Исследование дацита в качестве сырья для получения геополимеров | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Ерошкина Н. А., Коровкин М. О., Тымчук Е. И. Исследование дацита в качестве сырья для получения геополимеров // Молодой ученый. — 2014. — №21. — С. 155-157. — URL https://moluch.ru/archive/80/14478/ (дата обращения: 19.07.2018).

В статье рассматривается влияние дисперсности горной породы (дацита) и дозировки добавки шлака на прочность и плотность геополимерного вяжущего. В результате исследований получено вяжущее, которое может найти применение в качестве альтернативы портландцементу.

Ключевые слова: дацит, геополимер, вяжущее, активатор твердения, дисперсность, плотность.

 

Введение

Получение высококачественных энергоёмких вяжущих материалов на основе тонкоизмельчённых горных пород для бетонов является одним из приоритетных направлений развития цементной индустрии. Для расширения минерально-сырьевой базы цементов их производителям будут интересны современные разработки кафедры технологии строительных материалов и деревообработки Пензенского государственного университета архитектуры и строительства по созданию безотходных технологий получения вяжущих материалов из тонкодисперсных горных пород и техногенных отходов, которыми являются доменные шлаки, содощелочные отходы.

На основе тонкоизмельчённых привозных горных пород (аплит-гранита, диабаза, гранита) [1–3] и местных песчаников [4] в щелочных средах были синтезированы вяжущие вещества, с высокими физико-механическими свойствами.

За рубежом такие материалы больше известны как геополимеры, то есть как материалы, которые образуются за счёт растворения в сильнощелочной среде тонкомолотых алюмосиликатных оксидов имеющих минеральную основу [3, 5–8].

Известно, что одним из традиционных способов улучшения физико-механических свойств портландцемента является увеличение его дисперсности, в результате чего происходит разрушение структурных связей в материале и образование дефектных участков. Вследствие большой энергии взаимодействия дефектных частиц, ускоряется гидратация клинкерных минералов и увеличивается прочность цемента. Очевидно, что данная закономерность будет действовать при помоле необожженных горных пород.

Методы и материалы

Для исследований влияния дисперсности на плотность и прочность вяжущего горная порода подвергалась грубому измельчению в лабораторной щековой дробилке и тонкому измельчению в шаровой мельнице до дисперсности Sуд = 300, 400, 500 и 600 м2/кг. В качестве сырья для получения вяжущего использовался дацит, относящийся к изверженным горным городам, известный также как кварцевый андезит, в состав которого входят минералы плагиоклаза и роговой обманки, а также биотит, авгит, апатит, магнитный железняк и санидин. Данный материал отличается плотным строением.

В качестве модифицирующей добавки исследовалась добавка доменного шлака Липецкого комбината с Sуд = 450 м2/кг. Количество добавки было принято в % от общего веса вяжущего в смеси. Добавка шлака исследовалась в двух дозировках 10 и 15 %.

Для приготовления формовочной смеси дацит и шлак совместно перемешивались. Полученный порошок затворялся щелочным раствором NaOH, в пересчёте на сухое вещество составляющим 6 % от массы вяжущего. Влажность формовочной смеси при Sуд = 300, 400 м2/кг составляла 12 %, а при Sуд = 500 и 600 м2/кг — 13 %.

Из формовочной смеси методом прессования под давлением 25 МПа были заформованы образцы-цилиндры диаметром и высотой 25 мм. Твердение образцов осуществлялось в сушильном шкафу при температуре 105 °С в течение 6 часов. После того как образцы затвердели, они были подвергнуты испытанию на определение прочности и плотности.

Результаты исследований

По результатам испытания были построены графики зависимостей прочности и плотности от дисперсности вяжущего, которые приведены на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Влияние дисперсности и дозировки шлака на активность геополимеров на основе дацита. Обозначение: 1 — без добавки, 2–10 % шлака, 3–15 % шлака

 

Анализ данных, представленных на рис.1, указывает на то, что одним из факторов увеличения прочности вяжущего является увеличение его дисперсности. При увеличении дисперсности бездобавочного вяжущего с 300 м2/кг до 600 м2/кг прочность увеличивается в 4,3 раза.

Наиболее полно потенциал вяжущего по росту прочности, раскрывается при модифицировании вяжущего шлаком, в присутствии которого достигается образование дополнительного количества гидросиликата кальция упрочняющего систему. В данном случае наибольшей прочностью обладает вяжущее, в котором содержится 15 % добавки шлака. Прочность такого, вяжущего по сравнению с прочностью немодифицированного вяжущего, при Sуд=300 м2/кг составляет 40 МПа, а при Sуд=600 м2/кг — 72 МПа, что на 65 и 10 % выше прочности бездобавочного вяжущего.

Аналогичная картина увеличения плотности с увеличением тонкости помола и добавки шлака наблюдается на рис. 2. Анализ кривых распределения плотности позволяет отметить, что плотность равномерно возрастает с увеличением удельной поверхности, а добавка шлака в количестве 15 % значительно активизирует этот процесс.

Рис. 2. Влияние дисперсности и дозировки шлака на плотность геополимеров на основе дацита (обозначение по рис.1.)

 

Выводы

В ходе исследований было установлено, что одним из эффективных способов увеличения прочности и плотности вяжущего на основе дацита является увеличение тонкости помола дацита до 600 м2/кг. Для усиления этого эффекта рекомендуется использование добавки шлака в количестве 15 % от веса вяжущего. Такое вяжущее обладает прочностью свыше 70 МПа и плотностью около 2180 кг/м3 и может успешно конкурировать с цементным вяжущим.

 

Литература:

 

1.                  Ерошкина Н. А., Калашников В. И., Коровкин М. О. Минерально-щелочные вяжущие. Монография. М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Пензенский гос. ун-т архитектуры и стр-ва». Пенза, 2012.

2.                  Ерошкина Н. А., Коровкин М. О., Сурков А. Н. Оценка магматических горных пород в качестве сырья для получения геополимерных вяжущих // Молодой учёный. 2014. № 20 (79). C. 120–123.

3.                  Ерошкина Н. А., Коровкин М. О. Механизм твердения геополимерных вяжущих на основе магматических горных пород // Региональная архитектура и строительство. 2013. № 3. С. 50–55.

4.                  Гуляева Е. В., Струнин И. А., Еремин А. Ю., Морозова В. Н., Гаврилова Ю. В., Калашников В. И. Водостойкость силицитовых геополимеров с комплексными модификаторами алюмината натрия и гидроксида кальция / Cб. статей Материалы всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Теория и практика повышения эффективности строительных материало»: Пенза: ПГУАС, 2006. с.30–32.

5.                  Davidovits J. Chemistry of geopolymer systems, terminology. In Proceedings of Geopolymer ‘99 International Conferences, France. 1999. P. 31–46.

6.                  Davidovits J. Geopolymer Chemistry and Applications. Saint Quen-tin, France: Geopolymer Institute, 2008. 585 p.

7.                  Barbosa V. F. F., MacKenzie K. J. D., Thaumaturgo C. Synthesis and characterisation of materials based on inorganic polymers of alumina and silica: sodium polysialate polymers // International Journal of Inorganic Ma-terials. 2000. Vol. 2, Iss. 4. P. 309–317.

8.                  Mackenzi K. J. D., Welter M. Geopolymer (aluminosilicate) composites: synthesis, properties and applications // Advances in Ceramic Matrix Composites. 2014. P. 445–470.

Основные термины (генерируются автоматически): добавок шлака, влияние дисперсности, плотность, прочность, материал, горная порода, увеличение тонкости помола, дисперсность, шлак, дозировка шлака.


Похожие статьи

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

 Для некоторых добавок отмечена необходимость увеличения их расхода при повышении содержания шлака из-за высокой дисперсности молотого шлака, которая приводит к абсорбции добавки его частицами и к потери эффективности ее действия в бетоне.

Структурообразование геополимерного вяжущего на основе...

Установлено, что увеличение дозировки шлака с 6 до 30 % значительно повышает прочность вяжущего и темпы ее набора. Показано, что тонкость помола горной породы оказывает влияние на прочность вяжущего в поздние сроки твердения...

Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината...

Состав был разработан для получения высокой плотности и прочности при сжатии.Также учитывались такие свойства материала, как

Дисперсные отходы камнедробления этих горных пород могут служить потенциальным источником добавок, улучшающих качество...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Плотность бетона, кг/м3. Прочность на сжатие, МПа в возрасте, сут. шлак. щебень. песок.

При оптимальной концентрации и дисперсности наполнителя образуется мелкозернистая

Исследование влияния расширяющихся добавок на прочность цементного раствора-камня.

Исследование свойств геополимерного вяжущего на основе...

Ключевые слова: геополимерное вяжущее, гранит, шлак, активатор твердения, прочность, водопоглощение, водостойкость.

Дозировка шлака составляла 25 % и 10 % от массы вяжущего [5]. В качества активатора твердения исследовались щелочные добавки А1...

Технология получения геополимерного вяжущего на базе...

Измельченные горные породы твердеют при активации комплексным активатором, состоящим из жидкого стекла и щелочи. При введении в состав вяжущего добавки доменного гранулированного шлака оно твердеет как при тепловлажностной обработке...

Исследование водостойкости геополимерных вяжущих...

Помол горных пород проводился в шаровой мельнице до удельной поверхности 600 м2/кг.

Влияние добавки и температуры на набор прочности вяжущих на основе горных пород.

По мере увеличения температуры изотермии прочность существенно увеличивается.

Зависимость свойств геополимерных вяжущих на основе...

Для приготовления вяжущего использовались горные породы, измельченные до дисперсности 350±10 м2/кг: гранит Павловского и

Увеличение содержания в породах кварца, плагиоклаза повышает прочность вяжущих, ортоклаза — снижает их прочность.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

 Для некоторых добавок отмечена необходимость увеличения их расхода при повышении содержания шлака из-за высокой дисперсности молотого шлака, которая приводит к абсорбции добавки его частицами и к потери эффективности ее действия в бетоне.

Структурообразование геополимерного вяжущего на основе...

Установлено, что увеличение дозировки шлака с 6 до 30 % значительно повышает прочность вяжущего и темпы ее набора. Показано, что тонкость помола горной породы оказывает влияние на прочность вяжущего в поздние сроки твердения...

Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината...

Состав был разработан для получения высокой плотности и прочности при сжатии.Также учитывались такие свойства материала, как

Дисперсные отходы камнедробления этих горных пород могут служить потенциальным источником добавок, улучшающих качество...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Плотность бетона, кг/м3. Прочность на сжатие, МПа в возрасте, сут. шлак. щебень. песок.

При оптимальной концентрации и дисперсности наполнителя образуется мелкозернистая

Исследование влияния расширяющихся добавок на прочность цементного раствора-камня.

Исследование свойств геополимерного вяжущего на основе...

Ключевые слова: геополимерное вяжущее, гранит, шлак, активатор твердения, прочность, водопоглощение, водостойкость.

Дозировка шлака составляла 25 % и 10 % от массы вяжущего [5]. В качества активатора твердения исследовались щелочные добавки А1...

Технология получения геополимерного вяжущего на базе...

Измельченные горные породы твердеют при активации комплексным активатором, состоящим из жидкого стекла и щелочи. При введении в состав вяжущего добавки доменного гранулированного шлака оно твердеет как при тепловлажностной обработке...

Исследование водостойкости геополимерных вяжущих...

Помол горных пород проводился в шаровой мельнице до удельной поверхности 600 м2/кг.

Влияние добавки и температуры на набор прочности вяжущих на основе горных пород.

По мере увеличения температуры изотермии прочность существенно увеличивается.

Зависимость свойств геополимерных вяжущих на основе...

Для приготовления вяжущего использовались горные породы, измельченные до дисперсности 350±10 м2/кг: гранит Павловского и

Увеличение содержания в породах кварца, плагиоклаза повышает прочность вяжущих, ортоклаза — снижает их прочность.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

 Для некоторых добавок отмечена необходимость увеличения их расхода при повышении содержания шлака из-за высокой дисперсности молотого шлака, которая приводит к абсорбции добавки его частицами и к потери эффективности ее действия в бетоне.

Структурообразование геополимерного вяжущего на основе...

Установлено, что увеличение дозировки шлака с 6 до 30 % значительно повышает прочность вяжущего и темпы ее набора. Показано, что тонкость помола горной породы оказывает влияние на прочность вяжущего в поздние сроки твердения...

Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината...

Состав был разработан для получения высокой плотности и прочности при сжатии.Также учитывались такие свойства материала, как

Дисперсные отходы камнедробления этих горных пород могут служить потенциальным источником добавок, улучшающих качество...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Плотность бетона, кг/м3. Прочность на сжатие, МПа в возрасте, сут. шлак. щебень. песок.

При оптимальной концентрации и дисперсности наполнителя образуется мелкозернистая

Исследование влияния расширяющихся добавок на прочность цементного раствора-камня.

Исследование свойств геополимерного вяжущего на основе...

Ключевые слова: геополимерное вяжущее, гранит, шлак, активатор твердения, прочность, водопоглощение, водостойкость.

Дозировка шлака составляла 25 % и 10 % от массы вяжущего [5]. В качества активатора твердения исследовались щелочные добавки А1...

Технология получения геополимерного вяжущего на базе...

Измельченные горные породы твердеют при активации комплексным активатором, состоящим из жидкого стекла и щелочи. При введении в состав вяжущего добавки доменного гранулированного шлака оно твердеет как при тепловлажностной обработке...

Исследование водостойкости геополимерных вяжущих...

Помол горных пород проводился в шаровой мельнице до удельной поверхности 600 м2/кг.

Влияние добавки и температуры на набор прочности вяжущих на основе горных пород.

По мере увеличения температуры изотермии прочность существенно увеличивается.

Зависимость свойств геополимерных вяжущих на основе...

Для приготовления вяжущего использовались горные породы, измельченные до дисперсности 350±10 м2/кг: гранит Павловского и

Увеличение содержания в породах кварца, плагиоклаза повышает прочность вяжущих, ортоклаза — снижает их прочность.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

 Для некоторых добавок отмечена необходимость увеличения их расхода при повышении содержания шлака из-за высокой дисперсности молотого шлака, которая приводит к абсорбции добавки его частицами и к потери эффективности ее действия в бетоне.

Структурообразование геополимерного вяжущего на основе...

Установлено, что увеличение дозировки шлака с 6 до 30 % значительно повышает прочность вяжущего и темпы ее набора. Показано, что тонкость помола горной породы оказывает влияние на прочность вяжущего в поздние сроки твердения...

Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината...

Состав был разработан для получения высокой плотности и прочности при сжатии.Также учитывались такие свойства материала, как

Дисперсные отходы камнедробления этих горных пород могут служить потенциальным источником добавок, улучшающих качество...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Плотность бетона, кг/м3. Прочность на сжатие, МПа в возрасте, сут. шлак. щебень. песок.

При оптимальной концентрации и дисперсности наполнителя образуется мелкозернистая

Исследование влияния расширяющихся добавок на прочность цементного раствора-камня.

Исследование свойств геополимерного вяжущего на основе...

Ключевые слова: геополимерное вяжущее, гранит, шлак, активатор твердения, прочность, водопоглощение, водостойкость.

Дозировка шлака составляла 25 % и 10 % от массы вяжущего [5]. В качества активатора твердения исследовались щелочные добавки А1...

Технология получения геополимерного вяжущего на базе...

Измельченные горные породы твердеют при активации комплексным активатором, состоящим из жидкого стекла и щелочи. При введении в состав вяжущего добавки доменного гранулированного шлака оно твердеет как при тепловлажностной обработке...

Исследование водостойкости геополимерных вяжущих...

Помол горных пород проводился в шаровой мельнице до удельной поверхности 600 м2/кг.

Влияние добавки и температуры на набор прочности вяжущих на основе горных пород.

По мере увеличения температуры изотермии прочность существенно увеличивается.

Зависимость свойств геополимерных вяжущих на основе...

Для приготовления вяжущего использовались горные породы, измельченные до дисперсности 350±10 м2/кг: гранит Павловского и

Увеличение содержания в породах кварца, плагиоклаза повышает прочность вяжущих, ортоклаза — снижает их прочность.

Задать вопрос