Structure and properties of magnesia stone obtained by activation of caustic dolomite

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The solution of the actual problem of deficit of reserves of raw materials with high MgO content by involving low-magnesian raw materials from dolomitized limestone into production is presented. For this purpose, it was proposed to increase the activity of the binder using preliminary mechanical activation in the vortex layer device. The aim of the study is to determine the effect of mechanical activation of caustic dolomite with plasticizers in the vortex layer device on the composition, structure and properties of magnesia stone.Materials and methods. Mechanical activation of the caustic dolomite was performed using a vortex layer device and the surface analysis of obtained specimens was carried out using a laser analyzer. X-ray analysis was used to determine the phase composition of the obtained specimens.Results. Regularities of hardening, phase composition of magnesia binders from duration of dispersion of caustic dolomite powder and concentration of plasticizing additives were investigated for the first time. A dense and strong matrix with high physical and mechanical properties is obtained. The effect of plasticizing additives based on lignosulfonate, polyester polycarboxylate and naphthalene sulfate formaldehyde on the composition, properties and structure of magnesia stone before and after activation of the binder is studied. The most effective additive concentrations were determined to increase the compression strength of magnesia stone from 35 to 120 % at the age of 28 days. The optimal duration range of activation was established and scientifically validated its impact on physical-chemical and morphological properties of the obtained specimens.Conclusions. Activation of magnesia binder with additives under optimal treatment conditions in the vortex layer device allows to obtain a magnesia stone with an adjustable set of properties: high density, compression strength in grades. The increase in strength of modified magnesia stones activated in vortex layer device with the addition of plasticizer is explained by higher density structure, low crystallite size and high density of dislocations.

About the authors

Yu. V. Bikaeva

Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Email: uliyaevstigneeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2382-1023

R. A. Ibragimov

Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Email: rusmag007@yandex.com
ORCID iD: 0000-0001-8879-1190

I. D. Tverdov

Innopolis University

Email: idtverdov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7524-3088

References

  1. Рахимов Р.З. Топливно-энергетический комплекс, экология и минеральные вяжущие вещества // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 3 (61). С. 67–74. doi: 10.52409/20731523_2022_3_67. EDN HOAOTX.
  2. Хозин В.Г. Перспективы развития отрасли строительных материалов в свете использования вторичных ресурсов // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2023. № 1 (11). С. 22–29. EDN NEVNVS.
  3. Ермилова Е.Ю., Камалова З.А. Композиционные портландцементы с комплексными минеральными добавками как решение проблемы утилизации техногенных отходов промышленности // Строительные конструкции, здания и сооружения. 2023. № 2 (3). С. 4–10. EDN KANWFM.
  4. Зырянова В.Н., Бердов Г.И. Магнезиальные вяжущие вещества из высокомагнезиальных отходов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2005. № 10 (562). С. 46–53. EDN PFAKQX.
  5. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. М. : Химия, 1978. 359 с.
  6. Воскресенская Л.Е. Некоторые аспекты получения магнезиальных вяжущих нового поколения // Образование. Наука. Культура : мат. Междунар. науч. форума. 2016. С. 857–862. EDN ZNZXHB.
  7. Марчик Е.В. Твердение магнезиального цемента на основе каустического доломита // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2010. № 3. С. 10–14. EDN GBOZIK.
  8. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В. Прочность композитов на основе модифицированного портландцемента, активированного в аппарате вихревого слоя // Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 1. С. 35–41. doi: 10.33622/0869-7019.2021.01.35-41. EDN UZUOSG.
  9. Малкин А.И. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 2. С. 239. EDN OWEPSL.
  10. Голик В.И., Титова А.В. Комбинированные технологии активации минерального сырья // Горная промышленность. 2021. № 5. С. 100–105. doi: 10.30686/1609-9192-2021-5-100-105. EDN NNYLBN.
  11. Ибрагимов Р.А., Потапова Л.И., Королев Е.В. Исследование структурообразования активированного наномодифицированного цементного камня методом ИК-спектроскопия // Известия Казан-ского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. № 3 (57). С. 41–49. doi: 10.52409/20731523_2021_3_41. EDN XHUPYY.
  12. Косарева А.В., Савицкая Ю.А., Харламова К.И. Оценка эффективности методов фракционирования дисперсных микрочастиц // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2024. № 1 (12). С. 100–103. EDN AENNLJ.
  13. Вдовин Е.А., Буланов П.Е., Строганов В.Ф. Повышение характеристик дорожных цементогрунтов кремнийорганическими соединениями // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 4 (66). С. 301–309. doi: 10.52409/20731523_2023_4_301. EDN JZUJND.
  14. Makó É. The effect of quartz content on the mechanical activation of dolomite // Journal of the European Ceramic Society. 2007. Vol. 27. Issue 2–3. Pp. 535–540. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2006.04.170
  15. Tole I., Habermehl-Cwirzen K., Rajczakowska M., Cwirzen A. Activation of a raw clay by Mechanochemical process — effects of various parameters on the process efficiency and cementitious properties // Materials. 2018. Vol. 11. Issue 10. P. 1860. doi: 10.3390/ma11101860
  16. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М. : Наука, 1972. 307 с.
  17. Гаджиев А.М., Курбанов Р.М., Хаджишалапов Г.Н., Хежев Т.А. Влияние зернового состава заполнителя на свойства жаростойкого базальтового бетона // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2017. Т. 44. № 3. С. 146–155. doi: 10.21822/2073-6185-2017-44-3-146-155. EDN ZWDGFD.
  18. Вольф А.В., Маноха А.М., Аладикова О.Е. Влияние модифицирующих добавок на свойства магнезиальных вяжущих веществ // Ползуновский альманах. 2019. № 2–1. С. 49–52. EDN WDSMQR.
  19. Черных Т.Н., Ульрих Д.В., Криушин М.В. Регулирование подвижности хлормагнезиальных композиций // Инженерный вестник Дона. 2021. № 12 (84). С. 409–419. EDN AGLGYY.
  20. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В., Дебердеев Т.Р., Лексин В.В. Прочность тяжелого бетона на портландцементе, обработанном в аппарате вихревого слоя // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 28–31. EDN ZRPHGT.
  21. Bikaeva Y., Ibragimov R., Korolev E., Kiyamov I., Kiyamova L. Low-temperature calcination composite binder from dolomite and its application to facing board materials // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 19. P. e02338. doi: 10.1016/j.cscm.2023.e02338
  22. Макридин Н.И., Королев Е.В., Максимова И.Н. Структурообразование и конструкционная прочность цементных композитов : монография. М. : МГСУ, 2013. 152 с. EDN ROKBIJ.
  23. Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ. М., 2007. 672 с. EDN MUYCUL.
  24. Зимич В.В., Крамар Л.Я., Черных Т.Н., Пудовиков В.Н., Перминов А.В. Особенности влияния добавки золя гидроксида железа на структуру и свойства магнезиального камня // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2011. № 35 (252). С. 25–32. EDN OJNPPD.
  25. Винокуров С.Е., Куликова С.А., Крупская В.В., Тюпина Е.А. Влияние характеристик порошка оксида магния на состав и прочность магний-калий-фосфатного компаунда для отверждения радиоактивных отходов // Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. №. 4. С. 450–457. doi: 10.1134/S0044461819040042. EDN ZAQDRB.
  26. Строкова В.В., Айзенштадт А.М., Сивальнева М.Н., Кобзев В.А., Нелюбова В.В. Оценка активности наноструктурированных вяжущих термодинамическим методом // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 3–9. EDN TJDRAB.
  27. Ибрагимов Р.А., Королев Е.В., Бикаева Ю.В., Ларионов И.С. Краевые углы смачивания порошков кварца и каустического доломита после механомагнитной обработки // Строительные материалы. 2024. № 3. С. 64–70. doi: 10.31659/0585-430X2024-822-3-64-70. EDN CUIUFP.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».