CC BY
9CHEMICAL SCIENCES
STUDYING THE INFLUENCE OF HYDROPHOBIZED SODIUM ABIETATE OF SODIUM
BELIEFICULAR LIMESTONE OF DASH-SALAKHLIN DEPOSIT ON THE PROPERTIES OF CEMENT BASED ON THE NORMAL PLANT CLINKER
Khalilov Ya., Khalilov M., Muradov R., Jamalov J., Hajiyeva K., Abbasova N., Gamidov R.
Institute of Catalysis and Inorganic Chemistry named after acad. M.Nagiyev
of the National Academy of Sciences Azerbaijan
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОФОБИЗОВАННОГО АБИЕТАТОМ НАТРИЯ
МЕЛОПОДОБНОГО ИЗВЕСТНЯКА ДАШ САЛАХЛИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА НА ОСНОВЕ КЛИНКЕРА ЗАВОДА НОРМ
Халилов Я.Х., Халилова М.И., Мурадов Р.М., Джамалов Дж., Гаджиева К.И., Аббасова Н.И., Гамидов Р.Г.
Институт катализа и неорганической химии им. акад. М.Нагиева НАНА
Abstract
In this paper, the conditions for hydrophobization of chalk-like limestone from the Dash Salakhlinsky deposit were studied. As a result of research, the possibility of using hydrophobized chalk to intensify grinding and improve the physicomechanical characteristics of Portland cement produced by Norm's plant is shown. Studies have shown the high efficiency of using hydrophobized sodium biodegradable chalk to reduce the fineness of the cement and increase its strength.
Аннотация
В настоящей работе были изучены условия гидрофобизации мелоподобного известняка Даш Са-лахлинского месторождения. В результате исследований показана возможность применения гидрофоби-зованного мела для интенсификации помола и улучшения физико-механических характеристик портландцемента производства завода Норм. Проведенные исследования показали высокую эффективность использования гидрофобизованногоабиетатом натрия мела для снижения тонкости помола цемента и повышения его прочности.
Keywords: Hydrophobization, sodium abietta, portland cement, calcite, chalk, water repellent, grinding fineness.
Ключевые слова: Гидрофобизация, абиетат натрия, портландцемент, кальцит, мел, гидрофобизатор, тонкость помола.
Гидрофобизация различных материалов, изделий и композиций является средством придания им новых, часто неожиданных свойств, позволяющих по-новому решать многие технические задачи. При гидрофобизации материала на его поверхность наносится незначительное количество химических реагентов - гидрофобизаторов, которые способны изменить характер взаимодействия поверхности материала с водой - превратить поверхность из гидрофильной в гидрофобную, т.е. придать ей водоотталкивающие свойства [1-3].
Гидрофобизация материалов- это принципиально новое научно-техническое решение получе-
ния материала, обладающего рядом новых полезных свойств. К числу таких свойств относятся водонепроницаемость, низкая теплопроводность, неспособность поглощать пары воды из воздуха и смачиваться водой [3].
Известно [3], что карбонатыв качестве наполнителей широко применяются в различных отраслях промышленности. Они являются компонентами отделочных материалов, сырьем при производстве извести, стекла, керамики, цемента. Карбонаты применяются для известкования кислых почв, подкормки птиц и животных, в производстве комбикормов, кабельной, резиновой, лакокрасочной, полимерной промышленностях.
Гидрофобизацию карбонатов проводятс целью придания карбонатам водоотталкивающих свойств, предупреждения их увлажнения, улучшенияадге-зии между массой полимера и частичками карбоната при использованииего в качестве наполнителя в полимерной промышленности и в качестве гидро-фобизатора строительных материалов.
Целью наших исследований является изучение гидрофобизации Даш-Салахлинского мелопо-добных известняков с помощью солей монокарбо-новых кислот и возможности применения гидрофо-бизованного материала в производстве портландцемента.
Методика исследований. Оценка гидрофоби-зации проводилась по результатам определения угла смачивания. Угол смачивания определяли следующим образом. Пробу гидрофобного мела массой 20 гр выравнивали стеклом при некотором давлении и устанавливали горизонтально на пути светового луча. С помощью пипетки на измельченную мелоподобную пробу наносили капли жидкости определенных размеров. Проекция капли фиксируется на экране и по ней определяют уголь смачивания.
Анализ литературных источников [1-3] показывает, что все гидрофобизаторы по их химической природе можно разделить на четыре группы: низкомолекулярные органические, кремнеорганические, полимерные и неорганические. Результаты исследований показывают, что наиболее распространенными гидрофобизаторами являются карбоновые кислоты и их соли, что, очевидно, обусловлено наличием у этих веществ достаточно длинных уг-
леводородных цепей и реакционно-способной карбоксильной группы. В качестве гидрофобизатора использовали абиетат натрия, синтезированный нами по реакции канифоли с гидроксидомнатрия по следующей методике.
Раствор щелочи нагревали до кипения и всыпали в него раздробленную канифоль при непрерывном перемешивании. Соотношение веса канифоли в кг и объема раствора щелочи в литрах составляло 1:1. Кипячение проводили в течение 2 часов до исчезновения комков и крупинок канифоли и приобретения раствором однородного цвета. Затем доливали горячую воду с температурой 700С до первоначального объема взятой щелочи и канифольному мылу-абиетату натрия дали остыть.
Оценка влияниягидрофобизованного мела на свойства портландцемента, полученного из клинкера завода Норм проводилась по результатам степени помола цемента без и с добавками гидрофоби-зованного мела. Свойства цемента без и с добавками определяли по стандартной методике [4-7].
Результаты исследований. Степень гидрофо-бизации мелоподобного известняка Даш-Салахлин-ского месторождения изучали в образцах с содержанием гидрофобизатора в интервале 0-3% от массы мела. Гидрофобизатор, приготовленный вы-шепоказанным способом вводили в состав абсолютно сухого мела интенсивным растиранием в фарфоровой ступке в течении 30 мин. Затем были изучены степени гидрофобности по описанной выше методике. Результаты проведенных испытаний приведены в виде рис. 1.
Рис.1. Влияние абиетата натрия на гидрофобность мела.
Как показали исследования, гидрофобность мела зависит от содержания абиетата натрия, нанесенного на поверхность его частиц. С увеличением количества гидрофобизатора степень гидрофобно-сти мела растет и принимает постоянное значение в интервале 1,5-2% гидрофобизатора. На наш взгляд, механизм гидрофобизации заключается во взаимодействии по схеме физической адсорбции через об-разованиеводородных связей между ионами - СО-
и СО|", находящимися на поверхности частиц и катионом карбоксильной группы,При этом поверхность частиц мела также становится гидрофобной, но прочность водородных связей значительно меньше, чем химических. Кроме того, часть молекул может адсорбироваться гидрофобными концами к ранее адсорбированным молекулам, образуя второй и последующие слои. Не исключается также возникновение химических взаимодействий [1], по
Norwegian Journal of development of the International Science No 29/2019
схеме в результате обменного взаимодействия аби-етата натрия с солями:
С19Н29-С +СаСОз = Na2C03+Ci9H29-C
O-Na
Ю
О
Ч
О-Са О
С- С19Н29
Образование парных молекул труднорастворимых воде солей карбоновых кислот обеспечивает гидрофобность карбонатов кальция.
На следующем этапе исследований были изучены влияния гидрофобного мела на технологические и физико-механические свойства портландцемента производства завода Норм. Было изучено влияние гидрофобного мела на процесс интенсификации помола, на водопотребность цемента нормальной консистенции и прочности на сжатие. Помол клинкера с добавлением 5% двуводного гипса с гидрофобным мелом и без него производился в шаровой лабораторной мельнице периодического типа в течение 22 минут. Содержание основных минералов в клинкере колебалось в следующих пределах: СзЯ - 62%, С2Я - 20%, 04^ - 12%, СзА - 6%. Активность цементов после помола клинкеров с добавкой 5% гипса, определяли по методу ЦНИИПС-2 [4-7]. Определение консистенции цементного раствора осуществляли по ГОСТ 310.4-81.
Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. Для определени-яконсистенции цементного раствора отвешивали 1500 г нормального песка по ГОСТ 6139 , 500 и 200г воды (В/Ц=0,40). Компоненты загружали в предварительно протертую влажной тканью чашу лопаст-ноймешалки в следующей последовательности: песок, вода, цемент. Чашу устанавливали на мешалку и производили перемешивание в течение (120±10) с.
Затем в центре сухой смеси делали лунку, вливали в нее воду массой 200 г (В/Ц=0,40), дали воде впитаться в течение 0,5 мин и перемешивали смесь втечение 1 мин.
Таблица 1
Результаты изучения влияния гидрофобного мела на интенсификацию помола и физико-механиче-
Форму-конус сцентрирующим устройством устанавливали на диск встряхивающего сто-лика.Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирали влажной тканью.
По окончании перемешивания заполняли раствором форму-конус на половину высоты и уплотняли 15штыкованиями металлической штыковкой. Затем наполняли конус раствором с небольшим избытком и штыковали 10 раз.
После уплотнения верхнегослоя избыток раствора удаляли ножом, расположенным под небольшим углом кторцевой поверхности конуса, заглаживая с нажимом раствор вровень с краями конуса, затем конус снимали в вертикальном направлении. Нож предварительно протирали влажной тканью.
Раствор встряхивали на столике 30 раз за (30±5) с, после чего штангенциркулем измеряли диаметрконуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и брали среднее значение. Расплывконуса с В/Ц=0,40 должен быть в пределах 106-115 мм. Если расплав ко-нусаокажется менее 106 мм, количество воды увеличивают для получения расплываконуса 106-108 мм. Если расплав конуса окажется более 115 мм, количество водыуменьшают для получения расплава конуса 113-115 мм.
Водоцементное отношение, полученное при достижении расплава конуса 106-115 мм, принимали для проведения дальнейших испытаний.
Результаты помола контролировались по остаткам на сите №0045.
Результаты исследований приведены в табл. 1.
Свойства цемента и цементных растворов при количестве доба-
№ по Исследуемые свойства вок, %
пор. цемента Клинкер без добавок 5% гидрофобный 5 8 10
гидрофобного кальцита кальцит
Остаток на сите №0045
1 после помола в течение 22 мин. 24 23 22 21,7 21
2 Водоцементное отношение 0,5 0,52 0,4 0,38 0,37
Прочность на сжатие,
МПа, в после твердения в
3 течении:
2 суток 26 24 26 28 29
7 суток 39 39 40 41 40
28 суток 46
Как видно из результатов исследования, добавка гидрофобного кальцита улучшает размалыва-емость цемента, оказывая расклинивающее действие на частиц цементного клинкера адсорбируясь на поверхности частиц. Понижение тонкости помола от 24% до 21% по остатку на сите №0045 при повышении вводимого гидрофобного кальцита от 5 до 10% объясняется также предотвращением слипания-агрегации микрочастиц после помола. Улучшение физико-механических свойств цементного камня с гидрофобными добавками связано, на наш взгляд, как снижением водопотребности, так и получением плотневшей упаковки за счет внедрения частиц кальцита в межпустотное пространство цементного камня.
Таким образом, проведенными исследованиями установлено условиегидрофобизациимелопо-добного известняка Даш-Салахлинского месторождения. В результате исследований показана также возможность применения гидрофобизованного мела для интенсификации помола и улучшения физико-механических характеристик портландцемента производства завода Норм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Пащенко А.А., Воронков М.Г., Михай-ленко Л.А., Круглицкая В.Я., Ласская Е.А. Гидро-фобизация. Киев: Наукова Думка, 1973.-237с.
2. Алентьев А.А., Клетченков И.И., Пащенко
A.А. Кремнеорганические гидрофобизаторы.: Киев, Гостехиздат, 1962.
3. Паус К.Ф., Евтушенко И.С. Химия и технология мела. М.: Стройиздат, 1977.-138 с.
4. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов. - М.: Высшая школа, 1980. - 472 с.
5. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев
B.Г. Физико-химические методы исследования вяжущих веществ.- М.: Высшая школа,1981. 335 с.
6. ГОСТ 310.1-76. Цементы. Методы испытаний.
7. ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема (с Изменением N 1)
