83201

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И СИНТЕТИЧЕСКОГО ВОЛЛАСТОНИТА

Научная статья

Химия и фармакология

В статье показана возможность получения композиционных материалов на основе магнезиального вяжущего и синтетического волластонита, полученного на основе электротермофосфорного шлака, с повышенным пределом прочности при сжатии.

Русский

2015-03-10

56.91 KB

3 чел.

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И СИНТЕТИЧЕСКОГО ВОЛЛАСТОНИТА

Бишимбаев Валихан Козыкеевич, д-р техн. наук, проф., акад. НАН РК
Худякова Татьяна Михайловна, д-р техн. наук, проф.
Вернер Владимир Федорович, д-р техн. наук, проф.
Гаппарова Камила Музафаровна, магистр, инженер
Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова


В статье показана возможность получения композиционных материалов на основе магнезиального вяжущего и синтетического волластонита, полученного на основе электротермофосфорного шлака, с повышенным пределом прочности при сжатии.
Ключевые слова:
композиционные магнезиальные вяжущие, синтетический волластонит, раствор хлористого магния, предел прочности при сжатии.

In the article possibility of reception of composite materials on a basis magnesia knitting and synthetic wollastonite received on a basis electrotermophosphoric slag with the raised strength is shown at compression.
Keywords:
compositional magnesia knitting, synthetic wollastonite, solution of chloride magnesium, strength at compression.

 

Наряду с портландцементом, затраты на производство которого остаются высокими, в строительстве необходимо использовать другие виды вяжущих веществ. Таковыми могут быть магнезиальные и композиционные магнезиальные вяжущие вещества, полученные из местного сырья (доломита) и магнийсодержащих техногенных отходов (доломито- бариевых отходов обогащения полиметаллических руд).
Магнезиальные вяжущие вещества являются активным компонентом строительных композиционных материалов: магнезиальных растворов, штукатурных смесей, ксилолитовых масс, искусственного мрамора, пеномагнезита, декоративных облицовочных плит [1].
В настоящее время на основе магнезиального вяжущего, затворенного растворами MgCl2 или MgSO4, получают материалы высокой прочности, биостойкости, низкой истираемости, беспыльности, безискристости, обеспечивыющие защиту от действия радионуклидов. Для повышения эффективности защиты против нейтронного потока рекомендуется применять цементы химико-минералогического состава, обеспечивающего формирование и твердение гидратных новообразований с возможно большим содержанием химически связанной воды. Для этих целей эффективно применение магнезиального вяжущего. В зависимости от концентрации MgCl2 при твердении этого цемента могут образовываться MgCl2·Н2О и комплексная соль 3MgO·MgCl2·11H2O. При использовании в качестве затворителя раствора сернокислого магния получается также полигидратная комплексная соль 4MgSO4·3Mg(OН)2·15H2O. Преимущество этого вяжущего заключается в том, что оно позволяет получить цементный камень, в котором содержание воды в 3 раза больше, чем в портландцементом камне.
Магнезиальные вяжущие находят применение на бензозаправках, при создании полов на автомойках, промышленных и жилых зданиях, в производстве несъемной опалубки, теплоизоляционных материалов. Широкие возможности по приданию материалам на основе этого вяжущего высоких декоративных качеств и экологическая чистота, высокая адгезионная и когезионная прочность позволяют применять в производстве отделочных материалов (облицовочных белых или цветных плиток, штукатурок, шпатлевок, растворов для художественной и объемной отделки).
Особую актуальность приобретает вопрос повышения водостойкости композиционных магнезиальных вяжущих с вовлечением в производство синтетического волластонита. В результате целенаправленного управления процессами гидратации и оксихлоридообразования, формирование водостойких кристаллизационных структур твердения в системе MgО-MgCl2-синтетический волластонит, возможно получение композиционных магнезиальных вяжущих материалов с одновременным повышением прочности, водостойкости и других эксплуатационных характеристик.
Цель данной работы заключается в получении композиционного материала на основе магнезиального вяжущего и синтетического волластонита с повышенным пределом прочности при сжатии.
Для исследования, в работе был использован доломит Кара-Тауского месторождения следующего химического состава, мас.%: MgO – 38; CaO – 32; SiO2 – 3,80; Fe2O3 – 0,68; Al2O3 – 0,48; п.п.п. – 20.
Использованный в работе синтетический волластонит, был получен термообработкой смеси из СаО, SiO2-содержащих компонентов в присутствии ZnO-содержащего компонента, при этом в качестве CaO-содержащего компонента использовали отвальные шлаки электротермического производства фосфора, в качестве SiO2-содержащего компонента – кварцевый песок или кварцит, или диатомит, а в качестве ZnO-содержащего компонента – оксид цинка. Смесь готовили совместным сухим измельчением компонентов с последующей грануляцией смеси путем окатывания. Термообработку гранул (окатышей) из смеси компонентов проводили при 1000-1050°С. Одностадийная термообработка гранулированной трехкомпонентной шихты обеспечивает преимущественный синтез микроигольчатого волластонита и выход целевого продукта [2]. Полученный синтетический волластонит обладает игольчато-волокнистой структурой. Микроструктура синтетического волластонита представлена на рис. 1.

 

Рис.1. Микроструктура синтетического волластонита (увеличение х3 000)

Химический состав добавки синтетического волластонита, мас.%: SiO2 – 46,69; CaO – 43,55; Al2O3 – 1,26; Fe2O3 – 0,35; MgO – 3,36; P2O5 – 1,35; R2O – 0,09; F – 2,52; SO3 – 0,87.
Рентгенофазовый анализ показал наличие в ней следующих минералов, %: волластонита – более 86-90%, акерманита и кристобалита – 5÷6%. Идентификация данных минералов осуществлялась по дифракционным отражениям: волластонит – d/n=4,32, 3,83, 3,51, 3,34, 3,30, 3,08, 2,98, 2,53, 2,50, 2,31, 2,20, 1,83, 1,77, 1,728, 1,61Å; акерманит – d/n=2,85Å; кварц (кристобалит) – d/n=3,34, 2,50, 2,31Å.
Для приготовления раствора затворителя был использован хлористый магний шестиводный, представляющий собой белые очень гигроскопичные, расплывающиеся на воздухе кристаллы, растворимые в воде.
Для изучения основных физико-механических свойств композиционного материала на основе магнезиального вяжущего с добавкой синтетического волластонита, изготавливались образцы-кубики размером 2х2х2см, которые твердели на воздухе в течение 3, 7 суток. После этого образцы испытывались для определения предела прочности при сжатии.
Физико-механические свойства композиционного магнезиального вяжущего в возрасте 3 и 7 суток представлены в таблице 1.



Высокая прочность образцов на сжатие обусловлена вещественным составом кристаллических продуктов твердения.
Таким образом установлено, что получение композиционных магнезиальных вяжущих предполагает вовлечение в производство техногенного сырья, снижение энергетических затрат по сравнению с производством портландцемента, расширение номенклатуры строительных материалов на основе магнезиальных вяжущих веществ.

Литература:
1. Зырянова В.Н. Водостойкие магнезиальные вяжущие вещества на основе природного и техногенного сырья. Автореферат дисс. докт. техн. наук.
2. Способ получения волластонита: инновационный пат. 21203 РК. №2008/0466.1; заявл. 21.04.2008; опубл. 25.02.2009, Бюл. №5. – 4 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18295. ПРОСТІ І СКЛАДЕНІ ЧИСЛА 116.5 KB
  Лекція 22 ПРОСТІ І СКЛАДЕНІ ЧИСЛА Розбиття множини цілих невідємних чисел на 4 класи за кількістю дільників. Прості і складені числа. Властивості відношення подільності між двома натуральними числами одне з яких просте. Існування простого дільника у кожно
18296. МНОЖИНА ДОДАТНИХ РАЦІОНАЛЬНИХ ЧИСЕЛ. АРИФМЕТИЧНІ ОПЕРАЦІЇ НАД ДОДАТНИМИ РАЦІОНАЛЬНИМИ ЧИСЛАМИ 363.5 KB
  Лекція 23 МНОЖИНА ДОДАТНИХ РАЦІОНАЛЬНИХ ЧИСЕЛ. АРИФМЕТИЧНІ ОПЕРАЦІЇ НАД ДОДАТНИМИ РАЦІОНАЛЬНИМИ ЧИСЛАМИ Задача розширення поняття числа. Короткі історичні відомості про виникнення раціональних і дійсних чисел. Сумірні відрізки. Вимірювання відрізків сум...
18297. ДЕСЯТКОВІ ДРОБИ 177.5 KB
  Лекція 24 ДЕСЯТКОВІ ДРОБИ Поняття про десятковий дріб. Поширення позиційного принципу запису до запису десяткових дробів. Властивості десяткових дробів. Поняття про процент відсоток. Алгоритми арифметичних операцій над десятковими дробами. Перетворе
18298. МНОЖИНА ДОДАТНИХ ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ. МНОЖИНА ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ 188.5 KB
  Лекція 25 МНОЖИНА ДОДАТНИХ ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ. МНОЖИНА ДІЙСНИХ ЧИСЕЛ Несумірні відрізки. Існування несумірних відрізків. Вимірювання несумірного з одиничним відрізком. Нескінченні неперіодичні десяткові дроби. Відємні дійсні числа. Число нуль€. Множина д...
18299. ВИРАЗИ. Вирази із замінимим та їх основні характеристики 109 KB
  Лекція 26 ВИРАЗИ Числовий вираз і його значення. Числові рівності і їх властивості. Числові нерівності та їх властивості. Вирази із замінимим та їх основні характеристики. Відношення тотожності на множині виразів. Тотожні перетворення на множині вира...
18300. РІВНЯННЯ. Лінійні рівняння з однією зміною та їх розв’язування 80 KB
  Лекція 27 РІВНЯННЯ Рівняння з однією зміною як предикат та його основні характеристики. Рівносильні рівняння. Теореми про рівносильність рівнянь та наслідки з них. Лінійні рівняння з однією зміною та їх розвязування з аналізом використаної при цьому теор
18301. НЕРІВНОСТІ З ОДНІЄЮ ЗМІННОЮ 204.5 KB
  Лекція 28 НЕРІВНОСТІ З ОДНІЄЮ ЗМІННОЮ Нерівності з однією змінною як предикат та їх основні характеристики. Рівносильні нерівності. Теорема про рівносильність нерівностей та наслідки з них. Лінійні нерівності з однією змінною та їх розвязування з аналі...
18302. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ГЕОМЕТРІЇ 95 KB
  Лекція 29 ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ГЕОМЕТРІЇ Короткі історичні відомості про виникнення геометрії. Система геометричних понять шкільного курсу геометрії. Поняття про геометричну фігуру. Ламана та її основні характеристики. Плоскі геометричні фігури ламана...
18303. ПРОСТОРОВІ ГЕОМЕТРИЧНІ ФІГУРИ 167.5 KB
  Лекція 30 ПРОСТОРОВІ ГЕОМЕТРИЧНІ ФІГУРИ Просторові геометричні фігури та їх зображення на площині. Поняття про геометричне тіло. Многогранники. Теорема Ейлера про многогранники без доведення. Питання на самостійне опрацювання Тіла оберта