Серпентин-новый перспективный компонент строительных смесей и растворов.

Ю.Ю. Александров, Г.П. Парамонов, Ю.В. Олейников, Горохов Ю.В.          

      Термин 'минеральные наполнители' охватывает большую группу неметаллических полезных ископаемых, характеризующихся единством технического назначения. Наполнители всегда являются добавкой к основному компоненту смеси, свойствами которого определяется техническая сущность и промышленное назначение готового изделия. Наполнители занимают до 70-80% всего объема строительных растворных смесей и позволяют сократить расход вяжущих без падения прочности растворов, уменьшить усадочную деформацию цементного камня, достигающую значений 2 мм/м, уменьшить значение коэффициента теплопроводности композиционных смесей [1]. В таблице 1 приведены основные физико-химические характеристики минеральных наполнителей, применяемых для приготовления строительных растворов и сухих смесей  [2]. Физико-химические свойства серпентина приведены для сравнения.

 Таблица 1.

   В ряду традиционных наполнителей серпентин выгодно отличается низким коэффициентом теплопроводности, почти равным коэффициенту теплопроводности асбеста. Хризотил-асбест и серпентин являются  гидросиликатами магнияи имеют одинаковый химический состав. В отличии от концерагенного хризатил-асбеста  измельченный серпентин является чешуйчатообразным экологически безопасным наполнителем, придающим строительным изделиям на основе известково-песчаных смесей теплоизоляционные и огнезащитные свойства. Целесообразно вводить в состав традиционно применяемых наполнителей, например, карьерного кварцевого песка, обогащенного частицами класса крупности 0,2-0,3 мм, тонкодисперсный серпентин с размером частиц 0,05-0,2мм.

Если не вводить более мелкие фракции заполнпителя, то в нем останется много пустот, которые требуют дополнительного количества вяжущего, что нежелательно по технико-экономическим соображениям, так и из-за  неизбежного увеличения водопотребности растворной смеси, поскольку водопотребность цемента значительно выше водопотребности вяжущего с серпентином. Введение молотого серпентина в состав строительных растворов и смесей повышает трещиностойкость и придает им  тиксотропные свойства. Средний химический состав серпентина Халиловского месторождения (Южный Урал) приведен в таблице ?2.

Таблица 2.

Серпентин Халиловского месторождения, содержащий в кристаллической решетке 12-14% кристаллизационной воды, может быть использован в конструкциях биологической защиты ядерных реакторов-как заполнитель для бетона или в виде засыпки [3].

     Термоактивированный при температуре 600°С-650°С серпентин является активным наполнителем, способным упрочнять композиционный строительный материал на основе растворов и сухих смесей за счет химического и физико-химического взаимодействия с другими компонентами.

При термоактивации серпентин разлагается с возможным образованием следующих продуктов:

Mg6[Si4O10] (OH)8R3 (Mg2SiO4)+SiO2+4H2O   (1)

Mg6[Si4O10] (OH)8R6MgO+4 SiO2+4H2O          (2)

Mg6[Si4O10] (OH)8R2MgSiO3+2 SiO2+4H2O     (3)

Mg6[Si4O10] (OH)8R4MgSiO3+2 MgO+4H2O    (4)

Исследование термодинамических констант этих реакций показало, что наиболее вероятна первая реакция разложения с образованием конечных равновесных продуктов-оливина-форстерита, диоксида кремния и воды.

Выделяющиеся в процессе термического разложения серпентина мелкодисперсный диоксид кремния и оксид магния в активной форме могут взаимодействовать с компонентами сухих смесей или строительных растворов с упрочняющим эффектом. Частички огнеупорной форстеритовой структуры (Mg2SiO4) термоактивированного серпентина могут придавать композициям на основе сухих смесей огнеупорные свойства.

     Природный термоактивированный серпентин является перспективным наполнителем строительных смесей и растворов, улучшающим их физико-механические и теплофизические свойства.

Библиографический список:

1.Ицкевич С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона, М, Высшая школа,1991.

2.Никольский Б.П. Справочник химика.М-Л.1962.

3.Егоров Ю.А.Серпентинит в защите ядерных реакторов.М,1973.