Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

(карбонат Ca) в качестве добавки к золе гораздо эффективнее других карбонатов для всех сроков твердения. С увеличением содержания кальцита в смеси с золой прочность при сжатии непрерывно возрастает. Добавление карбонатов Mg, Sr и Ba к золе не улучшает прочность геополимера. Вместе с тем, прочность геополимеров на основе большинства этих смесей фактически не снизилась или снизилась в относительно небольшой степени по сравнению с геополимерами на основе бездобавочной золы ( 0 % карбоната). Таким образом, для изученных процессов геополимеризации смесей золы с карбонатами Mg, Ca, Sr и Ва кальций заметно выделяется из группы щелочноземельных металлов Периодической системы Д. И. Менделеева. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 168-174. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 168-174. 0 1 3 5 10 0 1 3 5 10 С о д е р ж а н и е к ар б о н ата, м ае. % С о д е р ж а н и е кар бон ата, м ае. % Рис. 1. Влияние содержания MCO 3 (M - Mg, Ca, Sr, Ba) Рис. 2. Влияние содержания MCO 3 (M - Mg, Ca, Sr, Ba) в смеси с золой на прочность при сжатии геополимеров в смеси с золой на прочность при сжатии геополимеров в возрасте 28 сут. Время МА смеси — 180 с в возрасте180 сут. Время МА смеси — 180 с Для оценки реакционной способности карбонатов МСО 3 (M - Mg, Ca, Sr, Ba) в отношении раствора гидроксида натрия были вычислены стандартные энергии Гиббса реакций ArG° (298): 2NaOH(aq) + MCOз(кр) = Na2CO3(aq) + M ^ H b ^ ) , (1) где M — Mg, Ca, Sr, Ba. Концентрация исходного раствора NaOH (5 m) была выбрана для максимального приближения к условиям геополимерного синтеза, а также потому, что для этого раствора имеются надежные данные по коэффициентам активности [18], необходимые для расчета энергии Гиббса образования раствора. При этом предполагалось, что продуктами реакции являются 2,5 m раствор Na 2 CO 3 и твердый гидроксид М(ОН) 2 . Энергия Гиббса образования раствора соды была вычислена по данным работы [19], а для твердых фаз (MCO 3 и М (ОН ь) взята из базы данных ИВТАНТЕРМО [20]. Рассчитанные значения ArGo(298) реакций (1) составили -46,1, +4,8, +44,0 и +56,5 кДж/моль для Mg, Ca, Sr и Ba соответственно. Это означает, что реакция (1) термодинамически весьма благоприятна для магния и запрещена для стронция и бария, при этом кальций находится в переходной зоне. Необходимо учитывать, что при синтезе геополимеров с раствором гидроксида натрия одновременно реагируют карбонаты и зола, то есть взаимодействие является более сложным, поэтому результаты расчетов следует рассматривать как оценочные. Для проверки адекватности термодинамических расчетов нами были проведены эксперименты по выщелачиванию смесей (80 % зола + 20 % МСО 3 ) (M - Sr, Ba), механоактивированных 180 с, раствором гидроксида натрия. Для выщелачивания образцов использовали 8,3 М раствор NaOH. К 1 г смеси добавляли 40 мл щелочи, затем перемешивали полученную суспензию на магнитной мешалке при комнатной температуре (20-22 оС) в течение 24 ч. После перемешивания суспензии твердую фазу отфильтровывали, промывали водой, высушивали и определяли состав твердого остатка методом РФА. Отмечается, что в случае карбонатов стронция (рис. 3) и бария (рис. 4) изменений после выщелачивания по данным РФА, а также ИК-спектроскопии (не приведены) не наблюдается. В наших предыдущих © Калинкин А. М., Калинкина Е. В., Кругляк Е. А., Иванова А. Г., 2023 170