Исследование долговечности композитов на основе магнезиальных вяжущих в условиях химически агрессивных сред

строительные науки

строительные материалы и конструкции

Исследование долговечности композитов на основе магнезиальных вяжущих в условиях химически агрессивных сред

P.P. Бадамшин

ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»

Композиционные материалы на основе магнезиальных вяжущих находят широкое применение для изготовления покрытий полов, а также отделочных материалов и конструктивных элементов в промышленных и гражданских зданиях.

Бетонные полы на магнезиальном вяжущем имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами покрытий, например, на основе портландцемента, дерева или полимерных материалов. Они характеризуются достаточно высокой прочностью, стойкостью к истиранию, сопротивлением искрению, беспыльностью, что позволяет использовать данные материалы в пожароопасных местах и при повышенных эксплуатационных нагрузках (цеха предприятий, коридоры, торговые ряды, мойки и другие места общественного пользовании с достаточно интенсивным движением разного рода транспорта). Композиты на магнезиальных связующих также обладают улучшенными теплотехническими и эстетическими свойствами, что предполагает расширение возможности их использования в жилых помещениях.

Использование магнезиальных вяжущих для покрытий полов промышленных предприятий предьяв-ляет к ним требования по сопротивляемости воздействию агрессивных сред. Основными агрессивными средами, воздействующими на покрытия в промышленных и других предприятиях, являются водные растворы солей, кислот, щелочей, солей и различных моющих средств.

Для установления влияния агрессивных сред на свойства магнезиальных композитов нами были проведены исследования. Известно, что снижение проницаемости композитов на магнезиальном связующем возможно за счет введения в их состав наполнителей в оптимальном количестве. В этой связи рассмотрены составы, содержащие наполнители различной природы. В качестве наполнителей рассматривались измельченные порошки на основе кварцевого песка, доломита и отсевов высокопрочного щебня крупностью 0,16—0,315 мм, а также древесных опилок фракции 0,315—0,63 мм. Вяжущим служил каустический магнезит Саткинского месторождения.

Известно, что плотность затворителя (бишофи-та) оказывает существенное влияние на водостойкость магнезиального камня. С увеличением плотности затворителя коэффициент водостойкости возрастает. С учетом этого при выполнении исследований применялся раствор бишофита плотностью 1,25 г/см3. Количество наполнителя принималось из условия получения равноподвижных композиций.

В качестве агрессивных сред использовались: вода, 5% раствор соды пищевой, 5% раствор мою-

щего средства, 5% раствор щелочи, 5% раствор серной кислоты. Испытания проводись при нормальной температуре.

Химическая стойкость композитов оценивалась по изменению коэффициента стойкости при одноосном сжатии и изменению массосодержания образцов, выдерживаемых в указанных средах сроком до 6 месяцев.

При выдерживании в воде у всех составов в начальные сроки наблюдается увеличение массосо-держания. Затем, в пределах от 60 и до 150 суток экспозиции, их массосодержание стабилизируется. После 150 суток выдерживания массосодержание начинает уменьшаться, что можно обьяснить началом процесса вымывания компонентов. Максимальное изменение массосодержания к концу срока испытаний показали составы, наполненные древесными опилками (11% от первоначальной массы). Причем изменение массосодержания в первые 60 суток происходило резко, затем процессы стабилизировались. После 150 суток выдерживания в воде масса материалов, наполненных древесными опилками, начала постепенно уменьшаться. Наименьшее изменение массосодержания показали составы, наполненные измельченными отсевами высокопрочного щебня (1,98% от первоначальной массы). Массосодержание составов постепенно увеличивается в первые 60 суток выдерживания в воде до своего максимального значения. После 60 суток выдерживания происходит плавное уменьшение мас-сосодержания. Из анализа экспериментальных данных также следует, что после 6 месяцев выдерживания в воде прочность композитов уменьшилась на 75—81%. Лучшие результаты по показателю коэффициента стойкости показали составы, наполненные древесными опилками и доломитом, а наибольшее снижение прочности характерно для составов, наполненных кварцевым песком.

У составов, содержащих наполнители, полученные измельчением кварцевого песка и доломита, в 5% растворе серной кислоты произошло уменьшение массосодержания уже в первые сутки испытаний. Для композитов, наполненных порошками из отсевов высокопрочного щебня характерно увеличение массосодержания в первые 30 суток, затем происходит постепенное уменьшение массосодер-жания до значения —11,58%. Максимальное увеличение массосодержания показали составы, наполненные древесными опилками (16,17% от первоначальной массы). Причем изменение массосодер-жания в первые 60 суток выдерживания происходит интенсивно, а после 60 суток происходит плавное уменьшение массосодержания. Наименьшее изменение массосодержания характерно для составов,

552 5 2009

строительные науки

строительные материалы и конструкции

наполненных доломитом. После выдерживания образцов в растворе серной кислоты 5% концентрации прочность композитов уменьшилась на 60—80%, причем наибольший коэффициент стойкости показали составы, наполненные порошками доломита и отсевов высокопрочного щебня. Самый низкий коэффициент стойкости из рассмотренных составов после 6 месяцев выдерживания показали материалы, наполненные порошками из кварцевого песка (потеря прочности до 80%).

Составы, наполненные доломитом и древесными опилками, после выдерживания в концентрированном растворе моющего средства показали увеличение массосодержания. Причем максимальное значение показали композиты, наполненные древесными опилками (13,21% от первоначальной массы). Для композитов, с кварцевыми порошками и отсевами дробления высокопрочного щебня характерно постепенное увеличение массосодержания по мере выдерживания, а после 90 суток испытаний происходит уменьшение массосодержания образцов, т.е. происходит вымывание компонентов материала. Прочность материалов в концентрированном растворе моющего средства уменьшилась на 55—88%, при этом наибольший коэффициент стойкости показали составы, наполненные порошками доломита, отсевов высокопрочного щебня и древесных опилок. Наименьший коэффициент стойкости после 6 месяцев выдерживания показали составы, наполненные кварцевым порошком (потеря прочности до 88%).

При выдерживании в растворе едкого натра 5% концентрации композиты с кварцевым наполнителем показали сначала увеличение массосодержа-ния, но после 150 суток выдерживания — резкое ее уменьшение. Составы с другими наполнителями показали увеличение массосодержания в первые 60 суток выдерживания. После 60 суток изменение массосодержания образцов стабилизировалось.

Максимальное увеличение массосодержания характерно для составов, наполненных древесными опилками, и составляет 13,88% от первоначальной массы. В растворе едкого натра прочность образцов уменьшилась на 65—85%, причем наибольший коэффициент стойкости показали композиты, наполненные порошками доломита, отсевов высокопрочного щебня и древесных опилок. Более низкий коэффициент стойкости после 6 месяцев выдерживания характерен для составов, наполненных кварцевым песком (потеря прочности до 85%).

При выдерживании в концентрированном растворе пищевой соды все образцы показали идентичный характер изменения массосодержания. В первые 60 суток испытаний происходит резкое увеличение массосодержания. После 60 суток наблюдается уменьшение показателя для всех составов. Максимальное увеличение массосодержания 14,91% характерно для композитов, наполненных древесными опилками. Минимальное увеличение массо-содержания в начальные сроки выдерживания (до 60 суток) наблюдается у составов, наполненных отсевами высокопрочного щебня, и составляет 5,36% от первоначальной массы. Прочность образцов в водном растворе пищевой соды за 180 суток испытаний уменьшилась на 52—78%. Из рассмотренных составов наибольший коэффициент стойкости показали материалы, наполненные доломитом, отсевами высокопрочного щебня и древесными опилками. А более низкий показатель характерен для составов с кварцевым наполнителем (потеря прочности до 78%).

Таким образом, исходя из анализа проведенных исследований, видно, что для увеличения химической стойкости композитов на основе магнезиальных вяжущих предпочтительней является применение наполнителей на основе отсевов доломитов и высокопрочного щебня.

5 2009 553