Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А. , д.т.н.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Формирование пористой структуры

щелочесиликатных композиций

 

Анализ технической литературы свидетельствует о перспективности              щелочесиликатных вяжущих, которые затворяют раствором щелочного компонента, активизирующим твердение порошкообразной части композиции [1,2]. Жидкое стекло, как основа таких композиций с многолетней практикой применения, соответствует требованиям сырьевой обеспеченности и возможности  применения малоэнергоемких технологий [2 – 3]. В качестве порошкообразного наполнителя щелочесиликатных вяжущих используют металлургические            шлаки, бой стекла и другие силикатные и алюмосиликатные материалы различного происхождения [1 – 3].

Поризация – определяющая стадия технологического процесса получения ячеистых материалов, которую для жидкостекольных масс осуществляют                 термическим, химическим, механическим способами.

Цель работы – исследование влияния технологических факторов на             поризацию материалов из жидкого стекла и техногенного наполнителя.

Для поризации композиций использовали различные виды пенообразователей (Fairy, Zelle –1) при значении  «жидкое : твердое» Ж:Т = 1:1,6 (таблица 1, рисунок 1).  Структура пенобетона чувствительна к виду  пенообразователя: использование Zelle – 1 сопровождается укрупнением ячеек (рисунок 2).

Установлено, что кратность пеномасс на пенообразователях  Fairy и  Fairy + Zelle–1 практически не отличается. Оптимальная концентрация пенообразователя 4% массы жидкого стекла.

Для повышения пористости материала исследовали возможность дополнительной поризации за счет газообразователя – перекиси водорода.

 

Таблица 1 – Влияния вида и концентрации пенообразователя

                    на формирование пористой структуры

 

Вид

Концентрация, %

Кратность пеномассы

Средняя

плотность, кг/м3

Предел прочности при сжатии, МПа

Коэффициент эффективности

Fairy

4

3,4

501

1,2

0,23

5

3,6

450

0,9

0,2

Fairy + Zelle –1

4+1

3,6

452

0,9

0,19

Рисунок 1 – Влияние вида и концентрации пенообразователя 

             на свойства щелочесиликатных композиций

 

 

 
 

 

 

 

Рисунок 2 – Структура композитов на различных пенообразователях

 

Исследовано влияние перекиси водорода на свойства жидкостекольных композиций. Результаты приведены в таблице 2. Наилучшие показатели свойств и  структуры при 2% перекиси водорода (рисунок 3).

 

Таблица 2 –  Влияние перекиси водорода на свойства

                     жидкостекольных композиций

 

Доля

 перекиси  водорода, %

Кратность пеномассы

Диаметр  расплыва  пеномасы, мм

Средняя

плотность, кг/м3

Прочность

при сжатии, МПа

Коэффициент эффективности

0

2,6

80

452

1,1

0,24

1

2,1

73

423

1,0

0,23

2

2,2

75

348

0,7

0,20

3

2,0

78

323

0,5

0,15

 

C:\Users\User\Pictures\ааа.jpg 

 

 

Рисунок 3 – Структура композитов с различной

                   концентрацией перекиси водорода

 

 

Перекись водорода, обеспечивая формирование дополнительных пор, снижает плотность композиции. Однако структура, образованная с участием перекиси водорода, характеризуется  разрывами в ячейках, неоднородной             пористостью. Причиной дефектов структуры является несоответствие процессов структурообразования камня вяжущего и  реакция газовыделения, которая протекает заторможено в уже затвердевшем материале.

Установлена необходимость подогрева жидкого стекла для формирования бездефектной мелкопористой структуры жидкостекольных композиций.

Показана целесообразность использования зольной микросферы в составе исследуемых щелочесиликатных формовочных масс. Изменение содержания частиц микросферы позволяет регулировать характер структуры композиций.

Результаты исследования влияния микросферы на состояние пеногазомассы представлены в таблице 3, на рисунке 4.

 

Таблица 3 – Влияние микросферы на свойства поризованных композиций

Содержание микросферы,

%

Кратность пеномассы

Диаметр

расплыва

пеномассы, мм

Средняя

плотность, кг/м3

Прочность при сжатии, МПа

Коэффициент эффективности

0

2,5

65

371

0,7

0,18

2,5

2,8

60

326

0,6

0,18

5,0

2,1

60

428

0,6

0,14

10,0

2,4

55

379

0,5

0,13

 

В результате проведенных исследований установлено, что оптимальное содержание микросферы 10%. Увеличение концентрации зольной микросферы неоднозначно, что обусловлено повышением вязкости формовочной массы при сохранении соотношения «жидкое : твердое». Это объясняет некоторое повышение средней плотности поризованной композиции при повышении доли                        мелких пустотелых  гранул с малой насыпной плотностью.

Установлена целесообразность комплексной поризации формовочной массы, содержащей 2% перекиси водорода и 4% пенообразователя Fairy.

0 %
 

2,5 %
 
 

10 %
 

5 %
 

 

Рисунок 4 – Структура композитов с различной концентрацией микросферы

 

Выводы. Разработан способ комплексной поризации путем совмещения механизмов пенообразования и газообразования. Газообразующий эффект            перекиси водорода зависит от вещественного состава и вязкости массы, темпов структурообразования, вида пеноконцентрата. Введение до 10% микросферы позволяет регулировать пористость пеногазощелочесиликатных структур.

 

Литература:

1. Глуховский В. Д., Рунова Р.Ф., Максунов С.Е. Вяжущие и композиционные материалы контактного твердения.  Киев: Высшая школа, 1991. 242 с.

2. Рахимов Р.З., Хабибуллина Н.Р., Рахимов М.М., Соколов А.А., Гатаулин Р.Ф. Бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих //             Технологии бетонов. 2006. №3.  С. 18 –19.

3. Мирюк О.А. Поризация  щелочесодержащих  масс // Бетон и железобетон в Украине. 2014. № 1. С. 2 – 6.