Оценка содержания воздушных пор в доломитощелочных системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка содержания воздушных пор в доломитощелочных системах

Шумкина А.А.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный

университет архитектуры и строительства»

Подавляющее большинство строительных материалов, таких как бетон, керамика, грунты, древесина являются капиллярно-пористыми, с развитой структурой пор. Для прогнозирования различных технологических свойств строительных материалов необходимо исследовать их пористую структуру. Под поровым пространством принято считать все его несплошности, не занятые твердой фазой исходных компонентов и новообразований. При принятых внешних условиях в определенный момент времени для конкретного материала параметры порового пространства являются величиной постоянной и независимой от способа их определения.

В статье представлены экспериментальные данные оценки содержания воздушных пор в доломитощелочной системе на основании расчета изменение системы в ходе реакционнохимического взаимодействия ее компонентов с NаОН. Установлено, что содержание воздушных пор в исследуемой системе незначительно.

Ключевые слова: доломитощелочные системы, воздушные поры.

ESTIMATION OF AIR PORE CONTENT IN DOLOMITIC-ALKALINE SYSTEMS Shumkina A.А.

The vast majority of building materials, such as concrete, ceramics, soils, wood are capillaryporous, with a developed pore structure. To predict the various technological properties of building materials, it is necessary to investigate their porous structure. Under the porous space, it is considered to be all its discontinuities, not occupied by a solid phase of the original components and neoplasms. Under the accepted external conditions at a certain point in time for a particular material, the parameters of the pore space are a constant value and independent of the method of their determination.

The data of the air pore content estimation in the dolomitic alkaline system are presented on the basis of calculation of the system change during the reaction-chemical interaction of its components with NaOH. It was found that the content of air pores in the investigated system is insignificant. Keywords: dolomite-alkaline systems, air pores

Доломитошлаковые прессованные материалы, цементный камень и другие капиллярнопористые тела, могут содержать, помимо свободной некоторое количество слабо связанной воды, которая удерживается силами физико-химической природы, но испаряющаяся из образца при температурах до 105С [1…3]. При этой температуре из образцов испаряется не только капиллярная и адсорбционная влага, которая может содержаться в небольших количествах между зернами порошка, но и в основном вода рыхлых кристаллогидратов, то есть слабо химически связанная вода. Испаряющаяся вода, не связанная в процессе твердения вяжущего, образует в бетоне две группы пор, резко различающиеся по размерам: капиллярные поры и поры геля, имеющие весьма малые размеры (от 15ґ10^-8 до 40ґ10^-8 см.). Капиллярные поры, расположенные между агрегатами частиц геля, в тысячи раз крупнее пор геля. Они благоприятствуют впитыванию и миграции воды, которая замерзает в них при обычных условиях охлаждения. Поэтому капиллярные поры рассматриваются как основной дефект структуры прессованного материала.

Цементный гель [4] при полной гидратации удерживает около 25% воды, находящейся в порах геля (считая к массе цемента). Объем капиллярных пор (V1), наибольший в первый момент после прессования, и будет равен объему воды в вяжущем (В). По мере твердения доломитошлакового вяжущего капиллярные поры заполняются продуктами гидратации, объем их уменьшается и будет составлять: V1 = B - 0,5 Ц

В.И. Юнг, Ю.М. Бут, В.Ф. Журавлев, С.Д. Окороков указывали, что контракция вызывает уменьшение внешних размеров системы, добавочное поглощение воды и образование в системе новых (контракционных) пор. По размерам конракционные поры занимают промежуточное положение между порами геля и капиллярными порами. При замерзании материала контракционные поры играют роль своеобразных запасных резервуаров, в которые может отжиматься часть воды из капиллярных пор. В зависимости от условий твердения материала гелевые, контракционные и капиллярные поры могут быть заполнены либо водой, либо воздухом.

При прессовании ликвидируется защемление дополнительного излишнего количества воздуха, и при оптимальной гранулометрии компонентов и влажности смеси структура материала будет более плотная. Так как при прессовании карбонатношлаковых композиционных материалов используется низкая влажность формовочной смеси 12-13%, водошлаковое отношение при такой влажности может изменяться в широких пределах: от 0,24-0,32 для прессованного смешанного вяжущего состава 1:1 (шлак: доломит), что в пересчете на смешанное вяжущее составляет 0,120,16% и до 0,36-0,48 для прессованных доломитошлакопесчаных композиций состава 1:1:1 (шлак - доломит - песок) [5]. При условии полной гидратации шлака, когда количество связанной воды составит 20-24%, в прессованном доломитошлаковом композите не должно практически быть капиллярных пор от объема взятой для прессования воды. В структуре остаются лишь гелевые, контракционные поры и межчастичные поры от остаточного защемленного воздуха и недоуплотнения прессовок.

Для доломитощелочной системы было рассчитано изменение системы в ходе реакционнохимического взаимодействия ее компонентов с NаОН при условии участия молекул воды и без участия таковой:

СаСО₃•MgCO₃ + 2NaOH ® Mg(OH)₂ + Na₂CO₃ (1)

СаСО₃ЧMgCO₃ + 2NaOH + Н₂О ® Mg(OH)₂ + Na₂CO₃ЧН₂О (2)

В случае (1) абсолютный объем реагирующих веществ составляет 103,3 см², а объем продуктов реакции 103,1 см². Следовательно, контракция в данном случае составила 0,2 см², или 0,19 %. В случае (2) абсолютный объем реагирующих веществ составляет 121,3 см², а объем продуктов реакции 116,3 см². Контракция равна 5,0 см², или 4,1%.

Таким образом, малое контракционное изменение в обоих случаях указывает на незначительное содержание воздушных пор в доломитощелочной системе.

Для исследования на водопоглощения использовались образцы разных составов на основе шлака Липецкого (Sуд=300-320 м²/кг), доломитизированного известняка (Sуд=300-350 м²/кг) Иссинского карьера, доломита карьера Сатка Челябинской области (Sуд=300-350 м²/кг); в качестве активизатора твердения использовался NaOH в количестве 3% от массы вяжущего. Формовочная влажность прессованных составов составляла 12%, виброуплотненных 18%. Образцы твердели в нормально-влажностных условиях в течение 28 суток. Рецептура композитов и показатели пористости приведены в табл.1, 2.

При этом объем открытых капиллярных пор определялся по полному объемному водопоглощению образцов.

Объем закрытых пор определялся по разности полной пористости материала и полного объемного водопоглощения образцов.

воздушная пора доломитощелочный

Таблица 1. Составы образцов

Таблица 2. Показатели водопоглощения и пористости образцов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как видно из табл. 2 водопоглощение прессованного ненаполненного карбонатношлакового композита находится в пределах от 9,10 до 9,30% в зависимости от степени доломитизации карбонатной породы в вяжущем, причем с увеличением содержания MgCO3 в карбонатной породе водопоглощение композитов возрастает. Показатель среднего размера пор составов на известняке и доломите не изменяется, а показатель однородности размеров пор уменьшается с увеличением степени доломитизации карбонатной породы. Из анализа характеристики пор следует, что прессованные доломитошлаковые материалы характеризуются высокой однородностью условнозакрытых пор, т.к. a=0,4. С увеличением доли шлака водопоглощение композиционного материала возрастает, и прессованный состав на чисто шлаковом вяжущем имеет значение 9,80%. Введение карбонатной породы в шлаковую систему уменьшает показатель однородности размеров пор. Показатели полной и закрытой пористости прессованного состава на шлаковом вяжущем по сравнению с карбонатношлаковыми композитами имеют наибольшие значения, причем увеличение степени доломитизации карбонатной породы в составе композита снижает пористость материала.

Сравнительный анализ прессованного и виброуплотненного ненаполненного состава показал, что виброуплотнение приводит к увеличению водопоглощения с 9,0 до 11,0%.

Увеличение влажности смеси изменяет и дифференциальные параметры поровой структуры материалов - показатели среднего размера пор и однородность размеров пор возрастают.

Список литературы

1. Шумкина, А.А. Модифицированные доломитошлаковые вяжущие и строительные материалы на их основе / А.А. Шумкина: канд. диссертация. - ПГАСА, 2005.-171 с.

2. Шумкина, А.А. Исследование реакционной активности доломитизированных карбонатных пород в щелочных средах [Текст] / А.А. Шумкина, М.Н. Карев // Современные проблемы науки и образования.- 2014.- № 2. - С.134.

3. Шумкина, А.А. Методы исследования химических свойств карбонатных материалов и композитов на их основе [Текст] / А.А. Шумкина, М.Н. Карев // Современные проблемы науки и образования.- 2014.- № 5. - С.243.

4. Колбасов, В.М. Исследование влияния карбонатных пород на свойства цементов различного минералогического состава / В.М. Колбасов: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук М., 1960.

5. Шумкина, А.А. Оценка влияния кварцевого песка на прочность мелкозернистых композиционных материалов [Текст] / А.А. Шумкина // Электронный научно-практический журнал «Молодежный научный вестник».- 2018.- № 1(26). - С. 126-130.

Размещено на Allbest.ru