Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

Введение. Природные цеолиты наиболее широко представлены цеолитизированными пепловыми туфами вулканогенно-осадочного происхождения. При этом размер кристаллического или скрытокристаллического цеолитоподобного вещества обычно составляет единицы и десятки микрон . Кроме собственно цеолитового вещества туфы обычно содержат остатки стекла, пепла и ряд со путствущих минералов (монтмориллонит, гидрослюды, кристобалит и др.).

Особая структура тонкодисперсного цеолитового вещества в туфах, включающая многочисленные поры и каналы на микроуровне, приводит к высокой поглотительной способности материала. Связывая большие количества СаО и SО3 в высокоизвестковых системах, цеолитовые туфы разлагаются на гидро(сульфо)-алюминаты и гидросиликатный гель. При этом образование указанных гидратов из цеолитов происходит более легко и быстро по сравнению с другими алюмосиликатами нецеолитной структуры. Это обусловлено тем, что алюмо- и кремнекислородные тетраэдры в цеолитах располагаются поочередно, легче высвобождаются и более легко встраиваются в структуры гидратов, поставляя готовые блоки. В результате в цементных композициях должен наблюдаться быстрый синтез гидросульфоалюминатных фаз с дополнительным образованием геля гидросиликатов. Однако, как и любые пуццоланы, добавки цеолитовых порошков к цементам будут увеличивать их водопотребность с последующим ухудшением некоторых свойств материалов.

Можно ожидать достаточно высоких характеристик камня в известково-цеолитовых системах, но при условии получения низкопористого материала либо за счет прессования полусухих (силикатных) масс, либо за счет низкого водозатворения (пластифицирование). При этом необходимо учитывать легкость синтеза аномального алюминий замещенного берморита на базе цеолитов в автоклавных условиях, что, наоборот, будет приводить к существенному увеличению пористости материала и ухудшению его свойств.

Наконец, возможно ожидать получение легких заполнителей типа керамзита, термолита или пеностекла из цеолитового сырья. Однако необходимо учитывать малое содержание оксидов железа в таких туфах, т. к. Fe3+ обычно не встраивается в решетку цеолитов. По этой причине, не смотря на заметное содержание щелочей, температуры достижения пиропластического состояния цеолитосодержащих материалов должны быть более высокие по сравнению с обычными легкоплавкими глинами.

Основная часть.

В качестве сырьевых материалов использовался цемент марки ПЦ 500 Д0 «Белгородский цемент», цеолитовая порода "сакернит" (тип 2, тип 4) и липецкий шлак используемый на предприятии ЗАО «Белгородский цемент»

таблица 1

Химический состав сакернита

Микроструктура цеолитовой породы (рис. 1-5)

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

В цемент были введены порции циолита в различном процентном соотношении. Для определения прочностных характеристик были изготовлены образцы из цементного теста (без песка), с определенным водоцементным отношением и испытаны в 2;7;28 суточном возрасте. Результаты приведены в табл.2,3 и на рис. 6,7.

Таблица 2

Прочность на сжатие (кгс/см2)

Рис. 6 Прочность на сжатие.

Таблица 3

Прочность на изгиб (кгс)

Рис. 7 Прочность на изгиб.

Проведя сравнение полученных результатов было принято решение в образцы содержащие 25% сокернита «Тип-2» и 15% «Тип-4» добавить 10%, 15% и 20% липецкого шлака для снижения водопотребности и возможного улучшения прочностных показателей. Так же были изготовлены образцы из цементного теста (без песка), с определенным водоцементным отношением и испытаны в 2;7;28 суточном возрасте. Результаты приведены в табл.4,5 и на рис. 8,9.

Таблица 4

Прочность на сжатие (кгс/см2)

Рис. 8 Прочность на сжатие.

Таблица 5

Прочность на изгиб (кгс)

Рис. 9 Прочность на изгиб.

Выводы: ввод цеолита в количестве 10-15% дает снижение прочности на сжатие на 10% и рост прочности на изгиб на 23% что позволяет говорить о получении цемента класса ЦЕМ II/А-П 42,5 Н, обладающего повышенной морозостойкостью, сульфатостойкостью. Высокой способностью к пластической деформации во влажных условиях при постоянной температуре