Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

К.т.н. Павлова И.Л., аспирант Кочергина М.П.

Саратовский государственный технический университет, Россия

Свойства композиций на основе модифицированного жидкого стекла

На основе жидкого стекла получено большое количество строительных материалов различного назначения: теплоизоляционные, жаростойкие, кислотостойкие и т.д. Это можно объяснить тем, что жидкое стекло обладает рядом уникальных свойств - выраженными когезионными и адгезионными свойствами и является эффективным вяжущим веществом, а также доступностью исходного сырья.

Композиционные строительные материалы на основе силикатнатриевых связующих являются перспективными материалами. Различными способами и методами можно влиять на процессы структурообразования, состав и свойства жидкостекольных композитов, т.е. получать композиционные строительные материалы с заданными параметрами. К таким методам следует отнести: модифицирование – введение в систему композиций добавок-модификаторов неорганического и органического происхождения, термическую обработку, а так же наполнение системы - введение наполнителей (минеральных или техногенных).

Улучшение свойств жидкого стекла и композиций на его основе, в основном, достигается использованием модифицирующих добавок и наполнителей с разной химической активностью.[1]

Основной задачей модифицирующих добавок в формировании структуры вяжущего является изменение условий контакта частиц и влияние на прочность скелета матрицы.

Так же свойства жидкостекольных композиций определяются комплексом параметров: физико-химическими характеристиками жидкого стекла, его содержанием в составе композиции, гранулометрическим составом заполнителя и тонкого наполнителя.

Известно, что путем модифицирования жидкостекольных композиций оксидами металлов можно получить материалы с повышенными эксплуатационными свойствами.При введении оксидов металлов происходит быстрое отверждение смеси, являющееся результатом взаимодействия между жидким стеклом и соответствующим оксидом в присутствии воды, гидратируясь они образуют гидроксиды с последующим образованием силикатов соответствующих металлов. Полученные силикаты обладают гораздо меньшей растворимостью, чем растворившиеся гидроксиды. Поэтому из пересыщенных растворов обычно выпадают коллоидные осадки этих силикатов. [2]

В качестве вяжущего для изготовления композитов применялось натриевое жидкое стекло, представляющее собой водный раствор силиката натрия по ГОСТ 13078-81 (таблица 1).

Таблица 1-Основные показатели жидкого стекла

Показатель	Значение
Плотность, г/см^3	1,36-1,5
Кремнеземистый модуль	2,5
Содержание: SiO2, % Fe2O и Al2O3, % не более CaO, % не более SO3впересчете на серу, %, не более Na2O, %	31-33 0,25 0,20 0,06 10-13
pH	10,8

В качестве добавки модификатора применялся оксид алюминия Al₂O₃ (глинозем марки Г-00).

В качестве заполнителя служил кварцевый речной песок соответствующий ГОСТ 8736-93.

-Модуль крупности 1,5;

-Истинная плотность 2,65 г/см³

-Насыпная плотность 1400 кг/м³

-Водопотребность 7%

В качестве наполнителя использовалась кварцевая мука, получаемая размалыванием кварцевого песка в лабораторной мельнице до удельной поверхности 3000-3500 см²/г.

В качестве инициатора отверждения применялся кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ c содержанием чистого вещества – не менее 93%; влажность не более 2 %, тонкость помола – соответствующая остатку не более 5% на сите №008.

Образцы жидкостекольных композиций представляли собой смесь жидкого стекла, инициатора отверждения, добавки (модификатора), наполнителя и мелкого заполнителя.

Таблица 2-Зависимость параметров от процентного содержания модификатора (Al₂O₃)

Наименование показателя	Содержание модификатора в % по массе вяжущего
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Предел прочности при сжатии (МПа)	15,1	20,3	25,4	30,1	31,2	28,4	25,2	20,2	19,1	16,7
Коэффициент водостойкости	0,7	0,73	0,78	0,85	0,91	0,88	0,79	0,77	0,75	0,72
Плотность (кг/м^3)	140	165	172	185	190	210	215	230	242	260

Зависимость параметров исследуемых композитов от процентного содержания модификатора приведены в таблице 2.

В результате исследования было определено оптимальное количество модификатора Al₂O₃-5% (по массе), позволяющее повысить прочность композита на 30 - 35 %, водостойкость материала на 30%.

Для получения жидкостекольных композитов с высокими эксплуатационными свойствами рекомендуется использовать жидкое стекло с силикатным модулем 2,5 и плотностью 1,5 г/см³, в количестве 30 масс. % от общей массы кварцевого песка. Рекомендуется использовать в качестве заполнителя рядовой кварцевый песок и наполнитель — тонкомолотый кварц, Sуд. 3500 см² /г, в массовом соотношении 70 % и 30 % соответственно.

Литература:

1. Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. М. :Промстройиздат М., 1956. 444 с.

2. Сычев M.M. Неорганические клеи. Л.: Химия, 1986. 153 с.