Структура и свойства магнезиального камня, полученного активацией каустического доломита

Введение. Представлено решение актуальной проблемы дефицита запасов сырья с высоким содержанием MgO путем вовлечения в производство низкомагнезиального сырья из доломитизированного известняка. Для этого предложено повышение активности вяжущего предварительной механоактивацией в аппарате вихревого слоя (АВС). Цель исследования — определение влияния механоактивации каустического доломита (КД) совместно с пластификаторами в АВС на состав, структуру и свойства магнезиального камня.

Материалы и методы. Механоактивация КД проводилась в АВС, анализ поверхности получаемого образца — на лазерном анализаторе. Для определения фазового состава полученных образцов применяли рентгенофазовый анализ.

Результаты. Впервые исследованы закономерности твердения, фазового состава магнезиальных вяжущих от продолжительности диспергации порошка КД, концентрации пластифицирующих добавок. Получена плотная и прочная матрица с высокими физико-механическими свойствами. Изучено влияние пластифицирующих добавок на основе лигносульфоната, полиэфира поликарбоксилата и нафталинсульфоформальдегида на состав, свойства и структуру магнезиального камня до и после активации вяжущего. Определены наиболее эффективные концентрации добавок, повышающие прочность на сжатие магнезиального камня в возрасте 28 сут от 35 до 120 %. Установлен оптимальный диапазон продолжительности активации и научно обосновано его влияние на физико-химические, морфологические свойства полученных образцов.

Выводы. Активация магнезиального вяжущего совместно с добавками при оптимальном режиме обработки в АВС позволяет получить магнезиальный камень с регулируемым набором свойств: высокой плотностью, прочностью на сжатие в марочном возрасте. Повышение прочности модифицированного магнезиального камня образцов, активированных в АВС совместно с добавкой пластификатора, объясняется формируемой структурой с большей плотностью, сниженным размером кристаллитов и высокой плотностью дислокаций.

1. Рахимов Р.З. Топливно-энергетический комплекс, экология и минеральные вяжущие вещества // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 3 (61). С. 67–74. DOI: 10.52409/20731523_2022_3_67. EDN HOAOTX.

2. Хозин В.Г. Перспективы развития отрасли строительных материалов в свете использования вторичных ресурсов // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2023. № 1 (11). С. 22–29. EDN NEVNVS.

3. Ермилова Е.Ю., Камалова З.А. Композиционные портландцементы с комплексными минеральными добавками как решение проблемы утилизации техногенных отходов промышленности // Строительные конструкции, здания и сооружения. 2023. № 2 (3). С. 4–10. EDN KANWFM.

4. Зырянова В.Н., Бердов Г.И. Магнезиальные вяжущие вещества из высокомагнезиальных отходов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2005. № 10 (562). С. 46–53. EDN PFAKQX.

5. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. М. : Химия, 1978. 359 с.

6. Воскресенская Л.Е. Некоторые аспекты получения магнезиальных вяжущих нового поколения // Образование. Наука. Культура : мат. Междунар. науч. форума. 2016. С. 857–862. EDN ZNZXHB.

7. Марчик Е.В. Твердение магнезиального цемента на основе каустического доломита // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2010. № 3. С. 10–14. EDN GBOZIK.

8. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В. Прочность композитов на основе модифицированного портландцемента, активированного в аппарате вихревого слоя // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 1. С. 35–41. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.01.35-41. EDN UZUOSG.

9. Малкин А.И. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 2. С. 239. EDN OWEPSL.

10. Голик В.И., Титова А.В. Комбинированные технологии активации минерального сырья // Горная промышленность. 2021. № 5. С. 100–105. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-5-100-105. EDN NNYLBN.

11. Ибрагимов Р.А., Потапова Л.И., Королев Е.В. Исследование структурообразования активированного наномодифицированного цементного камня методом ИК-спектроскопия // Известия Казан-ского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. № 3 (57). С. 41–49. DOI: 10.52409/20731523_2021_3_41. EDN XHUPYY.

12. Косарева А.В., Савицкая Ю.А., Харламова К.И. Оценка эффективности методов фракционирования дисперсных микрочастиц // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2024. № 1 (12). С. 100–103. EDN AENNLJ.

13. Вдовин Е.А., Буланов П.Е., Строганов В.Ф. Повышение характеристик дорожных цементогрунтов кремнийорганическими соединениями // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 4 (66). С. 301–309. DOI: 10.52409/20731523_2023_4_301. EDN JZUJND.

14. Makó É. The effect of quartz content on the mechanical activation of dolomite // Journal of the European Ceramic Society. 2007. Vol. 27. Issue 2–3. Pp. 535–540. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2006.04.170

15. Tole I., Habermehl-Cwirzen K., Rajczakowska M., Cwirzen A. Activation of a raw clay by Mechanochemical process — effects of various parameters on the process efficiency and cementitious properties // Materials. 2018. Vol. 11. Issue 10. P. 1860. DOI: 10.3390/ma11101860

16. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М. : Наука, 1972. 307 с.

17. Гаджиев А.М., Курбанов Р.М., Хаджишалапов Г.Н., Хежев Т.А. Влияние зернового состава заполнителя на свойства жаростойкого базальтового бетона // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2017. Т. 44. № 3. С. 146–155. DOI: 10.21822/2073-6185-2017-44-3-146-155. EDN ZWDGFD.

18. Вольф А.В., Маноха А.М., Аладикова О.Е. Влияние модифицирующих добавок на свойства магнезиальных вяжущих веществ // Ползуновский альманах. 2019. № 2–1. С. 49–52. EDN WDSMQR.

19. Черных Т.Н., Ульрих Д.В., Криушин М.В. Регулирование подвижности хлормагнезиальных композиций // Инженерный вестник Дона. 2021. № 12 (84). С. 409–419. EDN AGLGYY.

20. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В., Дебердеев Т.Р., Лексин В.В. Прочность тяжелого бетона на портландцементе, обработанном в аппарате вихревого слоя // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 28–31. EDN ZRPHGT.

21. Bikaeva Y., Ibragimov R., Korolev E., Kiyamov I., Kiyamova L. Low-temperature calcination composite binder from dolomite and its application to facing board materials // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 19. P. e02338. DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e02338

22. Макридин Н.И., Королев Е.В., Максимова И.Н. Структурообразование и конструкционная прочность цементных композитов : монография. М. : МГСУ, 2013. 152 с. EDN ROKBIJ.

23. Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ. М., 2007. 672 с. EDN MUYCUL.

24. Зимич В.В., Крамар Л.Я., Черных Т.Н., Пудовиков В.Н., Перминов А.В. Особенности влияния добавки золя гидроксида железа на структуру и свойства магнезиального камня // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2011. № 35 (252). С. 25–32. EDN OJNPPD.

25. Винокуров С.Е., Куликова С.А., Крупская В.В., Тюпина Е.А. Влияние характеристик порошка оксида магния на состав и прочность магний-калий-фосфатного компаунда для отверждения радиоактивных отходов // Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. №. 4. С. 450–457. DOI: 10.1134/S0044461819040042. EDN ZAQDRB.

26. Строкова В.В., Айзенштадт А.М., Сивальнева М.Н., Кобзев В.А., Нелюбова В.В. Оценка активности наноструктурированных вяжущих термодинамическим методом // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 3–9. EDN TJDRAB.

27. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В., Бикаева Ю.В., Ларионов И.С. Краевые углы смачивания порошков кварца и каустического доломита после механомагнитной обработки // Строительные материалы. 2024. № 3. С. 64–70. DOI: 10.31659/0585-430X2024-822-3-64-70. EDN CUIUFP.