2.4.2. Исследования микроструктуры разрабатываемого композита

Сущность микроскопических методов анализа заключается в изучении кристаллооптических и других свойств строительных материалов на полученном с помощью электромагнитного излучения видимом увеличенном изображении исследуемого объекта. Исследование микроструктуры разрабатываемого композита проводилось с помощью микроскопического анализа на поляризационном микроскопе МИН-8, в котором используется электромагнитное излучение видимой области спектра (длина волны λ=400-760нм), также был использован растровый электронный микроскоп JSM 5600 фирмы JEOL.

Задачи, решаемые при исследовании структуры на РЭМ:

• изучение морфологии новых фаз;

• определение линейных размеров новообразований;

• качественный элементный анализ кристаллических новообразований (при микроанализе);

• выявление изменений структуры новообразований в процессе гидратации, схватывания и твердения составляющих композиций и вследствие других химических взаимодействий;

• сопоставление поверхности новых фаз с данными рентгенофазового анализа;

• определение структуры новообразований (кристалличность, аморфность).

Глава 3. Исследование физико-технических свойств и структуры полистиролбетона

Потребность в высокоэффективных теплоизоляционных материалах, применяемых для возведения многослойных ограждающих конструкций, обеспечивается цементными пенобетоном и полистиролбетоном, плитами из пенополистирола, имеющими ряд существенных недостатков, включая высокую стоимость и низкую прочность. Существенным недостатком для полистиролбетона является использование в качестве вяжущего портландцемента в связи с высокими и постоянно растущими ценами на цемент.

Альтернативой портландцемента в качестве вяжущего является использование ангидритового вяжущего. Энергозатраты на его производство приблизительно в 12 раз ниже по сравнению с энергозатратами на изготовление такого же количества портландцемента и в 3 раза ниже по сравнению со строительным гипсом [127]. Поэтому в качестве вяжущей матрицы в исследованиях использовался ангидрит техногенного происхождения (фторангидрит).

1. Исследование структуры полученного полистиролбетона

Основной проблемой получения качественного полистиролбетона на ангидритовой вяжущей матрице является оптимизация соотношения между его плотностью и необходимой прочностью в проектном возрасте. Первоначальные эксперименты выявили ряд достоинств данного материала, объяснимых с позиции синергетики композиционных материалов. В частности, установлено, что за счет взаимодействия карбоната кальция, присутствующего в составе фторангидрита, с активатором твердения обеспечивает дополнительное вспучивание пенополистольной бетонной смеси (рис. 3.1.а), обеспечивающее снижение средней плотности, повышение паро- и газопроницаемости и улучшение адгезии органических заполнителей с минеральной матрицей.

Известно, что контакты между частицами твердых веществ осуществляются через слои жидкости, которая должна хорошо смачивать их поверхности. Смачиваемость зависит как от химической природы твердого тела, так и свойств жидкости. Тонкие пленки жидкой фазы не только увеличивают истинную площадь контактов за счет повышения подвижности частиц, но и участвуют в изменении поверхностного потенциала твердой фазы и формировании адгезионно-когезионных контактов [128]. Поэтому, одним из условий формирования более прочных контактов в данной системе является создание промежуточных слоев из тонких пленок, обеспечивающих хорошую агдезию [129] полистирольных гранул к вяжущей матрице посредством применения поверхностно-активных добавок. При проведении экспериментов в качестве такой добавки использовалась смола древесная омыленная (СДО) [130] в количестве 0,3 %. Кроме того, СДО выступает в качестве пластифицирующей и воздухововлекающей добавки, способствуя улучшение удобоукладываемости смеси и повышению пористости ангидритовой матрицы.

Изучение микроструктуры полистиролбетона на ангидритовом вяжущем на поляризационном микроскопе МИН-8 показало, что макроструктура его, представленная на рис. 3.1.б, характеризуется хорошей адгезией ангидритовой матрицы к вспененным полистирольным гранулам и льняной костре.