Наноструктурные изменения составляющих хризотилцементной пыли под воздействием разной величины кислотности среды и времени экспозиции

Введение. В статье рассматривается вопрос модифицирования исходного хризотилового волокна и их пучков под действием продуктов гидратации портландцемента и различной величины кислотности обрабатываемой среды. Приведено краткое обоснование актуальности темы исследования. Отмечено, что в последние годы большой научный и практический интерес вызывают вопросы производства композиционных материалов на основе природного и техногенного сырья, являющиеся перспективным направлением современной экономики. Доступность и низкая стоимость сырья, малые энергетические, транспортные и накладные расходы, снижающие себестоимость композитов, и, вместе с тем, высокие договорные цены и спрос на внутреннем и внешнем рынках создают предпосылки для увеличения объемов их производства. Целью работы является изучение поведения исходных волокон хризотила и их агрегатов в составе цементной составляющей под воздействием разной кислотности обрабатываемой среды. Задачи: Электронно-микроскопическое изучение поведения составляющих хризотилцементной пыли, подвергшейся воздействию агрессивной среды. Подсчет количества числа и размерных характеристик нановолокон и частиц пыли под воздействием различного времени выдержки агрессивного фактора. Микродифракционные исследования наноструктуры исследуемых образцов после воздействия кислых сред. Материалы и методы. Приводятся используемые в работе материалы и их характеристики, в частности, хризотилцементная пыль, содержащая волокна товарного хризотила, кислотность среды, время выдержки, микрои нановолокна, полученные после воздействия агрессивной среды. Образцы хризотилцементной пыли были отобраны на шиферном производстве №1 ОАО «БелАЦИ» и собраны в месте распиловки хризотилцементных изделий, прошли стадию диспергации с использованием центробежного сепаратора. В работе использована хризотилцементная пыль как обьект загрязнения окружающей среды и дальнейшего ее использования при производстве композиционных хризотилцементных изделий. Результаты. Представлены результаты исследований воздействия агрессивной среды на составляющие хризотилцементной пыли, их размерные характеристики и структурные наноизменения. Исследуемые пробы изучали в растровом ионно-электронном микроскопе при увеличении 200х, 500х, 5000х, 10000х и анализировали химический состав. Обсуждение. Приводятся результаты анализа полученных экспериментальных данных. Количественный состав волокон и агрегатов волокон в хризотилцементной пыли изменяется после ее экспозиции в кислой среде по сравнению с их количеством в исходной хризотилцементной пыли, а количество отдельных тонких волокон увеличивается, это объясняется тем, что в кислой среде происходит не только разрушение цементного камня, но и расщепление пучков волокон хризотила на микрои нановолокна. Выводы. Электронно-микроскопические исследования исходных товарных волокон хризотила и их пучков в цементной пыли показали изменения их размерно-количественных характеристик, в том числе продуктов гидратации портландцемента под воздействием фактора агрессивности среды.

Introduction. The article considers the issue of modifying the initial chrysotile fiber and its bundles by the action of hydration products of Portland cement and various acidity value of the treated medium. A brief justification of the relevance of the research topic is provided. It is noted that recently, issues of production of composite materials based on natural and man-made raw materials, which are a promising area of modern economics, have aroused great scientific and practical interest. The availability and low cost of raw materials, as well as low energy, transportation, and overhead costs, contribute to reducing the cost of composite materials. At the same time, the high contractual prices and strong demand in both domestic and foreign markets provide incentives for increasing production volumes. The aim of the research is to study the behavior of the initial chrysotile fibers and their aggregates in the composition of the cement component under the influence of different acidity of the treated medium. Research objective: to investigate the behavior of chrysotile cement dust components under an aggressive environmental condition with electron microscopy examination; calculation of the number and dimensional characteristics of nanofibers and dust particles under the influence of various exposure times of the aggressive factor; microdifraction studies of the nanostructure of the studied samples after exposure to acidic media. Materials and methods. The materials used in the research and their characteristics are given, in particular, chrysotile cement dust containing fibers of commercial chrysotile, acidity of the medium, exposure time, microand nanofibers obtained after exposure to aggressive medium. Samples of chrysotile cement dust were taken at the slate production No.1 of JSC "BelACI" and collected at the place of sawing of chrysotile cement products, underwent the stage of dispersion using a centrifugal separator. In the work chrysotile cement dust was used as an object of environmental pollution and its further use in the production of composite chrysotile cement products. Results. The results of studies on the influence of aggressive environment on the components of chrysotile-cement dust, their size characteristics, and structural nano-changes are presented. The studied samples have been examined in a scanning ion-electron microscope at magnifications of 200x, 500x, 5000x, 10000x, and their chemical composition have been analyzed. Discussion. The results of analysis of the obtained experimental data are given. Quantitative composition of fibers and aggregates of fibers in chrysotile cement dust changes after its exposure in acidic medium in comparison with their quantity in initial chrysotile cement dust, and the quantity of separate thin fibers increases, it is explained by the fact that in acidic medium there is not only destruction of cement stone, but also splitting of bundles of chrysotile fibers into microand nanofibers. Conclusions. Electron microscopic examination of initial commercial chrysotile fibers and their bundles in cement dust have shown changes in their dimensional and quantitative characteristics, including the products of Portland cement hydration under the influence of the factor of aggressiveness of the environment.