Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние технологии строительных пенобетонов
1.1 История развития ячеистого бетона 10
1.2 История развития пенообразователей для производства пенобетона, обзор некоторых современных пенообразователей 13
1.3 Технология производства пенобетона 18
1.4 Свойства пенообразователей 20
1.5 Обзор работ, посвященных технологии получения пеногипса и пеномагнези-та 26
1.6 Обзор работ посвященных оценке свойств пенообразователей 29
1.7 Рабочая гипотеза 37
Выводы по 1 главе 37
Глава 2. Методики исследований и характеристики материалов
2.1. Методические предпосылки исследования 38
2.2. Модельные системы 39
2.3. Методы исследований
2.3.1. Водородный показатель .40
2.3.2. Поверхностное натяжение 40
2.3.3. Определение содержания активных оксидов кальция и магния в растворах вяжущих 40
2.3.4. Кратность и устойчивость пен... 41
2.3.5. Приготовление пенобетонных смесей 42
2.3.6. Прочность и плотность ячеистых бетонов 42
2.3.7. Пористость пенобетонов .44
2.3.6. Структура пенобетонов 45
2.4. Основные характеристики вяжущих веществ 45
2.5. Характеристика использованных пенообразователей 48 2.6. Влияние природы пенообразователей на свойства «чистых» пен 51
Глава 3. Эффективность пенообразователей различной природы в пено-бетонах на основе портландцемента 58
3.1. Влияние пенообразователей на поверхностное натяжение насыщенного раствора гидроксида кальция 58
3.2. Влияние пенообразователей на рН насыщенного раствора гидроксида кальция 61
3.3. Пенообразующая способность пенообразователей в насыщенном растворе гидроксида кальция
3.3.1 Кратность пен 66
3.3.2 Устойчивость пен 69
3.4. Эффективность пенообразователей в цементных системах 71
3.4.1 Пенообразующая способность пенообразователей в смесях на цементах с разным минералогическим составом клинкера 72
3.4.2 Структура и свойства пенобетонов, полученных с использованием пенообразователей, отличающихся химической природой 74 Выводы по 3 главе 84
Глава 4. Эффективность пенообразователей различной химической природы в пеномагнезите 86
4.1. Поверхностное натяжение раствора гидроксида магния в присутствии пено-образователей 86
4.2. Влияние пенообразователей на рН растворов гидроксида магния 87
4.3. Влияние пенообразователей на свойства пен, получаемых из раствора гидро-ксида магния 89
4.4. Влияние хлорида магния на пенообразующую способность пенообразовате-лей
4.4.1. Поверхностное натяжение раствора хлорида магния в присутствии пенооб-разователей 92
4.4.2. Влияние пенообразователей на рН раствора хлорида магния 94
4.4.3. Пенообразующая способность пенообразователей в растворе хлорида магния 95
4.5. Влияние пенообразователей на схватывание магнезиального теста .100
4.6. Пенообразующая способность пенообразователей в пеномагнезитовых смесях 102
Выводы по 4 главе 113
Глава 5. Эффективность пенообразователей различной химической природы в пеногипсе 114
5.1. Поверхностное натяжение насыщенного раствора гипса в присутствии пенообразователей 114
5.2. Влияние пенообразователей на рН раствора гипса .115
5.3. Пенообразующая способность пенообразователей в насыщенном растворе гипса 117
5.4. Влияние пенообразователей на сроки схватывания гипсового теста 120
5.5. Пенообразующая способность пенообразователей в пеногипсовых смесях .122
5.6. Структура и свойства пеногипса, полученного с использованием пенообразователей, отличающихся химической природой 123
Выводы по 5 главе 132
Глава 6. Основные рекомендации по выбору пенообразователя с учетом их химической природы и вида вяжущего 133
6.1. Оценка эффективности пенообразователей для получения пенобетона на основе портландцемента Цем 52,5Н «Старый Оскол» 135
6.2. Оценка эффективности пенообразователей для получения пеномагнези-та на основе порошка магнезитового ПМК-75 и хлорида магния .136
6.3. Оценка эффективности пенообразователей для получения пеногипса на основе гипса строительного марки Г10 производства ООО «Черкескст-ройпродукт» 140 Заключение 144
Список использованных литературных источников
- История развития пенообразователей для производства пенобетона, обзор некоторых современных пенообразователей
- Определение содержания активных оксидов кальция и магния в растворах вяжущих
- Влияние пенообразователей на рН насыщенного раствора гидроксида кальция
- Пенообразующая способность пенообразователей в растворе хлорида магния
История развития пенообразователей для производства пенобетона, обзор некоторых современных пенообразователей
Одной из важнейших составляющих пенобетона является пенообразователь, эволюцию которого также можно проследить.
В первой половине 20-го века в СССР наиболее распространенными пенообразователями были смолосапониновый (предложенный А.А. Брюшко-вым [2,10] и клееканифольный (предложенный М.Н. Гензлером и Б.Н. Кауфманом [7, 1]).
В пятидесятых годах был разработан и внедрен пеноконцентрат ГК [85] из гидролизованной боинской крови. Срок хранения этого пенообразователя составлял до полугода [2], что выгодно отличало его от смолосапониновых и клеекани-фольных пенообразователей. Аналогом ГК является пенообразователь ПО-6, который изготавливается из гидролизованных протеинов на мясокомбинатах.
В производстве пенобетонов широко применяются пожарные пенообразователи. Первым таким пенообразователем считается пенообразователь «Тутоген», предложенный немецкими исследователями в 1933 году, основу которого составляло поверхностно-активное вещество, полученное из сульфированных отходов нефтепереработки, и стабилизатор.
В 40-х годах 20-го века был разработан пенообразователь на основе керосинового контакта под маркой ПО-1. После усовершенствования рецептуры А.В. Розенфельдом и А.Т. Барановым был предложен алюмосульфатный пенообразователь [2], исходными материалами для получения которого являлись сернокислый глинозем (Al2(SO4)318H2O) и керосиновый контакт (R-SO3H), нейтрализованный едким натрием.
В СССР на основе нефтяных сульфокислот массово выпускались пенообразователи ПО-1 и его модификации, такие, как ПО-1А, ПО-1Д, ПО-6К и др. Помимо ПО-1 те или иные комбинации сульфированных нефтяных или нафтено-13 вых кислот присутствуют и в других пожарных пенообразователях: ПО-ЗАИ, ПО- ЗНП, ТАЭС, САМПО, «Морской», ПО- 6НП, ПО-6ЦТ, «Форэтол», «Универсальный», «Пегас». При применении пожарных пенообразователей для производства пенобетона предлагалось учитывать тот факт, что применяемые в таких пенообразователях стабилизаторы (природные коллагены) и антифризы могут негативно влиять на гидратацию портландцемента и стабильность пены [9].
Промышленное освоение изделий из пенобетона выявило недостатки известных пенообразователей на основе природных органических продуктов: дефицитность сырья, непродолжительные сроки хранения и сложность получения пены непосредственно на месте применения.
Развитие химической и нефтеперерабатывающей промышленности в СССР в 60-70-х годах, а также исследования советских ученых в области поверхностно-активных веществ и технологии пеноматериалов сделало возможным получение пенообразователей на основе искусственных синтетических веществ. Наиболее эффективными пенообразователями, изготавливаемыми в СССР, являлись азоляты А и Б, ИНХБ-9, сульфанол, ПО-1, типол, «Прогресс» и его модификации, ДАС, соли алкиларилсульфокислот, ОНК, ОП-7, ОП-10, «Эффект» и другие.[2]
Сюда также стоит отнести описанные выше пожарные пенообразователи. Однако пены из них при лучших показателях кратности характеризовались низкой стойкостью, поэтому для их практического применения почти всегда приходилось вводить стабилизаторы, в роли которых выступало жидкое стекло, костный клей, КМЦ (клей обойный) и другие. Преимущества синтетических пенообразователей, такие как, высокая пенообразующая способность, постоянство состава и расход пенообразователя предопределили перспективность их применения в производстве пенобетона. В работе [2] приведен целый ряд патентов на составы пенообразователей на основе синтетических ПАВ. Наиболее эффективными из синтетических ПАВ являются анионактивные ПАВ, для производства которых в РФ существует достаточная ресурсная база. В начале 90-х годов доля анионактивных ПАВ в странах СНГ и мире составляла более 75 % от объема производства синтетических ПАВ.
Рецептура большинства синтетических низкомолекулярных ПАВ обычно включает активную основу, стабилизаторы пены, добавки, улучшающие товарную форму. Некоторые из них содержат полимерные добавки, ингибиторы коррозии и консерванты. [8,12].
В настоящее время на строительном рынке представлено множество различных видов пенообразователей, имеющих как синтетическую, так и биологическую природу.
Широкая номенклатура пенообразователей (ПО-3НП, ПО-6НП, ПО-6НП-М («Морпен»), ПО-ПБ-1Б) выпускается Новочеркасским заводом синтетических продуктов. Из них лишь ПО-ПБ-1Б разработан специально для получения пено-бетонов, основным назначением остальных пенообразователей является тушение пожаров [16].
Учеными Белгородского Государственного Технологического университета имени В.Г. Шухова разработан и внедрен в производство на СПО «Щит» (г. Щебекино) синтетический пенообразователь Пеностром (ТУ 2481-001-22299560-99), хорошо зарекомендовавший себя и получивший широкое применение на отечественных предприятиях. Основой пенообразователя служат сразу две функциональные группы (карбоксилатная и сульфогруппа), что, по мнению разработчиков, позволяет увеличить его эффективность, а именно, получать пены с высокими показателями по кратности, стойкости и дисперсности воздушных пузырьков.[14]
Сотрудниками ОАО «Ивхимпром» разработан пенообразователь ПБ-2000, предназначенный специально для получения пенобетонов на основе портландцемента. Пенообразователь представляет собой водный раствор смеси анионактивных ПАВ, имеющих гидрофобныме радикалы различного строения. Согласно авторам [13] в пенообразователе воплощено оптимальное сочетание компонентов, обеспечивающих получение высокократной и устойчивой в цементном тесте пены.
Пенообразователи «КВИН» (на основе стеаратов натрия), «СПРИНГ» (основой является аскорбиновая кислота) и «НИКА» (основа – кератинсодер-жащие белки) разработаны и проверены Бочкиным В.С. и Селяевым В.П. [17] Из приведенных пенообразователей наибольшей пенообразующей способностью обладает пенообразователь «СПРИНГ», а пены, полученные на пенообразователе «КВИН» обладают повышенной устойчивостью.
Выпускается широкая номенклатура синтетических пенообразователей под общей маркой «Пионер». По своей природе и формальным физико-химическим характеристикам пенообразователи Пионер стоят в одном ряду с пенообразователями «Пеностром» и «ПБ-2000» и не имеют по сравнению с ними каких-либо особенностей в применении.
Определение содержания активных оксидов кальция и магния в растворах вяжущих
Исследование технологических свойств пенообразователей выполнено на модельных системах, представляющих собой вытяжки из насыщенных растворов использованных вяжущих веществ (портландцемента, строительного гипса, каустического магнезита и хлорида магния), содержащих один из пенообразователей при концентрации от 0,5 до 8%. Для сравнения с такой же концентрацией приготавливали растворы пенообразователей в дистиллированной воде (первая группа экспериментов).
Насыщенные растворы гидроксида кальция, сульфата кальция и гид-роксида магния приготавливали, растворяя перечисленные вяжущие в дистиллированной воде до образования осадка и последующей фильтрацией через фильтр-бумагу. Затворитель для гидроксида магния применялся в виде рабочего раствора хлорида магния 25 %-ной концентрации. Плотность затворителя при его 25% концентрации составила 1,16 г/см3. Концентрация MgCl2 принята с учетом известных рекомендаций [65]
В качестве модельных систем для экспериментов третьей группы использовались пенобетонные смеси на основе различных портландцементов, строительного гипса и каустического магнезита. При этом, водовяжущее отношение, время перемешивания шликера и его вязкость, время вспенивания, а также дозировка пенообразователей для каждой системы принимались индивидуально. 2.3. Методы исследований
Водородный показатель (рН) эталонных и модельных растворов определяли рН- милливольтметром рН-410 (производства НПКФ «Аквилон», г. Москва).
Для этого отмеряли 150 г эталонного или модельного раствора, заливали в коническую колбу вместимостью 250 мл. В раствор помещали стеклянный электрод и производили измерения в течение 8 минут. После этого, в новую порцию раствора, добавляли пенообразователь в количестве 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 % от массы раствора и производили измерения.
Определение содержания активных оксидов кальция и маг ния в растворах вяжущих Определение содержания активных оксидов кальция и магния в растворах производилось титрованием их 1Н раствором соляной кислоты. Титр используемого в работе раствора соляной кислоты определенный по ГОСТ 22688-77 составил TCaO = 0,031.
Предположение о возможном химическом взаимодействии пенообразователей с оксидами кальция и магния необходимо было или подтвердить или опровергнуть и в случае подтверждения получить его количественные показатели.
Содержание СаО и MgO в контрольном растворе извести и растворов, содержащих различное количество пенообразователей, определялось титрованием и вычислялось по формуле: mcao = VHci TCao (2.3) где, VHCI - объем раствора 1 н кислоты, пошедший на титрование, мл; ТCаO - титр 1 н раствора соляной кислоты по СаО, выраженный в г/мл;(0,031) После определения содержания активных оксидов кальция и магния в контрольном растворе аналогичный показатель определяли для растворов с пенообразователями. Полученная разница соответствовала количеству связанного СаО и MgО. «Чистые» пены приготавливали в электромиксере МР-2Е с регулируемым числом оборотов из рабочих растворов пенообразователей. Объем рабочего раствора принимался равным 100 мл. В каждую пробу раствора перед вспениванием добавляли пенообразователь в количестве 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5; 2 % от массы раствора в пересчете на сухое вещество пенообразователя. Вспенивание производили в течение 2 минут.
Пенобетонные смеси приготавливали в лабораторном турбулентном смесителе емкостью 50 л со скоростью вращения активатора 580 об/мин. Сначала при нерабочем активаторе в смеситель заливали воду. В опытах с пеномагнезитом в качестве затворителя использовали 25%-ный раствор хлорида магния. Затем при неработающем смесителе засыпали предварительно взвешенное вяжущее вещество. Перемешивание шликера производили в течение 2 минут. В случае необходимости вязкость шликера корректировали путем добавления воды или вяжущего. Среднюю плотность шликера определяли с помощью мерного цилиндра объемом 1 л, вязкость шликера контролировали вискозиметром Суттарда.
При остановленном активаторе в приготовленный шликер добавляли отдозированный пенообразователь. Вспенивание шликера производилось в течение 5 минут для пеносмесей на основе портландцемента и каустического магнезита и 4 минут для пеносмесей на основе строительного гипса.
Физико-механические свойства пенобетонов определяли на образцах-кубах с ребром 10 см. Условия твердения образцов были различными: 1.Для образцов из клиенкерных цементов: Естественное твердение образцов при температуре 20+C в помещении лаборатории в течении 28 суток. 2. Для образцов из каустического магнезита - естественное твердение образцов при температуре 20+2C в помещении лаборатории в течении 28 суток, затем высушивание образцов до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 45+5C. 3. Для образцов из строительного гипса - естественное твердение образцов при температуре 20+2C в помещении лаборатории в течении 7 суток, затем высушивание образцов до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 45+5C.
Среднюю плотность пенобетона определяли по ГОСТ 12730.1-78 «Бетоны. Методы определения плотности», а влажность - по ГОСТ 127730.2-78 «Бетоны. Методы определения влажности».
Влияние пенообразователей на рН насыщенного раствора гидроксида кальция
Можно предположить, что между молекулами пенообразователя и растворенными в среде ионами будет иметь место химическое взаимодействие. Мнения исследователей по поводу возможности такого взаимодействия расходятся. Так, Л.Д. Шахова, в работе [52] утверждает, что синтетические пенообразователи не вступают в химическое взаимодействие с ионами Са2+ и Mg2+. При этом отмечается возможность химического взаимодействия протеиновых пенообразователей с этими ионами. Таубе и Шпилева в работе [79] исследовали влияние некоторых ПАВ на насыщенный раствор Са(ОН)2. Исследуемыми ПАВ являлись неионогенные ОН-10, ОН-7, ДБ, проксамины 382 и 385, представляющие собой блок-сополимеры оксида пропилена и оксида этилена на основе этилен-диамина. Ими сделан вывод о том, что добавка не-ионогенных ПАВ в насыщенный раствор извести приводит к понижению концентрации ионов Са+2 в растворе по сравнению с исходной. Авторы объясняют это возникновением прочной связи молекул ПАВ с ионами кальция. В то же время ими не установлено количественное изменение концентрации ионов кальция в присутствии анионактивных пенообразователей.
Ряд авторов придерживаются иного мнения. Согласно [82, 77, 49] взаимодействие гидроксида кальция и анионактивных пенообразователей приводит к образованию труднорастворимых кальциевых солей, которые формируют пленки на поверхности пузырьков. С одной стороны это способствует повышению стабильности пен, с другой, если в труднорастворимые соли связывается значительная часть вводимого пенообразователя, то это обуславливает уменьшение концентрации активной части пенообразователя, что приведет к уменьшению пенообразующей способности.
Хемосорбционное взаимодействие пенообразователя Пеностром с цементными минералами зафиксировано сотрудниками Воронежского государственного университета и Воронежского государственного архитектурно-строительного университета Н.Л. Золотаревой, Е.И. Шмитько, Т.Н. Поярковой [83]. Сделан вывод, что в результате хемосорбционных процессов в растворе понижается полезная концентрация ПАВ, что приводит к понижению пенообразующей способности раствора.
В работе [2] указывается на химическое взаимодействие пенообразователей ПО-1Д и сульфанола с минералами цемента. Отмечается, что анионак-тивные ПАВ с отрицательным зарядом в водной среде взаимодействуют с щелочами цемента с выносом их из ячейки пены и разрушением пеноце-ментной массы.
Хитровым, в работе [50], был приведен пример химического взаимодействия ПАВ, относящегося к группе высших жирных кислот (пенообразователь Квин) с ионом Са2+ по реакции:
Таким образом, можно констатировать, что на вопрос о возможности химического взаимодействия между пенообразователями и гидроксидом кальция пока не получено однозначного ответа. Однако, на наш взгляд, наличие такого взаимодействия легко проверить, контролируя концентрацию ионов кальция в растворе при разных концентрациях пенообразователя. Увеличение концентрации всех используемых в работе пенообразователей привело к уменьшению рН раствора Са(ОН)2, однако степень влияния концентрации ПАВ на рН в значительной мере зависит от их химической природы (рис. 3.2.).
Синтетические пенообразователи ПБ-2000, ПО-6НП и Ареком-4 понижают рН раствора с 13,8 до 12,8, 13,0 и 13,35 соответственно. Наличие в пенообразователе биологического компонента (гидролизата белков) приводит к более значительным изменениям. Повышение концентрации пенообразователей Пеностром и Addiment SB3 приводит к снижению щелочности раствора с 13,8 до 10,2 и 9,2 соответственно, т.е. при высоких концентрациях этих пенообразователей сильнощелочной раствор становится слабощелочным.
Значительное изменение рН раствора гидроксида кальция при увеличении концентрации Addiment SB3 и Пеностром, по нашему мнению, является подтверждением химического взаимодействия этих пенообразователей с ионами Ca2+.
Для оценки возможного взаимодействия пенообразователей с ионами кальция в растворе нами был поставлен эксперимент, сущность которого состоя-63 ла в титровании насыщенного раствора гидроксида кальция соляной кислотой. При этом варьируемыми факторами были вид и концентрация пенообразователя в растворе Са(ОН)2. Подробно методика эксперимента описана в главе 2.
На рис.3.3 приведены данные о влиянии вида и концентрации растворов пенообразователей на кинетику поглощения гидроксида кальция, которые показывают, что все используемые пенообразователи понижают содержание ионов кальция в растворе. Это является подтверждением химического взаимодействия пенообразователей с гидроксидом кальция.
Установлено также, что и кинетика и количественные параметры этих взаимодействий связаны с химической природой основного вещества пенообразователя. Пенообразователь Addiment SB3 сильнее всех связывает гид-роксид кальция. В условиях щелочной среды в раствор гидроксида кальция будут направлены гидрофильные карбоксильные группы (-СОО-), тогда как аминогруппы (-NH2+), как менее гидрофильные, должны быть направлены во внутреннюю сторону пузырька [52]. Реакция обмена при этом может протекать по следующей схеме: 2(HSCH2CH(NH2)COOH)+Са+2 (HSCH2CH(NH2)COO)2Ca + H2 (3.4)
Концентрация ионов кальция в присутствии синтетических пенообразователей также понижается, однако, в меньшей степени. При концентрациях пенообразователей до 1 % кинетика связывания ионов Са+2 практически одинакова для всех синтетических пенообразователей. При концентрации больше 1% более активно в реакции обмена вступает Пеностром, менее - ПО-6НП, Ареком-4 и ПБ-2000. Химическая основа у ПО-6НП и ПБ-2000 - вторичные алкилсульфаты натрия. Таким образом, взаимодействие с ионами кальция у ПО-6НП и ПБ-2000 может происходить следующим образом:
Таким образом, можно сделать вывод, что все исследуемые пенообразователи вступают в химическое взаимодействие с ионами Са+2 в насыщенном растворе гидроксида кальция. Результатом этого взаимодействия может быть образование кальциевых мыл, которые плохо растворимы в воде. Это, в свою очередь приводит к понижению концентрации активной части пенообразователя в растворе. Таким образом, свойства пенообразователей в насыщенном растворе гидроксида кальция должны существенно отличаться от их свойств в воде, что необходимо учитывать при оценке пенообразователей.
Пенообразующая способность пенообразователей в растворе хлорида магния
Приведенная зависимость наглядно демонстрирует повышенную прочность пеномагнезита на основе биологического ПАВ в сравнении с пеномаг-незитом, полученным с синтетическими пенообразователями. По нашему мнению такая разница в прочности материала может быть вызвана различием макроструктуры и влиянием пенообразователей на процессы твердения вяжущего.
Увеличение дозировки синтетических пенообразователей выше 0,5% приводит к снижению приведенной прочности пеномагнезита. Объяснить это можно тем, что при понижении плотности возрастает количество дефектов структуры материала. Помимо этого очевидно, что повышение дозировки синтетических ПАВ приводит к более существенному их влиянию на гидратацию каустического магнезита, что также может привести к снижению прочности пеномагнезита.
Биологический пенообразователь Addiment SB3 способствует формированию более однородной и менее дефектной структуры материала, следствием чего является повышение его приведенной прочности. Меньшая дефектность структуры в данном случае связана с высокой устойчивостью пен, получаемых с этим пенообразователем.
Для подтверждения предположения о влиянии природы пенообразователя на качество макроструктуры пеномагнезита нами была по формулам (2.8 – 2.10) рассчитана общая пористость, пористость, образованная за счет воз-духововлечения, и капиллярная пористость, обеспеченная испарением ад-сорбционно не связанной в системе воды. По полученным данным построена зависимость доли капиллярной пористости от общей (рис 4.13).
Так как отношение затворителя к вяжущему в работе принято постоянным, увеличение общей пористости пеномагнезита происходит за счет увеличения объема вовлеченного воздуха. С увеличением общей пористости доля капиллярной снижается. Количественно пористость пеномагнезита зависит только от его плотности и не зависит от природы пенообразователя. Однако, природа пенообразователя оказывает значительно влияние на структуру получаемых пор.
На рисунках 4.14 и 4.15 представлена макроструктура образцов пено-магнезита разной плотности, полученного на основе биологического пенообразователя Addiment SB3 и синтетического ПБ-2000 (увеличение в 3 раза).
Из представленных рисунков видно, что с повышением дозировки синтетического пенообразователя в материале увеличивается количество крупных пор, повышается неоднородность распределения ячеек по размерам. Согласно результатам, полученным в пп 4.3, ионы хлора, содержащиеся в за-творителе, негативным образом влияют на устойчивость пен, получаемых в присутствии синтетических пенообразователей, что, вместе с понижением пенообразующей способности синтетических пенообразователей, на наш взгляд, способствует формированию дефектов в структуре пеномагнезита.
Увеличение дозировки биологического пенообразователя приводит к увеличению среднего размера пор, при этом структура материала характеризуется незначительным количеством дефектов и равномерным распределением пор по размерам.
На рисунке 4.16 (а, в, с) показан характер пористости образцов пено-магнезита, полученных с синтетическими пенообразователями ПБ-2000, Ареком-4 и биологическим Addiment SB3 с увеличением в 25 раз. Плотность пеномагнезита в образцах была примерно одинаковой (651-667 кг/м3).
Для пеномагнезита на основе биологического пенообразователя Addiment SB3 (снимок а) характерно более равномерное распределение пор по объему и менее дефектная структура. Практически полностью отсутствуют крупные включения и каверны, нет каолесценции пор. При этом их размер находится в пределах от 0,15 до 0,5 мм и в большинстве случаев они имеют сферическую форму.
Рис. 4.16. Макроструктура пеномагнезита на основе пенообразователей а) Addiment SB3 - плотность 653 кг/м3, в) ПБ-2000 - плотность 651 кг/м3, с) Ареком-4 - плотность 667 кг/м3
Согласно полученным в пп 4.3 результатам, ионы хлора оказывают негативное воздействие на кратность и устойчивость пен, получаемых с применением синтетических пенообразователей. По нашему мнению, отрицательное влияние иона хлора на пены из синтетических ПАВ предопределяет дефектность структуры пеномагнезита. На снимках в) и с) хорошо видна коа-лесценция воздушных пузырьков и неравномерное их распределение в объеме материала. Этим, в частности, и обусловлена пониженная прочность пеномагнезита, полученного на основе синтетических пенообразователей.
Наряду с макроструктурой пеномагнезита пенообразователи разной химической природы могут по-разному влиять на количественный и качественный состав новообразований при гидратации магнезита.
С целью выявления степени влияния пенообразователей различной химической природы на кинетику гидратации каустического магнезита и на фазовый состав продуктов гидратации, нами был выполнен качественный и количественный рентгенографический анализ проб пеномагнезита. Дозировка пенообразователей составила 0,7% в пересчете на сухое вещество. Рентгенограммы пеномагнезита приведены на рисунке 4.17. Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что природа пенообразователя не влияет на качественный состав новообразований.
На рентгеновском спектре магнезиального вяжущего в возрасте 28 суток в присутствии пенообразователей как синтетической, так и биологической природы, отмечается наличие отражений триоксигидрохлорида магния 3MgO MgC12 llH20 (da = 2,46; 2,71; 3,88 ), пентаоксигидрохлорида магния 5MgO MgC12 13H20 (da = 2,39 ), брусита Mg(OH)2 (da = 1,49; 1,57; 1,806; 4,77 ), периклаза MgO (da = 2,108 ), магнезита MgC03 (da = 2,299 ).
Однако, количественный состав новообразований при этом в значительной мере зависит от вида пенообразователя. Из всех используемых пенообразователей наибольшее влияние на количественный состав новообразований магнезита оказывает комплексный Пеностром. В присутствии этого пенообразователя интенсивность пика MgO (d=2,108) возрастает на 50% в сравнении с интенсивностью этого пика в пробах пеномагнезита, полученного на основе синтетических ПБ-2000 и Ареком-4, а также биологического Addiment SB3. Увеличение доли негидратированного оксида магния обусловлено серьезным замедляющим действием Пенострома на гидратацию вяжущего. Отметим также, что интенсивность пика MgO (d=2,108) наименьшая у образцов, полученных с применением биологического пенообразователя Addiment SB3, что свидетельствует о более полной гидратации каустического магнезита и объясняет более высокую прочность материала в сравнении с образцами, полученными на основе синтетических ПАВ. Нами было также зафиксировано увеличение интенсивности отражений брусита (d= 1,492) и снижение интенсивностей отражений триоксигидрохлорида 3MgO MgC12 llH20 (da = 2,46; 2,71; 3,88 ) и пентаоксигидрохлорида магния 5MgO MgC12 13H20 (da = 2,39 ) в сравнении с пробами материала, полученного с применением синтетических пенообразователей Ареком-4 и ПБ-2000.
По полученным данным можно сделать вывод о том, что химическая природа пенообразователей оказывает существенное влияние как на однородность ячеистой структуры пеномагнезита, так и на количественный состав новообразований гидратированного магнезита.
Высокая концентрация ионов хлора в затворителе приводит к ухудшению пенообразующей способности синтетических ПАВ и понижению устойчивости получаемых пен. В результате повышается плотность получаемого пеномагнезита, структура материала характеризуется высокой дефектностью, коалесценцией воздушных пузырьков, их неравномерным распределением в объеме материала и увеличением размеров пор, что в конечном итоге приводит к снижению прочности.
