Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А., д.т.н.; Юнисова С.А.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Структура поризованных магнезиальных материалов

различного приготовления

Растущий практический интерес к магнезиальным материалам определяется малой энергоемкостью производства; способностью к интенсивному твердению; высокой прочностью, адгезией к любым видам заполнителей. Технологические преимущества производства магнезиального вяжущего позволяют снизить его себестоимость в 2 – 3 раза по сравнению с портландцементом.

Распространенным способом регулирования свойств магнезиальных материалов является использование добавок, сочетание с техногенными отходами различного состава. Необходимы разработки технологии ячеистых магнезиальных бетонов, обеспечивающих формирование прочного каркаса межпоровых перегородок. Весьма актуальны исследования способов поризации, направленных на образование замкнутой мелкой пористости[1 – 3].

Требует совершенствования приемы приготовления сырьевых масс и формования изделий на основе сложных магнезиальных композиций.

Цель работы – исследование влияния способов приготовления и поризации формовочных масс на структуру магнезиальных материалов.

Исследованы магнезиальные пеномассы различного приготовления (таблица 1). Одностадийный способ, предусматривающий вспенивание суспензии в смесителе миксерного типа, является рациональным, потому что обеспечивает однородную структуру, замкнутую пористость.

Для снижения плотности пенобетона одностадийного приготовления предложено сочетание способов поризации (таблица 2). При добавлении в пеномассу перекиси водорода Н₂О₂ в композиции образуются поры разного типа: крупные ячейки газообразования и мелкие поры пенообразования, расположенные в перегородках между крупными порами (рисунок 1).

Таблица 1 – Влияние способа приготовления на свойства пеномассы

Способ приготовления	Объем пеномассы, %	Плотность пенобетона, кг/м^3	Прочность при сжатии, МПа
Традиционный (трехстадийный)	100	470	2,8
Метод сухой минерализации пены (двухстадийный)	95	410	3,7
Вспенивание (одностадийный)	78	580	6,5

Таблица 2 – Характеристика пористости в магнезиальных композитах

Способ образования пор	Плотность, кг/м^3	Теплопроводность, Вт/(м∙^0С)	Прочность при сжатии, МПа
Пенообразование	525	0,07	4,3
Газообразование	650	0,09	4,6
Пенообразование + газообразование	390	0,05	2,2
Пенообразование + микросфера	435	0,08	3,6
Пенообразование + гранулы пенополистирола	285	0,05	1,0
Пенообразование + гранулы щелочесиликатные	350	0,05	3,2
Пенообразование + газообразование + гранулы пенополистирола	220	0,04	0,8

Показана возможность дополнительной поризации пеномассы и создания комбинированной структуры за счет 5 – 20 % пористых гранул. При введении гранул пенополистирола в пеномассу плотность уменьшается в 1,8 раза.

Предложены композиции на интегральном заполнителе «пенополистирол – древесные частицы – зольная микросфера».

1 – пенообразование; 2 – газообразование;

3 – пенообразование + газообразование;

4 – пенообразование + микросфера;

5 – пенообразование + гранулы пенополистирола;

6 – пенообразование + щелочесиликатные гранулы

Рисунок 1 – Микроструктура магнезиальных композиций

комбинированной структуры

Оптимизация соотношения частиц позволяет получить комбинированную структуру, включающую различные поры (рисунок 2). Композиции характеризуются плотностью 350 – 650 кг/м³ и прочностью при сжатии 1 – 7 МПа.

Определен рациональный способ приготовления формовочной массы, предусматривающий первичный контакт вяжущего вещества с раствором хлорида магния; затем добавление поэтапное заполнителей. Способ обеспечит повышенную прочность, равномерное распределение составляющих. В качестве волокнистого компонента комбинированных структур использованы техногенные материалы различного происхождения. Техногенные волокна обеспечивают упрочнение межпоровых перегородок ячеистой структуры (рисунок 3). Комбинированные структуры на основе техногенных наполнителей характеризуются стабильностью и высокой пористостью.

1 – пенообразование; 2 – газообразование;

3 – пенообразование + газообразование;

4 – газообразование + волокна 3%;

5 – газообразование + волокна 3% + микросфера 15 %;

6 – пенообразование + газообразование + волокна 3% + микросфера 15 %

Рисунок 2 – Структура магнезиальных композиций различной поризации

Вывод. Многокомпонентный состав магнезиальных композиций обеспечивает возможность для совмещения различных способов поризации и создания высокопористых структур.

Литература:

1 Yunsong J. A new type of light magnesium cement foamed material // Materials Letters. – 2002. – № 56. – Р. 353 – 356.

2 Domagała L. The influence of porous aggregate on microstructure of the interfacial transition zone in lightweight concrete // Cement – Lime – Concrete. 2011– № 2. – Р. 101–114.

3 Мирюк О.А. Влияние способа приготовления формовочных масс на свойства магнезиальных композитов различной структуры // Сухие строительные смеси. – 2017. – № 2. – С. 10 – 14.