Диссертация (1141449), страница 7
Текст из файла (страница 7)
И. Боженова и В. В. Прокофьевой [98, 231] с оливинитовымипопутными продуктами Ковдорского ГОКа, установлено, что при давлении пара20 МПа и выше происходит частичная перекристаллизация оливина в антигорит.Добавка же извести до 25 мас. % приводит к углублению процесса измененияоливина.
В работах [98, 232, 233] отмечается возможность растворения диопсидав кремнеземистой суспензии в автоклаве при t = 273 °С. Изучая систему диопсид– оксид кальция – вода, удалось констатировать образование юрупаита (магнийсодержащая разновидность ксонотлита). С повышением температуры в автоклавесинтез гидросиликатов ускоряется.В работах Э. И.
Корытковой [228, 234] при изучении поведения оливина вгидротермальных условиях показано, что при воздействии щелочными растворами химическое изменение оливина отмечено уже при 300°С (Р = 40 МПа), кристаллы оливина с периферии начинают замещаться серпентином – антигоритом.Таким образом, состав цементирующего соединения автоклавных силикатных материалов на известково-кремнеземистом сырье преимущественно определяют гидросиликаты кальция состава C2SH(A), C2SH2, CSH(B) и тоберморитC5S6H5.
Алюмосиликаты способствует образованию наряду с гидросиликатамикальция крупнокристаллических фаз – гидрогранатов. Продуктами взаимодействия извести и магнийсодержащего сырья являются гидросиликаты кальция игидросиликаты магния типа серпентина.Физико-механические свойства автоклавных силикатных материалов в значительной мере зависят от фазового состава цементирующего соединения. В литературных источниках имеются немногочисленные исследования свойств гидро-34силикатов кальция и гидрогранатов. Наиболее достоверные результаты по определению ряда показателей индивидуальных гидросиликатов кальция и гидрогранатов приводятся в работах Ю. М.
Бута и др. [201, 224, 235, 236].Наибольшей прочностью при сжатии обладают низкоосновные гидросиликаты группы CSH(B). Для тоберморита и ксонотлита характерны несколько худшие показатели. Двухосновные гидросиликаты C2SH(A) образуют кристаллический сросток, обеспечивающий невысокую прочность силикатным материалам.Прочность при изгибе зависит от формы кристаллов гидросиликатов кальция. Максимальное значение этого показателя имеют образцы из волокнистыхили игольчатых кристалликов ксонотлита, минимальное – призматические кристаллы гидросиликата C2SH(A) [237].Пластинчатые гидросиликаты кальция CSH(B), тоберморит и C2SH(C) придают образцам среднюю, но вполне удовлетворительную прочность при изгибе.Морозостойкость образцов из индивидуальных гидросиликатов кальция находится в пределах 10–75 циклов.
Высокой морозостойкостью обладают хорошо окристаллизованные гидросиликаты C2SH(A). Остальные гидросиликаты кальция выдерживают 10–15 циклов замораживания–оттаивания.Карбонизация, которая неизбежна в процессе эксплуатации любых конструкций из силикатного бетона, существенно влияет на механические свойстваиндивидуальных гидросиликатов. По данным Л. Н. Рашковича [236] скоростькарбонизации возрастает в последовательности, которая соответствует увеличению удельной поверхности гидросиликатов:C2SH(A) > C2SH(C) > ксонотлит > тоберморит > CSH(B).В результате карбонизации все гидросиликаты кальция замещаются агрегатами кристалликов CaCO3, цементирующихся аморфной кремнекислотой.
Поскольку при карбонизации гидросиликатов кальция увеличивается объем твердойфазы, прочность образцов в большинстве случаев повышается [237].Данные по изучению технические свойства глиноземистого тоберморитаотсутствуют. Б. Н. Виноградов [135] полагает, что они близки к свойствам обычного тоберморита.35Образование C3AH6 снижает механическую прочность автоклавных изделий[238–241]. С. В. Шестоперов и Т.
Ю. Любимова [242] установили, что прочностьизделий на основе C3AH6 увеличивается с продолжительностью сушки. Приувлажнении сухих образцов прочность падает. Вяжущие алюминатного составаподвергаются карбонизации в небольшой степени [243, 244]Изучение свойств гидрогранатов показало, что изометричные кристаллики ипластинки этих соединений имеют малую удельную поверхность и слабо выполняют функции активного структурообразующего элемента цементирующего вещества [135, 237, 245].
Только в условиях интенсивного уплотнения сырьевыхмасс, например при давлении, более 50 МПа, можно получать высокую прочностьматериалов, в которых преобладают гидрогранаты .И. С. Шорникова и др. [237] установили, что на прочность гидрогранатоввлияет их состав. Относительно наибольшей прочностью обладает смесь гидрогранатов состава C3AS2H2 + C3AS1,58H2,96 и смесь гидрограната с тоберморитомсостава C3AS1,68H2,64 + C4S5H5.Б. Н. Виноградов [135] считает, что гидрогранаты являются микронаполнителем, который цементируется гелевидными гидросиликатами. Прочность такихобразцов достигает максимального значения при содержании гидрогранатов совместно с кристалликами двухосновных гидросиликатов кальция в количестве 30–40 мас.
% в составе цементирующего вещества.Функции кристаллических и гелевидных составляющих в составе цементирующего вещества существенно различаются. Микронаполнитель из кристаллических компонентов снижает деформативность цементирующего вещества и повышаетегостойкостьприэксплуатациисиликатныхматериалов.Субмикрокристаллические гелевидные фазы, состоящие из низкоосновных гидросиликатов кальция, склеивают кристаллические новообразования в прочный монолит, который надежно цементирует зерна более крупного заполнителя [135].Гидрогранаты при воздействии углекислого газа подвергаются карбонизации в небольшой мере, причем прочность при этом повышается.
Стойкость гидрогранатов возрастает с повышением содержания в них кремнезема. Гидрограна-36ты отличаются высокой сульфатостойкостью, причем при частичном замещенииН2О и Аl2О3 на SiO2 и Fe2O3 сульфатостойкость гидрогранатов возрастает [209,246]. Гидрогранаты играют большую роль в повышении долговечности тампонажных материалов [247]. Установлено, что гидрогранаты обладают хорошейвоздухостойкостью, а также стойкостью к попеременному насыщению водой ивысушиванию [135]. Автоклавные силикатные материалы, в которых образуютсягидросиликаты типа тоберморита с частичным замещением SiO2 на Аl2О3 и гидрогранаты являются полностью воздухостойкими.Таким образом, при использовании сырьевой смеси на основе традиционного кварцевого песка формируется цементирующее вешество, представленое гидросиликатами кальция различной основности, из которых наибольшую прочностьобеспечивают низкоосновные гидросиликаты кальция CSH(B).
Наличие в сырьевой смеси глинозема способствует образованию крупнокристаллических фаз –гидрогранатов, которые оптимизируют микроструктуру цементирующего соединения, увеличивают прочностные показатели, а также повышают коррозионнуюстойкость и долговечность автоклавных материалов. Наиболее доступным природным сырьем для получения данного фазового состава новообразований могутслужить глинистые породы НСМ.Одно из первых исследований в СССР по изучению влияния глины на процесс образования цементирующих соединений проведено Н.
Н. Смирновым [248].Он пришел к выводу, что прочность кирпича с содержанием глины снижается,что обусловлено присутствием глиноземистых соединений, которые затрудняютобразование гидросиликата, являющегося цементирующим веществом силикатного кирпича.Н. К. Антоневич [249] установил, что сырцовые глины в химическом отношении при комнатной температуре почти инертны к Са(ОН)2. Напротив, М.
И.Хигерович и Д. С. Новаховская [250] обнаружили в системе глина–известь принормальных условиях постепенное уменьшение содержания свободной извести иувеличение содержания растворимых полуторных окислов и кремнекислоты, чтодоказывало наличия химизма в процессах взаимодействия глины с известью.37С. В. Потапенко [251] показал, что глина поглощает известь из раствора втечение длительного времени. Однако, по мнению Ю. М. Бутта [252], здесь большую роль играла адсорбционная способность глин, а не их химическое взаимодействие, хотя и последнее, возможно, имело место.П. П.
Будников [253] установил, что в начальный момент взаимодействияглинистого вещества с гидроксидом кальция происходит коагуляция глинистоговещества, что значительно снижает пластичность глины. Далее происходит хемосорбционный процесс связывания глиной гидроксида кальция из водного раствора даже при нормальной температуре. Однако синтез новообразований при нормальной температуре происходит довольно медленно [254].Ряд исследователей, изучая взаимодействие глинистых минералов с известью в водной среде при комнатной температуре в течение 3-х месяцев, показали,что наиболее интенсивно поглощают известь иллит и палыгорскит, в меньшейстепени монтмориллонит и особенно каолинит.
При этом обнаружено образование полуаморфного гидросиликата кальция, называемого «тоберморитовой гелью» и алюминатов [255–257].Штрассен и Стретлинг [258], проводя изучение взаимодействия обожженного каолина с раствором Ca(OH)2 при обычной температуре (20–25 С), обнаружили образование гидрогеленита 2CaOAl2O3SiO28H2O.Свойства извести вступать в реакцию с глинистыми минералами находитприменение для стабилизации глинистых пород, как с целью укрепления грунтов,так и для получения строительных материалов [259–266].Совершенно иначе ведут себя глины по отношению к Са(ОН)2 в присутствии воды при нагревании до 100 С и выше. Было показано, что величина поглощения Са(ОН)2 глиной при этом существенно увеличивается [267, 268].С.
М. Розенблит [269, 270], изучая роль глины в образовании цементирующего вещества, установил, что повышение прочности известково-глиняных материалов после гидротермальной обработки объясняется не только дисперсностьючастиц, но также образования цементирующих веществ.38Ряд исследователей [271–273] на основании своих опытов сделали вывод,что глина, содержащая кремнезем глинистых минералов, в силу своей дисперсности не является инертной, а вступает в реакцию с известью и образованием гидросиликатов кальция. Глинозем остается в свободном состоянии, что увеличиваетобъем изделий и снижает их прочность.Механизм взаимодействия каолинита с известью Эдельман [274] объясняетследующим образом: ионы кальция при взаимодействии с каолинитом, в зависимости от содержания CaO в растворе, образуют с кремнеземом гидросиликатыпеременного состава, а выделившийся из каолинита гидроксид алюминия, взаимодействуя с кремнеземом и окидом кальция, образует гидрогранаты.П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
