Исследование устойчивости цеолитовых суспензий для цементных систем

Введение. Для развития строительной отрасли в Российской Федерации уделяется большое внимание разработке новых материалов, обладающих высокой функциональностью, долговечностью, прочностью, а также имеющих различные уни- кальные характеристики. Для возведения объектов, требующих повышенной прочности, или проведения ремонтных работ, где имеет значение ранний набор прочности ремонтной смеси, применяются в составе вяжущего материала различные тонкодисперсные добавки. Для обеспечения повышения физико-механических характеристик затвердевшей цементной пасты, содержащей в своем составе такие добавки, необходимо рассматривать вопрос равномерности распределения частиц субмикронного уровня в объеме цементного композита. Исследование этого вопроса является одной из задач на- стоящего исследования. Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбран тонкодисперсный цеолит, который обладает высокими ионообменными, сорбционными, каталитическими свойствами, и оценена возможность его введения в состав цемента в виде стабилизированной суспензии вместо воды затворения. Цеолитовая суспензия с концентрацией 10, 30, 50 г/л готовилась посредством механического перемешивания с помощью магнитной мешалки и ультразвукового диспергирования в термостатированных условиях. Время механической и ультразвуковой обработки суспензий составило 20 мин. Суспензии готовились в двух дисперсионных средах – водной и водно-полимерной (вода + пластификатор). Физи- ко-механические испытания образцов проводились в соответствии с действующими национальными и межгосударствен- ными стандартами и методиками. Результаты. Исследования седиментационной устойчивости суспензий показали, что наиболее устойчива суспензия, стабилизированная ультразвуковой обработкой и пластификатором. Скорость оседания частиц суспензии в первый период составляет (3.43÷3.83)•10–6 м/с, во второй период – (0,98÷1,17)•10–6 м/с. Исследование дисперсности частиц цеолита в суспензиях показало, что ультразвуковое диспергирование приводит к более значительному сдвигу дисперсности частиц в сторону уменьшения с 25 мкм до 3 мкм как в водных, так и в водно-полимерных суспензиях с концентрацией 10–30 г/л. Проведенные физико-механические испытания образцов показали, что при введении в состав цемента водно-полимерной цеолитовой суспензии, стабилизированной ультразвуковой обработкой, наблюдается увели- чение начальной и марочной прочности в 3,3 раза и на 51%, соответственно. Анализ результатов по прочности на сжатие показал наибольшую эффективность при введении суспензии цеолита в состав цемента вместо воды затворения в количе- стве 10–30 г/л. Заключение. Проведенные исследования показали эффективность применения ультразвуковой обработки в комплексе с пластификатором к стабилизации цеолитовой суспензии. Стабилизированные частицы цеолита, равномерно распределяясь в объеме цементной матрицы, выступают в качестве подложки для зарождения и роста кристаллогидратных фаз, тем самым интенсифицируя процесс гидратации и формирования кристаллогидратного каркаса с плотной и прочной структурой цементного камня. Таким образом, целесообразность рассмотрения цеолитов в качестве компонентов компо- зиционных материалов является перспективным направлением в решении многоплановых задач строительной отрасли.