Силикатное стекло как вяжущее

Силикатное стекло как вяжущее
Это сообщение было отмечено как "Полезное"
Доброго всем времени суток, господа специалисты!

С недавних пор начал мучить вопрос о возможности применения боя силикатного стекла в качестве вяжущего материала.
Поясню свою позицию. Исходя из того, что химсостав стекла условно описывается формулой Na2O·CaO·6SiO2, а также учитывая способность стекла к выщелачиванию в водных растворах теоретически возможно образование на поверхности частицы стекла тонкого слоя аморфного кремнезема. Предполагая, что этот слой может быть достаточно активным, (а также в условиях присутствия в растворной фазе выщелочившегося NaOH, который незначительно повышает рН среды) при присутствии в растворе Са(ОН)2 возможно образование силикатов кальция.

Провел эксперимент - кипятил крупный бой стекла (от 1 мм и выше) в растворе Са(ОН)2. По истечению примерно 3 часов поверхность стекла в некоторых местах стала матовой, что не было связанно с загрязнением его поверхности - осколки были промыты вручную.

Прошу констатировать, есть ли в данной идее хоть капля здравого смысла?
Была ли полезна информация?
Цитата
Прошу констатировать, есть ли в данной идее хоть капля здравого смысла?

Извините, скорее нет, чем есть. А какое, собственно, вещество должно проявить вяжущие свойства? Что-то на минералы цементного клинкера мало похоже, на другие известные вяжущие при гидратации - тоже.
Была ли полезна информация?
Бой стекла можно использовать в качестве заполнителя. Если этот бой девать некуда, то там ему самое место.
Или сдавать его как вторсырьё на производство стеклотары или листового стекла.
Сделать из него "жидкое стекло" не получится.
Была ли полезна информация?
Цитата
Извините, скорее нет, чем есть. А какое, собственно, вещество должно проявить вяжущие свойства? Что-то на минералы цементного клинкера мало похоже, на другие известные вяжущие при гидратации - тоже.
ну если рассуждать логически, то данный процесс отчасти должен быть подобен тому, что происходит при смешивании тонкоизмельченного песка с известью. Когда в свое время писал диплом по газобетону, применял в работе комплексный газообразователь, включающий феросилиций. Последний в водно-щелочной среде извести разлагается на оксиды железа и аморфный кремнезем, который в свою очередь активно реагирует с известью уже при комнатной температуре с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция (B).

Цитата
Исследование кристаллической структуры каркаса бетона петрографическим, дифференциально-термическим и электронно-микроскопическим методом показало, что наличие свободного кремния, полученного после диссоциации ферросилиция, создает условия для формирования низкоосновных гидросиликатов типа тоберморита.

При просмотре поверхности среза бетона под микроскопом такие зоны визуально наблюдаются и на определенном расстоянии друг от друга. Их количество и плотность расположения зависят от степени дисперсности исходного ферросилиция, его количества и гомогенности исходной смеси. Эти упрочненные зоны в срезе бетонной поверхности в сочетании с обычной структурой бетона напоминают конгломератную систему, в которой разнородные и разнопрочные включения синтезированы единовременно.
Цитата из журнальной статьи.

Остается открытым вопрос касательно активации процессов образования аморфного кремнезема на поверхности гранул стекла. Однако и тут существует способ активизировать этот процесс путем частичного выщелачивания поверхности стекла слабыми растворами кислот.

image


P.S. Признаюсь, тема названа некорректно.
Изменено: s_2_dent - 22.06.15 19:08
Была ли полезна информация?
А что будет, если размолоть помельче цемента?
Не то же, что с граншлаком?
И ведь стекло бывает очень разное. Старое стекло - вроде бы уже кристаллическое, не аморфное.
И варят очень разное стекло - легкоплавкое для пеностекла например.
Вообще, есть ли аналогия с шлаком, который очень отличается по свойствам.
Хотя о чём говорить, специально сваренное стекло - дороже клинкера, а старое со свалки - оплывшее (сам видел) после горения свалки и последующего медленного охлаждения наверняка закалённое, кристаллическое, не аморфное.
Была ли полезна информация?
Стекло - "по определению" аморфно!
Была ли полезна информация?
Думаю, что стекло даже после частичного расплавления остаётся стеклом с прежним химсоставом.
Если производить измельчение на "активирующих" мельницах, типа вибрационной или дезинтеграторе? Как для силикальцита. Имеем же мы эффект повышения реакционной активности песка.
Была ли полезна информация?
Predator,
предполагаю что в случае стекла уместна аналогия с доменным шлаком.
-Один и тот же по химсоставу шлак может быть граншлаком - с определённым соотношением аморфной и кристаллической фаз, причём это соотношение (при том же химсоставе) в заметной мере зависит и от скорости охлаждения расплава, и от срока хранения. Аморфная фаза активна по той же причине, что клинкер.
-А может быть шлаком из отвалов, расплав которого не обрабатывается водой, просто большой его объём медленно кристаллизуется, и при этом в виде кристаллов выделяются его компоненты - неактивный кремнезём, другие оксиды. Скорее всего и в этом случае всё-таки остаётся какой-то небольшой процент аморфной фазы. Предполагаю это потому, что при размоле этой смеси кристаллов какая-то активность тоже получается, о чём регулярно сообщают покупатели мельниц - (так и не смог выставить на форуме мою фирму, мой сайт, хотя "кармы" хватает) -попытаюсь сейчас выложить описание их попыток, там есть пробы и граншлака, и отвального щебня, и золы - предварительные, не секретные результаты.
-Верно, есть зависимость - причём больщая- активности от способа размола и от удельной поверхности. Не встречал, чтобы на других мельницах получались такие результаты.
Я по-прежнему не материаловед, поэтому просто излагаю мнение знакомых специалистов, уж как смог их понять. Внимательно слушаю их, и пытаюсь использовать когда совпадает с моими рабочими гипотезами.
Была ли полезна информация?
s_2_dent,

Химсостав "брутто" - видимо ещё не всё.
Говорят, что если размолоть смесь песка, извести, и окиси алюминия - цемент не получится, а вот после их спекания-споавления - это и есть цемент. Для этого и обжигают клинкер.
Причём химсостав цемента столетней давности и сегоднящнего - практически одинаковый, а вот результат зависит не только от размола, но и от режимов обжига и охлаждения, причём как и у граншлака результат зависит от скорости охлаждения клинкера.

Со стеклом не проще, возможно и посложнее. Отдельная, очень специфическая отрасль. Это для нас всё что прозрачно - стекло.

Не уверен, но ЗАКАЛЁННОЕ (долгое время выдержанное в нагретом до размягчения виде) стекло содержит кристаллическую фазу.
И точно знаю, что стекло столетней давности невозможно резать не только стеклорезом, но даже великолепным дедовским "алмазом" - трещина идёт не туда куда положено. Стекло от старости становится анизотропным. А это признак кристаллических структур.

Однажды завернул на сверкающее на солнце поле у дороги - оказалось это двухметровый пласт оплавленного стекла, в нём можно различить остатки бутылок, банок. Понял так, что это бывшая свалка. Для интереса попробовал разбивать молотком эти остатки - они ненормально прочные, при слабом ударе молотка не разбиваются, а при сильном - опасно разлетаются, как разбрасываемые пружиной. Похоже после горения свалки этот толстый слой очень медленно остывал и кристаллизовался. Поищу эти свойства стекла в интеренете.

Ещё: Была идея использовать это стекло для пеностекла, но случайно именно в это время обратились со стекольного завода для использования моей мельницы для этой цели. Они разъяснили, что будут изготавливать для пеностекла специально сваренное стекло, легкоплавкое, охлаждаемое при остывании водой (предполагаю что оно будет с большим процентом аморфной фазы). Когда я заикнулся об использовании свалки - сказали что то стекло стало закристализованным, закалённым, и ПОЭТОМУ тугоплавким, как кварц.

Так что можно предположить, что свежее стекло возможно годится для изготовления чего-то напоминающего цемент, а старое, со свалки - наверно нет. И не хотелось бы понюхать даже немножко пыли молотого стекла, наверно она в виде микроиголочек.
Была ли полезна информация?
Да вот, посмотрите, специальные меры принимают чтобы стекло было не кристаллическим.
http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/steklomassa-3.shtml
Была ли полезна информация?
Господа! Благодарю за активность, но мы немного отклоняемся от темы..
Касательно шлака - средний химсостав его 35-45%СаО и столько же SiO2. Шлак сам по себе обладает гидравлическими свойствами при требуемых Рн, поэтому сравнивать его со стеклом нельзя.
Говоря о стекле - не важен факт того, аморфное оно или нет. Важнее его способность к частичному выщелачиванию, или, если хотите, гидролизу силикатов натрия в водной среде. По классической реакции -
Na2SiO3=Na2O+SiO2,
или в водном растворе
Na2SiO3+2H2O=2NaOH+H2SiO3 (осадок).
В водной среде после частичного гидролиза стекла образующийся кремнегель снова реагирует с щелочью с получением растворимых силикатов с низким модулем (условно-"жидкое стекло"), и наступает некоторое равновесное состояние, которое сопровождается повышенным уровнем Рн водной среды.

image

Опытным путем (не мной) определено, что тонкоизмельченное стекло благодаря вышеописанному эффекту обладает условно выжущими свойствами, хотя фактически - это процессы реструктуризации.
Цитата
Стеклопорошок готовили из боя тарного и строительного стекла помолом в лабораторной вибромельнице до различной удельной поверхности 550 + 10; 950 + 10 м2/кг. Полученные порошки затворяли водой до образования пластичного теста. Отформованные образцы размером 20 × 20 × 20 мм выдерживали 3 ч и пропаривали по режиму 3 + 6 + 2 ч при температуре 95 0С. Анализ полученных результатов свидетельствует о влиянии степени измельчения на прочностные показатели. Увеличение удельной поверхности от 550 до 950 м2/кг сопровождается повышением прочности почти в 3 раза, которая достигает 2 МПа

Можно предположить, что содержащийся в растворе силикат натрия вступит в реакцию обмена с известью с образованием силиката кальция, а затем и гидросиликатов.
Была ли полезна информация?
Если не ошибаюсь, полученные вами 950 м2/кг это в 3 раза больше, чем у цемента. И полученная прочность 2 МПа в 20 раз хуже цемента.
Стекло видимо было свежее, не со свалки, а значит дорогое для крупнотоннажного использования..
Вы планируете какое - то практическое применение?
Наверняка с добавкой химии можно получить результат в 10 раз лучше, но ведь даже этого будет недостаточно. Вы что-то планируете в этом направлении?
Спрашиваю потому, что периодически получаю извещения о необыкновенных свойствах, получающихся при сверхтонком размоле, а потом известия от покупателей пропадают совсем. Или их здоровью сверхтонкий размол слишком повредил, или настолько хороший результат, что его резко засекретили. Надеюсь что не здоровье, также не верю в суперуспехи, видимо что-то третье.
Больше всего таких известий о размоле кварца.
Насчёт использования молотого кварцевого песка что-нибудь сообщите?
Была ли полезна информация?
Я конечно дико извиняюсь, но "Опытным путем ( не мной ) определено....".
Ну и да, как описано в цитате, это во-первых затворение чистого стеклянного порошка, и, как я писал ранее, во-вторых к процессам гидратации никоим образом не относится, чистая реструктуризация. Моя идея - синтез именно новых соединений из стекла и извести.
Пока-что а-ля "сверхпрочностей" я не поимел, был только "дубовый" опыт по грубому измельчению стеклобоя до прим.0,1...0,3 мм с последующим его смешиванием с негашеной известью, получением жесткой смеси и последующей пропаркой при 95 8 часов. На выходе - какие-нибудь 10 кгс/см2, что не знаю к чему приписать...
Впрочем, "эксперимент не завершен".
Изменено: s_2_dent - 25.06.15 20:18
Была ли полезна информация?
Стекло – это множество атомов, соединенных между собой оксидными и пероксидными мостиками.
Пример: Са-O-Si-О-Si или Na-O-Si-O-O-Si.
Что Вы им (атомам) можете предложить, чтоб они разорвали свои связи и создали нужные .
Добавки химии? Какой? Измельчить, а смысл? Выщелачивания - сколько лет или веков эта реакция будет продолжаться, чтобы достичь каких-нибудь результатов?
Температура, еще понимаю – увеличить скорость реакции.
ИМХО, идея выеденного яйца не стоит.
s_2_dent, можно с Плавиковой кислотой, что-нибудь и получатся, но не советую и пробовать.
Была ли полезна информация?
Читают тему (гостей: 1)