канд. техн. наук, доцент Ошский технологический университет, Кыргызская Республика, г Ош
АКТИВНОСТЬ СВЕЖЕИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ЧАСТИЦ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
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
№ п/п |
Наименование микронаполнителей |
Количество извести, поглощенной из известкового раствора в течение 30 сут. (15 титрований) в мг СаО на 1 г добавки |
1 2 3 4 |
Глиеж Известняк молотый Молотый гранит Молотый кварцевый песок |
68,98 23,83 19,01 12,08 |
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 600-900оС 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
Группа активности горелых пород |
М |
Вещественный состав породы |
Моноактивные |
Менее 0,2 |
Крупнозернистые песчаники, карбонатные сланцы |
Умеренно-активные |
0,2-0,3 |
Мелкозернистые песчаники, алевролиты |
Активные |
0,3-0,45 |
Алевролиты, аргиллиты |
Высокоактивные |
Более 0,45 |
Аргиллиты, |
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 СО32-, 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:
- Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжуших материалов: Учебн. Пособие. М.: Высшая школа, 1973. – 123с.
- ГОСТ 24211-91 (2003). «Добавки для бетонов. Общие технические требования».
- Колесник Д.И. Нерудное сырье в народном хозяйстве в Киргизии // Ф. Изд. Кыргызстан, 1993. – 58с.
- Мамытов А.С., Сеитов Б.М. Основные свойства композиционных цементных вяжущих с гранитным наполнителем. //Научный и информационный журнал, Материаловедение, Бишкек. 2013. – С. 229-234.