Исследование процессов гидратации магнезиального камня из механоактивированного каустического доломита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В настоящее время существует тенденция разработки альтернативных портландцементу вяжущих, обладающих низкой эмиссией диоксида углерода. Одним из таких вяжущих является каустический доломит, имеющий низкоактивный оксид магния. Повышение активности оксида магния путем механоактивации в аппарате вихревого слоя позволит получить магнезиальный камень с высокой степенью гидратации и улучшенными физико-механическими характеристиками. В работе исследовали порошок каустического доломита и магнезиальный камень на его основе. Рентгенофазовый анализ на дифрактометре Rigaku SmartLab применяли для определения фазового состава и структуры. Продукты гидратации подтверждались результатами дифференциально-термического анализа на STA 6000. Оценку морфологии, плотности и степени уплотнения структуры проводили на сканирующем электронном микроскопе Merlin. Установлено, что в результате механохимической активации каустического доломита формируется плотно упакованная кристаллическая структура магнезиального камня с пониженным значением пористости, уменьшенными размерами кристаллитов и отсутствием усадочных трещин, что является следствием высокой плотности контактов кристаллизующихся фаз, сопровождающихся общим повышением прочности магнезиального камня. Доказано, что активация каустического доломита способствует интенсификации процессов гидратации и формированию пространственно-связанной микроструктуры магнезиального камня в результате образования стабильных гидратных фаз три-, пентаоксигидрохлоридов, снижения пористости камня в 1,69 раза и уменьшения размера кристаллитов оксида магния на 20% – до 20,6 нм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. А. Ибрагимов

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: rusmag007@yandex.com

канд. техн. наук 

Россия, 420043, г. Казань, ул. Зеленая, 1

Ю. В. Бикаева

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Email: uliyaevstigneeva@mail.ru

инженер 

Россия, 420043, г. Казань, ул. Зеленая, 1

Список литературы

  1. Крамар Л.Я., Черных Т.Н., Трофимов Б.Я. Особенности твердения магнезиального вяжущего // Цемент и его применение. 2006. № 5. С. 58–61. EDN: HVTBQF
  2. Tooper B., Cartz L. Structure and formation of magnesium oxychloride sorel cement. Nature (London). 1966. Vol. 211. 5044, pp. 64–66. https://doi.org/10.1038/211064a0
  3. Бердов Г.И., Зырянова В.Н., Ильина Л.В. и др. Межфазное взаимодействие и механическая прочность композиционных вяжущих материалов. Ч. 2. Цементные материалы // Техника и технология силикатов. 2014. Т. 21. №. 4. С. 2–8. EDN: TBJBUT
  4. Кошелев В.А., Аверина Г.Ф., Орлов А.А., Крамар Л.Я. Исследование снижения активности магнезиальных вяжущих c низким содержанием оксида магния // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер.: Строительство и архитектура. 2020. Т. 20. № 4. С. 42–46. EDN: VYQPQU. https://doi.org/10.14529/build200405
  5. Bassioni G., Farid R., Mohamed M. et al. Effect of different parameters on caustic magnesia hydration and magnesium hydroxide rheology: A review. Materials Advances. 2021. Vol. 2. Iss. 20, pp. 6519–6531. EDN: YFNHYF https://doi.org/10.1039/d0ma00887g
  6. Белоусов М.В., Селиванов Е.Н., Гуляева Р.И., Тюшняков С.Н., Ракипов Д.Ф. Термодинамика и кинетика процесса термической диссоциации доломита // Известия вузов. Цветная металлургия. 2016. № 2. С. 18–25. EDN: VXLGIP. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-2-18-25
  7. Zuo Z., Tao Y., Yang J., Shen B., Zhang Y. Effect of electrolytic manganese residue and phosphoric acid on the properties of magnesium oxychloride cement: Strength and water resistance. Construction and Building Materials. 2025. Т. 463. pp. 140081. EDN: TFHYYV. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140081
  8. Shu J., Liu R., Liu Z., Chen H. Solidification/stabilization of electrolytic manganese residue using phosphate resource and low-grade MgO/CaO. Journal of Hazardous Materials. 2016. Vol. 317, pp. 267–274. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.05.076
  9. Dehua D., Chuanmei Z. The formation mechanism of the hydrate phases in magnesium oxychloride cement. Cement and concrete research. 1999. Vol. 29. No. 9, pp. 1365–1371. EDN: ADURHH. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00247-6
  10. Lojka M., Jankovský O., Jiříčkováet A. al. Thermal stability and kinetics of formation of magnesium oxychloride phase 3Mg(OH)2∙MgCl2∙8H2O. Materials. 2020. Vol. 13 (3). 767. EDN: AXILIU. https://doi.org/10.3390/ma13030767
  11. Худякова Л.И., Войлошников О.В., Котова И.Ю. Влияние механической активации на процесс образования и свойства композиционных вяжущих материалов // Строительные материалы. 2015. № 3. С. 37–41. EDN: TLRUTX
  12. Патент РФ 2222508. Способ изготовления строительных материалов на магнезиальном вяжущем / Усов М.В. Заявл. 20.08.2002. Опубл. 27.01.2004. EDN: SXTWLC
  13. Патент РФ 2525390. Способ изготовления строительных материалов на магнезиальном вяжущем / Малышева Р.Д., Сипливый Б.Н. Заявл. 09.01.2013. Опубл. 10.08.2014. EDN: OQTKLH
  14. Bikaeva Y., Ibragimov R., Korolev E., Kiyamov I., Kiyamova L. Low-temperature calcination composite binder from dolomite and its application to facing board materials. Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 19. e02338. EDN: KVAJTM. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02338
  15. Ибрагимов Р.А., Кролев Е.В., Дебердев Т.Р., Лексин В.В. Прочность тяжелого бетона на портландцементе, обработанном в аппарате вихревого слоя // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 28–31. EDN: ZRPHGT
  16. Бикаева Ю.В., Ибрагимов Р.А. Структура и свойства магнезиального камня, полученного активацией каустического доломита // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 10. С. 1629–1640. EDN: AQDADW. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.10.1629-1640
  17. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В., Бикаева Ю.В., Ларионов И.С. Краевые углы смачивания порошков кварца и каустического доломита после механомагнитной обработки // Строительные материалы. 2024. № 3. С. 64–70. EDN: CUIUFP. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-822-3-64-70

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Рентгенограммы порошков каустического доломита: a – исходного; b – обработанного в АВС в течение 5 мин

Скачать (140KB)
3. Рис. 2. Рентгенограммы магнезиального камня: a – контрольный состав; b – полученный обработкой в АВС

Скачать (245KB)
4. Рис. 3. Кривые ДСК/ДТА магнезиального камня: a – контрольный состав; b – состав, полученный механоактивацией

Скачать (143KB)
5. Рис. 4. Электронные фотоснимки образцов магнезиального камня контрольного состава при увеличении: a – 100×; b – 500×; c – 5000×; d – 10000×

Скачать (438KB)
6. Рис. 5. Электронные фотоснимки образцов магнезиального камня, полученного механоактивацией в АВС при увеличении: a – 100×; b – 500×; c – 5000×; d – 10000×

Скачать (545KB)
7. Рис. 6. Результаты растровой электронной микроскопии и энергодисперсионный анализ при исследовании элементного состава активированного образца

Скачать (150KB)
8. Рис. 7. Результаты растровой электронной микроскопии при исследовании пористого пространства для образцов: a – контрольного состава; b – состава, полученного механоактивацией

Скачать (228KB)

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025