvoj hidratiziranih faz, kemijsko in sulfatno odpornost ter vplive okolja) je potrebno raziskati v mikro- in nanoobmočjih.
Pomembni vidiki programa so tudi sodelovanje z industrijskim partnerjem in sodelovanje z raziskovalnimi skupinami po svetu ter publiciranje in diseminacija doseženih rezultatov.
Pomen za razvoj Slovenije
Materiali, ki smo jih raziskali v okviru projekta, so zanimivi za slovensko industrijo cementa, predvsem za Salonit Anhovo, ki proizvaja podobne cemente in s katerim intenzivno sodelujemo že vrsto let. Razširitev proizvodnje z novimi, okolju prijaznimi cementi z mineralnimi dodatki, bi lahko pomembno pripomogla k zmanjšanju obremenitve okolja ter k večji konkurenčnosti podjetja na evropskih trgih.
Izboljšane korozijske in mehanske lastnosti cementov z mineralnimi dodatki potrjujejo smiselnost njihovega razvoja in podrobnejših raziskav s ciljem praktične uporabe na novih področjih v smeri trajnostnega razvoja novih veziv.
Uporaba pepela omogoča koristno porabo sicer odpadnega materiala ter zmanjšuje potrebe po deponijah v naravi. Uporaba pepela znižuje porabo naravnih surovin in ustvarja trend ohranjanja naravnih virov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
