^{#Худякова Т. М. , Барбанягрэ В. Д. , К.М. Гаппарова , Л.Ш. Атанбаева, И.И. Полякова, А.С.Колесников Изучение процессов гидратации и твердения низкоосновного быстротвердеющего цемента}

¹Т. М. Худякова – д.т.н., проф., ²В. Д. Барбанягрэ – д.т.н., проф.,

¹К.М. Гаппарова – докторант PhD, ¹Л.Ш. Атанбаева – магистр техники и технологии, ¹И.И. Полякова – магистрант гр. МП-15-3р,

¹Колесников А.С. – к.т.н., проф. РАЕ

¹ЮКГУ им. М.Ауэзова, г. Шымкент, Республика Казахстан

²БГТУ им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация

Изучение процессов гидратации и твердения низкоосновного быстротвердеющего цемента

Физико-технические свойства цементного камня зависят от скорости и степени взаимодействия цементного порошка с водой. Гидравлической активностью цементной системы определяется прочность – ее главная характеристика.

Исследования взаимодействия низкоосновных клинкеров с водой проводились по данным рентгенофазового анализа (РФА) по изменению интенсивности дифракционных максимумов двухкальциевого силиката в процессе твердения. Для нелегированного клинкера сравнение проводилось по пикам – 2,747; 2,78Å, для легированного способом кратковременного высокотемпературного легирования (КВЛ) – 2,75; 2,814; 2,714Å, т.к. при этом стабилизируются другие модификации C₂S.

В возрасте 7 сут. твердения интенсивность выбранных для сравнения пиков белитовой фазы нелегированного клинкера снижается в среднем на 21,5 %, а легированного – на 36 %. После четырех месяцев твердения, соответственно на 47 и 63 %. Таким образом, повышенная на 15 % скорость гидратации легированного клинкера по сравнению с бездобавочным в возрасте 7 сут. твердения, сохраняется и через 4 мес. Кроме того, следует отметить, что гидратированные легированные клинкера содержат меньше Са(ОН)₂, чем бездобавочные. Это предполагает возможное увеличение устойчивости к коррозии выщелачивания [1].

Более высокая активность легированного клинкера на ранних стадиях гидратации подтверждается петрографическим анализом. При травлении аншлифа водой часть кристаллов белита травится быстрее в 3 раза (в течение 5 мин.) и проявляется в виде темных гидратированных кристаллов. Белит нелегированного клинкера представлен округлыми кристаллами, для проявления которых необходимо 15 мин. травления, а их окраска остается светлой и равномерной [2].

РФА установлено, что фазовый состав цементного камня в течение 28 сут. твердения изменяется следующим образом: интенсивность дифракционных отражений, принадлежащих исходным клинкерным минералам, тем более снижается, чем больше продолжительность твердения цементного камня; на дифрактограммах появляются аналитические линии, принадлежащие Са(ОН)₂, гидросульфоалюминату кальция и гидросиликату кальция; другие линии этих гидратных фаз перекрываются линиями исходных клинкерных минералов; интенсивность линий Са(ОН)₂ и эттрингита с увеличением продолжительности твердения снижается, а интенсивность линий гидросиликата кальция со временем возрастает, причем наблюдается перемещение последней линии с d/n=3,07Å до d/n=3,04Å; перемещение линий гидросиликата кальция с большей величины на меньшую свидетельствует о переходе пластинчатых кристаллов в волокнистые.

В результате исследования установлено, что высокая начальная прочность и пониженное содержание портландита, выделяемое при гидратации низкоосновного клинкера, активизированного способом КВЛ, делают быстротвердеющий низкоосновный клинкер по прочностным показателям более устойчивым к воздействию сульфатно-магнезиальной коррозии, по сравнению с промышленным высокоосновным и обычным низкоосновным клинкером без добавок.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предложенным способом обжига – КВЛ – возможно значительно увеличить прочность низкоосновного клинкера в начальные сроки твердения (1-7 сут) без снижения марочной прочности (28 сут) [3].

Повышенная гидратационная активность низкоосновного клинкера является следствием структурных изменений, происходящих в клинкерных фазах в результате действия предложенного способа обжига КВЛ.

Таблица 1. Влияние агрессивной среды на прочностные показатели цементного камня

Среда твердения образцов	КН	Добавка	Прочность после 28 суток водного твердения	Прочность образцов на сжатие, МПа, после хранения, мес.
				1	2	3	6
Вода	0,7 0,7 0,92	б/д 5%хвостов б/д	80,3 98,9 90,3	87,1 106,5 99,6	87,3 133,2 159	92,1 136,0 139,5	100,9 149 146
3 % р-р MgSO4	0,7 0,7 0,92	б/д 5%хвостов б/д	80,3 98,9 90,3	89,6 116,5 109,8	94,1 111 94,3	80,1 91,3 85,1	97,3 106,1 74,9

При КВЛ не допускается рекристаллизация и пассивация кристаллов белита, стабилизируется гидравлически активные α_L и α^/_m модификации C₂S, а β-C₂S и С₃А кристаллизуется с дополнительными дефектами в кристаллических решетках. Суммарное действие этих факторов делает низкоосновный клинкер быстротвердеющим и позволяет достигать высоких прочностных показателей, как в ранние, так и в поздние сроки твердения.

Список литературы

1. Худякова Т.М. // Наука и образование Южного Казахстана. 2001. С136-140.

2. Головизина Т.Е. Синтез быстротвердеющего низкоосновного клинкера кратковременным высокотемпературным легированием. Дисс. … к.т.н. – Белгород, 2000. – 132с.

3. Дудник Т.В., Худякова Т.М. Стандартизация процесса производства низкоосновного клинкера кратковременным высокотемпературным легированием / Вестник Казанского технологического университета. – 2013. –№23. – Т.6. – С.39-42.