Строительство и
архитектура /4. Современные строительные материалы
Мирюк О.А. , д.т.н.
Рудненский индустриальный институт, Казахстан
Твердение и поризация щелочесиликатных композиций
Дороговизна
портландцемента обусловливает необходимость использования альтернативных
малоклинкерных и бесцементных вяжущих, которые по сравнению с традиционными
позволяют ускорить технологический процесс; улучшают структуру бетона. Перспективны
композиции из щелочесиликатных и композиционных вяжущих [1].
Доменный
гранулированный шлак – традиционный компонент щелочесиликатных вяжущих.
Гидратационные свойства вяжущего и прочностные показатели камня зависят от
фазового и дисперсного состава шлаков.
Цель работы: исследование влияния вещественного
состава шлаковых щелочесиликатных вяжущих на твердение и поризацию композиций.
В качестве
основы для щелочесиликатных вяжущих использованы шлаки черной металлургии и отходы обогащения
магнетитовых руд. Тонкомолотые техногенные материалы затворяли жидким стеклом
(таблица 1).
Результаты
исследований указывают на целесообразность дополнительного введения щелочного
компонента (20% NaOH ) для активизации твердения металлургического шлака. Шлакощелочная
смесь активизирует гидратационную способность отходов обогащения магнетитовых
руд .
Добавление
гидрооксида натрия уплотняет структуру камня вяжущего, увеличивая долю аморфной
«склеивающей» массы (рисунок 1). Следовательно, активизация гидратационных
свойств техногенного сырья позволяет вовлечь в производство малоэнергоемких
вяжущих различные виды отходов.
Поризация
– определяющая стадия технологического процесса получения ячеистых материалов.
Поризация щелочесиликатных композиций зависит от важных технологических
факторов: вещественный состав исходной смеси, режим вспенивания массы [2].
Таблица 1 – Влияние NaOH
на твердение
щелочесиликатных композиций
|
Содержание компонентов смеси, % |
Содержание NaOH, % |
Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте, сут |
||||
|
3 |
14 |
28 |
||||
|
шлак металлургический |
отходы обогащения магнетитовых руд |
|||||
|
100 |
– |
– |
19 |
25 |
31 |
|
|
100 |
– |
10 |
27 |
45 |
65 |
|
|
100 |
– |
20 |
32 |
65 |
95 |
|
|
100 |
– |
30 |
36 |
67 |
94 |
|
|
80 |
20 |
– |
8 |
14 |
21 |
|
|
80 |
20 |
20 |
15 |
50 |
85 |
|
|
60 |
40 |
– |
5 |
9 |
18 |
|
|
60 |
40 |
20 |
9 |
26 |
53 |
|
Исследовано
влияние вещественного состава на поризацию щелочесиликатных композиций. Для
поризации масс использовали поверхностно активные вещества различного
происхождения протеиновый пеноконцентрат Унипор, пенообразователи на
синтетической основе Fairy и Zelle
– 1.
Пеномассы
готовили по одностадийному методу: суспензию, полученную перемешиванием всех
компонентов, вспенивали в смесителе миксерного типа. Сухие компоненты массы тщательно перемешивали, затем всыпали
в раствор, после чего смесь подвергалась вспениванию с помощью мешалки
миксерного типа в течение 2 мин. Скорость вращения механизма 600 об/мин.
Свойства пеномассы оценивали
по кратности и плотности. Образцы пенобетона размером 40х40х40 мм твердели в
нормальных условиях.
Исследованы
пены, образованные на основе водных растворов гидрооксида натрия NaOH
(плотность 1200 кг/м3), карбоната натрия Na2CO3 (плотность 1200 кг/м3)
и жидкого стекла (плотность 1250 кг/м3).
Рисунок
1 – Влияние NaOH на структуру
шлакощелочного камня (28 сут)
Пенообразователи
добавляли в количестве 2%. Раствор гидрооксида натрия плотность
1200 кг/м3 не вспенивался, поэтому использовали его сочетание с
водой в равных соотношениях. Анализ полученных результатов выявил существенную
зависимость вспенивания и пористой структуры масс от состава раствора (таблица 2).
Использование протеинового пенообразователя Унипор для всех исследуемых щелочных
растворов не обеспечивает пены требуемой структуры и устойчивости.
Пена
из раствора карбоната натрия и Унипора разрушается почти мгновенно. Состояние
пен на основе синтетического пенообразователя Fairy неоднозначно: мелкая структура и высокая
устойчивость пены – из жидкого стекла; крупнопористая легко разрушаемая пена
– на основе раствора NaOH.
Таблица 2 –
Влияние состава щелочесодержащего раствора на свойства пены
|
Состав раствора |
Вид
пенообразователя |
Кратность
пены |
Плотность пены, кг/м3 |
Качественная
характеристика пены
|
||
|
размер |
однородность пористости |
устойчивость |
||||
|
NaOH : вода (1:1) |
Fairy |
1,6 |
690 |
крупные |
неоднородная |
низкая |
|
Zelle – 1 |
8,5 |
130 |
мелкие |
однородная |
высокая |
|
|
Унипор |
7,5 |
150 |
средние |
неоднородная |
средняя |
|
|
Na2CO3 |
Fairy |
2,0 |
590 |
крупные |
неоднородная |
средняя |
|
Zelle – 1 |
8,0 |
150 |
очень
мелкие |
однородная |
высокая |
|
|
Унипор |
2,5 |
480 |
мелкие |
неоднородная |
низкая |
|
|
Na2O(SiO2)n |
Fairy |
7,0 |
180 |
очень
мелкие |
однородная |
высокая |
|
Zelle – 1 |
6,5 |
190 |
мелкие |
однородная |
высокая |
|
|
Унипор |
6,5 |
190 |
средние |
неоднородная |
средняя |
|
Испытания
комбинированных растворов подтвердили целесообразность применения синтетических пенообразователей.
Вывод. Оптимизация
рецептуры щелочесиликатных масс способствует образованию структуры с замкнутыми
ячейками, повышению прочности межпоровых перегородок
Литература:
1.
Рахимов Р.З., Хабибуллина Н.Р., Рахимов М.М. и др.Бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих //
Технологии бетонов. – 2006. – №3. – С. 18 –19.
2.
Лотов В.А., Кутугин В. А. Формирование пористой структуры пеносиликатов на основе
жидкостекольных композиций // Стекло и керамика. – 2008. – №1. – С. 6 – 10.