Úloha síranu železnatého jako regulátoru tuhnutí a redukčního činidla portlandského slínku

Abstract

V roce 2003 byla směrnicí Evropského parlamentu a Rady 2003/53/ES stanovena maximální hodnota rozpustného šestimocného chromu na 0,0002 % (vztaženo na celkovou hmotnost suchého cementu). Dodržení tohoto limitu vyžaduje úpravu standardního portlandského cementu pomocí přídavku vhodného redukčního činidla, čímž se studium možností redukce šestimocného chrómu stává velmi diskutovaným a žádaným tématem. Primárním cílem této práce je základní výzkum, který popisuje vliv síranu železnatého na redukci šestimocného chromu a současně také jeho vliv na hydratační mechanizmus samotného portlandského slínku. Redukční schopnost železnatých iontů byla ověřena UV/VIS spektrometrií. Mechanizmus a vliv síranu železnatého na hydrataci portlandského slínku byl sledován izotermickou kalorimetrií a pevnostními charakteristiky. XRD metoda, SEM-EDS analýza a Ramanská mikroskopie byly použity pro identifikaci vznikajících hydratačních produktů. Studium hydratačního mechanizmu probíhajícího v tomto systému bylo zaměřeno na sledování odchylek od běžné hydratace portlandského cementu. Důležité informace o chování chromu během hydratace (substituce resp. uvolňování) poskytla analýza pórového roztoku. Zabudování chrómu do struktury hydratačních produktů během redukčního procesu bylo sledováno v čistém systému trikalciumaluminátu s cíleným obsahem Cr6+. Tato práce poukazuje na možný mechanismus substituce třímocného i šestimocného chromu do struktury monosulfátové (AFm) fáze.In 2003, the European Community Obligation (directive 2003/5C/EC) regulates a maximal value of soluble hexavalent chromium to 0.0002 % (per weight of dry cement). This limitation leads to modifications of the regular Portland cement by using of suitable reduction agents. Therefore, the possibilities of chromium reduction become a very actual topic. The primary goal of this work is a basic research of the ferrous sulphate influence on hexavalent chromium reduction and also its influence on Portland clinker hydration process. The reduction ability was determined by UV/VIS method. The mechanism and ferrous sulphate influence on Portland clinker hydration process was observed by isothermal calorimetry and mechanical strength tests. XRD method, SEM-EDS analysis and Raman microscopy were used for identification of formed hydration products. Study of hydration mechanism occurring in this system was focused on the divergence observations from the regular Portland cement hydration. Pore solution analysis provided significant information about chromium behavior during the hydration process (substitution and releasing). Chromium incorporation into structure of hydration products during the reduction process was also studied in the pure tricalciumaluminate system with targeted Cr6+ content. This work suggests the possible substitution of the trivalent and hexavalent chromium into structure of monosulphate (AFm) phase.