ACTIVITY OF FRESHLY GROUND FILLER PARTICLES

АННОТАЦИЯ

В этой статье рассматривается роль ускорителей твердения при повышении контактной зоны вяжущего с микронаполнителем.

ABSTRACT

This article discusses the role of hardening accelerators in increasing the contact zone of a binder with a micro-filler.

Ключевые слова: Активация, частица, контактная зона, горелые породы

Keywords: Activation, particle, contact zone, burnt rocks

Для свежеизмельченных частиц определенной характеристикой является поверхностная энергия (активация). Дальнейший переход к термодинамически устойчивому состоянию способствует адсорбции и налипанию тонкоизмельченных частиц к поверхности кристаллов.

При этом повышается контактная зона вяжущего с микронаполнителем, который играет роль ускорителей твердения – кристаллических затравок.

Для уточнения активации микронаполнителей после размола нами определялась их активность по поглощению извести [1].

Активность по поглощению извести рассматриваемых добавок приведена в табл. 1.

Таблица 1.

Активность добавок по поглощению извести

Как видно из приведенных данных, наиболее высокой активностью обладает глиеж [2, 4], т.е. горелые породы являются активными компонентами вяжущих, бетонов, т.к. образованные в процессе обжига каолиниты и гидроалюмосиликаты, содержащиеся в составе глиежа, интенсивно взаимодействуют с Са(ОН)₂. Активность дегидратированных глинистых минералов зависит от строения кристаллической решетки и убывает от каолинита до гидрослюд.

Активность горелых пород не полностью выражается поглощением ими оксида кальция [3].

Горелые породы можно характеризовать величиной адсорбционной активности. Максимальную активность имеют породы, обожженные при 500-600 ^оС. С повышением температуры обжига до 800-1000 ^оС наблюдается резкое снижение их активность. Повышению активности горелых пород обеспечивает наличие микропор и микротрещин. Горелые породы - имеющие высокую адсорбционную активность и адгезию с высокомолекулярным соединением относятся к лучшим наполнителям в вяжущих, в бетонах и других полиминеральных композициях.

Активность горелых пород по отношению к извести и гипсу можно характеризовать величиной глинитно-железистого модуля:

,                                                          (1)

В зависимости от этого модуля горелые породы разделяют на четыре группы активности.

Согласно химического состава глинитно-железистый модуль глиежа составляет

,                                                       (2)

то есть, рассматриваемый глиеж относится к активным горелым породам (табл. 2).

Известно, что гидравлическая активность горелых пород обеспечивается наличием в них активных компонентов: алюминатов в виде радикалов дегидратированных глинистых минералов и некоторого количества активного Al₂O₃, активного SiO₂ и железистого компонента в виде растворимых Fe₂O₃. Самообжиг пород при температуре 600-900^оС способствует получению этих веществ путем нарушения молекулярных связей водных алюмосиликатов и других минералов при дегидратации их, а также активации кварца за счет нарушения поверхности и диспергации частиц при пиропроцессах.

Таблица 2.

Классификация горелых пород по глинитно-железистому модулю

Химическая активность глиежа может быть рассмотрена протеканием следующих реакций:

Al₂O₃∙2SiO₂+Ca(OH)₂+nH₂O↔CaO∙Al₂O₃∙2SiO₂∙nH₂O

 Al₂O₃+ Ca(OH)₂+nH₂O↔CaO∙Al₂O₃∙nH₂O

SiO₂+xCa(OH)₂+H₂O↔CaO SiO₂∙nH₂O

nCaO∙Al₂O₃∙H₂O+m SiO₂+Fe₂O₃↔nCaO∙(Al, Fe)₂O₃∙mSiO₂∙H₂O

где n = 3; m = 1-2.

Следующим по активности является известняк (23,83).

Тонко измельченном известняке активация поверхности частиц происходит с частичным нарушением химических связей и образованием группы радикалов и свободных ионов с некомпенсированными зарядами катионов Са²⁺, комплексных анионов СО₃^2-, что способствует образованию основного карбоната кальция или гидрокарбоалюмината 3СаО·Al₂O₃·CaCO₃·11H2O, выделенные в виде гелеобразных масс.

Молотый гранит имеет активность (19,01), а молотый кварцевый песок (12,08). Такая активность достигается при помоле микронаполнителей до полного прохождения через сито 008, т.е. порядка 3000-3500 см²/г. Разница в активности микронаполнителей можно объяснить, по-видимому, тем, что гранит является полиминеральной массой (кварц, полевой шпат, слюда), которые достаточно инертны к извести.  Однако при измельчении породы, как было показано выше, полевые шпаты претерпевают более существенные изменения морфологии частиц, чем чистый кварц.

Выводы:

- Установлено, что гидравлическая активность тонкоизмельченных добавок из горных пород зависит от генезиса, различного химико – минералогического состава, потенциала и наличия активных центров поверхности при измельчении и деформации кристаллической решетки минерала.

- Характеристика активности подтверждает, что  тонкоизмельченный гранит, глиеж и известняк можно использовать в качестве  наполнителей в композиционные цементные вяжущие вещества. 

Список литературы:

1. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжуших материалов: Учебн. Пособие. М.: Высшая школа, 1973. – 123с.
2. ГОСТ 24211-91 (2003). «Добавки для бетонов. Общие технические требования».
3. Колесник Д.И. Нерудное сырье в народном хозяйстве в Киргизии // Ф. Изд. Кыргызстан, 1993. – 58с.
4. Мамытов А.С., Сеитов Б.М. Основные свойства композиционных цементных вяжущих с гранитным наполнителем. //Научный и информационный журнал, Материаловедение, Бишкек. 2013. – С. 229-234.