Оценка возможности использования порошков полиминеральных кремнеземсодержащих песков в качестве гидрофобизирующего покрытия

Введение. Важной эксплуатационной характеристикой многих строительных материалов является отношение их к воде. Поэтому гидрофобизация поверхности материала является важной задачей, которая на современном уровне решается за счет нанесения специальных средств. Установлено, что можно придать водооталкивающие свойства поверхности за счет применения полидисперсных минеральных материалов, способных образовывать шероховатую поверхность. В качестве гидрофобизата предложено использовать тонкодисперсный порошок из полиминерального песка. Выявленная функциональная взаимосвязь между удельной поверхностью и величиной среднего диаметра частиц порошков, имеющая линейный характер, позволяет оценить их морфологическое строение и спрогнозировать способность порошка образовывать шероховатый слой, усиливающий водоотталкивающие свойства поверхности. Методы и материалы. В качестве сырьевых материалов выбраны четыре месторождения полиминеральных песков. Отобранные пробы промывали и высушивали. Затем определяли модуль крупности и истинную плотность. Для получения высокодисперсных порошков сырьевой материал измельчали методом сухого диспергирования. Размерные характеристики частиц определяли методом фотонно-корреляционной спектроскопии. Визуальная характеристика формы и размера частиц определена на лазерном анализаторе. Удельную поверхность высокодисперсных систем горных пород определяли методом сорбции газа, по теории БЭТ. Измерение краевого стационарного угла смачивания осуществлялось путем нанесения капли дистиллированной воды на поверхность порошка. Результаты и обсуждение. Размерные характеристики полученных фракций показали, что при продолжительности помола (30 мин) для песков всех месторождений средний размер частиц (d) составляет 360±45 нм. При этом наибольшими значениями удельной поверхности (Ssp) обладают пески месторождений «Кеницы» и «Нехтское». Определена функциональная взаимосвязь между Ssp испытуемых порошков и 1/d. Полученные линейные зависимости были охарактеризованы математическими выражениями вида Ssp = (a ⁄ d)+b, где a отражает скорость изменения величины удельной поверхности по мере изменения среднего диаметра частиц образцов; b – сдвиг линии регрессии, связанный с несимметричной формой частиц и неоднородностью (шероховатостью) поверхности. Установлено, что при возрастании величины b увеличивается и степень неоднородности поверхности, образованная этими частицами. Определение краевого угла смачивания поверхности исследуемых порошков показало, что с увеличением времени помола угол смачивания (гидрофобность поверхности) увеличивается. Так, для поверхности тонкодисперсного порошка месторождения «Нехтское» краевой угол смачивания достигает значения (114о), близкого по величине к супергидрофобности (120о). Заключение. Проведенные эксперименты показали справедливость предложенной рабочей гипотезы, связанной с возможной оценкой гидрофобности поверхности по экспериментально определенной зависимости Ssp = f (1/d). Данный прием можно использовать для подбора минеральных порошков, тонкодисперсные системы которых способны проводить гидрофобизацию (при необходимости гидрофилизацию) поверхности материала.