Свойства перлита Береговского месторождения —
Как показал ряд исследований, перлит в бетоне активно взаимодействует с компонентами твердеющего цементного камня, особенно при гидротермальной обработке. Однако свойства перлитового заполнителя как активной добавки изучены недостаточно.
Целью настоящей работы было изучить физико-химические свойства перлита, процесс его вспучивания, а также свойства вспученного перлитового заполнителя как активной гидравлической добавки н, в частности, процессы взаимодействия перлита с минералами портландцементного клинкера.
В качестве исходного был взят перлит Береговского месторождения (Закарпатье, гора Шиной), имеющий химический состав (в ut) Si02 — 74.71; А12Оз—12,67; Fe20,— 1,09; СаО —0,24; MgO — 0.6; SO — 0,22; R20 — 4,4; п.п.п. — 5,3.
Петрографический анализ исходного перлита показал, что основная масса его состоит из стекла с показателем светопреломления 1,500±0.002 с характерной перлитовой структурой, выражающейся наличием трещин, хотя и не совсем четко выраженных. Однородность стекла нарушается большим количеством кристаллитов, имеющих флоидальную текстуру. Осовная за правильной таблитчатой формы, единичных зерен кварца неправильной формы, мелких зерен магнетита и пр. Вторичные минералы встречаются в виде тонких чешуек сероватого цвета возможно относятся к группе каолинита
Количество основной стекловатной массы составляет 75%.
Были проведены термографические исследования и сняты инфракрасные спектры поглощения исходном перлита. На термограмме сырого перлита (рис. 1) фиксируются широкий размытый эндотермический эффект н интервале температур 100—400СС и второй, что большой, но более резкий при 500—600СС. Первый эффект обусловлен выделением воды из перлитовой породы, второй, по всей вероятности. связан с дегидратацией вторичных минералов, в основном глинистых, наличие которых в перлитовой породе было подтверждено петрографическим анализом.
Инфракрасные спектры сырого перлита и перлита, обожженного при температуре 300 и 700°С (рис. 2). снимали на спектрометрах ИКС-14 и ИКС-11. Общий вид спектра сырого перлита в диапазоне 700—1200 характерен для щелочно-алюмосиликатных стекол. Вода в данном образце дает полосу деформационных ОН-колебаний при 1625 сиг и интенсивную полосу валентных ОН- колебаний при 3500 см~К Инфракрасный спектр перлита, обожженного при 300°С, существенные изменения. Выделение воды из перлита приводит к ослаблению полосы валентных колебаний н практически полному исчезновению полосы деформационных ОН-колебаний. Наблюдается значительное смещение полосы валентных колебаний (Si—О—Si) в область низких частот (от 1100 до 970 сиг) .Между полосами вазелинового масла появляется сильная полоса при 1400 см2. В силикатах здесь обычно встречаются с поглощением ионов С03 Инфракрасный спектр перлита, обожженного при 700“С, почти аналогичен спектру перлита, обожженного при 300°С. Относительное увеличение валентных колебаний по сравнению с деформационными в обожженном перлите, совпадающее с данными Келлера и Пиккета, может указывать на присутствие в исследуемом перлите значительного количества воды в виде группы ОН.
Определение активности перлита производили по методу поглощения извести из ее водного раствора при 20оС, причем исследовали активность как вспученного, так и невспученного перлита. Результаты исследования показывают, что вспученный перлит является активным кремнеземистым материалом, относясь к среднеактивным минеральным добавкам. За один месяц вспученный перлит поглощает 107.8 СаО из ее водного раствора. По активности вспученный перлит равнозначен или даже превосходит такие активные минеральные добавки как пепел, пемза и др. Высокая активность вспученного перлита объясняется наличием в его составе аморфного кремнезема, обладающего большой удельной поверхностью. Природный не вспученный перлит оказался менее активным, что можно объяснить его менее развитой удельной поверхностью.
Перлитовые породы, как известно, содержат в своем составе щелочи. Однако присутствие свободных щелочей нежелательно. Влияние щелочей, содержащихся в перлите, на свойства бетона пока изучено мало, между тем вопрос этот представляет значительный интерес с точки зрения кинетики перехода щелочей из вспученного перлита в раствор. Учитывая, что в перлите не содержится в значительных количествах каких-либо других соединений могли бы легко переходить в раствор, кинетика перехода щелочей в раствор изучалась нами методом измерения.
Изучен процесс взаимодействия вспученного перлита с минералами портландцементного клинкера C»S. C2S, С3А и C4AF при их твердении в обычных условиях и при автоклавной обработке (8 ст.и, 8 ч). Для этого приготовляли образцы, состоящие из о-4» вспученного перлита и 50% соответствующего минерала. После одного месяца твердения в обычных условиях и после автоклавной обработки образны подвергали петрографическому термографическому и рентгенографическому анализам. Шлифы затвердевшей смети перлит + C3S или C2S в проходящем свете, кроме обычных фаз, характерных для гидратированных C3S и C2S, содержат зерна вспученного перлита, которые в местах контакта с вяжущим, пр краям зерен, сильно изменены, корродированы и превращены в бурый полупрозрачный гель, представляющий собой тродукт взаимодействия кремнезема встхчеиио- го перлита с продуктами гидратации C3S н C2S.
Таким образом, при изучении физико-химических свойств перлита Береговского месторожденияя исследования процесса его вспучивания устанозлена оптимальная температура вспучивания 1150°С, время выдержки при этом температуре 20 сек.
Вспученный перлит является активной кремнеземистой добавкой, относясь к среднеактнвным минеральным добавкам.
Изучение кинетики изменения электропроводности суспензии перлита в воде за период 48 ч показало, что за это время щелочи незначительно переходят в раствор, находясь в перлите е достаточно прочно связанном состояния.