CC BY
27
№ 7 (76)
AuiSli
/m те:
universum:
технические науки
июль, 2020 г,
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НОВЫХ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА ПОЛУЧЕННОГО ГЕОПОЛИМЕРА
Соттикулов Элёр Сотимбоевич
ст. науч. сотр., ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,
Республика Узбекистан, п/о Ибрат E-mail: elyor-s88@mail.ru
Джалилов Абдулахат Турапович
директор, академик АНРУз, д-р хим. наук, проф., ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,
Республика Узбекистан, п/о Ибрат E-mail: a. t. djalilov@mail. ru
Каримов Масъуд Убайдулла угли
ведущий науч. сотр., ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,
Республика Узбекистан, п/о Ибрат
Тиллаев Абдулхафиз Тошевич
ведущий науч. сотр., ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,
Республика Узбекистан, п/о Ибрат
STUDY OF THE INFLUENCE OF NEW SYNTHESIZED ORGANIC ADDITIVES ON THE PROPERTIES OF THE RECEIVED GEOPOLYMER
Elyor Sottikulov
Senior Researcher, Tashkent Research Institute of Chemical Technology LLC,
Republic of Uzbekistan, Ibrat
Abdulakhat Djalilov
LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Director. Academician of the Academy of Sciences of Uzbekistan, doctor of chemical sciences, professor,
Republic of Uzbekistan, Ibrat
Masoud Karimov
Leading Researcher, LLC Tashkent Research Institute of Chemical Technology,
Republic of Uzbekistan, Ibrat
Abdulhafiz Tillaev
Leading Researcher, LLC Tashkent Research Institute of Chemical Technology,
Republic of Uzbekistan, Ibrat
АННОТАЦИЯ
В работе исследовано влияние органических добавок на свойства геополимера. Определена оптимальная концентрация новых синтезированных модифицирующих и диспергирующих добавок при получении геополимера. Показано повышение прочности полученного геополимера с новой синтезированной диспергирующей добавкой.
ABSTRACT
The effect of organic additives on the properties of a geopolymer is investigated. The optimal concentration of new synthesized modifying and dispersing additives in the preparation of a geopolymer has been determined. An increase in the strength of the obtained geopolymer with a new synthesized dispersing additive is shown.
Ключевые слова: геополимер, модификатор, золошлак, зола-унос, диспергирующая добавка, плотность, прочность.
Keywords: geopolymer, modifier, ash and slag, fly ash, dispersing additive, density, strength.
Библиографическое описание: Изучение влияния новых синтезированных органических добавок на свойства полученного геополимера // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Соттикулов Э.С. [и др.]. 2020. № 7 (76). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9940
№ 7 (76)
, ÄUNI
/m те:
universum:
технические науки
Введение
На сегодняшний день в мировом масштабе проводятся научные исследования по расширению производства строительных материалов высокого качества и новых строительных материалов, таких как бесцементные вяжущие. В связи с этим необходимо получить высококонцентрированные, наноструктурные вяжущие, расширить ассортимент используемого для этого сырья, композиций на основе бесцементных вяжущих, создать органические добавки, способные целенаправленно изменять их прочность и другие физико-механические, физико-химические свойства.
По природе основного вяжущего компонента выделяют органические и минеральные вяжущие. В свою очередь, по механизму структурообразования в вяжущих системах следует выделить кристаллизационные (гидратационные) и контактные вяжущие. Данные механизмы характерны только для минеральных вяжущих. Также следует отметить вяжущие конденсационного, конденсационно-полимеризаци-онного и полимеризационного типов структурообразования, встречающиеся как в минеральных, так и в органических вяжущих. С точки зрения условий твердения минеральные вяжущие могут быть гидра-тационного, автоклавного и воздушного твердения. Органическим вяжущим системам характерно твердение в воздушных условиях.
Решить проблему получения гидравлических щелочных вяжущих впервые удалось В.Д. Глуховскому, который ввел в них амфотерный оксид и показал, что для обеспечения водостойкости система должна быть минимум трехкомпонентной [2].
Экологический аспект применения бесцементных вяжущих складывается за счет экологической безопасности технологии получения, снижения выбросов в атмосферу, отсутствия токсичных компонентов, а также ресурсосбережения и замены природного сырья на техногенное, утилизации промышленных отходов и локализации их скоплений.
История развития геополимерных материалов связана с именами французского ученого J. Davidovits и японских исследователей ^аЫго, Y. №катига, R. Komatsu, К. Ikeda, заложивших основы технологии геополимеров. В трактовке Джозефа Давидовича под геополимером следует понимать материал, обладающий повышенным содержанием SiO2 и АЪОз, например, микрокремнезем или метокаолин, активированный сильнощелочным раствором. Мигауата и другие доказали, что ион ОН- в щелочном растворе влияет на степень растворения Si4+ и А13+, содержащихся в алюмосиликатных материалах [1].
Одна из последних разработок в области бесклинкерных вяжущих, так называемое нанострукту-рированное вяжущее, принадлежит ученым Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. Согласно предложенной формулировке [3], наноструктурированное вя-
июль, 2020 г.
жущее представляет собой неорганическую полидисперсную и полиминеральную вяжущую систему, имеющую преимущественно силикатный или алюмосиликатньй состав, и обладает высокой концентрацией активной твердой фазы, содержащей нанодисперсный компонент в количестве 3-10 %.
В процессе геополимеризации происходит растворение алюмосиликатного сырья, и в растворе происходит его полимеризация, поэтому правильное перемешивание ингредиентов дает возможность получения высокопрочной структуры получаемого геополимера.
Первым этапом структурообразования геополимеров является растворение алюмосиликатного сырья. По данным Эихвоп [4], растворение стекловидного алюмосиликата происходит следующим образом: вначале идет обмен ионов Н+ на Са2+ и затем - гидролиз алюмосиликатных соединений, разрушение деполимеризованной стекловидной структуры и расщепление соединений Si и А1 на мономерные структуры. Согласно упрощенной модели, предложенной Duxson, процесс геополимеризации начинается с растворения тонкоизмельченного, термически обработанного алюмосиликатного сырья в щелочной среде. При этом на степень растворения алюмосиликатного сырья влияют его дисперсность и реакционная способность алюминия в сырье. Растворение алюмосиликатного сырья путем щелочного гидролиза происходит при достаточном количестве воды и сопровождается разрушением соединений алюминия и кремния, которые переходят в раствор и накапливаются в виде отдельных частиц на поверхности (в мономерной форме). По мере накопления твердых частиц в растворе происходит его полимеризация, так называемая геополимеризация.
Изучено влияние новых синтезированных добавок геополимера, который влияет на перемешивание ингредиентов геополимерной композиции. В процессе перемешивания композиции важную роль играет дисперсность ингредиентов, для этого нами синтезирована новая добавка на основе поливинилового спирта и карбамида. Согласно литературным данным, использование поливинилового спирта, который обладает диспергирующими свойствами, обеспечивает отличную сцепку всех ингредиентов. Но в силикатном растворе уменьшается растворимость поливинилового спирта. Для увеличения растворимости проводились реакции поливинилового спирта с карбамидом. Полученные добавки хорошо влияют на диспергирующие свойства геополимерных композиций, и в результате при их добавлении происходит получение прочного геополимера.
При получении геополимера были использованы пластифицирующие и диспергируюшие добавки. В результате проведенной работы было изучено влияние пластифицирующих и диспергирующих добавок на прочностные характеристики полученных геополимеров. В таблице 1 показано влияние диспергирующих добавок на прочностные характеристики полученного геополимера.
№ 7 (76)
a uní
/т те:
universum:
технические науки
июль, 2020 г,
Таблица 1
Влияние диспергирующих добавок на прочность полученных геополимеров
№ Состав бетонной смеси, кг. (ЗШО: песок: щебень) Пластифицирующие добавки (%) Диспергирующие добавки (%) Подвижность, см Плотность, кг/м3 Прочность на сжатие, кгс/см2 (без добавления дисп. добавок) Прочность на сжатие, кгс/см2 (с добавлением дисп. добавок)
1 2,5:4,5 10,03 - - 2 1910 95 95
2 2,5:4,5 10,03 0,1 0,05 3 1930 95,5 95,5
3 2,5:4,5 10,03 0,2 0,1 4 2000 96 97
4 2,5:4,5 10,03 0,3 0,2 5 2100 96,3 97,6
5 2,5:4,5 10,03 0,4 0,3 6,6 2180 96,7 98
7 2,5:4,5 10,03 0,5 0,4 8,7 2225 97 98,1
8 2,5:4,5 10,03 0,6 0,5 12 2330 97,5 98,9
9 2,5:4,5 10,03 0,7 0,6 14 2330 97,9 99,5
10 2,5:4,5 10,03 0,8 0,7 16,9 2330 98 98,8
11 2,5:4,5 10,03 0,9 1 18,6 2335 9,5 98,2
12 2,5:4,5 10,03 1 1,5 20 2340 99 97
Из таблицы 1 видно, что при добавлении диспергирующих добавок в малом количестве от 0,05 % прочность на сжатие показывает результат 95,5 кгс/см2, а при добавлении добавки в количестве 0,6 % прочностная характеристика полученного геополимера показывает самый высокий результат -99,5 кгс/см2. При увеличении количества диспергирующей добавки от 0,7 % наблюдается уменьшение прочности полученного геополимера. В результате можно сказать, что новая синтезированная диспергирующая добавка влияет на прочностные характеристики полученного геополимера. В процессе изучения было доказано, что наилучшим количеством добавления диспергирующей добавки в процессе получение геополимера является 0,6 % от общей массы
добавляемых ингредиентов получаемого геополимера.
Результаты исследования, представленные в данной работе, позволяют сделать следующие выводы.
Видно, что новая синтезированная диспергирующая добавка влияет на прочностные характеристики полученного геополимера, и эти добавки можно добавить в процессе получения геополимера в количестве до 0,6 % от общей массы добавляемых ингредиентов. Добавление новой синтезированной диспергирующей добавки приводит к увеличению прочностных характеристик геополимеров при добавлении малого количества пластифицирующих добавок.
Список литературы:
1. Силицитовые геополимеры - первые шаги к созданию материалов будущего / В.И. Калашников,
B.Ю. Нестеров, Ю.С. Кузнецов, Ю.В. Гаврилова [и др.] // Материалы МНТК «Актуальные вопросы строительства», МГУ. - Саранск, 2004. - С. 160-165.
2. Тулаганов А.А. Основы безобжиговых щелочных вяжущих и бетонов : монография. - Ташкент, 2015. -
C. 19.
3. Череватова А.В., Строкова В.В., Жерновский И.В. Минеральные наноструктурированные вяжущие. Природа, технология и перспективы применения : монография. - Белгород, 2010. - 160 с.
4. Duxson P. Geopolymer technology: the current state of the art / P. Duxson, A. Fernández-Jiménez, J.L. Provis, G.C. Lukey [et al.] // J. Mater. Sci. - 2007. - № 42. - Р. 2917-2933.
