CC BY
96
3/2010 мв.ВЕСТНИК
ДОЛОМИТОВОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО
П.П. Гуюмджян, Т.Г. Ветренко, С.В. Цыбакин, М.Н. Чичилов
ИГАСУ
В статье приведены экспериментальные результаты исследования доломитовых пород. Получены строительно-отделочные и теплоизоляционные материалы с улучшенными физико-механическими характеристиками и повышенной водостойкостью.
In article experimental results of research dolomitic breeds. Are received building-finishing and lagging materials with the improved physico-mechanical characteristics and the raised water resistance.
По объему использования цементное вяжущее является основным при производстве искусственного камня. Возрастающие требования стройиндустрии к техническим характеристикам, экологической безопасности и декоративной выразительности строительных материалов свидетельствуют о необходимости дальнейшего поиска новых более дешевых сырьевых компонентов для производства изделий различного функционального назначения. В этой связи внимание многих ученых и инженеров обращено на вяжущее, получаемое на основе активированного доломита и его композиций.
Учеными - материаловедами за последние годы разрабатываются эффективные технологии производства магнезиального вяжущего из широко распространенных доломитов, представляющих собой двойную углекислую соль CaC03MgC03 с содержанием компонентов в весовом соотношении до 54,3 45,7 соответственно, а также другие породы с высоким содержанием оксидов железа и кремнезема, непригодных для производства строительных материалов.
Достаточно много доломитовых пород встречается в месторождении п. Мелихово Владимирской области. Доломиты этого месторождения используются в тонкомолотом виде в сельском хозяйстве как раскислители почвы.
Разработанная технология позволяет использовать доломиты этого месторождения в качестве сырья для производства вяжущего высокой активности. Особо актуальна эта проблема для регионов богатых доломитовыми породами.
Вяжущее на основе каустического доломита имеет значительные преимущества перед портландцементом: возможность использования заполнителей широкой номенклатуры, включая отходы производства древесины; более низкую энерго- и металлоемкость производства; набор прочности за достаточно малый промежуток времени; экологическая безопасность и бактерицидность. Кроме того, доломитовое вяжущее имеет высокую пластичность, декоративность и другие преимущественные технологические характеристики. Но имеются и недостатки. Основным недостатком вяжущего из каустического доломита является низкая водостойкость и связанная с ней морозостойкость. Однако, применяя различные добавки, можно решить данную проблему.
Разработаны новые магнезиальные вяжущие и строительные материалы на их основе, обладающие высокой водо- и морозостойкостью, а также облицовочные плитки, легкие стеновые панели, теплоизоляционные маты и другие изделия. Расширение об-
ВЕСТНИК 3/2010
ласти применения строительных материалов на основе каустического доломита является важной народнохозяйственной задачей. В этой связи созданы различные строительные материалы, включающие заполнители армирующего назначения, такие как: льно-костра, очесы-отходы производства хлопка, отходы производства искусственного меха и другие волокнистые вещества.
Изучено влияние солей щелочных металлов на процесс термического разложения доломита. Соли щелочных металлов в виде водного раствора наносили методом орошения на поверхность необожженного доломита. Затем образцы выдерживались в течении 24 часов до полной сушки, обжигались и подвергались помолу в шаровой и ударно-отражательной мельницах до удельной поверхности 600 м2/кг.
Наибольшее влияние на скорость разложения доломита оказывают фосфаты, т.е. доломит, пропитанный фосфатами, разлагается более интенсивно. Влияние фосфатов на интенсивность термического разложения рассматривалось с точки зрения современной кристаллохимии, как результат взаимодействия потенциалов их электростатических полей со структурой ионных кристаллов. Введение в необожженный доломит фосфатов перед термическим разложением приводит к увеличению количества активных центров. Такая технологическая операция позволяет увеличить росту скорость разложения карбоната магния. Наиболее интенсивно этот процесс протекает при введении в состав доломита фосфатов магния и алюминия (рис.1).
Установлено, что ионы магния и алюминия, внедряясь в кристаллическую решетку доломита, создают предельные напряжения, которые способствуют более быстрому разложению доломитовых пород.
Определялось содержание в обожженном доломите оксидов кальция методом химического анализа [1].
Исследовано влияние различных фосфатов на физико-механические характеристики образцов на основе доломитового вяжущего. Представленные в таблице 1 результаты свидетельствуют о высоких физико-механических свойствах образцов, твердеющих как в воздушной, так и водной среде. Средняя прочность образцов, твердеющих в воздушно сухой среде, связана с тем, что доломитовое вяжущее все-таки вяжущее воздушного твердения.
Таблица 1.
Физико-механические характеристики образцов из доломита
Вид добавки Прочность при сжатии, МПа Прочность при сжатии, МПа (выдержка в воде)
7 суток 28 суток 7 суток 28 суток
Са3(Р04)2 26,1 36,3 17,8 13,0
Mgз(PO4)2 28,3 38,9 14,7 11,6
Baз(PO4)2 26,5 37,7 8,7 3,5
AlPO4 30,2 41,0 18,9 14,3
28,4 39,1 9,2 3,3
FePO4 29,3 40,1 13,8 4,8
Рис. 1. Дериватограмма доломита с добавками фосфатов алюминия и магния
3/2010
ВЕСТНИК _МГСУ
Хотя с достаточной уверенностью можно сказать, что фосфаты повышают водостойкость изделий на основе доломита.
Для повышения прочности изделий в состав теста вводились волокнистые заполнители - льно-костра, отходы производства хлопка (очесы) и отходы производства искусственного меха (рис. 2).
60
50
л
с
S 40
I
(3 30
О
I
О 20
а
с
10
0
1 2 3 4 5
Содержание заполнителя, %
Рис. 2. Влияние количества очесов на физико-механические свойства магнезиального камня
На рис. 2 в качестве примера приведены кривые влияния волокнистых добавок-очесов на механическую прочность образцов. Количество волокнистого заполнителя изменялось в пределах 1- 4%. Увеличение содержания очесов в смеси приводит к снижению прочности. Наивысшую прочность имеют образцы, содержащие в своем составе до 2 % очесов. Если использовать больше волокнистых отходов, а именно 5-20 % по весу, можно получить теплоизоляционные изделия в виде матов для покрытия полов при строительстве жилых помещений. По внешнему виду материалы с 2%-ым содержанием очесов похожи на искусственный мрамор, и их можно использовать для отделки внутренних помещений строительных объектов. Материалы из каустического доломита экологически безопасны и легко поддаются механической обработке.
Литература
1. Горшков B.C., Тимашов В.В., Савельев В.Г .Методы физико-химического анализа вяжущих веществ.. М., Высшая школа, 1981
Ключевые слова: магнезиальное вяжущее, доломитовые породы, каустический доломит, фосфаты, заполнители армирующего назначения, очесы.
Keywords: magnesia cement, dolomitic breeds, caustic dolomite, phosphates, fillers of reinforcing purpose, tow.
Рецензент: Блиничев В.H., д.т.н., профессор, ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет»
E-mail автора: Veter tg@mail.ru
