ТЕЗИСx - Сибирский федеральный университет

УДК 691.16
ВЫБОР МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ИХ ГИДРОФОБИЗАЦИИ
Филиппов М.А.,
научный руководитель Усманова Н.Ф.
Сибирский федеральный университет
Целью данного исследования является выбор минеральных порошков и
поверхностно-активных веществ (ПАВ) для их гидрофобизации.
Одним из способов улучшения свойств минеральных порошков, входящих в состав
асфальтобетонных смесей, является их физико-химическая активация, результатом
которой может быть появление у заполнителя гидрофобности, или наделение порошковой
массы улучшенными адгезионными свойствами.
Сущность активации заключается в том, что процесс измельчения исходного сырья
сопровождается его обработкой активирующими веществами: анионными или
катионными ПАВ, битумом.
Применение гидрофобизирующих добавок в цементных системах способствует
формированию плотной и однородной структуры. Это выражается в уменьшении
количества и размеров макропор (радиус пор менее 10 мкм), а также в их более
равномерном распределении в массе цементного камня. Количество макропор в
цементных системах с добавками в 2…4 раза меньше, чем в бездобавочных системах [1].
Макропоры, как правило, замкнутые, имеют правильные окружные формы с ровными
краями. Их размеры находятся в пределах от 0,5 до 0,05 мм с преобладанием пор размеров
0,1 мм.
К техническим добавкам для бетонов относятся неорганические и органические
вещества или их смеси (комплексы) [2], за счет введения которых в определенных
количествах направленно регулируют свойства бетонных смесей и (или) бетонов либо
бетонам придают специальные свойства.
Гидрофобизирующие добавки – это вещества, придающие стенкам пор и
капилляров в бетоне гидрофобные (водоотталкивающие) свойства.
Гидрофобизирующие добавки, к числу которых принадлежат многие органические
вещества с резкой асимметрией в строении их молекул, вводят в бетонные и растворные
смеси с целью:
- уменьшения смачивания стенок пор и капилляров, а также поверхности изделий;
-воздухововлечения или газообразования, сопровождающегося гидрофобизацией
образующихся газовых полостей;
- повышения связности и подвижности бетонной смеси, происходящего за счет
равномерно распределенных в ней пузырьков воздуха или газа.
Придание бетонам и растворам водоотталкивающих свойств с применением
гидрофобизирующих добавок наиболее эффективно в тонкостенных элементах
конструкций полов, облицовок резервуаров, лотков, а также при необходимости
исключить возможность взаимодействия жидкостей с цементом и при высоких
гигиенических требованиях к покрытию полов, резервуаров и других поверхностей,
увлажнение которых нежелательно по технологическим или гигиеническим
соображениям [3].
Оценка гидрофобизирующих свойств минеральных порошков проводилась
флотационным методом.
Флотация ( франц. flottation, от flotter – плавать на поверхности воды) – это метод
обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхности
минералов, их способности смачиваться водой. Одни минералы в тонкоизмельченном
состоянии в водной среде не смачиваются водой, прилипают к вводимым в воду
пузырькам воздуха и всплывают с ними на поверхность, другие минералы, которые не
смачиваются водой, не приливают к пузырьками воздуха и остаются в объеме пульпы [4].
Технологические исследования выполняли на флотомашине МФ 189 ФЛ с
объемом камеры 0,3 л.время флотации – до истощения пены.
Машина флотационная 189 ФЛ. Предназначена для проведения исследований
обогатимости руд цветных, черных металлов и других полезных ископаемых методом
пенной флотации.
В качестве минеральных порошков исследовали:
- МП «Мазульского известнякового рудника»;
- Пыль электрофильтровальной печи №9 I поле;
- Пыль электрофильтровальной печи №9 V поле;
- Щебень известняковый «Химического металлургического завода»;
- Конвертерный шлак.
Минеральные порошки - порошкообразные наполнители, получаемый в результате
тонкого помола минеральных пород до фракции 300-315 микромиллиметров.
Минеральные порошки являются важнейшими необходимыми компонентами
асфальтобетонной смеси, увеличивают эластичность, прочность и износостойкость
асфальтобетона.
В качестве гидрофобизаторов выступали:
- ПАВ ПОО-1;
- ПАВ ЖК-1;
- Олеат натрия;
- Концентрированный фосфатид.
Эффективность того или иного реагента оценивали по выходу гидрофобной
фракции (пенного продукта). Продукты флотации сушились на плите электрической ЭП –
6П фирмы «Abat» до воздушно-сухого состояния при температуре 100 ±5 ºС.
Количество активирующей смеси составляет от 1,5 до 2,5 % от массы порошка, т.е.
от 15000 г/т до 25000 г/т.
Результаты исследований показали, что для минерального порошка «Мазульского
известнякового рудника», реагент ПАВ ЖК-1 и фосфатид обладают большим
гидрофобизирующим эффектом в сравнении с ПАВ ПОО-1 и олеатом натрия. Так, при
расходе реагентов 15000 г/т разница выходов пенных продуктов (для ПАВ ЖК-1 и
ближестоящим по эффективности олеатом натрия) составила 8,48 %, для расхода 25000 г/т
разница выходов пены продуктов составила 10,76 %.
Для пыли электрофильтровальной печи №9 I поле показали, реагент ПАВ ЖК-1
обладает большим гидрофобизирующим эффектом для этого материала. Сравниваем с
ближестоящим по эффективности реагентом, а именно с фосфатидом. Так, при расходе
реагентов 15000 г/т разница выхода пенных продуктов составила 1,52 %, для расхода
25000 г/т разница выходов пены продуктов составила 2,32 %.
Для пыли электрофильтровальной печи №9 V поле показали, реагент фосфатид
обладает большим гидрофобизирующим эффектом для этого материала. Сравниваем с
ближестоящим по эффективности реагентом, а именно с ПАВ ПОО-1. Так, при расходе
реагентов 15000 г/т разница выхода пенных продуктов составила 21,24 %, для расхода
25000 г/т разница выходов пены продуктов составила 39,52 %.
Для щебня известнякового «Химического металлургического завода показали,
реагент ПАВ ЖК-1 большим гидрофобизирующим эффектом в сравнении ПАВ ПОО-1.
Так, при расходе реагентов 15000 г/т разница выходов пенных продуктов составила 12,96
%, для расхода 25000 г/т разница выходов пены продуктов составила 16,48 %.
Остальные реагенты и материал «Конвертерный шлак (Кузбасс) находятся на
стадии исследования.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Касторных, Л. И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Учебно справочное
пособие / Л.И. Касторных. – Ростов н/Д.: Феникс, 2005. – 221 с. – (Строительство).
2 Андреева, А. Б. Пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки в бетонах и
растворах / А.Б. Андреева. – Москва : «Высшая школа», 1988.
3 Касторных, Л. И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Учебно справочное
пособие / Л.И. Касторных. – Ростов н/Д.: Феникс, 2005. – 221 с. – (Строительство).
4 Абрамов, А.А. Флотационные методы обогащения: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб.
и доп./ А.А. Абрамов. М.: Издательство Московского государственного горного
университета, 2008. 710 с.