Аспекты определения агрегативной стабильности водных суспензий минеральных порошков для строительных композитов

Бесплатный доступ

Введение. При использовании водных суспензий минеральных тонкодисперсных систем природного и техногенного происхождения в качестве активных добавок при получении бетонных композитов важным фактором их эффективного применения является соблюдение агрегативной и седиментационной устойчивости частиц твердой фазы до введения ее в реакционную смесь. Методы и материалы. В работе показан, на примере суспензии из тонкодисперсного порошка полиминерального песка месторождения «Холмогорское» Архангельской области (средний размер частиц 195 нм), алгоритм количественной оценки критериев устойчивости согласно положениям теории ДЛФО. Для успешной оценки агрегативной устойчивости данной коллоидной системы помимо экспериментального определения величины дзета-потенциала частиц необходимы эксперименты по определению аналоговой величины постоянной Гамакера, которая для исследуемого минерального песка составила 0,5 • 10-20 Дж. В данной работе представлены результаты анализа по критериям Uвз и Vсед дисперсной системы (водной суспензии) полиминерального песка, рассчитанные с учетом аналоговой величины постоянной Гамакера, величины дзета-потенциала и размерных характеристик частиц ее твердой фазы, физико-химических свойств дисперсионной среды. Результаты и обсуждение. Показано, что определяющим фактором агрегативной устойчивости суспензии является электростатический барьер взаимодействия частиц. Путем теоретического расчета установлено, что нарушение агрегативной устойчивости системы может наступить, когда дзета-потенциал ее частиц достигнет значения порядка 10-4 мВ (практически изоэлектрическое состояние). Для оценки кинетической (седиментационной) устойчивости данной суспензии - устойчивости к действию силы тяжести, то есть способности противостоять расслоению дисперсной системы за счет различия в плотностях частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды - предлагается использовать кинетический параметр седиментации - ее скорость. Заключение. Для исследуемого нами объекта в водной дисперсионной среде, усредненные размерные характеристики которого составляют 195 нм, скорость седиментации V - 4 нм/сек. При такой скорости осаждения частиц твердой фазы можно считать дисперсную систему на основе тонкораздробленного полиминерального песка месторождения «Холмогорское» седиментационно устойчивой.

Еще

Бетонный композит, агрегативная и седиментационная устойчивость, аналоговая величина постоянной гамакера, скорость седиментации

Короткий адрес: https://readera.org/142231841

IDR: 142231841   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2022-14-1-5-10

Список литературы Аспекты определения агрегативной стабильности водных суспензий минеральных порошков для строительных композитов

  • Хархадин А.Н., Нелюбова В.В., Попов А.Л., Строкова В.В. Топология измельчения микро- и нанодисперсных материалов различного минерального состава // Региональная архитектура и строительство. 2017. № 2(31). С. 5–12.
  • Кобзев В.А., Сивальнева М.Н., Нелюбова В.В. Высококонцентрированная алюмосиликатная вяжущая суспензия из гранодиорита. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2019. №14(66). С. 73–83.
  • Морозова М.В., Айзенштадт А.М., Акулова М.В., Фролова М.А., Шаманина А.В. Оценка возможности использования порошков полиминеральных кремнеземсодержащих песков в качестве гидрофобизирующего покрытия // Нанотехнологии в строительстве. 2021. Т. 13, № 4. С. 222–228. DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-4-222-228.
  • Королев Е.В. Перспективы развития строительного материаловедения // Региональная архитектура и строительство. 2020. № 3. С. 143–159.
  • Лунина М. А. Основные закономерности агрегативной устойчивости и коагуляции лиофобных коллоидных систем // Сборник научных трудов 10-й международной конференции по магнитным жидкостям. Сентябрь. Плес. Россия. 2002. С. 4–10.
  • Айзенштадт А.М., Дроздюк Т.А., Данилов В.Е., Фролова М.А., Гарамов Г.А. Активность поверхности порошков бетонного лома // Нанотехнологии в строительстве. 2021. Т. 13, № 2. С. 108–116. DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-2-108-116.
  • Айзенштадт А.М., Данилов В.Е., Дроздюк Т.А., Фролова М.А., Гарамов Г.А. Интегральные показатели качества отработанного бетона для вторичного использования // Нанотехнологии в строительстве. 2021. Т. 13, № 5. С. 276–281. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-5-276-281.
  • Данилов В.Е., Шинкарук А.А., Айзенштадт А.М., Дроздюк Т.А., Фролова М.А. Агрегативная устойчивость водной суспензии тонкодисперсного базальта // Нанотехнологии в строительстве. 2018. Т. 10, № 6. С. 77–90. DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2018-10-6-77-90.
  • Дерягин Б. В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука, 1986. 206 с.
  • Волков В.А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебник. – 2-е изд. СПб.: Лань, 2015. 672 с.
  • Бойнович Л.Б. Дальнодействующие поверхностные силы и их роль в развитии нанотехнологии // Успехи химии. 2007. Т. 76, № 5. С. 510−528.
  • Цао Гочжун, Ин Ван. Наноструктуры и наноматериалы. Синтез, свойства и применение. Пер. с англ. А.И. Ефимова, С.И. Каргов. М.: Научный мир, 2012. 520 с.
  • Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности: учебник-монография. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2008. 568 с.
  • Айзенштадт А.М., Лесовик В.С., Фролова М.А., Тутыгин А.С. Элементы физикохимии поверхности высокодисперсных систем // Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М. В. Ломоносова. Архангельск: САФУ, 2015. 145 с.
  • Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 368 с.
  • Фролова М.А., Тутыгин А.С., Айзенштадт А.М., Лесовик В.С., Махова Т.А., Поспелова Т.А. Критерий оценки энергетических свойств поверхности // Наносистемы: физика, химия, математика. 2011. № 2 (4). С. 120–125.
  • Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Смачивающие пленки. М.: Наука, 1984. 160 с.
  • Айзенштадт А.М., Королев Е.В., Дроздюк Т.А., Данилов В.Е., Фролова М.А. Возможный подход к оценке дисперсионного взаимодействия в порошковых системах // Физика и химия обработки материалов. 2021. № 3. С. 40–48. DOI: 10.30791/0015-3214-2021-3-40-48.
  • 19 Danilov V.E., Korolev E.V., Ayzenshtadt A.M. Measuring the contact angles of powders by the sessile drop method. Inorganic Materials: Applied Research. 2021; 12(3): 794–798.
  • Гельфман М.И. Ковалевич О.В. Юстратов В.П. Коллоидная химия: учебник. СПб.: Лань, 2010. 336 с.
  • Данилов В.Е. Механосинтез тонкодисперсного кремнезема для получения вяжущего на основе полисиликата натрия // Строительство - формирование среды жизнедеятельности: сборник научных трудов XX Международной межвузовской научно-практической конференции. Москва: НИУ МГСУ, 2017. С. 798–800.
  • Ayzenshtadt A.M., Frolova M.A., Sokolova Y.V., Drozdyuk T.A. (2022) Control of Physical and Chemical Processes at the Phase Boundary in the Formation of Building Composites. Digital Technologies in Construction Engineering. Lecture Notes in Civil Engineering. 2022; 173: 209–215 Springer, Cham. Available from: https://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_27.
Еще
Статья научная