Материалы и методы исследования

Характеристики исходных компонентов

Для приготовления композиционного материала в качестве вяжущего использовался порошкообразный фторангидрит, соответствующий ТУ 5744−132−5 807 960−98. В качестве легкого заполнителя — гранулы из пенополистирола. Для повышения прочности ангидритовой композиции, в качестве армирующей добавки использовалась костра, являющаяся распространенным и дешевым сырьем. Альтернативным вариантом в качестве армирования использовалось базальтовое волокно. Для улучшения сцепления пенополистирольных гранул с ангидритовой матрицей использовались пластифицирующие и воздухововлекающие добавки в виде смолы древесной омыленной. Для затворения смеси использовалась обычная водопроводная вода комнатной температуры.

Характеристики и минералогический состав фторангидрита

Используемый фторангидрит — порошкообразный отход производства ПО «Галоген» содержит в своем составе, согласно [50], более 92% безводного сульфата кальция CaSO₄, остальное представлено фтористым кальцием CaF₂ и карбонатом кальция.

Необходимо отметить, что для улучшения экологической обстановки в местах сброса фторангидрита часть этого побочного продукта ПО «Галоген» нейтрализует известняковой мукой. Нейтрализованный таким образом фторангидрит, из-за нейтрализации известняковой мукой при замешивании раствора вспучивает формуемую массу из-за взаимодействия с серной кислотой, что позволяет дополнительно повысить пористость разрабатываемого полистиролбетона.

Таблица 2.1. Химический состав фторангидрита.

Гранулометрический состав фторангидрита представлен в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Гранулометрический состав фторангидрита.

Таким образом, 73% порошка фторангидрита представлены мелкими частицами с размером менее 2,5 мм, среди них преобладают частицы порошка с размером менее 1,25 мм (более 62%). Удельная поверхность фторангидрита сухой нейтрализации составляет 600 — 800 кг/м², плотность 2250 — 2920 кг/м³.Насыпная плотность в сухом состоянии 700 — 900 кг/м³. Растворимость фторангидрита составляет 1,6 — 1,9 г/л. При проведении экспериментов фторангидрит крупных фракций подвергался помолу и просеиванию на сите № 0,08 мм.

При проведении исследований была использована пылевидная фракция фторангидрита с размером частиц менее 1,00 мм; крупная фракция перед использованием подвергалась помолу в лабораторной мельнице.

Изучение микроструктуры фторангидрита на растровом электронном микроскопе «Stereosсan S-200» показало, что структура его, представленная на рис 2.1а, характеризуется порошкообразными частицами различной дисперсности.

[Введите текст].

Рис. 2.1. Микроструктура фторангидритового порошка х1200 (а), (б) — рентгенограмма фторангидрита На рентгенограмме фторангидрита (рис. 2.1.б) наблюдаются отражения соответствующие нерастворимому ангидритуCaSO₄ (d = 3,50; 2,84 А), растворимому ангидриту — CaSO₄ (d = 2,80; 5,47 А), флюориту CaF₂ (d = 3,14; 1,93; 1,65 А), кальциту CaCO₃ (d = 3,03; 5,47 А), и присутствуют отражения незначительной интенсивности соответствующие двуводному гипсу CaSO₄ 2H₂O (d = 4,27; 7,72 А). При рентгенофазовом анализе использованы дифракционные характеристики ангидрита по данным В. С. Горшкова.

На рис 2.2. представлена термограмма фторангидрита ПО «Галоген», при температуре 140 єС и 180 єС происходит удаление гидратной воды.

Рис 2.2. Термограмма фторангидрита предприятия ПО «Галоген».

При 330 — 370 єС происходит перестройка решетки с образованием нерастворимого ангидрита, при 910 єС происходит необратимое превращение растворимого ангидрита в нерастворимый.

Стоимость ангидрита на сегодняшний день составляет 30 руб/тонна.