Ахметжанов Т.Б., Даненова Г.Т.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Изготовления вяжущих веществ низкой водопотребности

Технология изготовления вяжущих низкой водопотребности основана на механической активации портландцемента или клинкера с минеральными добавками и модификатором, содержащим водопонижающий компонент, например, сухой порошкообразный суперпластификатор С-3. Механическая активация осуществляется путем совместного помола указанных компонентов по специальному режиму в помольных агрегатах периодического или непрерывного действия (главным образом, в шаровых мельницах) [1]. Свойства вяжущих низкой водопотребности (ВНВ) и бетонов на их основе изменяются в широких пределах в зависимости от вида и содержания минеральной добавки, являющегося основным классификационным признаком вяжущих.

Чистоклинкерные вяжущие ВНВ-100 (100% портландцемента или клинкера) характеризуются максимальными прочностными показателями, темпами твердения и долговечностью. Их активность в зависимости от характеристик исходного цемента или клинкера составляет от 70 до 100МПа, а темпы твердения обеспечивают возможность изготовления железобетонных изделий и конструкций без тепловлажностной обработки при достижении отпускной прочности через 18-24 ч после формования. Для бетонов на основе ВНВ-100 характерны повышенные значения кубиковой и призменной прочности (от 70 до 100 МПа при расходах вяжущего в пределах 300-500кг/м³, а при использовании высококачественных заполнителей - до 150 МПа), водонепроницаемости, сульфатостойкости, морозостойкости (600-800 циклов и более).

Активность вяжущего с содержанием клинкерной части 30% (ВНВ-30) в зависимости от вида минеральной добавки соответствует активности портландцементов марок 400-600 и обеспечивает получение прочности бетонов не менее 40-50 МПа при морозостойкости не ниже 200 циклов.

Присущие ВНВ и бетонам на их основе особенности свойств связаны с результатом механохимической активации, которая приводит к частичному диспергированию зерен цемента по слабым связям и механодеструкции элементов их структуры. При этом существенно возрастает количество активных центров в единице объема, что может быть отнесено и к поверхности зерен кремнеземистой части минеральной добавки в составе вяжущего. По мнению авторов [1] в процессе механоактивации происходит своеобразное блокирование (капсулирование) высокодисперсных и высокоактивных частиц цемента и активной минеральной добавки молекулами органического модификатора (суперпластификатор С-3), что сопровождается своеобразной подготовкой поверхности частиц твердой дисперсной фазы к взаимодействию с дисперсионной средой - водой. При этом авторами не исключается образование органоминеральных комплексов между тонкодисперсными клинкерными минералами и молекулами модификатора за счет механодеструкции и перестройки образованных структур в процессе механической обработки системы. Предполагается, что имеет место достаточно прочное закрепление и фиксация указанных оболочек молекул модификатора на аморфизированной поверхности полиминеральных зерен.

В конечном итоге при этом достигается значительное (на 30-40%) снижение водопотребности ВНВ по сравнению с исходными цементами и обеспечивается длительное сохранение гидратационной активности вяжущего при его хранении.

Таким образом, практическая реализация принципов физико-химии в технологии получения вяжущего позволила исключить характерное для традиционных портландцементов противоречие между повышением гидратационной активности, темпов твердения и прочности при увеличении дисперсности клинкерных зерен и негативными последствиями этого, которые выражаются в увеличении водопотребности, быстрой потере активности при хранении и интенсивному расходованию клинкерного фонда, что уменьшает способность современных тонкомолотых цементов к "самозалечиванию" при длительной эксплуатации конструкций и может отрицательно сказаться на их долговечности.

Отмеченные особенности свойств вяжущих низкой водопотребности объясняются, прежде всего, особенностями их гидратации, позволяющими наиболее полно реализовать вяжущие свойства клинкерной составляющей вяжущих, что отражают приведенные данные в таблице 1 [2].

Таблица 1

Степень гидратации и прочность цементного камня на исходном портландцементе и ВНВ-100

Время, сут	Прочность при сжатии, МПа		Степень гидратации алита, %		Содержание извести, %
	ПЦ	ВНВ-100	ПЦ	ВНВ-100	ПЦ	ВНВ-100
1	32,0	82, 4	52,3	26,7	2,8	0,9
3	57,5	124,5	59,0	34, 0	4,5	1,2
7	72,6	156,7	66,7	40, 0	6,3	1
28	81,7	184, 0	71,4	52, 0	8,2	2,6
90	90,3	196,2	78, 0	56,2	9,1	2,8
180	98,5	206, 0	81,6	64,3	9,8	3,1

Из приведенных в таблице 1 данных следует, что степень гидратации алита в ВНВ-100 существенно ниже, чем в исходном портландцементе, особенно в раннем возрасте. Этому соответствует пониженное содержание извести в продуктах гидратации ВНВ-100. Вместе с тем, прочность цементного камня на ВНВ во все сроки значительно превышает прочность исходного потрландцемента.

При введении минеральной добавки степень гидратации алита в клинкерной части ВНВ возрастает тем больше, чем выше содержание добавки, что является следствием взаимодействия кремнеземистой составляющей минеральной добавки с выделяющейся при гидратации клинкерной составляющей вяжущего известью.

Список используемых источников

1. Бабаев Ш.Т., Башлыков Н.Ф., Сердюк В.Н. Основные принципы получения высокоэффективных вяжущих низкой водопотребности //Промышленность строительных материалов. Серия 3. Промышленность сборного железобетона. ВНИИЭСМ.- М., 1991, Вып.1.

2. Волженский А.В., Буров Ю.С, Колокольников В.С. Минеральные вяжущие вещества. – М., Стройиздат, 1973, 480с.