Введение. Наночастицы оксидов железа благодаря своей высокой магнитовосприимчивости нашли широкое применение в различных отраслях. Так, например, в промышленности их используют для создания сверхмощных магнитов, записи информации со сверхвысокой плотностью; в медицине – для переноса лекарств и в качестве контрастного средства в магнитно-резонансной томографии [1, 2]. В строительстве благодаря своей доступности и антикоррозионной устойчивости широкое распространение получили частицы магнетита FeO×Fe2O3. Известно их применение в качестве компонента бетонной смеси [3–5]. Введение такой добавки в исходный состав позволяет получать бетоны, обладающие свойствами радиационной защиты, устойчивые к воздействию кислотной среды [6]. Применяемые в конструкциях реакторов, они обеспечивают отвод тепла и защиту от излучения [7, 8]. Кроме того, добавка частиц магнетита позволяет получать магнитовосприимчивый бетон [9]. Обладая рядом уникальных свойств, бетон с добавкой магнетита может быть использован при строительстве защитных сооружений на полигонах захоронения радиоактивных отходов.Для применения магнитных частиц требуется создание устойчивых коллоидных растворов, которые будут сохранять стабильность в течение необходимого времени. В таком случае частицы твердой фазы равномерно распределяются по всему объему, создавая единую однородную структуру композита.Известно, что при размере частиц500-2000 нм коагуляция твердой фазы в магнитных жидкостях не происходит [10]. Получение дисперсной фазы такой размерности осуществляется либо путем измельчения материала на механических или коллоидных мельницах, а также ультразвуком, либо путем химических реакций, позволяющих направленно изменять состав вещества до определенного роста новой фазы [11].Целью проведенных исследований стала оценка возможности получения агрегативно устойчивой высокодисперсной добавки магнетита путем механического диспергирования, которая может быть использована в качестве модифицирующего компонента бетонной смеси.Агрегативная устойчивость частиц определяется величиной их дзета-потенциала (ζ-потенциала), так как для предотвращения укрупнения агрегатов необходимо, чтобы величина их поверхностного заряда превышала значение электростатического барьера взаимодействия. Таким образом, значительный по величине заряд частиц будет препятствовать укрупнению и дальнейшей седиментации твердой фазы. Известно, что на величину ζ-потенциала поверхности оказывает существенное влияние pH дисперсионной среды. Это связано с тем, что ионы водорода, благодаря своему малому радиусу, обладают способностью избирательно адсорбироваться на поверхности и эффективно изменять ζ-потенциал [12–14]. В то же время, химические свойства оксидов железа (Fe2O3 и FeO), составляющих основу магнетита, могут оказывать влияние на электрокинетические свойства раствора. Так, например, FeO является основным оксидом, который сохраняет свое состояние в кислой и щелочной средах. В противоположность этому, Fe2O3 – соединение, проявляющее слабые свойства амфотерности [15]. Поэтому следует ожидать, что при изменении рН среды будут протекать химические реакции взаимодействия этого оксида с дисперсионной средой.Данный факт может привести как к изменению ζ-потенциала частиц твердой фазы, так и к образованию новых нерастворимых химических соединений. Поэтому основным экспериментальным приемом, служащим для определения границ агрегативной устойчивости водной суспензии тонкодисперсного магнетита, являлось в нашей работе изменение величины рН среды.Методология. В качестве исходного материала для исследований был принят порошок магнетита, добываемый на Кирябинском месторождении в республики Башкирии. Зерновой состав был определен ситовым анализом по методике ГОСТ 8735-88.Элементный состав образцов исходного порошка магнетита был установлен по данным завода-изготовителя.Опытные высокодисперсные образцы получались  измельчением сырья на планетарной шаровой мельнице Retsch PM100 в течение 60 мин со скоростью вращения ротора 420 об/мин при использовании карбид вольфрамовой размольной гарнитуры (60 помольных тел диаметром d = 5 мм).Для характеристики агрегативной устойчивости коллоидной системы были подготовлены водные растворы с разным значением показателя кислотности (рН 2 ÷ 12). Заданные значения pH получены при добавлении соляной кислоты HCl и гидроксида калия KOH.  Измерение величины рН суспензии выполнялось с помощью pH-метра «Эксперт-001». Дзета-потенциал (ζ-потенциал) твердых частиц измерялся на анализаторе DelsaNano методом динамического и электрофоретического светорассеяния. Для каждой суспензии с разным рН значение ζ-потенциала определялось как среднее по результатам двух параллельных измерений. В водной суспензии концентрация частиц твердой фазы составляла 1–1,5 %. Для оценки агрегативной устойчивости в заданном временном интервале, отслеживалось изменение размера частиц дисперсной фазы после её введения в водный раствор через 0, 5, 10, и 20 мин. Размер частиц измерялся на анализаторе DelsaNano методом фотонно-кореляционной спектроскопии.Основная часть. Зерновой состав порошка магнетита представлен в таблице 1.Таблица 1 Размерные характеристики исходногопорошка магнетитаНомер сетки01400900560045Остаток, %,  на сетке (не более)3,515,455,980 Содержание основных элементов исходного порошка магнетита приведено в таблице 2. Таблица 2Химический состав исследуемых образцов пескаОксидFe2O3FeOMnCuOп.п.Содержание, масс. %77,0022,880,070,030,010,01 Данные химического состава показали, что в образце содержание оксидов железа составляет 99,88 %.  По результатам анализа фракционного состава измельченного порошка магнетита средний (рисунок 1) размер частиц составил 3,77 мкм, при этом 85,1 % дисперсной фазы исследуемой суспензии составили частицы размером менее 1 мкм.Таким образом, полученная размерная фракция может быть использована для создания устойчивой коллоидной системы, что подтверждается литературными данными. Агрегативная устойчивость системы для суспензий с разным значением pH оценивалась при помощи измерения ζ-потенциала. Изменение этого параметра в зависимости от показателя кислотности дисперсионной среды представлено в таблице 3. Таблица 3 Значения ξ-потенциала частиц твердой фазы в зависимости от рН средырН среды24681012ξ-потенциал, мВ5,89-19,16-22,41-25,42-25,67-33,81  С увеличением рН от 2 до 12 ζ-потенциал изменялся от 5,89 до -33,81 мВ. При этом в диапазоне рН 6 ÷ 10, соответствующем нейтральной и слабощелочной средам, наблюдалась стабильность его значений.   Рис. 1. Размерное распределение частиц в опытном образце   Данные, полученные при оценке агрегативной устойчивости коллоидной системы во времени путем измерения размера частиц представлены в таблице 4.Таблица 4Размерные характеристики высокодисперсных образцов с разнымзначением рН средыВремя, минСредний размер частиц, мкм для суспензий с показателем кислотности2 pH8 pH12 pH03,893,773,1752,363,131,28101,742,291,95201,643,151,45 Полученные значения позволяют сделать вывод о том, что, находясь в нейтральной среде, частицы высокодисперсного порошка магнетита лучше сохраняют свою агрегативную устойчивость. В образцах с рН 8 на протяжении всего ряда измерений наблюдался стабильный средний размер частиц 3,00 ± 0,75 мкм. Выводы. По результатам проведенных лабораторных исследований было установлено, что рН среды значительно влияет на значения ζ-потенциала твердой фазы. Измерение данного параметра показало, что в кислой среде при показаниях рН 2 ÷ 6 ζ-потенциал изменяется на 126 %, в щелочной среде при рН 10 ÷ 12 – на 32 %, а в нейтральной – на 15 %.Стабилизация размерных характеристик частиц твердой фазы во времени наблюдалась в диапазоне постоянного ζ-потенциала твердой фазы (рН 8).Для получения стабильной агрегативно устойчивой водной суспензии магнетита методом механического диспергирования необходимо выдерживать рН дисперсионной среды равное 8.