Термохимическое исследование строительных материалов на основе магнезиального вяжущего, с содержанием 5 % торфа Текст научной статьи по специальности «Психологические науки»

ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО,

С СОДЕРЖАНИЕМ 5 % ТОРФА

Е.Г. Недайводин, адъюнкт, Н.Ш. Лебедева, профессор, д.х.н., А.В. Петров, начальник НИО, к.х.н., доцент, Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

г. Иваново

В России идет бурное внедрение и активное использование природных минеральных ресурсов при производстве строительных материалов. В строительстве широко применяют материалы, в которых заполнитель сцементирован в общий монолит. Отличительная особенность данных материалов в том, что их образование происходит с обязательным цементированием полизернистых или волокнистых, пластинчатых и др. заполнителей посредством вторичных (вяжущих) веществ. Существует различные вяжущие, но особую группу выделяют воздушные вяжущие материалы. К ним относится магнезиальное вяжущее.

Из-за своей совместимости с различными наполнителями, магний оксихлоридный цемент будет универсальным, что позволит его применять в различных видах строительных работ (от конструкционных до декоративных). Любое изменение структуры материала, влечет за собой ряд положительных и отрицательных качеств. Например, введение в состав цементного камня торфа будет способствовать увеличению теплоизоляционной способности материла, но будет снижать огнестойкость строительной конструкции.

Торф относится к классу сложных многокомпонентных полидисперсных высокомолекулярных систем. Значительное содержание органического вещества в сочетании с высокой пористостью определяет высокую склонность торфа к тлению и горению [1], что показывает меньшую изученность кинетики его горения.

Современные знания показывает, что тлеющие горение включает в себя одновременные и конкурирующие процессы - пиролиза и реакции окисления [2, 3]. Эндотермическая реакция пиролиза связана с деструкцией топлива до газов и сажи. Существует несколько моделей для описания процесса тления (горения) торфа и каждая из них достаточно точно описывает экспериментальные данные, но применимость их к другим условиям или при масштабировании вызывает сложности в их использовании [4].

Целью данной работы являлся анализ термического поведения строительных материалов на основе магнезиального вяжущего, содержащего 5 % торфа. В работе использовалось следующее оборудование: Термический анализатор SETSYS EVOLUTION и квадрупольный масс-спектрометр Оmшstar GSD 320. Исследование проводилось в атмосфере чистого гелия, скорость потока 50 мл/мин. Нагрев задавался по программе от 20 до 70 0С со скоростью 5 градусов в минуту, при 70 градусах выдержка 30 минут от 70 до 1000 0С со скоростью 5

градусов в минуту.

Пиролиз торфа протекает в несколько стадий, связанных с убылью массы образца [4].

По итогам предыдущих исследований было выделено 5 стадий пиролиза верхового торфа:

- 1 низкотемпературный этап (до 150-200 0С);

- 2 этап (от 220 до 320 0С);

- 3 этап (от 300 до 450 0с);

- 4 этап (от 450 до 600 0с);

- 5 этап (от 700 до 1000 0С).

При исследовании образца, состоящего из магнезиального вяжущего и торфа (5 %масс), были выделены следующие области (рис. 1).

Рис. 1. ТГ- термогравиметрия (зеленая линия), ДТГ - дифференциальная термогравиметрия (фиолетовая линия), ДТА - дифференциальный термический анализ (синяя линия) 1 этап (от 60 до 160 0С); 2 этап (от 161 до 224 0С); 3 этап (от 260 до 324 0С); 4 этап (от

325 до 525 0С).

Известно, что первый и второй этапы, протекающие от 60 до 224 С, связаны с удалением влаги.

Когда температура поднимается немного выше 224 0С, регистрируется небольшая потеря массы, которая может быть обусловлена удалением легко летучих веществ, что подтверждается регистрируемыми масс-спектрами (рис. 2).

Е-11; 5-

Е-12:

&

с 5 "

г

О ID 20 30 -10 50 60 70 80 30 100 110 120 130 НО 150 II

ЫоЭ5 [огли]

Рис. 2. Масс-спектр на 3 этапе

Таким образом, в работе проведен термохимический анализ испытуемого образца и масс-спектральный анализ продуктов пиролиза. Тандемное исследование позволило выделить области на термограммах и соотнести их с пиролизом наиболее вероятных компонентов.

Список использованной литературы

1. Богданова В.В. Огнегасящий эффект замедлителей горения в синтетических полимерах и природных горючих материалах / В.В. Богданова // Химические проблемы создания новых материалов и технологий: сб. ст. - 2003.-№2. - С. 344.

2. Ohlemiller T.J. Modeling of smoldering combustion propagation / T.J. Ohlemiller //Progress in Energy and Combustion Science. - 1985. - Т. 11. - №. 4. -С. 277-310.

3. Hadden R.M. Study of the competing chemical reactions in the initiation and spread of smouldering combustion in peat / R.M.Hadden,G. Rein, C.M. Belcher //Proceedings of the Combustion Institute. - 2013. - Т. 34. - №. 2. - С. 2547-2553.

4. Недайводин Е.Г. Термохимическое исследование пиролиза верхового торфа / Е.Г. Недайводин, А.В. Петров, Н.Ш. Лебедева // Вестник ВИ ГПС МЧС России. - 2016. № 2. - С. 17.