CC BY
12В.И. Логанина, д-р техн.наук, профессор, Л.В.Макарова, канд.техн.наук, доцент Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
СВОЙСТВА ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ОКРАШЕННЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ ДЛЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
Mak.78 08@inbox.ru
Установлена возможность использования наполнителя на основе силикатов кальция. Эффективность действия наполнителя определяется его фазовым и гранулометрическим составов. Установлено, что окрашенные наполнители на основе силикатов кальция обладают более дисперсным составом. Показана эффективность известковых композитов с применением наполнителей на основе силикатов кальция.
Ключевые слова: наполнитель, фазовый состав, гранулометрический состав, прочность при сжатии.
Введение
В проведенных ранее исследованиях была установлена возможность использования при приготовлении сухих строительных смесей (ССС) наполнителей на основе силикатов кальция, полученных синтезом из жидкого натриевого стекла в присутствии добавки СаС12 [1]. Полученные тонкодисперсные наполнители состоят из низкоосновных гидросиликатов кальция, вступающих во взаимодействия с известью, в результате чего повышается прочность известкового покрытия.
Для получения окрашенных наполнителей их синтез осуществляется в присутствии добавок хромофоров, например, медного купороса CuSO4, FeQз.
Методом рентгенофазового анализа (РФА) установлено, что у наполнителей, полученных в присутствии CuSO4, помимо гидросиликатов, также идентифицируются линии, соответствующие CaSO4•2Н2O и диоптазу 6CuO•6SiO2•6H2O, а в присутствии хромофора FeCl3 - дополнительно тринадцативодному четырёхкальциевому гидроферриту - 4CaO•Fe2O3• 13H2O.
Различный вещественный и гранулометрический состав наполнителей, несомненно, оказывает влияние на свойства композиций, изготовленных на их основе [2]. Вместе с тем, анализ научно-технической литературы свидетельствует, что отсутствуют сведения о влиянии синтетических наполнителей на основе силикатов кальция на свойства композиций на основе минеральных вяжущих.
Экспериментальная часть
Прочность известковых композиций в присутствии окрашенных наполнителей зависит от водоизвесткового отношения В/И (табл. 1).Так, при В/И=0,65 при соотношении из-весть:наполнитель=И:Н=1:0,3 прочность при сжатии при применении окрашенных наполни-
телей составляет R^ =3,84-3,85 МПа, в то время как контрольного- 4,56МПа. При В/И=1,2 прочность известкового композита оказывается выше и составляет 1,32-1,92 МПа, а контрольного -0,7МПа. Аналогичные закономерности наблюдаются и при соотношении И:Н=0,5.
На наш взгляд, различие прочности известковых композиций объясняется большей удельной поверхностью окрашенных наполнителей и связанной с этим их водопотребностью. При низких значениях В/И количество воды недостаточно и формируется более дефектная структура известкового композита. При оптимальном В/И отношении достигается большая прочность при применении окрашенных наполнителей по сравнению с неокрашенными.
Оценку гранулометрического состава полученных наполнителей проводили с помощью автоматического лазерного дифрактометра Fritsch Particle Sizer Analysette 22.
Анализ экспериментальных данных, представленных на рис.1, свидетельствует, что распределение размеров частиц неокрашенного наполнителя является двухмодальным, средний диаметр частиц составляет 37мкм, преобладает размер частиц в диапозоне 20-50мкм -39% и 50-100мкм -30,6%, при этом более 99% составляют частицы с размером менее или равные 87 мкм. Содержанием частиц в диапазоне 0,05-1мкм составляет 0,74%. Значение удельной поверхности составляет Sуд=5300см2/г.
У наполнителя, полученного синтезом в присутствии CuSO4, средний размер частиц составляет 25,00мкм (рис.2). Преобладает размер частиц в диапазоне 20-50мкм-38,1%, однако в диапазоне 50-100мкм содержится всего 12,1% и более 99% составляют частицы с размером менее или равные 71,9 мкм. Распределение размеров частиц окрашенного наполнителя является трехмодальным. Значение удельной поверхно-
сти составляет 8уд=6070 см2/г. Содержание ча- стиц размером 0,05-1,0 мкм составляет 0,69%.
Таблица 1
_Влияние дисперсных наполнителей на прочность известковых композиций_
Состав (известь:наполнитель) Водоизвестковое отношение В/И Прочность, МПа
при сжатии при изгибе
1 0,3 0,65 4,56 1,34
1 0,3 (с добавкой хромофора) 0,65 3,84/3,86 1,14/2,62
1 0,3 0,9 5,14 1,17
1 0,3 (с добавкой хромофора) 0,9 2,88/3,2 1,22/1,6
1 0,3 1,2 0,7 0,21
1 0,3 (с добавкой хромофора) 1,2 1,32/1,92 0,49/0,99
1 0,5 1 3,3 0,65
1 0,5 (с добавкой хромофора) 1 2,88/3,08 0,56/2,13
1 0,5 1,2 1,04 0,39
1: 0,5 (с добавкой хромофора) 1,2 2,56/2,82 0,96/1,2
1 0,5 1,4 0,84 0,18
1: 0,5 (с добавкой хромофора) 1,4 1,16/- 0,6/-
1 1 1,2 5,04 1,78
1 1(с добавкой хромофора) 1,2 3,08/- 1,14/-
-¡¡г---—--
Примечание. В числителе указаны составы с применением наполнителя с добавкой хромофора ¥еС13; в знаменателе - составы, с применением наполнителя с добавкой хромофора Си804
-
ч
4 -
гГ/ТТТ-!
- ! --г ' Т
/ ....................................гЖ'' 1
Диаметр частиц, мкм
Рис. 1. Гранулометрический состав наполнителя с удельной поверхностью 8УД=5300 см2/г
Диаметр частиц, мкм
Рис. 2. Гранулометрический состав наполнителя с добавкой хромофора Си804, 8уд=6070 см2/г
У наполнителя, полученного синтезом в присутствии добавки хромофора FeQ3, распределение размеров частиц является четырехмо-дальным (рис.3). Средний размер частиц состав-
ляет 26,48мкм. Значение удельной поверхности
составляет Sуд=6040м2/г
Содержание частиц размером 0,05-1,0 мкм составляет 0,84%. а в диапазоне 20-50 мкм -44,23%.
Рис. 3. Гранулометрический состав наполнителя с добавкой хромофора FeCl3, Sуд=6040 см /г
При оценке технологических свойств известковых составов с применением тонкодисперсных наполнителей на основе гидросиликатов кальция установлено, что составы обладают недостаточной водоудерживающей способностью, составляющей 86,6%. В связи с этим в рецептуру вводили добавку карбоксилметил-целлюлозы КМЦ в количестве 1% от массы извести. Водоудерживающую способность определяли в соответствии с ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний». Результаты испытаний показали, что при введении добавки КМЦ водоудерживающая способность состава составляет 96,8%, что соответствует требованиям ГОСТ 28013-89.
Известковые составы хорошо наносится на отделываемую поверхность цементно- и извест-ковопесчанной штукатурки. Класс качества внешнего вида покрытий в соответствии с ГОСТ 9.032-74 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Группы, техничекие требования и обозначения» составляет Y-YI. Значения адгезионной прочности исследуемых составов варьируется в пределах Raдг=0,5-0,9 МПа.
Выводы
Определен гранулометрический состав наполнителей на основе силикатов кальция, полученных синтезом из жидкого стекла в присутствии добавки-осадителя. Установлено различие в распределении размеров частиц наполнителя. Выявлено, что окрашенные наполнители обладают более дисперсным составом. Определена область эффективного использования наполнителей на основе силикатов кальция.
Работа выполнялась в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы (госконтракт с Федеральным агентством по образованию РФ № П1456).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Родионов Б.Н. Достижения нанотехнологий в производстве строительных материалов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2009. №3. С. 68-70.
2. Логанина В.И., Макарова Л.В., Мокрушина Ю.А. Тонкодисперсные наполнители на основе силикатов кальция для сухих строительных смесей // Строительные материалы. 2010. №2. С. 36-40.
3. Зоткин А.Г. Применение наполнителей в строительных смесях // Сухие строительные смеси. 2009. № 3. С.66-68.
