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

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. работах было показано, что при взаимодействии МА-смеси (зола + MgCOs) со щелочью образуется гидроталькит Mg 6 AhCO 3 (OH)i 6 - 4 H 2 O и, возможно, аморфные основные карбонаты магния [17]. Кальцит по сравнению с магнезитом менее реакционно способен в геополимерном синтезе, в небольшой степени трансформируясь в Са(ОН )2 и ватерит (полиморфная разновидность СаСОз) [15]. Таким образом, в целом оценка реакционной способности карбонатов в отношении щелочного агента на основе ArG° (298) реакций ( 1 ) согласуется с экспериментальными данными. Рис. 3. Рентгенограммы смеси (80 % зола + 20 % 8 гСОз), механоактивированной 180 с, до ( 1 ) и после ( 2 ) выщелачивания раствором гидроксида натрия. Рис. 4. Рентгенограммы смеси (80 % зола + 20 % ВаСОз), механоактивированной 180 с, до ( 1 ) и после ( 2 ) выщелачивания раствором гидроксида натрия. Твердые фазы: Q— а-кварц; S— SrC 0 3 (стронцианит) Твердые фазы: Q — а-кварц; В — ВаСОз (витерит) Полученные результаты позволяют выявить следующие факторы, характеризующие влияние добавок МСОз (M — Mg, Ca, Sr, Ba) к золе на прочность композиционных геополимеров с учетом имеющихся литературных данных [21]: 1) эффект наполнителя; 2) эффект разбавления; 3) химический эффект. Первый эффект состоит в том, что непрореагировавшие частицы карбоната могут выступать в качестве мелкого наполнителя, повышая плотность упаковки и тем самым улучшая прочность при сжатии. Смешивание алюмосиликатного сырья с карбонатом до определенной степени, то есть разбавление, приводит к увеличению соотношения щелочной реагент/алюмосиликат. Это ускоряет реакцию геополимеризации и увеличивает степень прореагировавшего алюмосиликата, тем самым укрепляя геополимерную матрицу. В результате можно заменить определенное количество золы на карбонат без ухудшения механических свойств геополимера (эффект разбавления). Химический эффект связан с частичным растворением карбонатов в щелочной среде и появлением новых фаз. Эффекты наполнителя и разбавления проявляются для всех изученных композиций. Основное отличие влияния карбонатов щелочно-земельных металлов на свойства геополимеров, видимо, заключается в проявлении химического эффекта. Вследствие химической инертности 8 гСОз и ВаСОз по отношению к щелочи, даже после проведения МА, их действие, вероятно, ограничивается первыми двумя эффектами, следствием которых, как уже отмечено, является почти постоянная прочность, несмотря на уменьшение доли золы в композиции (рисунки 1 и 2 ). М агн ези т х ар актери зу ется м аксим альной реакционной способностью в со гласии с термодинамическими оценками. При взаимодействии МА-смеси (зола + MgC0з) со щелочью, как уже отмечено, образуется гидроталькит, в состав которого входит алюминий, который, наряду с кремнием, является главным элементом, составляющим основу геополимерной матрицы. Исключение части алюминия из геополимерного синтеза является, скорее, неблагоприятным фактором с точки зрения прочностных свойств. Кальцит занимает промежуточное положение между реакционно способным MgC 0 з и устойчивыми карбонатами стронция и бария. Необходимо иметь в виду, что «свежие» поверхности новообразованных фаз (для смесей золы с магнезитом или кальцитом) могут содержать активные центры, повышающие скорость конденсации © Калинкин А. М., Калинкина Е. В., Кругляк Е. А., Иванова А. Г., 2023 171