Публикации автора

Введение. Важным вопросом в технологии приготовления бетонной смеси является поиск путей эффективного использования свойств заполнителей (наполнителей) в твердеющих поликомпонентных системах. Самой распространенной вяжущей композицией является смесь вяжущей системы с измельченным кварцсодержащим полиминеральным песком. Известно, что микрокремнезем относится к активным минеральным добавкам (наполнителям), свойства которых принято характеризовать по количеству поглощенных из насыщенного известкового раствора ионов Ca2+. Сейчас известны прямые аналитические методы определения пуццолановой активности, которые отслеживают изменение содержания Ca(OH)2 во времени в ходе протекания пуццолановой реакции, и косвенные, которые направлены на определение физико-механических характеристик, отражающих способность исследуемого материала связывать свободный оксид кальция в устойчивые гидратные соединения. Ранее была подтверждена применимость потенциометрического метода анализа с использованием ион-селективного электрода с рCa-функцией для оценки пуццолановой активности высокодисперсных материалов. Следует отметить, что этот метод, функционально связанный с концентрацией определяемого компонента в испытуемом растворе, являются весьма эффективным с точки зрения экспрессности и трудоемкости. Поэтому целью исследований является апробация метода для микрокремнеземных систем, полученных способом механического помола полиминеральных песков различных месторождений. Для выполнения экспериментов были использованы пески месторождений Архангельской области. В качестве эталонного объекта для установления характера изменения функциональной взаимосвязи измеряемого потенциала электродной системы от объема добавляемого раствора Ca(OH)2 был выбран кварцевый песок (КП). Методы и материалы. Полиминеральный песок месторождения «Краснофлотский-Запад» относится к аллювиально-морским современным четвертичным отложениям (am IV). Песок месторождения «Холмогорское» - это кварцево-полевошпатовый песок, который относится к аллювиальным современным четвертичным отложениям (a IV). Минералогический состав полиминеральных песков определен полуколичественным методом с помощью бинокулярного микроскопа МБС-1. Тонкодисперсные порошки песков получали методом сухого механического помола на планетарной шаровой мельнице Retsch PM100. Удельную поверхность порошков определяли методом газопроницаемости Козени-Кармана на установке ПСХ-10а. Для проведения потенциометрического анализа была собрана установка, представляющая собой электродную пару из измерительного электрода с pCa-функцией и электрода сравнения, подключенных к иономеру Эксперт-001-3.0.1 и погруженных в стеклянный стаканчик вместимостью 100 мл. Перемешивание реакционной системы осуществлялось с помощью магнитной мешалки. Калибровку электрода проводили по стандартным растворам хлорида кальция с разной концентрацией. Для определения сорбционной способности кремнеземсодержащего сырья предварительно готовили раствор извести и суспензию из проб тонкодисперсных порошков песков. В полученную суспензию последовательно добавляли известковый раствор и проводили измерение ЭДС (потенциал) системы при постоянном перемешивании. Далее рассчитывали концентрацию ионов кальция Сф по предварительно установленной калибровочной зависимости. Для определения активности строили зависимость между значениями задаваемой концентрации ионов кальция в растворе извести при добавлении ее определенного объема в суспензию исследуемых песков и значениями концентрации, полученными потенциометрическими измерениями. Результаты и обсуждение. Полученные тонкодисперсные порошки кварцсодержащих полиминеральных песков имели следующие значения удельной поверхности: кварцевый песок - 1020±31 м2/кг, Краснофлотский Запад» - 465±14 и «Холмогорское» -450±14 м2/кг. Приведенные данные позволяют проводить сравнительный анализ экспериментальных потенциометрических измерений. Вместе с тем зависимость измеряемого потенциала от концентрации ионов кальция в растворе для суспензии кварцевого песка может быть использована в качестве некоторого эталона в связи с значительно более высокой удельной поверхностью порошка, а следовательно, более ярко выраженной зависимостью Е = f(VROf). Полученная зависимость измеряемого потенциала электродной системы от объема добавляемого раствора Ca(OH)2 в суспензию кварцевого песка (в качестве эталонного образца) и дистиллированную воду (в качестве холостого опыта) показали, что характер изменения функциональной взаимосвязи анализируемых двух образцов (КП и H2O) различен, что свидетельствует о достаточной чувствительности используемого ион-селективного электрода к уровню задаваемых концентраций извести в растворе. Вместе с тем, можно отметить, что добавление раствора извести в воду приводит к практически постоянному росту значений измеряемого потенциала, величина которого пропорциональна -/gCCa, при этом начальный потенциал электродной пары (до ввода раствора извести) соответствует значению фоновой концентрации ионов кальция в растворе. Изменение потенциала электродной пары в суспензии порошка кварцевого песка имеет характер, отличный от вышеотмеченного для воды. Данную функциональную зависимость можно разделить на три периода. Первый - индукционный период, когда электродный потенциал линейно возрастает с увеличением концентрации Ca(OH)2 в растворе. Наличие второго периода функциональной зависимости, на котором наблюдается стабилизация значений потенциала при добавлении в реакционную систему гидроксида кальция, связан непосредственно с адсорбционным (пуццолановым) эффектом тонкодисперсного кварца. Третий заключительный период характеризуется ростом величины потенциала электродов за счет появления избытка ионов Ca2+ в растворе. Полученные данные показывают, что наибольшую пуццолановую и адсорбционною активность по отношению к ионам кальция проявляет порошок месторождения «Краснофлотский Запад». Такая зависимость имеет ярко выраженный трехстадийный характер, фиксируемый нами при проведении аналогичного эксперимента с порошком кварцевого песка. Учитывая, что высокодисперсные кварцсодержащие порошки проявляют свойства сорбентов, разница в зависимостях может указывать также на количественное отличие в активных центрах адсорбции у исследуемых порошков и, как следствие, на разницу в их степени заполнения. Данный факт является кинетическим фактором процесса твердофазного концентрирования определяемых катионов. Используя алгоритм расчета параметров активности порошков по данным потенциометрии, были определены емкость поглощения оксида кальция и коэффициент гидравлической активности. Полученные результаты показали, что сорбционная емкость по отношению к оксиду кальция у полученных порошков исследуемых месторождений песков практически одинакова, однако характер функциональной зависимости изменения определяемой концентрации гидроксида кальция в растворе относительно добавляемого ее значения различается. Данные факт может свидетельствовать о разном механизме сорбционных процессов. Заключение. Показано, что потенциометрический метод определения сорбционной емкости по отношению к оксиду кальция может быть использован в качестве экспресс-способа для порошков кварцсодержащих полиминеральных песков. Для корректного расчета определяемых параметров при полностью повторяющихся условиях опытов необходимо проведение эксперимента с суспензией кварцевого песка и эксперимента сравнения, в котором в качестве объекта измерений используется вода растворения. Функциональную зависимость изменения определяемой концентрации гидроксида кальция в растворе относительно добавляемого ее значения можно использовать для сравнительной оценки механизма сорбционных процессов для порошков различной вещественной природы.

Статья посвящена исследованию воздействия тонкодисперсного оксида алюминия различной модификации на нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста. Показано, что нормальная густота цементного теста не зависела от дозировки и вида вводимого оксида алюминия. Сроки схватывания достаточно чувствительны к содержанию модификаторов α-Аl2O3 и γ-Аl2O3, и удельной поверхности. С увеличением содержания α- Аl2O3 в вяжущем от 0,5 до 2 % время начала схватывания сокращается на 2 … 21 мин, время конца схватывания - на 10 … 50 мин. Добавка Г-00 (γ- Аl2O3) вызывает более резкое сокращение начала схватывания, на слабее влияет на сокращение конца схватывания, интервал схватывания мало меняется. Выявленный эффект может быть обусловлен влиянием электроповерхностных свойств глинозема на процессы гидролиза, коллоидации, коагуляции и другие этапы гидратации.