ترجمه سیمان های کلسیم آلومینات

توضیحات

عنوان فارسی: سیمان های کلسیم آلومینات – مواد خام اولیه، تفاوت ها، آبپوشی (هیدراتاسیون ) و خواص

عنوان انگلیسی:

Calcium Aluminate Cements – Raw Materials, Differences, Hydration and Properties

مقدمه:

سیمان با درصد بالای آلومینا (اکسید آلومینیوم) در انگلستان بعد از جنگ جهانی اول، به­طور گسترده­ای مورد استفاده قرارگرفت. درصد بالای آلومینا بیان­کننده­ی این موضوع می­باشد، که این سیمان نسبت به سیمان پورتلند[1] حاوی مقادیر بالاتری از اکسید آلومینیوم می­باشد. تعداد زیادی از تحقیقات بر روی سیمان­های کلسیم آلومینات تاکنون ارائه شده­است، اولین آنها در سال 1850 بود و اولین ثبت اختراع در این زمینه در سال 1888(اسکریونور و کاپماس، در هولت 1998) ارائه شد. مشهورترین آنها در این زمینه، کار بید (1909، 1926) می­باشد که مرتبط با یک ثبت اختراع سال 1909 است، که در آن با استفاده از هیدروکسید آلومینیوم یا بعضی مواد مشابه با آلومینیوم یا غنی­شده با آهن، با درصد کمی از SiO₂ و سنگ آهک، سیمان مورد نظر ساخته­شده­است. در سال 1918، برای اولین بار نام تجاری Ciment Lafarge Fondue مورد استفاده قرارگرفت. ضمنا در آمریکا، اسپک­من (a,b1910و 1908) مواد حاوی خواص سیمانی را توسعه دادند که تحت نام تجاری “سیمان­های طبیعی Alca” به بازار عرضه شد. ثبت اختراع­های زیادی به­کارگرفته و واگذار شد ( بیتس 1921). توصیفی از سیمان­های غیر پورتلند[2] توسط موژن و همکاران ارائه شده­است (1992).

دلیل این­که محققان به دنبال مواد سیمانی جایگزین هستند، تولید و توسعه­ی سیمان­هایی با پایداری بهبودیافته در برابر خوردگی سولفات می­باشد. امروزه، سیمان­های کلسیم آلومینات مخصوصا به خاطر خواص ممتازشان، مورد استفاده قرارمی­گیرند (براون، کسل 1977)، که بعضی از آنها در جدول 1 لیست شده است.

سیمان­های کلسیم آلومینات کاربردهای مخصوصی دارند و بنابراین به­طور گسترده مورد استفاده­قرارمی­گیرند، برخلاف این واقعیت که ساخت وساز با CAC، در سراسر جهان به­هیچ­وجه قابل مقایسه با سیمان­های پورتلند معمولی (OPCs[3]) نمی­باشد (هوهل وهمکاران 1936، گارسز و همکاران 1997، جورج و همکاران 1996، 1980a,b، 1983، 1990، 1997، جورج و مونتگومری 1992، جورج و راچر 1996، گارتنر و همکاران 2002). اسکریونر و تیلور (1990) و اسکریونر و همکاران (1997a,b) سیمان­های کلسیم آلومینات و تحولات ریزساختاری[4] و کاربرد آنها را توصیف کرده­اند. استفاده برای اهداف آزمایشگاهی بوسیله­ ی آیور و همکاران (1995) توصیف شده­است. آنالیز حرارتی برای گراویمتری گرمایی[5] شکست و تشکیل CAC[6] (Calcium aluminate cement)، توسط چوداک و همکاران (1982، 1987) مورد بحث قرارگرفته­است. بتن­های CAC و واکنش­ها، بوسیله ­ی دانستر و همکاران (1997،2000) مورد مطالعه قرارگرفت و دلوی و همکاران (1996) به اصطلاح، “پورتلند فند[7]” را مطالعه کردند.

مواد خام اولیه:

CACها عمدتا از سنگ آهک و هیدروکسید آلومینیوم ساخته می­شوند (بولجر 1997). بعضی مواقع، آهک هیدراته[8]، خاک سرخ[9]، هیدروکسید آلومینیوم (والتون 1986، سهنک 1995)، یا آلومینا نیز به عنوان ماده خام اولیه مورد استفاده قرارمی­گیرد. با افزایش محتوای سیلیکا (بزرگتر از 6 تا 8 درصد وزنی) و محتوای آهن در حد متوسط، کیفیت کاهش پیدا می­کند. همچنین، ناخالصی­ها همانند تیتانیوم، منیزیوم و اکسیدهای آلکالی، کیفیت را بدلیل تشکیل فازهای دیگر کاهش می­دهند. مواد خام اولیه همچنین می­توانند شامل بسیاری از مواد مختلف معدنی در مقادیر کم باشند. فازهای اصلی در جدول 2 ذکر شده­است. کیفیت­های مختلف از سنگ آهک و علی­الخصوص هیدروکسید آلومینیوم در بازار وجود دارد و بر روی قیمت نهایی محصول تاثیرگذار می­باشد (کیسکایراس 1960). بعضی از انواع مخصوص CAC همچنین می­تواند شامل منگنز در مقادیر بالا باشد، حتی مقادیر منگنز می­تواند تا تشکیل سیمان منگنز نیز افزایش پیدا کند (پلمن و اوبرست-پاتبرگ 2001).

CACهای سفید با مقادیر کم آهن و سیلیکا به­عنوان کاربردهای ماده ساختمانی نسوز مورد استفاده قرارمی­گیرند و بنابراین بشدت وابسته به کیفیت مواد خام اولیه می­باشند. این ترکیب­ها با استفاده از دیاگرام­های فازی می­توانند بهتر توضیح داده­شوند. تحقیقات معمولی روی ترکیب درصدهای فازها شامل مطالعه­ی دیاگرام­های فازی توسط هوهل و همکاران (1936)، میجلی (1968)، سورنتینو و گلاسر (1975،1976) کالجا (1980) و سوری و همکاران (1994) انجام شده است.

کاربرد روش­های جدید سنتز شامل تکنیک­های سل-ژل بوسیله­ی پچینی (1967)، پیج و همکاران (1991)، پتریکین و کاکیهانا (2004)، استفان و ویلهلم (2004)، پالو و همکاران (2007)، راب (2010) و راب و پلمن (2009 a,b,c,d,e، 2010 a,b,c) توصیف شده­است.

جورج و کوورکرز (جورج 1976، 1980a,b، 1983، 1990؛ جورج و کاتین 1982؛ جورج و مونتگومری 1992؛ جورج و راچر 1996) سیمان­های آلومینیوم­دار صنعتی مختلف و تولید و استفاده­ی آنها را توصیف کرده­اند. شرح ساختمان­های بتنی موجود توسط بیت (1984) انجام شد.

مواد خام اولیه اکسید آهن توسط کارل و همکاران (1987) توصیف شد. استفاده و کاربرد CAC بوسیله­ی بایکس و همکاران (1990a,b) توصیف شد. پارکر (1954) تشکیل CAC و همچنین کاربرد آنها به عنوان ماده­ی نسوز ساختمانی را توصیف کردند. مواد معدنی معمول و بعضی از پارامترهای کریستالوگرافی که در مواد خام اولیه­ی CAC وجود دارند، در جدول 2 خلاصه شده است.

تولید (ساخت) CAC

ساخت سیمان­های کلسیم آلومینات از راه­های مختلفی ممکن می­باشد. به­طور برجسته، سه روش اصلی مورد استفاده قرار می­گیرد، اگرچه سایر روش­ها نیز در منابع ذکر شده­اند. شکل­های 1، 2 و 3 به­طور شماتیک روش­های تولید کوره­ی بار[1] ، کوره­ی مخزن[2] و کوره­های دوار[3] CAC را نشان می­دهند. ساخت هم می­تواند با ذوب کامل مواد اولیه اتفاق بیفتد و هم با تکنولوژی واکنش حالت جامد مجزا[4] (آندرگ 1931؛ یی و همکاران 2002). سنتز نانویی فازها بوسیله­ی دیتمیر (2001) و راب (2010) توصیف شده­است.

یک بررسی اجمالی از روش­های مختلف تولید CAC در جدول 3-5 آمده است. بررسی­های اجمالی دیگر از روش­های مختلف تولید، توسط تالابر (1974)، چو (1981a,b)، پزون (1988)، گتزنانهوفر (1990)، کوزمنکوف وهمکاران (1991) و موتزت (1998) انجام شده است. اسپوهن (1954، 1961)، سیدل و همکاران (1978) و باکالکین و همکاران (1986) یک سیستم کوره­ی بالابار[5] را توصیف کرده­اند.

تفاوت­ها در محصول نهایی می­تواند بدلیل تاثیر شرایط پخت، ترکیب درصد مواد خام اولیه، سایز دانه­های مواد خام اولیه و ترکیب درصد مینرالی مواد خام اولیه، ایجاد شود. ترکیب درصد فازها نیز از نوع میزان گرمایش و شرایط اکسیدایون و احیا، تاثیر می­پذیرد. یک برنامه­ی تحقیقاتی معمول برای بهینه­سازی مخلوط­های کلینکر کلسیم آلومینات[6] توسط موتزت (1998) و اوبرست-پاتبرگ (1995، 1996) توصیف شده­است.

فازهای مختلفی که هنگام فرآیند گرمایش تشکیل می­شوند، می­توانند بوسیله­ی پراش اشعه­ی ایکس[7] مانیتور شوند. خط سیر (رگه­های) تشکیل فازهای مختلف به­طور شماتیک در شکل­های زیر (شکل­های 4 تا 11) نمایش داده شده است. تشکیل فازهای جدید نه تنها به ترکیب درصد شیمیایی و مینرالی  آنها بستگی دارد، بلکه با پایداری تشکیل فازها در دماهای مختلف نیز در ارتباط می­باشد. در حضور آهن و سیلیکون یا سایر تغییرات عنصری جزئی، فازهای اضافی نیز پایدار می­شوند.

توجه:

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.