ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ГОМОГЕНИЗАЦИИ СЫРЬЯ НА СВОЙСТВА СИЛИЦИТОВЫХ ГЕОПОЛИМЕРОВ

Российские ученые на протяжении нескольких десятилетий исследуют и развивают теорию и практику механохимической активации твердых материалов. Эта область науки и технологии касается проведения твердофазных реакций и содержит в себе инновационный потенциал. Твердофазный синтез привлекателен тем, что обеспечивает сравнительную простоту процесса, возможность проводить реакции при отсутствии растворителя, что важно с экологической точки зрения.

Несмотря на широкие возможности твердофазного синтеза, его долгое время реализовали только в лабораторных условиях. Это связано с необходимостью использования особых измельчительных аппаратов механоактиваторов, которые должны создавать высокие механические нагрузки на обрабатываемый материал. Для получения максимального эффекта эти нагрузки должны иметь комплексный характер, то есть оказывать раскалывающее, истирающее, раздавливающее воздействие. Только в этом случае степень пластической деформации и энергетической активации материала позволяет осуществить ускорение процессов массопереноса и смешивания различных веществ на молекулярном уровнях.

В связи с этим, один из перспективных направлений практического повышения полезных свойств вяжущих веществ является их активация, которая и позволяет создать новые материалы. В условиях высокой концентрации энергии в помольной камере-мельнице и обусловленных этим значительной частоты и энергии взаимодействия мелющих тел с частицами измельчаемого материала происходит не только интенсивное измельчение, но и изменение их физико-химического состояния и структуры, то есть механохимическая активация вещества.

В процессе механохимической активации происходит нарушение и преобразование кристаллической решетки вещества вплоть до перехода его в аморфное состояние. Переход вещества в новые кристаллические формы (модификации) сопровождается увеличением потенциальной энергии тонкодисперсного продукта вследствие увеличения его поверхностной энергии и накопления энергии деформационного объема. При этом изменение энергетического состояния вещества вызывает соответственно изменение его химической активации. Таким образом, вещество аккумулирует на свободной поверхности и кристаллической решетке часть энергии взаимодействия в форме различных механохимических процессов, влияющих на направление и скорость химических реакций.

Иными словами, активация ведет к увеличению удельной поверхности вяжущих, изменению поверхностной структуры частиц, возникновению физических дефектов в подрешетках и решетках минералов, ускоряющих элементарные взаимодействия поверхностного слоя с водой и новообразованиями, возникающими в процессе гидратационного твердения.

В лаборатории кафедры технологии бетонов, керамики и вяжущих Пензенского государственного университета архитектуры и строительства ведется работа по созданию вяжущих веществ на основе горных пород посредством механохимической активации, которые способны проявлять скрытую активность, достаточную при тепловой обработке для превращения их в твердые системы.

Увеличение дисперсности вяжущего материала является одним из основных направлений повышения его качества. Однако с увеличением удельной поверхности свыше 600 м²/кг резко снижается производительность мельниц, а рост удельных затрат наоборот увеличивается. Поэтому жизнеспособной является такая технология механоактивации, которая определяется не столько возможностью создания новых, пусть даже с уникальными свойствами материалов, сколько условием экономической целесообразности их получения.

Целью данной работы явилось изучение влияния такого важного фактора, как степень гомогенизации сырьевых компонентов, зависит от способа перемешивания, на физико-механические свойства силицитового геосинтетического вяжущего на основе песчаника.

Для решения поставленной задачи в технологической схеме предусматривалась подготовка вяжущего двумя способами:

1.         а) дробление песчаника в щековой дробилке до фракции 2,5-5 мм;

б) помол в шаровой мельнице до S_уд=600 м²/кг;