Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Данные об использовании материалов на основе диоксида титана нашли широкое применение в разных областях — фармацевтике, пищевой промышленности, производстве сорбентов, строительных материалов. Эффективность фотокаталитических бетонов по очистке атмосферного воздуха и свойства самоочищения поверхности были доказаны рядом исследований [5-7]. В исследованиях [6, 8] приводятся данные, что, помимо фотокаталитической активности, добавление в цемент фотокатализатора приводит к ускорению гидратации портландцемента, морозостойкости, износостойкости бетона. Некоторые авторы [9-11] считают, что содержание диоксида титана в составе цементной композиции улучшает ее прочностные свойства. Однако в работах [13-14] показано, что нано-ТЮ 2 улучшает прочность при сжатии только на ранних стадиях твердения, после достижения марочной прочности (28 сут) происходит снижение прочностных свойств. В настоящее время для повышения фотокаталитической активности TiO 2 применяют допирование структуры диоксида титана другими элементами, в частности Si. Это позволяет расширить спектр поглощения TiO 2 от ультрафиолетовой до видимой части. Использование смешанных оксидов SiO 2 / ТЮ 2 в составе цемента и бетона рассмотрено в работах [15-18]. Показано, что присутствие в структуре нано-8Ю 2 позволяет улучшить прочностные характеристики, в то время как TiO 2 проявляет фотокаталитическую активность [19]. Проведенные ранее исследования показали, что использование синтетических титаносиликатных техногенных продуктов, являющихся отходом производства сорбента, ускоряют процесс гидратации цемента, повышают прочность и придают способность к самоочищению [20]. Ранее проведенными исследованиями установлено, что максимальный прирост прочности цементного камня, модифицированного синтетическими титаносиликатными техногенными продуктами, достигается при содержании 1 мас. % добавки в цементной композиции. В данной работе использовалась титаносиликатная добавка, состоящая из смеси оксидов титана и кремния, полученная при взаимодействии титансодержащего минерального концентрата (минерал — титанит CaTiSiO 5 ) с соляной кислотой, методика получения описана в работах [21, 22]. Полученный титаносиликатный осадок просушивали в течение 24 ч на воздухе (ТСО исх) при 100 (ТСО-100) и 200 (ТСО-200) °С. В качестве образцов сравнения использовались механически приготовленные смеси: А — анатаза и кремнезема и Р — рутила и кремнезема. Кремнезем представлен белой сажей марки БС120. Задачей данного исследования являлась оценка возможности использования смешанных оксидов титана и кремния, являющихся продуктом переработки техногенных отходов апатитонефелиновых руд, в составе цементных композиций. На основании рентгенофазового анализа ТСО исх установлено, что одна фаза (кристаллическая) соответствует рутилу (межплоскостное расстояние d — 3,23, 2,47, 2,175, 1,684), а вторая (рентгеноаморфная) — фаза кремнезема (рис. 1). Рис. 1. Рентгенограмма ТСО Ниже приведены поверхностные свойства исходного ТСО (ТСО исх) и образцов после их термообработки при 100 (ТСО-100) и 200 (ТСО-200) °С, которые были использованы для приготовления цементного теста (табл. 1). Проведенное исследование распределения частиц по размерам после ультразвукового диспергирования показало, что с повышением температуры прокаливания уменьшается средний размер частиц, кривые распределения частиц по размерам смещаются в область меньших размеров 210