Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электромагнитная совместимость из вулканических пород ( Лулео , Швеция , 2020 г.)

Энергетически модифицированные цементы (ЭМС) представляют собой класс цементов, изготовленных из пуццоланов (например, летучей золы , вулканического пепла , пуццолана ), кварцевого песка , доменного шлака или портландцемента (или смесей этих ингредиентов). [1] Термин «энергетически модифицированный» возникает на основании процесса механохимии, применяемого к сырью, более точно классифицируемого как «высокоэнергетическая шаровая мельница» (HEBM). Это вызывает, среди прочего, термодинамическое преобразование материала, повышающее его химическую активность . [2]Для ЭМС используемый процесс HEBM представляет собой уникальную форму специализированного вибрационного фрезерования, обнаруженную в Швеции и применяемую только к цементным материалам, здесь называемую «активацией ЭМС». [3]

Энергетически модифицированные цементы имеют широкий спектр применения. Например, ЭМС использовались в бетоне для крупных инфраструктурных проектов в США, что соответствует стандартам США для бетона. [4]

Обоснование [ править ]

Кампус Технологического университета Лулео (LTU) в Лулео , Швеция

Термин «энергетически модифицированный цемент» включает простой термодинамический дескриптор для обозначения класса цементов, производимых с использованием специализированного высокоинтенсивного процесса измельчения, впервые открытого в 1993 году в Технологическом университете Лулео (LTU) в Швеции . [5] [6] Процесс трансформации инициируется полностью механически, а не при непосредственном нагревании материалов. [6] [7] [8] Механизмы механохимических превращений часто сложны и отличаются от «традиционных» термических или фотохимических механизмов. [9] [10] Эффекты HEBM-преобразования вызывают термодинамические изменения, которые, в конечном итоге, находятся в модифицированномЭнергия Гиббса . [11] Процесс увеличивает связывающую способность и скорость химической реакции преобразованных материалов. [3] [12]

В LTU продолжается академическая работа и исследования в отношении "самовосстановления" свойств энергомодифицированных цементов. [13] Например, EMCs получила награды от шведского фонда Elsa ō Sven Thysells stiftelse för konstruktionsteknisk forskning (Фонд Эльзы и Свена Тизелл для исследований в области строительной инженерии). [14]

Использование термина "EMC" [ править ]

Термин «энергетически модифицированный цемент» был впервые использован в 1992 году Владимиром Рониным, введенным в статье Ronin et al. датирован 1993 годом и представлен на официальном заседании академической группы Nordic Concrete Research. [15] Этот процесс был усовершенствован Ронином и другими, в том числе Леннартом Эльфгреном (ныне заслуженный профессор LTU). [16]

На 45-й Всемирной выставке изобретений, исследований и инноваций, состоявшейся в 1996 году в Брюсселе , Бельгия, EMC Activation была награждена золотой медалью с упоминанием EUREKA , европейской межправительственной (научно-исследовательской) организации, за «энергетическую модификацию. " . [17]

Термин «энергетически модифицированный» использовался где-то еще, например, совсем недавно, в 2017 году, хотя такое использование не означает, что использованный метод была активацией EMC, как определено здесь. [18]

Обзор [ править ]

Заявления включают: [4] [19] [20] [21]

  • EMC - это мелкодисперсный порошок (типичный для всех цементов), цвет которого зависит от обрабатываемого материала.
  • Целью EMC является замена требований к портландцементу в используемом растворе или бетоне .
  • Активация EMC - это сухой процесс. Электромагнитные помехи производятся с использованием лишь части энергии, используемой при производстве портландцемента.
  • ЭМС не требуют химикатов для их термодинамического преобразования.
  • В зависимости от трансформируемого сырья существует несколько типов ЭМС.
  • В зависимости от требований пользователя поставляемые сухие продукты могут также содержать меньшую долю портландцемента.
  • Каждый тип ЭМС имеет свои собственные характеристики производительности, включая механическую нагрузку и развитие прочности. Бетон, отлитый из ЭМС, может дать значительные возможности "самовосстановления".
  • Наиболее часто используемые ЭМС изготавливаются из летучей золы и природных пуццоланов. Это относительно распространенные материалы, и их эксплуатационные характеристики могут превышать характеристики портландцемента.
  • Продукты EMC прошли всесторонние испытания в независимых лабораториях и сертифицированы для использования несколькими министерствами транспорта США, в том числе в проектах Федерального управления шоссейных дорог .

ЭМС как «низкоуглеродистые» цементы [ править ]

В отличие от портландцемента, производство EMC вообще не выделяет углекислый газ . Это делает ЭМС «цементом с низким содержанием углерода ». [7]

Первые упоминания о возможностях EMC по сокращению CO 2 были сделаны в 1999 году, когда мировое производство портландцемента составляло 1,6 миллиарда тонн в год. [19] [22] С 2011 по 2019 год мировое производство портландцемента увеличилось с 3,6 до 4,1 миллиарда тонн в год. [23] [Примечание 1] Способность энергетически модифицированного цемента способствовать сокращению выбросов CO 2 во всем мире была признана извне с 2002 года и продолжается. [5] [6] [8]

В своей статье 2020 закладывает основу для нулевого углерода цемента , МакКинсите & Co говорилось:

«Традиционный цемент может конкурировать с улучшенной разновидностью - энергетически модифицированным цементом (EMC), который выделяет меньше углерода и требует меньше энергии для производства. EMC уже использовался (в сочетании с традиционным цементом) для множества проектов в Техасе». [24]

Производство и использование в полевых условиях [ править ]

Применение EMC на IH-10 (Автомагистраль между штатами), Техас, США.

Отсутствие вредных выбросов или токсичных химикатов во время производства [ править ]

Активация ЭМС - чисто механический процесс. Таким образом, он не включает нагревание, сжигание или химическую обработку. Это означает, что при производстве ЭМС дымы не образуются. [19]

История использования [ править ]

Электромагнитные помехи производятся для использования в проектах с 1992 года для широкого спектра применений. [4] К 2010 году объем залитого бетона, содержащего ЭМС, составил около 4 500 000 кубических ярдов ( 3 440 496 м 3 ), в основном по проектам DOT США. [4] Чтобы поместить это в контекст, это больше, чем все строительство плотины Гувера , связанных с ней электростанций и вспомогательных работ, на которые было залито в общей сложности 4 360 000 кубических ярдов (3 333 459 м³ ), что эквивалентно американской цене. стандартное шоссе из Сан-Франциско в Нью-Йорк. [25]

Раннее использование в Швеции [ править ]

Первым проектом с использованием ЭМС из летучей золы было строительство автомобильного моста в Карунги , Швеция, в 1999 году шведской строительной фирмой Skanska . Автомобильный мост Карунги выдержал суровый субарктический климат Карунги и различные годовые и суточные диапазоны температур. [19]

Использование в США [ править ]

В Соединенных Штатах, энергично модифицированные цементы были одобрены для использования в ряде государственных транспортных агентств, в том числе PennDOT , TxDOT и Caltrans . [21]

В США автомобильные мосты и сотни миль дорожных покрытий были построены с использованием бетона, изготовленного из ЭМС, полученного из летучей золы. [4] Эти проекты включают участки автомагистрали между штатами 10 . [4] В этих проектах EMC заменила не менее 50% портландцемента в залитом бетоне. [26] Это примерно в 2,5 раза больше, чем типичное количество летучей золы в проектах, где не используется энергетическая модификация. [27] Данные независимых испытаний показали, что 28-дневные требования к развитию силы были превышены во всех проектах. [26]

Другой проект заключался в расширении пассажирских терминалов в порту Хьюстона , штат Техас, где способность энергетически модифицированного цемента давать бетон, демонстрирующий высокую проницаемость для хлоридов и сульфатов (то есть повышенная устойчивость к морской воде ), была фактором. [4]

Свойства бетонов и растворов на основе ЭМС [ править ]

Схема: «Метод Баха» для испытания бетона на прочность. [28] [Примечание 2]

Индивидуальный дизайн для конечного использования [ править ]

Характеристики растворов и бетонов, изготовленных из ЭМС, могут быть индивидуализированы. Например, бетоны EMC могут варьироваться от общего применения (для прочности и долговечности) до производства высокопрочных бетонов быстрого и сверхбыстрого твердения (например, более 70 МПа / 10150 фунтов на квадратный дюйм за 24 часа и более 200 МПа / 29000 psi через 28 дней). [20] Это позволяет из энергетически модифицированных цементов производить высококачественные бетоны .

Прочность бетонов и растворов EMC [ править ]

Любой вяжущий материал, подвергающийся активации EMC, вероятно, будет иметь повышенную прочность, включая портландцемент, обработанный активацией EMC. [20] Что касается пуццолановых ЭМС, бетоны, изготовленные из пуццолановых ЭМС, более долговечны, чем бетоны, изготовленные из портландцемента. [29]

Обработка портландцемента с активацией EMC позволит получить бетон с высокими эксплуатационными характеристиками (HPC). Эти HPC будут обладать высокой прочностью, долговечностью и будут демонстрировать большее увеличение прочности по сравнению с HPC, изготовленными из необработанного портландцемента. [20] Обработка портландцемента с помощью процесса EMC Activation может повысить прочность почти на 50%, а также значительно улучшить долговечность, измеренную в соответствии с общепринятыми методами. [20] [28]

Повышенная устойчивость к атакам в соленой воде [ править ]

Бетон из обычного портландцемента без добавок имеет относительно пониженную стойкость к соленой воде. [28] Напротив, EMC демонстрируют высокую стойкость к атаке хлорид- и сульфат- ионами, а также низкую реактивность щелочного металла и кремнезема (ASR). [26]Например, были проведены испытания на долговечность по «методу Баче» (см. Диаграмму). Затем образцы, изготовленные из HPC, имеющие соответствующую прочность на сжатие 180,3 и 128,4 МПа (26 150 и 18 622 фунта на квадратный дюйм) после 28 дней отверждения, были затем испытаны с использованием метода Баха. Образцы были изготовлены из (а) ЭМС (включая портландцемент и микрокремнезем, оба подвергнутые активации ЭМС) и (б) портландцемент. Полученная потеря массы была нанесена на график для определения долговечности. Для сравнения результаты тестов показали:

  • Принимая во внимание, что эталонный портландцементный бетон имел «полное разрушение примерно после 16 циклов метода Баха, в соответствии с собственными наблюдениями Баха для высокопрочного бетона»; [20] [28]
  • Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками EMC показал «стабильно высокий уровень долговечности» на протяжении всего периода испытаний в 80 циклов Баче, например, «практически не наблюдалось образования накипи в бетоне». [20]

Другими словами, обработка портландцемента с помощью процесса активации ЭМС может увеличить развитие прочности почти на 50%, а также значительно улучшить долговечность, измеренную в соответствии с общепринятыми методами. [20]

Низкая выщелачиваемость бетонов EMC [ править ]

Испытания на выщелачивание были выполнены LTU в 2001 году в Швеции от имени шведской энергетической компании на бетоне, изготовленном из летучей золы с ЭМС. Эти испытания подтвердили, что литой бетон «показал низкую удельную выщелачиваемость поверхности» по отношению «ко всем экологически значимым металлам». [30] [31]  

Электромагнитные помехи, использующие пуццоланы, такие как вулканические материалы [ править ]

Демонстрация способности EMC к самовосстановлению ...

  • ФОТО A [32]

  • ФОТО Б

Без вмешательства трещины были полностью заполнены самостоятельно через 4,5 месяца [Примечание 3]

Самовосстанавливающиеся свойства пуццолановых ЭМС [ править ]

Естественные пуццолановые реакции могут привести к "самовосстановлению" растворов и бетонов, содержащих эти материалы. [33] [34] [35] Процесс активации EMC может увеличить вероятность возникновения этих пуццолановых реакций. [36] [37] Та же тенденция была отмечена и изучена в различных несущих конструкциях собора Святой Софии, построенных для византийского императора Юстиниана (ныне Стамбул , Турция ). [38] Там, как и в большинстве римских цементов, растворы, содержащие большое количество пуццолана.были использованы - чтобы дать то, что считалось повышенной устойчивостью к стрессовым воздействиям, вызванным землетрясениями . [39]

Электромагнитные помехи, изготовленные из пуццолановых материалов, демонстрируют « биомиметические » способности к самовосстановлению, которые можно фотографировать по мере их развития (см. Вставку к рисунку). [32]

EMC, использующие калифорнийские пуццоланы [ править ]

Бетоны, изготовленные путем замены не менее 50% портландцемента на ЭМС, дали стабильные полевые результаты при применении в больших объемах. [26] Это также относится к ЭМС из природных пуццоланов (например, вулканического пепла). [40]

Отложения вулканического пепла из Южной Калифорнии были протестированы независимо; при замене 50% портландцемента полученные бетоны превосходили требования соответствующего стандарта США . [41] Через 28 дней прочность на сжатие составила 4180 фунтов на квадратный дюйм / 28,8 МПа ( Н / мм²). Прочность в течение 56 дней превышала требования для бетона на 4500 фунтов на кв. Дюйм (31,1 МПа), даже с учетом запаса прочности, рекомендованного Американским институтом бетона . [42] Бетон, изготовленный таким образом, был податливым и достаточно прочным, превышая 75% стандарт пуццолановой активности как в течение 7, так и 28 дней. [41]Также была увеличена гладкость поверхности пуццоланов в бетоне. [41]

Влияние на пуццолановые реакции [ править ]

Месторождения вулканического пепла в Южной Калифорнии , США.

Активация EMC - это процесс, который увеличивает химическое сродство пуццолана к пуццолановым реакциям. [36] [37] Это приводит к более быстрому и большему развитию прочности получаемого бетона при более высоких коэффициентах замены, чем необработанные пуццоланы. [26] [40] Эти трансформированные (теперь высокореактивные пуццоланы) демонстрируют дополнительные преимущества с использованием известных путей пуццолановой реакции, конечной целью которых обычно является получение ряда гидратированных продуктов. ЯМР исследование по EMCS к выводу , что EMC активация вызвала «образование тонких SiO 2 слоев вокруг C3Sкристаллы », что, в свою очередь,« ускоряет пуццолановую реакцию и способствует росту более обширных сетей гидратированных продуктов » [43].

Проще говоря, используя пуццоланы в бетоне, пористый (реактивный) портландит может быть преобразован в твердые и непроницаемые (относительно инертные) соединения, а не в пористый и мягкий относительно реактивный карбонат кальция, полученный с использованием обычного цемента. [44] Многие из конечных продуктов пуццолановой химии демонстрируют твердость выше 7,0 по шкале Мооса . Способность «самовосстановления» также может способствовать увеличению долговечности при применении в полевых условиях, где могут присутствовать механические напряжения .

Более подробно, преимущества пуццоланового бетона начинаются с понимания того, что в бетоне (включая бетоны с ЭМС) портландцемент соединяется с водой с образованием камнеобразного материала посредством сложной серии химических реакций, механизмы которых еще полностью не раскрыты. понял. Этот химический процесс, называемый гидратацией минералов , приводит к образованию в бетоне двух вяжущих компонентов: гидрата силиката кальция (CSH) и гидроксида кальция (Ca (OH) 2 ). Эту реакцию можно отметить тремя способами, а именно: [45]

  • Стандартные обозначения:  
  • Сбалансированный:  
  • Обозначение химика цемента (перенос означает переменную стехиометрию ): C 3 S + H → CSH + CH

Основная реакция гидратации образует два продукта:

  1. Гидрат силиката кальция (CSH), придающий бетону прочность и стабильность размеров. Кристаллическая структура CSH в цементном тесте еще полностью не решена, и все еще продолжаются дискуссии по поводу его наноструктуры . [46]
  2. Гидроксид кальция (Ca (OH) 2 ), который в химии бетона известен также как портландит . По сравнению с гидратом силиката кальция портландит относительно пористый , проницаемый и мягкий (от 2 до 3 по шкале Мооса ). [47] Он также сектильный , с гибкими чешуйками спайности . [48] Портландит растворяется в воде, образуя щелочной раствор, который может снизить устойчивость бетона к воздействию кислоты. [29]

Портландит составляет около 25% бетона, сделанного на портландцементе без пуццолановых вяжущих материалов. [44] В этом типе бетона диоксид углерода медленно поглощается, превращая портландит в нерастворимый карбонат кальция (CaCO 3 ) в процессе, называемом карбонатацией : [44]

В минеральной форме карбонат кальция может иметь широкий диапазон твердости в зависимости от того, как он образован. В самом мягком виде карбонат кальция может образовываться в бетоне в виде мела (с твердостью 1,0 по шкале Мооса ). Как и портландит, карбонат кальция в минеральной форме может быть пористым, проницаемым и иметь плохую стойкость к кислотному воздействию, которое вызывает выделение углекислого газа.

Однако пуццолановые бетоны, включая ЭМС, продолжают потреблять мягкий и пористый портландит по мере продолжения процесса гидратации, превращая его в бетон с дополнительной твердостью в виде гидрата силиката кальция (CSH), а не карбоната кальция. [44] Это приводит к более плотному, менее проницаемому и более прочному бетону. [44] Эта реакция представляет собой кислотно-щелочную реакцию между портландитом и кремниевой кислотой (H 4 SiO 4 ), которую можно представить следующим образом: [49]

 [Примечание 4]

Кроме того, многие пуццоланы содержат алюминат (Al (OH) 4 - ), который реагирует с портландитом и водой с образованием:

  • гидраты алюмината кальция, такие как кальций-алюминиевый гранат ( гидрогроссулярный : C 4 AH 13 или C 3 AH 6 в обозначениях химика-цемента, твердость от 7,0 до 7,5 по шкале Мооса ); [50]   или
  • в сочетании с кремнеземом с образованием стратлингита (Ca 2 Al 2 SiO 7 · 8H 2 O или C 2 ASH 8 в обозначениях химиков цемента), который геологически может образовываться как ксенолиты в базальте, так и в метаморфизованном известняке . [51]

Химический состав пуццоланового цемента (наряду с химией высокоалюминатного цемента) сложен и сам по себе не ограничен вышеуказанными путями. Например, стратлингит может быть образован несколькими способами, в том числе в соответствии со следующим уравнением, которое может увеличить прочность бетона: [52]

C 2 AH 8   + 2CSH + AH 3   + 3H → C 2 ASH 8     (обозначение химика-цемента) [53]

Роль пуццоланов в химии бетона до конца не изучена. Например, стрэтлингит является метастабильным , который в условиях высокой температуры и содержания воды (который может образовываться на ранних стадиях отверждения бетона) сам по себе может давать стабильный кальций-алюминиевый гранат (см. Первый пункт выше). [54] Это можно представить следующим уравнением:

3C 2 AH 8     → 2C 3 AH 6   + AH 3   + 9H (обозначение химика-цемента) [55]

Согласно первому пункту, хотя включение кальций-алюминиевого граната само по себе не представляет проблемы, если он вместо этого образуется указанным выше способом, в бетоне могут возникнуть микротрещины и потеря прочности. [56] Однако добавление пуццоланов с высокой реакционной способностью в бетонную смесь предотвращает такую ​​реакцию превращения. [57] В целом, в то время как пуццоланы обеспечивают ряд химических путей для образования затвердевших материалов, пуццоланы с «высокой реакционной способностью», такие как доменный шлак (GGBFS), также могут стабилизировать определенные пути. В этом контексте было продемонстрировано, что ЭМС, изготовленные из летучей золы, позволяют производить бетон, который соответствует тем же характеристикам, что и бетон, содержащий «120 шлак» (т.е. GGBFS) в соответствии со стандартом США ASTM C989. [26] [58]

Портландит при воздействии низких температур, влажности и конденсации может реагировать с ионами сульфата и вызывать высолы ; Пуццолановая химия снижает количество доступного портландита для уменьшения высолов. [59]

Активация EMC [ править ]

Аморфизация: отображение момента удара во время HEBM. [60]

Цель EMC Activation - вызвать фундаментальное разрушение кристаллической структуры обрабатываемого материала, чтобы сделать его аморфным . [36] Хотя это изменение увеличивает химическую реакционную способность обрабатываемого материала, ни одна химическая реакция не вызывается во время процесса активации ЭМС.

Сама механохимия может быть определена как раздел химии, который занимается «химическим и физико-химическим преобразованием веществ во всех агрегатных состояниях, вызванных действием механической энергии». [61] В ИЮПАК нет стандартного определения термина механохимия , вместо этого он определяет «механохимическую реакцию » как химическую реакцию, «вызванную прямым поглощением механической энергии», при этом отмечая, что «сдвиг, растяжение и измельчение являются типичными методами для механо-химическая генерация реактивных центров ». [62] [63]

В более узком смысле термин «механическая активация» был впервые определен в 1942 году как процесс, «включающий увеличение реакционной способности вещества, которое остается химически неизменным ». [64] Еще более узко, активация EMC - это специализированная форма механической активации, ограниченная применением высокоэнергетической шаровой мельницы (HEBM) к вяжущим материалам. В более узком смысле, EMC Activation использует вибрационное измельчение, да и то только с использованием собственных мелющих тел . [36]

Термодинамическое обоснование [ править ]

Более конкретно, HEBM можно описать как увеличение химической реакционной способности материала за счет увеличения его химической потенциальной энергии. При активации EMC переданная механическая энергия сохраняется в материале в виде дефектов решетки, вызванных разрушением кристаллической структуры материала. Следовательно, процесс превращает твердые вещества в термодинамически и структурно более нестабильные состояния, что позволяет объяснить эту повышенную реактивность как увеличение энергии Гиббса: [65]

  где для температуры термины и - соответствующие значения Гиббса в обработанном и необработанном материале.

В простейшем случае HEBM вызывает разрушение кристаллических связей, увеличивая реакционную способность материала. [66] С термодинамической точки зрения, любая последующая химическая реакция может снизить уровень избыточной энергии в активированном материале (т.е. в качестве реагента), чтобы произвести новые компоненты, содержащие как более низкую химическую энергию, так и более стабильную физическую структуру. И наоборот, чтобы привести предварительно обработанный материал в более реактивное физическое состояние, процесс разупорядочения во время процесса HEBM может быть оправдан как эквивалентный декристаллизации (и, следовательно, увеличению энтропии), что частично приводит к увеличению объема (уменьшению объема плотность). Обратный процесс, иногда называемый «релаксацией», может быть почти мгновенным (от 10 −7 до 10 −3секунд) или займет гораздо больше времени (например, 10 6 секунд). [67] В конечном счете, любой общий сохраняющийся термодинамический эффект может быть оправдан на том основании, что любой такой обратный процесс неспособен сам по себе достичь идеального конечного термодинамического состояния. В результате в процессе механической активации минералов обратные процессы «релаксации» не могут полностью уменьшить созданную свободную энергию Гиббса. Следовательно, в материале остается энергия, которая накапливается в созданных дефектах кристаллической решетки . [68] [69]

Чистый термодинамический эффект HEBM [ править ]

В целом, HEBM оказывает чистый термодинамический эффект: [70] [71] [72]

  • Структурное разупорядочение предполагает увеличение как энтропии, так и энтальпии и, таким образом, стимулирует свойства кристалла в соответствии с термодинамическими модификациями. Только небольшая часть (приблизительно 10%) избыточной энтальпии активированного продукта может быть учтена как увеличение площади поверхности.
  • Вместо этого основная часть избыточной энтальпии и модифицированных свойств может быть отнесена на счет развития термодинамически нестабильных состояний в решетке материала (а не как уменьшение размера частиц).
  • Поскольку активированная система нестабильна, процесс активации обратим, что приводит к дезактивации, перекристаллизации, потере энтропии и выходу энергии из системы. Этот обратный («релаксационный») процесс продолжается до термодинамического равновесия, но в конечном итоге никогда не может достичь идеальной структуры (то есть структуры, свободной от дефектов).
  • Более полное описание такого «активационного» процесса включает также энтальпию, с помощью которой, согласно уравнению Гиббса-Гельмгольца , можно представить свободную энергию Гиббса между активированным и неактивированным твердым состоянием:
   где , - изменение энтальпии и изменение энтропии.

В результате кристаллического беспорядка [ править ]

Там, где разупорядочение кристалла невелико, оно очень мало (если им можно пренебречь). Напротив, в сильно деформированных и неупорядоченных кристаллах значения могут иметь значительное влияние на переданную свободную энергию Гиббса. Не говоря уже о тепле, генерируемом во время процесса из-за трения и т. Д., Возникающих во время процесса активации, избыточная свободная энергия Гиббса, удерживаемая в активированном материале, может быть оправдана как результат двух изменений, а именно увеличения ( ) удельной площади поверхности; и ( ) дефектная структура. [73] [72] В успешных процессах HEBM, таких как активация EMC: [74] [75]

  • Что касается ( ), только около 10% избыточной энергии такого активированного продукта можно учесть как изменение площади поверхности.
  • Что касается ( ), почти вся переданная энергия содержится в реальных структурных дефектах обрабатываемого материала.

Примерное значение для активации EMC [ править ]

Относительно низкое значение ( ) по сравнению с высоким значением ( ) служит для дальнейшего отличия HEBM от обычного шлифования или «фрезерования» (где вместо этого единственной целью является увеличение площади поверхности обрабатываемых материалов), тем самым составляя объяснение изменения энтропии визуализированного материала в виде упругой энергии (хранящейся в дефектах решетки, для «релаксации» которых могут потребоваться годы), которая является «источником избыточной энергии Гиббса и энтальпии». [73] Что касается энтальпии , можно получить четыре дескриптора, чтобы обеспечить обзор общего изменения во время такого процесса активации: [74] [76] [77]

  где :
  •   - мера плотности дислокаций ;
  •   - мера новых фаз (полиморфное превращение);
  •   является мерой образования аморфного материала;
  •   - мера удельной поверхности.

Поскольку большая часть работы, выполняемой в процессе активации EMC, идет на аспект ( ) выше,  это тривиально. Следовательно, основные функции изменения энтальпии приблизительно равны:

В EMC Activation вышеуказанные термины и рассматриваются как особенно важные из-за характера наблюдаемых изменений физической структуры. [36] Следовательно, изменение энтальпии, происходящее во время активации ЭМС, может быть приблизительно равно: [76] [77]

      т.е.   
где :
  • , , И соответствует соответственно молярному объему материала, вектор Бюргерса , модуль сдвига и плотность дислокаций ; [76] [77]
  • и - соответственно концентрация аморфной фазы и молярная энергия аморфизации. [76] [77]

Низкотемпературная реактивность [ править ]

Исходя из вышеупомянутой термодинамической конструкции, активация ЭМС приводит к высокоаморфной фазе, которая может быть оправдана как большим, так и большим увеличением. [36] [76] [77] Преимущества активации ЭМС заключаются в том, что реакционная способность ЭМС меньше зависит от температуры. С точки зрения термодинамического импульса любой реакции, в целом реагент не зависит, а это означает, что материал, подвергшийся HEBM с соответствующим повышением, может реагировать при более низкой температуре (поскольку «активированный» реагент становится менее зависимым от температурно-зависимой функциидля его дальнейшего развития). Кроме того, реакция EMC может проявлять физические механизмы в чрезвычайно малых масштабах «с образованием тонких слоев SiO 2 », чтобы способствовать протеканию реакции - с предположением, что активация EMC увеличивает соотношение благоприятных мест реакции. [43] Исследования в других местах показали, что HEBM может значительно снизить температуру, необходимую для протекания последующей реакции (вплоть до трехкратного снижения), в результате чего основной компонент общей динамики реакции инициируется в «нанокристаллической или аморфной фазе. «проявлять» необычно низкие или даже отрицательные значения кажущейся энергии активации », необходимой для того, чтобы вызвать химическую реакцию. [78]

В целом, EMC, вероятно, в меньшей степени зависят от температуры для дальнейшего развития химического пути (см. Раздел выше о пуццолановых реакциях), что может объяснить, почему EMC обеспечивают преимущества самовосстановления даже при низких арктических температурах. [79] [80]

Физическое обоснование (Аморфизация) [ править ]

Большие изменения , более конкретно в результирующих значениях и дают представление о эффективности EMC активации в. Аморфизация кристаллического материала в условиях высокого давления «является довольно необычным явлением» по той простой причине, что «большинство материалов фактически подвергаются обратному превращению из аморфного в кристаллический в условиях высокого давления». [81] Аморфизация представляет собой сильно искаженную «периодичность» элемента решетки материала, содержащую относительно высокую свободную энергию Гиббса. [68] [70] Действительно, аморфизацию можно сравнить с квазирасплавленным состоянием. [69] [71]

В целом, как и другие процессы HEBM, активация EMC вызывает кристаллическое разрушение из-за чрезвычайно сильных и разрушительных факторов, которые возникают на наномасштабе обрабатываемого материала. [82] Несмотря на непродолжительность и высокую концентрацию, процессы повторяются с высокой частотой: следовательно, считается, что эти факторы имитируют давление и температуру, обнаруживаемые глубоко внутри Земли, чтобы вызвать требуемый фазовый переход. [2] Например, Питер Тиссен разработал модель магма-плазмы, которая предполагает, что локализованные температуры - выше 10 3 Кельвина - могут генерироваться в различных точках удара, чтобы вызвать мгновенно возбужденную плазму.Состояние материала, характеризующееся выбросом электронов и фотонов вместе с образованием возбужденных фрагментов (см. диаграмму выше). [83] Экспериментальные данные, собранные из локализованного образования трещин, самого важного компонента EMC Activation, подтвердили температуры в этой области еще в 1975 году. [84]

Вибрационные шаровые мельницы (VBM) [ править ]

Для активации ЭМС используется метод HEBM - это вибрационная шаровая мельница (VBM). [36] VBM использует вертикальный эксцентриковый приводной механизм для вибрации закрытой камеры со скоростью до многих сотен циклов в минуту. Камера заполняется обрабатываемым материалом вместе со специализированными предметами, называемыми мелющими телами . В самом простом виде такими носителями могут быть простые шары из специальной керамики . На практике EMC Activation использует широкий спектр мелющих тел различных размеров, форм и композитов для достижения требуемого механохимического преобразования. [4]

Было высказано предположение, что VBM будет измельчать в 20-30 раз быстрее вращающейся шаровой мельницы, что свидетельствует о том, что механизм VBM особенно хищный. [85]

VBM Kinetics [ править ]

Проще говоря, сжимающую силу, действующую между двумя идентичными сталкивающимися шарами в VBM, можно выразить: [86]

     куда,
где, масса обоих шаров, радиусы, абсолютная скорость удара и в модуль Юнга материала шаров. [86]


Как видно, прирост скорости удара увеличивается . Размер и масса мелющих тел также вносят свой вклад. Термин «S знаменатель включает в себя это означает , что характер материала , используемого для шлифовальных средств является важным фактором ( в конечном счете , квадрат в , так что его отрицательное значение не имеет значения). Более того, из-за быстрой вибрации мелющим телам передается высокое ускорение, в результате чего непрерывные, короткие и резкие удары по нагрузке приводят к быстрому уменьшению размера частиц. [85] Кроме того, высокое давление и напряжение сдвигаспособствовать необходимому фазовому переходу в аморфное состояние как в точке удара, так и при прохождении ударных волн, которые могут создавать даже более высокие давления, чем сам удар. [82]

Например, время контакта при столкновении двух шариков может составлять всего 20 мкс, создавая давление на 3,3 ГПа вверх и с соответствующим повышением температуры окружающей среды на 20 градусов Кельвина . [82] Из-за короткой продолжительности удара скорость изменения импульса значительна - генерируется ударная волна длительностью всего 1-100 мкс, но с соответствующим давлением 10 ГПа вверх и сильно локализованной и фокусной температурой (т. Е. в наномасштабе) до нескольких тысяч градусов Кельвина. [82]Чтобы поместить это в контекст, давление в 10 ГПа эквивалентно примерно 1000 км морской воды. В качестве дополнительного примера, удар двух одинаковых стальных шариков диаметром 2,5 см со скоростью 1 м / с приведет к возникновению плотности энергии столкновения более 10 9 Дж / м 2 с шариками из оксида алюминия того же диаметра 2,5 см и скоростью 1 м / с, генерируя еще большую плотность энергии. [86] Столкновения происходят за очень короткий промежуток времени и, следовательно, «скорость выделения энергии на относительно небольшой площади контакта может быть очень высокой». [86]

См. Также [ править ]

Справочная информация по активации EMC:

  • Контактная механика  - Изучение деформации тел, соприкасающихся друг с другом.
  • Кристалличность  - степень структурного порядка в твердом теле.
  • Кристаллическая структура  - упорядоченное расположение атомов, ионов или молекул в кристаллическом материале.
  • Твердость  - сопротивление локализованной пластической деформации в результате механического вдавливания или истирания.
  • Постоянная решетки  - Физические размеры элементарных ячеек в кристалле.
  • Механика материалов  - Поведение твердых объектов под действием напряжений и деформаций.
  • Материаловедение  - междисциплинарная область, которая занимается открытием и разработкой новых материалов, в первую очередь физических и химических свойств твердых тел.
  • Микроструктура  - очень мелкомасштабная структура материала.
  • Питер Адольф Тиссен  - немецкий физико-химик
  • Поверхностная инженерия  - изменение свойств твердых поверхностей
  • Метрология поверхности  - Измерение мелкомасштабных элементов на поверхности.
  • Трибология  - наука и техника взаимодействующих поверхностей в относительном движении.

Академический:

  • Технологический университет Лулео

Примечания [ править ]

  1. ^  Два аспекта:  (I)   Мировое производство портландцемента в 2011 году составило приблизительно 3,6 миллиарда тонн по данным Геологической службы США (USGS) (2013), и оно является достаточно точным усвоением, а не оценкой как таковой. Также обратите внимание, что в том же отчете в 2012 году прогнозировалось, что мировое производство портландцемента увеличится до 3,7 миллиарда тонн (увеличение на 100 миллионов тонн по сравнению с аналогичным периодом прошлого года), тогда как фактический показатель за 2012 год составлял 3,8 миллиарда тонн .   (II)   Оценка общего глобального производства CO2 в 2011 году: 33,376 миллиарда тонн (без учета международных перевозок). Источник: Европейская комиссия ЕС, Объединенный исследовательский центр (JRC) / PBL.Нидерландское агентство по оценке окружающей среды . База данных о выбросах для глобальных атмосферных исследований (EDGAR), выпуск версии 4.2. Тенденции 2009–2011 годов были оценены для секторов, связанных с энергетикой, на основе потребления ископаемого топлива за 2009–2011 годы из Обзора мировой энергетики BP за 2011 год (BP, 2012), для производства цемента на основе предварительных данных USGS (2012), за исключением Китай, для которого использовалось Национальное статистическое бюро Китая (NBS) (2009, 2010, 2011).
    [По состоянию на май 2013 г. См. EDGAR, раздел внешних ссылок].
  2. ^  «Метод Баче» для испытания прочности бетона моделирует суточные колебания температуры в рассоле . Тест 1 или Тест 2 можно использовать или выполнять последовательно в течение 48 часов. Метод индуцирует насыщение 7,5% соленой водой (то есть более высокой концентрацией, чем морская вода ) с последующим замораживанием или нагреванием в 24-часовом цикле для моделирования высоких дневных температурных диапазонов. Выбранный цикл повторяется до тошноты, чтобы определить потерю массы. Следовательно, метод Баче общепризнан как одна из самых жестких процедур испытания бетона как аналог на прочность.
  3. ↑  На большом фото изображена бетонная испытательная балка, изготовленная из ЭМС, подвергшаяся трехточечному изгибу RILEM в Технологическом университете Лулео в Швеции (февраль 2013 г.). Это лечение вызывает появление трещин для проверки склонности к "самовосстановлению". Был использован бетон (общая масса: 350 кг / м³), содержащий 40% портландцемента и 60% ЭМС из летучей золы. ФОТО A: Трещины средней ширины 150-200 мкм образовались после примерно 3-недельного отверждения в воде. ФОТО Б: Без какого-либо вмешательства, пуццолановый бетон большого объема показал постепенное заполнение трещин вновь синтезированным гелем CSH (продукт продолжающейся пуццолановой реакции). Они были полностью заполнены примерно через 4,5 месяца.В течение периода наблюдения также было зафиксировано непрерывное развитие силы благодаря продолжающейся пуццолановой реакции. Это, вместе с наблюдаемыми свойствами «самовосстановления», положительно влияет на долговечность бетона. Все фотографии Доктор В. Ронин и Федерация бетона северных стран.
  4. ^  Дальнейшие примечания по химии пуццолана: ( A ) Отношение Ca / Si (или C / S) и количество молекул воды могут варьироваться, чтобы варьировать стехиометрию CSH. ( B ) Часто кристаллогидраты образуются, например, когда алюминат трикальция реагирует с растворенным сульфатом кальция с образованием кристаллогидратов (3CaO · (Al, Fe) 2 O 3 · CaSO 4 · nH 2 O, общая упрощенная формула). Это называется фазой AFm («оксид алюминия, оксид железа, моносульфат»). ( C )Фаза AFm сама по себе не является исключительной. С одной стороны, сульфатывместе с другими анионами, такими как карбонаты или хлориды, могут добавляться к фазе AFm , они также могут вызывать фазу AFt, в которой образуется эттрингит (6CaO · Al 2 O 3 · 3SO 3 · 32H 2 O или C 6 S 3 H 32 ) . ( D ) Как правило, фаза AFm важна в дальнейшем процессе гидратации, тогда как AFtфаза может быть причиной разрушения бетона, известного как DEF. DEF может быть особой проблемой для непуццолановых бетонов (см., Например, Folliard, K., et al., Preventing ASR / DEF in New Concrete: Final Report , TXDOT & US FHWA: Doc. FHWA / TX-06 / 0-4085-5, Ред. 06/2006). ( E ) Считается, что пуццолановые химические пути, использующие ионы Ca 2+ , вызывают относительное подавление пути AFt .

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Марк Энтони Бенвенуто (24 февраля 2015 г.). Промышленная химия: для продвинутых студентов . Де Грюйтер. С. 134–. ISBN 978-3-11-035170-5.
  2. ^ a b Толе, Ильда; Хабермель-Цвирцен, Карин; Цвирцен, Анджей (1 августа 2019 г.). «Механохимическая активация природных глинистых минералов: альтернатива производству устойчивых цементных вяжущих - обзор» . Минералогия и петрология . Springer. 113 (4): 449–462. Bibcode : 2019MinPe.113..449T . DOI : 10.1007 / s00710-019-00666-у .
  3. ^ a b Жан-Пьер Бурназель; Ив Малье (1998). PRO 4: Международная конференция RILEM по бетону: от материала к конструкции . Публикации РИЛЕМ. С. 101–. ISBN 978-2-912143-04-4.
  4. ^ a b c d e f g h Ронин, В; Эльфгрен, Л. (2010). Промышленно проверенное решение для устойчивых дорожных покрытий из крупномасштабного пуццоланового бетона - с использованием энергетически модифицированного цемента, EMC (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия, США: Транспортный исследовательский совет национальных академий.
  5. ^ a b Humpreys, K .; Махасенан, М. (2002). На пути к устойчивой цементной промышленности Подисследование 8: Изменение климата . Женева, Швейцария: Всемирный совет предпринимателей по устойчивому развитию (WBCSD).
  6. ^ а б в Харви, Д. (2013). Энергия и новая реальность 1 - Энергоэффективность и спрос на энергетические услуги . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781136542718.
  7. ^ а б Кумар, R; Кумар, S; Mehrotra, S (2007). «На пути к экологически безопасным решениям для летучей золы посредством механической активации». Сохранение и переработка ресурсов . Лондон: Elsevier Ltd. 52 (2): 157–179. DOI : 10.1016 / j.resconrec.2007.06.007 . ISSN 0921-3449 . 
  8. ^ а б Хасанбейги, А; Цена, л; Линия; Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, LBNL Paper LBNL-5434E (2013). «Новые технологии энергоэффективности и снижения выбросов CO2 для производства цемента и бетона» . Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . Лондон: Elsevier Ltd. 16 (8): 6220–6238. DOI : 10.1016 / j.rser.2012.07.019 . ISSN 1364-0321 . 
  9. ^ Hickenboth, Charles R .; Мур, Джеффри С .; White, Scott R .; Соттос, Нэнси Р.; Бодри1, Джером; Уилсон, Скотт Р. (2007). "Смещение реакционных путей с помощью механической силы". Природа . 446 (7134): 423–427. Bibcode : 2007Natur.446..423H . DOI : 10,1038 / природа05681 . PMID 17377579 . S2CID 4427747 .  (требуется подписка)
  10. ^ Карлье Л. и др., Зеленая аптека с использованием синтеза без растворителей: исследование механизма в случае дибензофеназина, Powder Technol. 2013, 240, 41-47.
  11. ^ Ivanović, D; Андрич, Л; Секулич, Ž; Милошевич, S (1999). «Механическая активация слюды». In Stojanović, BD; Скороход, В.В.; Николич, М.В. (ред.). Передовая наука и технология спекания . Springer. С. 211–217. DOI : 10.1007 / 978-1-4419-8666-5_29 . ISBN 978-1-4613-4661-6.
  12. ↑ Дэнни Харви (12 августа 2010 г.). Энергия и новая реальность 1: энергоэффективность и спрос на энергетические услуги . Рутледж. С. 385–. ISBN 978-1-136-54272-5.
  13. ^ Eflgren, L .; Форум по будущей инфраструктуре, Кембриджский университет (28 марта 2013 г.). «Форум инфраструктуры будущего: скандинавские точки зрения». Cite journal requires |journal= (help)
  14. ^ "Stipendieutdelning" (на шведском языке). Luleå tekniska University . Проверено 24 марта 2014 года .
  15. ^ Ронин, В .; Джонассон, Дж. Э. (1993). «Новая технология бетона с использованием энергомодифицированного цемента (ЭМС)». Материалы: Северное совещание по исследованию бетона, Гетеборг, Швеция. Осло, Норвегия: Norsk Betongforening (Северные исследования бетона): 53–55. Cite journal requires |journal= (help)
  16. ^ Сайт LTU. «Профессор Леннарт Эльфгрен» . ltu.se .
  17. ^ ЭВРИКА. «Золотая награда EUREKA для EMC Cement» (PDF) .
  18. ^ Кришнарадж, L; Редди, YBS; Мадхусудхан, Н. Равичандран, PT (2017). «Влияние энергетически модифицированной золы-уноса на долговечность цементного раствора» (PDF) . Расаянский журнал химии . 10 (2): 423–428. DOI : 10,7324 / RJC.2017.1021682 .
  19. ^ a b c d Hedlund, H; Ронин, В; Jonasson, JE; Эльфгрен, Л. (1999). «Grönare Betong» [Зеленый цемент]. 91 (7). Стокгольм, Швеция: Förlags AB Bygg & teknik: 12–13. Cite journal requires |journal= (help)
  20. ^ a b c d e f g h Эльфгрен, L; Justnes, H; Ронин, В (2004). Бетоны с высокими эксплуатационными характеристиками с энергетически модифицированным цементом (EMC) (PDF) . Кассель, Германия: Kassel University Press GmbH. С. 93–102.
  21. ^ a b Федеральное управление автомобильных дорог США (FHWA). «Презентация EMC Cement 18 января 2011 г.» . Вашингтон, округ Колумбия.
  22. ^ "Спецификация цемента" (PDF) . Геологическая служба США . USGS. 2001 . Дата обращения 14 августа 2020 .
  23. ^ "Спецификация цемента" (PDF) . Геологическая служба США . USGS. 2020 . Дата обращения 10 августа 2020 .
  24. ^ Czigler, T; Reiter, S; Somers, K (май 2020 г.). «Закладка фундамента безуглеродного цемента» (PDF) . McKinsey & Co . Архивировано из оригинального 24 августа 2020 года . Дата обращения 24 августа 2020 .
  25. ^ USBR. «Часто задаваемые вопросы и ответы о плотине Гувера» . Бюро мелиорации США . Дата обращения 10 августа 2020 .
  26. ^ Б с д е е ЭМС Cement BV. Краткое изложение характеристик CemPozz® (летучая зола) в бетоне (PDF) . EMC Cement BV, 2012 г.
  27. ^ Шнайдер, М .; Ромер М., Чудин М. Bolio C .; Щудин, М .; Болио, Х. (2011). «Устойчивое производство цемента - настоящее и будущее». Исследование цемента и бетона . 41 (7): 642–650. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2011.03.019 .
  28. ^ a b c d Баш, М. (1983). «Уплотненный цемент / материалы на основе ультратонких частиц». Труды Второй Международной конференции по суперпластификаторам в бетоне .
  29. ^ a b Chappex, T .; Скривенер К. (2012). «Щелочная фиксация CSH в смешанных цементных пастах и ​​ее связь с щелочной кремнеземной реакцией». Исследование цемента и бетона . 42 (8): 1049–1054. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2012.03.010 .
  30. ^ Частное исследование, Технологический университет Лулео (2001) "Diffusionstest för Cementstabiliserad flygaska", LTU Rapport AT0134: 01, 2001-09-03
  31. ^ Ронин, V; Jonasson, JE; Хедлунд, H (1999). «Экологически эффективное выполнение портландцемент на основе связующих веществ», производство в Сандефьорде, Норвегия 20-24 июня 1999 . Норвегия: Norsk Betongforening. С. 1144–1153.
  32. ^ а б Ронин, В; Эмборг, М; Эльфгрен, Л. (2014). «Самовосстановление и аспекты микроструктуры бетона с использованием энергетически модифицированного цемента с большим количеством пуццоланов» . Скандинавские исследования бетона . 51 : 129–142.
  33. ^ Ян, Y; Лепеч, MD; Ян, Э .; Ли, В.К. (2009). «Автогенное заживление инженерных цементных композитов в условиях влажно-сухого цикла». Исследование цемента и бетона . 39 (5): 382–390. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2009.01.013 . ISSN 0008-8846 . 
  34. ^ Ли, В., С .; Герберт, Э. (2012). «Прочный самовосстанавливающийся бетон для устойчивой инфраструктуры» (PDF) . Журнал передовых бетонных технологий . Японский институт бетона. 10 (6): 207–218. DOI : 10.3151 / jact.10.207 .
  35. ^ Ван Титтельбум, К .; Де Бели, Н. (2013). «Самовосстановление в цементных материалах - обзор» . Материалы . 6 (6): 2182–2217. Bibcode : 2013Mate .... 6.2182V . DOI : 10,3390 / ma6062182 . ISSN 1996-1944 . PMC 5458958 . PMID 28809268 .   
  36. ^ Б с д е е г Justnes, H; Эльфгрен, Л; Ронин, В (2005). «Механизм действия энергетически модифицированного цемента по сравнению с соответствующим смешанным цементом». Исследование цемента и бетона . Elsevier (Лондон) и Pergamon Press (Оксфорд). 35 (2): 315–323. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2004.05.022 . ISSN 0008-8846 . 
  37. ^ a b Реферат патента на выданный патент «Процесс производства смешанных цементов с пониженными выбросами углекислого газа» (номер публикации: WO/2004/041746; номер международной заявки: PCT / SE2003001009; дата публикации: 21.05.2004; международная публикация) Дата подачи: 16.06.2003 г.)
  38. ^ Моропулу, А .; Cakmak, A .; Labropoulos, KC; Van Grieken, R .; Торфс, К. (январь 2004 г.). «Ускоренная микроструктурная эволюция фазы силикат-гидрата кальция (CSH) в пуццолановых пастах с использованием мелкодисперсных кремнеземистых источников: сравнение с историческими пуццолановыми растворами». Исследование цемента и бетона . 34 (1): 1–6. DOI : 10.1016 / S0008-8846 (03) 00187-X .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  39. ^ Моропулу, А; Cakmak, A., S., Biscontin, G., Bakolas, A., Zendri, E .; Biscontin, G .; Баколас, А .; Зендри, Э. (декабрь 2002 г.). «Усовершенствованные композиты на основе византийского цемента, стойкие к землетрясениям: щебень / известковый раствор собора Святой Софии Юстиниана». Строительные и строительные материалы . 16 (8): 543. DOI : 10.1016 / S0950-0618 (02) 00005-3 . ISSN 0950-0618 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  40. ^ a b EMC Cement BV. Краткое изложение свойств CemPozz® (натуральный пуццолан) в бетоне (PDF) . EMC Cement BV, 2012 г.
  41. ^ а б в Стейн, B (2012). Краткое изложение технических оценок и аналитических исследований Cempozz®, полученного из калифорнийских природных пуццоланов (PDF) . Сан-Франциско, США: Construction Materials Technology Research Associates, LLC.
  42. ^ ACI 318 "Требования Строительных норм для конструкционного бетона и комментарии"
  43. ^ а б Йоханссон, К; Ларрсон, К; Анцуткин, О; Форслинг, Вт; Rao, KH; Ронин, V (1999). «Кинетика реакций гидратации в цементном тесте с механохимически модифицированным цементом 29Si ЯМР-прядение под магическим углом» . Исследование цемента и бетона . Пергамон. 29 (10): 1575–81. DOI : 10.1016 / S0008-8846 (99) 00135-0 . Дата обращения 14 августа 2020 .
  44. ^ а б в г е Барогель Боуни, V (1996). Bournazel, JP; Малиер, Ю. (ред.). Текстура и влагостойкость обычных и высокоэффективных цементных материалов (в PRO 4: Бетон: от материала к конструкции) . 144 на 156: РИЛЕМ. п. 360. ISBN 2-912143-04-7.CS1 maint: location (link)
  45. ^ «Гидратация цемента» . Понимание цемента.
  46. ^ См., Например, Thomas, Jeffrey J .; Дженнингс, Хэмлин М. (январь 2006 г.). «Коллоидная интерпретация химического старения геля CSH и его влияния на свойства цементного теста». Исследование цемента и бетона . Эльзевир. 36 (1): 30–38. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2004.10.022 . ISSN 0008-8846 . 
  47. ^ Портландит в Webmineral
  48. ^ Справочник по минералогии
  49. ^ Мертенс, G .; Snellings, R .; Ван Бален, К .; Bicer-Simsir, B .; Verlooy, P .; Эльсен, Дж. (Март 2009 г.). «Пуццолановые реакции обычных природных цеолитов с известью и параметры, влияющие на их реакционную способность». Исследование цемента и бетона . 39 (3): 233–240. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2008.11.008 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  50. ^ Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 − x (OH) 4x , с гидроксидом (OH), частично замещающим кремнезем (SiO 4 )
  51. ^ Webmineral.com. «Данные о минералах стратлингита» . Проверено 6 декабря 2013 года .. См. Также: Дин, Цзянь; Фу, Ян; Beaudoin, JJ (август 1995). «Образование стратлингита в системах высокоглиноземистый цемент - кремнеземный дым: значение ионов натрия». Исследование цемента и бетона . 25 (6): 1311–1319. DOI : 10.1016 / 0008-8846 (95) 00124-U .
  52. ^ Мидгли, HG; Бхаскара Рао, П. (март 1978 г.). «Образование стратлингита 2CaO.SiO2.Al2O3.8H2O в связи с гидратацией высокоглиноземистого цемента». Исследование цемента и бетона . 8 (2): 169–172. DOI : 10.1016 / 0008-8846 (78) 90005-4 . ISSN 0008-8846 . . См. Также Midgley, HG (март 1976 г.). «Количественное определение фаз в клинкерах высокоглиноземистого цемента методом рентгеновской дифракции». Исследование цемента и бетона . 6 (2): 217–223. DOI : 10.1016 / 0008-8846 (76) 90119-8 . ISSN 0008-8846 . 
  53. ^ Heikal, M .; Радван, ММ; Морси, MS (2004). «Влияние температуры отверждения на физико-механические характеристики алюминатного цемента с воздушным охлаждением шлака или водоохлаждаемого шлака» (PDF) . Керамика-Силикаты . 48 (4): 185–196. . См. Также Abd-El.Aziz, MA; Abd.El.Aleem, S .; Хейкал, Мохамед (январь 2012 г.). «Физико-химические и механические характеристики пуццолановых цементных паст и растворов, гидратированных при различных температурах отверждения». Строительные и строительные материалы . 26 (1): 310–316. DOI : 10.1016 / j.conbuildmat.2011.06.026 . ISSN 0950-0618 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  54. ^ Мостафа, Насер Y .; Zaki, ZI; Абд Элькадер, Омар Х. (ноябрь 2012 г.). «Химическая активация цементных композитов на основе алюмината кальция, отверждаемых при повышенной температуре». Цементные и бетонные композиты . 34 (10): 1187–1193. DOI : 10.1016 / j.cemconcomp.2012.08.002 . ISSN 0958-9465 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  55. ↑ Тейлор, HFW, (1990) Химия цемента, Лондон: Academic Press, стр. 319–23.
  56. ^ Матусинович, Т; Šipušić, J; Врбос, Н. (ноябрь 2003 г.). «Соотношение пористости и прочности в цементных пастах на основе алюмината кальция». Исследование цемента и бетона . 33 (11): 1801–1806. DOI : 10.1016 / S0008-8846 (03) 00201-1 . ISSN 0008-8846 . 
  57. ^ См., Например, Маджумдар, AJ; Сингх, Б. (ноябрь 1992 г.). «Свойства некоторых смесевых высокоглиноземистых цементов». Исследование цемента и бетона . 22 (6): 1101–1114. DOI : 10.1016 / 0008-8846 (92) 90040-3 . ISSN 0008-8846 . 
  58. ^ ASTM International (2010). «ASTM C989: Стандартные технические условия на шлаковый цемент для использования в бетоне и строительных растворах» . Книга стандартов Тома . 4 (2). DOI : 10.1520 / c0989-10 .
  59. ^ Nhar, H .; Watanabe, T .; Хашимото, К. и Нагао, С. (2007). Выцветание бетонных изделий для блочных мостовых (Девятая Международная конференция CANMET / ACI по последним достижениям в технологии бетона: редактор, Малхотра, В., М., 1-е изд.). Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган: Американский институт бетона. С. 19–34. ISBN 9780870312359.
  60. ^ Болдырев, В.В.; Павлов С.В.; Гольдберг, Э.Л. (март 1996 г.). «Взаимосвязь тонкого помола и механической активации». Международный журнал по переработке полезных ископаемых . 44–45: 181–185. DOI : 10.1016 / 0301-7516 (95) 00028-3 .
  61. ^ Heinicke, G .; Hennig, H.-P .; Linke, E .; Steinike, U .; Thiessen, K.-P .; Мейер, К. (1984). «Трибохимия: в сотрудничестве с HP Hennig и др.» [И с предисловием Питера-Адольфа Тиссена]. Acta Polymerica . Берлин: Akademie-Verlag. 36 (7): 400–401. DOI : 10.1002 / actp.1985.010360721 .
  62. ^ «ИЮПАК - механохимическая реакция (MT07141)» . goldbook.iupac.org . DOI : 10,1351 / goldbook.mt07141 . Проверено 22 августа 2020 .
  63. ^ Балаж, P; Achimovičová, M; Балаж, М; Биллик, П; Черкезова-Желева, З .; Криадо, JM; Delogu, F; Dutková, E; Gaffet, E; Gotor, FJ; Кумар, Р. Митов, I; Rojac, T; Сенна, М; Стрелецкий А; Wieczorek-Ciurowa, Kr (2013). «Отличительные признаки механохимии: от наночастиц к технологии» (PDF) . Обзоры химического общества . Издательство Королевского общества. 42 (18): 7571–637. DOI : 10.1039 / c3cs35468g . PMID 23558752 . S2CID 205853500 . Проверено 22 августа 2020 .   
  64. ^ Смекалем А. (апрель 1942). "Ritzvorgang und molkulare Festigkeit". Die Naturwissenschaften . 30 (14–15): 224–225. Bibcode : 1942NW ..... 30..224S . DOI : 10.1007 / BF01481226 . S2CID 1036109 . 
  65. ^ Hüttig, Густав F. (1943). "Zwischenzustände bei Reaktionen im festen Zustand und ihre Bedeutung für die Katalyse" (PDF) . Гетероген Katalyse III : 318–577. DOI : 10.1007 / 978-3-642-52046-4_9 . ISBN  978-3-642-52046-4. Проверено 21 августа 2020 .
  66. ^ Зеликман, АН; Волдман, GM; Беляевская, Л. В. (1975). Теория гидрометаллургических процессов . Металлургия.
  67. ^ Мейер, K (1968). Physikalisch-chemische Kristallographie . VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie. п. 337. ASIN B0000BSNEK . 
  68. ^ а б Pourghahramani, P; Форссберг, Э (март 2007 г.). «Влияние механической активации на восстановительную способность гематитового концентрата». Международный журнал по переработке полезных ископаемых . 82 (2): 96–105. DOI : 10.1016 / J.MINPRO.2006.11.003 .
  69. ^ а б Pourghahramani, P; Форссберг, Э (март 2007 г.). «Кинетика восстановления механоактивированного гематитового концентрата газообразным водородом неизотермическими методами». Thermochimica Acta . 454 (2): 69–77. DOI : 10.1016 / j.tca.2006.12.023 .
  70. ^ а б Pourghahramani, P; Форссберг, Э (май 2006 г.). «Сравнительное исследование микроструктурных характеристик и запасенной энергии механически активированного гематита в различных средах измельчения». Международный журнал по переработке полезных ископаемых . 79 (2): 120–139. DOI : 10.1016 / j.minpro.2006.01.010 .
  71. ^ а б Pourghahramani, P; Форссберг, Э (май 2006 г.). «Определение микроструктуры механически активированного гематита с использованием уширения линии XRD». Международный журнал по переработке полезных ископаемых . 79 (2): 106–119. DOI : 10.1016 / j.minpro.2006.02.001 .
  72. ^ а б Pourghahramani, P; Форссберг, Э (сентябрь 2007 г.). «Изменение структуры гематита при длительном сухом измельчении в зависимости от приложенной энергии напряжения». Порошковая технология . 178 (1): 30–39. DOI : 10.1016 / j.powtec.2007.04.003 .
  73. ^ а б Pourghahramani, P (2007). «Механическая активация гематита с использованием различных методов измельчения с особым вниманием к структурным изменениям и реакционной способности» (PDF) . Докторская диссертация . Университет Лулео: 242. ISSN 1402-1544 . Проверено 22 августа 2020 .  
  74. ^ a b Tkáčová, K .; Baláž, P .; Мишура, Б .; Вигдергауз, В.Е .; Чантурия, В.А. (июль 1993 г.). «Селективное выщелачивание цинка из механически активированного комплексного концентрата Cu-Pb-Zn». Гидрометаллургия . 33 (3): 291–300. DOI : 10.1016 / 0304-386X (93) 90068-O .
  75. ^ Baláž, P (2000). Добывающая металлургия активированных минералов . Амстердам: Elsevier Science BV, стр. 292. ISBN. 9780080531533. Проверено 21 августа 2020 .
  76. ^ a b c d e Tkáčová, K. (1989). Механическая активация минералов . Амстердам: Эльзевир. п. 170. ISBN 978-0444988287.
  77. ^ a b c d e Tromans, D .; Мич, Дж. А. (ноябрь 2001 г.). «Повышенное растворение минералов: запасенная энергия, аморфизм и механическая активация». Минеральное машиностроение . 14 (11): 1359–1377. DOI : 10.1016 / S0892-6875 (01) 00151-0 .
  78. ^ Непапушев, АА; Киракосян, КГ; Московских, ДО; Харатьян, С.Л .; Рогачев А.С.; Мукасян, А.С. (2015). «Влияние высокоэнергетической шаровой мельницы на кинетику реакции в системе Ni-Al: электротермографическое исследование». Международный журнал самораспространяющегося высокотемпературного синтеза . 24 (1): 21–28. DOI : 10.3103 / S1061386215010082 . S2CID 136668210 . 
  79. ^ Ронин, V; Джонассон, Дж. Э. (1994). Исследование эффективного зимнего бетонирования с использованием энергетически модифицированного цемента (ЭМС) - материаловедческие аспекты, Отчет 1994: 03, 24 стр. (На шведском языке). Университет Лулео (LTU), Div. Struct Eng.
  80. ^ Ронин, V; Джонассон, Дж. Э. (1995). Высокопрочный и высокоэффективный бетон с применением упрочнения ЭМС в условиях холодного климата . Труды Международной конференции по бетону в тяжелых условиях, Саппоро, Япония, Университет Лулео (LTU), Div. Struct Eng.
  81. ^ Ручка, Филип Х .; Лоэртинг, Томас (2015). «Температурная аморфизация гексагонального льда» . Физическая химия Химическая физика . 17 (7): 5403–5412. Bibcode : 2015PCCP ... 17.5403H . DOI : 10.1039 / C4CP05587J . PMID 25613472 . Проверено 21 августа 2020 . 
  82. ^ а б в г Соболев, К (2005). «Механохимическое модифицирование цемента с повышенным содержанием доменного шлака» . Цементные и бетонные композиты . 27 (7–8): 848–853. DOI : 10.1016 / j.cemconcomp.2005.03.010 . Проверено 22 августа 2020 .
  83. ^ Weichert, R .; Шёнерт, К. (1974). «О повышении температуры на вершине быстро бегущей трещины †». Журнал механики и физики твердого тела . 22 (2): 127–133. Bibcode : 1974JMPSo..22..127W . DOI : 10.1016 / 0022-5096 (74) 90018-0 .
  84. ^ Фуллер, KNG; Fox, PG; Филд, Дж. Э. (1975). «Повышение температуры на вершине быстро движущихся трещин в стеклообразных полимерах» . Труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 341 (1627): 537–557. Bibcode : 1975RSPSA.341..537F . DOI : 10,1098 / rspa.1975.0007 . ISSN 0080-4630 . JSTOR 78609 . S2CID 137104796 .   
  85. ^ а б Крайсер, я; Херси, Дж. А. (1980). «Сравнительное исследование измельчения в ротационных и вибрационных шаровых мельницах» (PDF) . Порошковая технология . 27 (2): 137–141. DOI : 10.1016 / 0032-5910 (80) 85015-7 .
  86. ^ a b c d Венкатараман, KS; Нараянан, К.С. (1998). «Энергетика столкновения мелющих тел в шаровых мельницах и механохимические эффекты» (PDF) . Порошковая технология . 96 (3): 190–201. DOI : 10.1016 / S0032-5910 (97) 03368-8 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный сайт EMC Cement , Швеция - lowcarboncement.com
  • Технологический университет Лулео , Швеция - на LTU.se
  • Форум инфраструктуры будущего , Кембриджский университет, Соединенное Королевство - на Fif.construction.cam.ac.uk
  • Статистика и информация по цементу Геологической службы США (USGS)  - на Minerals.usgs.gov
  • Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Информация о  правилах для портландцементной промышленности - на EPA.gov
  • Американский институт бетона  - на Concrete.org
  • EDGAR - База данных по выбросам для глобальных атмосферных исследований  - на Edgar.jrc.ec.europa.eu
  • Vitruvious: Десять книг по архитектуре онлайн: перекрестный латинский текст и английский перевод
  • Инициатива WBCSD по устойчивому развитию цемента  - на Wbcsdcement.org