Библиографическое описание:

Садовникова М. А. Свойства синтезированной добавки на основе алюмосиликатов для известковых сухих строительных смесей // Молодой ученый. — 2014. — №3. — С. 342-344.

Приведены сведения о химическом составе синтезируемых алюмосиликатов. Показано, что введение добавок алюмосиликатов способствует ускорению набора прочности.

Ключевые слова: известковые сухие строительные смеси, синтез, алюмосиликаты, сорбция

Анализ научно-технической литературы свидетельствует, что в настоящее время усилия отечественных и зарубежных ученых преимущественно сосредоточены в направлении модифицирования строительных композитов нанообъектами — углеродными и оксидными наночастицами, углеродными нанотрубками [1–6].

К настоящему моменту синтезирован значительно широкий ассортимент наполнителей, позволяющих регулировать структуру и свойства материалов на основе известкового вяжущего.

В работах [7–9] предлагается для повышения стойкости известковых покрытий вводить в рецептуру синтетизированные гидросиликаты кальция.

В продолжение дальнейших исследований нами установлена возможность регулирования структурообразованием и свойствами известковых композиций введением синтезированных алюмосиликатов [10].

Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al2(SO4)3 добавлением силиката натрия, с последующим высушиванием при температуре 110◦С. Синтез осуществлялся в кислой среде. При разработки технологии синтеза алюмосиликатной добавки исследовалось влияние модуля жидкого стекла, рН раствора сульфата алюминия Al2(SO4)3, количество введенного силиката натрия, рН фильтрата.

Установлено, что синтезированные алюмосиликаты характеризуются высокой активностью, составляющей более 350 мг/г. Удельная поверхность порошка, определенная методом БЭТ, составляет Sуд = 86.5 ± 3.5 м2 /г.

Химический состав синтезируемого продукта представлен в таблице 1.

Таблица 1

Результаты химического анализа элементов, присутствующих в синтезированной добавке, %

Содержание химических элементов в весовых %

O

Na

Al

Si

S

Максимальное

62,58

16,52

8,05

39,60

8,94

Минимальное

46,67

5,54

1,88

20,78

0,89

Анализируя полученные данные табл.1., выявлено высокое содержание химических элементов О, Si и Na, составляющее соответственно 46,47–61,58 %, 20,78–39,60 % и 5,54–16,52 %, что свидетельствует о преобладании оксидов соответствующих элементов.

Методом ренгенофазового анализа (РФА) установлено, что состав добавки представлен минералами группы цеолитов: натролит Na2(Al2Si3O10)H2O, анальцим Na [AlSi2O6]H2O. Содержание группы цеолитов свидетельствует о водоудерживающих свойствах синтезированной добавки [11].

Для изучения закономерностей влияния синтезированных наполнителей на свойства известковых композитов изготовлялись образцы на извести-пушонке 1 сорта с активностью 84,4 %. Содержание алюмосиликата составляло 10 % от массы извести. Готовились составы с водоизвестковым отношением В/И, равным В/И=1/1. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях при температуре 18–20оС и относительной влажности воздуха 60–70 %.

Установлено, что количество химически связанной извести в контрольных образцах в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения составляет 46,5 %, а с применением синтезированных алюмосиликатов 55,28 %.

Анализ экспериментальных данных свидетельствует, что применение синтезированных алюмосиликатов, приводит к повышению прочности при сжатии известковых образцов в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения по сравнению с контрольными образцами на 33,125 %.

Результаты исследований свидетельствуют, что композиционное вяжущее, состоящее из извести-пушонки и синтезированных алюмосиликатов в количестве 10 % от массы извести, обладает большей водостойкостью по сравнению с известью-пушонкой. Так, коэффициент размягчения образцов, приготовленных на композиционном вяжущем, составляет Кразм=0,68 -0,71, а на извести-пушонке — 0,31.

Для оценки сорбционных свойств добавки определялось сорбционное увлажнение. При изучении кинетики сорбции влаги образцы проходили предварительную сушку в сушильном шкафу при температуре t=1100С до постоянной массы, помещались в эксикаторы с различной относительной влажностью воздуха φ = 18–97 % и постоянной температурой t = 20 + 2оС. Десорбция изучалась на увлажненных образцах, которые помещались в эксикаторы с влажностью воздуха φ = 10 % и постоянной температурой t = 20 + 2оС. На основании полученных данных были построены изотермы сорбции и десорбции (рис. 1).

Результаты экспериментальных данных показали, что с увеличением относительной влажности воздуха закономерно возрастает сорбционная влажность, при этом процесс насыщения образцов влагой и влагоотдача описывается S-образными изотермами сорбции и десорбции, характерными для капиллярно-пористых материалов, хорошо смачиваемых водой. Сорбция влаги в интервале значений относительной влажности воздуха до 18 % подчиняется закону Генри в соответствии с формулой (1), т. е. зависимость сорбционного увлажнения от величины относительной влажности воздуха близка к линейной:

W=k(φ) (1)

Описание: A description...

Рис. 1. Изотермы сорбции и десорбции для синтезированных алюмосиликатов: 1-изотерма сорбции; 2-изотерма десорбции.

При повышении относительной влажности воздуха до 40 % влагосодержание в образцах увеличивается в соответствии с уравнением Фрейндлиха [12]. Выпуклая часть изотерм (φ = 60–80 %) указывает на присутствие внутри исследуемых образцов только адсорбированной влаги, состоящей из одного слоя молекул водяного пара. Повышение относительной влажности воздуха до 90 % приводит к образованию на внутренней поверхности материала пленок адсорбированной влаги, состоящих из многих слоев молекул. Начиная с 80 %-ной влажности происходит резкое возрастание сорбционного увлажнения, что свидетельствует о протекании процесса капиллярной конденсации [13].

Изотермы сорбции и десорбции совпадают только при очень малых и очень больших значениях относительной влажности воздуха, при других значениях — не совпадают. Изотермы сорбции располагаются ниже, чем изотермы десорбции и равновесное влагосодержание при одинаковом значении относительной влажности воздуха при десорбции влаги меньше, чем при сорбции влаги.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о эффективности применения синтезируемых алюмосиликатов в известковых композициях как добавки, регулирующей структурообразование. Известковые составы с применением алюмосиликатов характеризуются хорошей удобоукладываемостью, отсутствием трещинообразования.

Литература:

1.                  Строкова, В. В. Свойства синтетических нанотубулярных гидросиликатов [Текст] / В. В. Строкова, А. И. Везенцев, Д. А. Колесников, М. С. Шиманская // Вестник БГТУ им. Шухова. — Белгород: Изд-во БГТУ, — 2010. — № 4. — С. 30–34.

2.                  Логанина, В.И. Разработка органоминеральной добавки для сухих строительных смесей [Текст] / В. И. Логанина, Н. А. Петухова, Э. Р. Акжигитова // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. — 2011. — № 3. — С. 8–12.

3.                  Логанина, В. И. Исследование закономерностей влияния золя кремниевой кислоты на структуру и свойства диатомита [Текст] / В. И. Логанина, О. А. Давыдова, Е. Е. Симонов // Строительные материалы. — 2011. — № 12. — С. 63.

4.                  Eva Vejmelková, Martin Keppert, Zbyněk Keršner, Pavla Rovnaníková, Robert Černý. Mechanical, fracture-mechanical, hydric, thermal, and durability properties of lime–metakaolin plasters for renovation of historical buildings // Construction and Building Materials. 2012. — Volume 31. — P. — 22–28.

5.                  Sevim İşçi, F. Seniha Güner, Ö. Işık Ece, Nurfer Güngör. Investigation of rheological and collodial properties of bentonitic clay dispersion in the presence of a cationic surfactant //Progress in Organic Coatings. 2005. — Volume 54. — Issue 1. — P. — 28–33.

6.                  Paul F Luckham, Sylvia Rossi. The colloidal and rheological properties of bentonite suspensions //Advances in Colloid and Interface Science. 1999. — Volume 82. — Issues 1–3. — P. — 43–92.

7.                                            Логанина, В. И. Свойства известковых композитов с силикатсодержащими наполнителями / В. И. Логанина, Л. В. Макарова, К. А. Сергеева// Строительные материалы. — 2012.-№ 3. — С.30–35

8.                                            Логанина, В. И. Повышение водостойкости покрытий на основе известковых отделочных составов / В. И. Логанина, Л. В. Макарова, С. Н. Кислицина, К. А. Сергеева// Известия высших учебных заведений. — 2012.-№ 1(637). — С.41–47

9.                                            Логанина, В. И. Влияние технологии синтеза силикатных наполнителей на свойства известковых и отделочных составов / В. И. Логанина, Л. В. Макарова, К. А. Папшева// Региональная архитектура и строительство. — 2011. — № 2. — С.66–69

10.                                        Жданов С. П.,Егорова Е. П. Химия цеолитов.- М.:Наука,1968

11.                                Дружинкин С. В. Сухие строительные смеси на основе цеолитсодержащих пород: дисс.канд. техн. наук: 05.23.05: защищена 26.04.10– Красноярск., 2010. — 169 с.

12.              Лопаткин, А. А. Теоретические основы физической адсорбции / А. А. Лопаткин. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. — 339 с.

13.              Гельфман, М. И. Коллоидная химия / М. И. Гельфман, О. В. Ковалевич, В. П. Юстратов. — СПб.: Лань, 2008. — 336 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle