CC BY
70
УДК 666.948.3
Островская Т.Е., Кривобородов Ю.Р.
ВЛИЯНИЕ ГИДРОКСИДА КАЛЬЦИЯ НА ГИДРАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНАТНЫХ ЦЕМЕНТОВ
Островская Татьяна Евгеньевна, магистрант, группа МН-24, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия, e-mail: [email protected];
Кривобородов Юрий Романович, д.т.н., профессор кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия, Миусская пл., д. 9, кафедра ХТКВМ
Изучены гидратационные свойства алюминатных и сульфоалюминатных цементов в растворах с высоким рН. Установлено, что раствор гидроксида кальция существенно влияет на процессы гидратации алюминатных и сульфоалюминатных цементов. Раствор гидроксида кальция увеличивает водопотребность глиноземистого цемента. Характер изменения прочностных свойств коррелируется с данными по определению нормальной густоты цементного теста.
Ключевые слова: алюминатный цемент, сульфоалюминатных цемент, гидроксид кальция, прочность камня.
EFFECT OF CALCIUM HYDROXIDE ON HYDRAULIC PROPERTIES ALUMINATE CEMENT
Ostrovskaya T.E., Krivoborodov Y.R.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Studied hydration properties of alumínate and sulfoaluminate cements in solutions with high pH. It is established that the solution of calcium hydroxide significantly affects the processes of hydration of the aluminate and sufoaluminate cements.A solution of calcium hydroxide increases the water requirement of aluminous cement. The nature of the change in strength properties is correlated with the data on determination of normal consistency of cement paste.
Key words: aluminate cement, sulfoaluminate cement, calcium hydroxide, strength of stone.
Глинозёмистые цементы получили широкую известность благодаря своим замечательным свойствам и, прежде всего, высокой начальной прочности, жаростойкости и стойкости к сульфатной среде._ На основе этого цемента выпускается ряд расширяющихся и напрягающих цементов, используемых при строительстве тоннелей, в атомной, нефтедобывающей промышленности, судостроении и других отраслях [1-4].
Однако, часто свойства этих вяжущих изменяются в широких пределах. Это связано с нестабильным составом глиноземистых шлаков, изменениями в минералогическом составе портландцементного компонента и вещественного состава цемента. Также особое значение в обеспечении долговечности цементного камня имеют перекристаллизационные процессы гидроалюминатов кальция [5-7]. Эти процессы ускоряются с повышением температуры твердения, изменениями в составе жидкой фазы твердеющего камня и др. Так как при гидратации силикатов кальция в качестве одного из основных минералов
портландцементного камня образуется гидроксид кальция, представляется целесообразным изучение процессов гидратации алюминатов и сульфоалюмината кальция в растворах с высоким рН.
Целью данной работы является изучение гидратационных свойств алюминатных и сульфоалюминатных цементов в растворе гидроксида кальция.
При выполнении работы в качестве исходных материалов использовались глиноземистый цемент и сульфоалюминатный цемент производства ПАО «Подольск-Цемент». Химический состав
используемых материалов представлен в таблице 1.
По данным рентгенофазового анализа в глинозёмистом клинкере в основном присутствуют однокальциевый алюминат (СА), небольшое количество двенадцатикальциевого семиалюмината (С12А7) и геленита (С2ЛБ). В сульфоалюминатном клинкере присутствуют: сульфоалюминат кальция -50-55%, белит - 30-35% и алюмоферриты кальция -3-5%.
Таблица 1. Химических состав алюминатных цементов
Наименование цемента Содержание оксидов, масс. %
SiO2 M2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
Глиноземистый 1,63 54,11 1,25 38,25 0,34 0,05
Сульфоалюминатный 10,90 22,9 4,22 54,54 1,67 3,22
На первом этапе работы было определено влияние раствора Са(ОН)2 на водопотребность алюминатного и сульфоалюминатного цемента, а также на сроки схватывания алюминатного при НГ и сульфоалюминатного цемента при НГ и В/Т = 37%. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2. Водопотребность и сроки схватывания исследуемых составов
Как видно из представленных данных, раствор гидроксида кальция увеличивает водопотребность глиноземистого цемента, что возможно связано с образованием дополнительного количества гидроалюминатов кальция при взаимодействии Са(ОН)2 и гидроксида алюминия, система начинает быстро структурироваться, поэтому для достижения требуемой консистенции теста необходимо большее количество воды. В случае использования сульфоалюминатного клинкера, при гидратации которого не образуется гидроксид алюминия, жидкости затворения требуется меньше, очевидно за счет меньшей абсорбционной способности гидратов в растворе, чем в воде.
На следующем этапе исследования определяли прочностные свойства алюминатного и сульфоалюминатного цемента с раствора Са(ОН)2. Образцы на основе глиноземистого цемента готовили при нормальной густоте цементного теста, а на основе сульфоалюминатного цемента при водо-твердом отношении, равном 37%. Результаты определения прочностных
характеристик твердеющего камня представлены в таблице 3.
Таблица 3. Прочностные свойства композиционных глиноземистых цементов
№№ по табл. 2 Прочность, МПа Время твердения, сут
1 3 7 28
1 изгиб 1,07 6,62 13,39 15,76
сжатие 1,2 35,93 74,08 99,02
2 изгиб 2,83 7,57 11,54 12,06
сжатие 10,14 40,08 60,89 95,35
5 изгиб 4,76 7,96 10,18 11,32
сжатие 25,1 44,3 50,2 80,1
6 изгиб 5,03 8,14 11,08 11,67
сжатие 28,4 46,4 51,7 81,2
Характер изменения прочностных свойств коррелируется с данными по определению нормальной густоты цементного теста. Прочность алюминатного цемента на растворе в первые сутки твердения существенно выше прочностных характеристик контрольного состава, но в последующем из-за содержания большего количества воды прочностные характеристики становятся ниже, чем у контрольного состава.
Прочность сульфоалюминатного цемента, наоборот, монотонно повышается, что на воде, что в растворе. Причем в растворе, из-за содержания меньшего количества воды, получается более плотная структура, прочность несколько выше.
Список литературы
1. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. - М.: Стройиздат, 1986. 208 с.
2. Кузнецова Т.В., Талабер И. Глиноземистый цемент. М., Стройиздат, 1988. 266 с.
3. Бойко А.А., Кривобородов Ю.Р. Свойства глиноземистого цемента при различных режимах охлаждения шлака//Успехи в химии и химической технологии. .: РХТУ им. Д.И. Менделеева,2011.С.68-72.
4. Кузнецова Т.В. Химия и технология расширяющихся и напрягающих цементов. - М.: ВНИИЭСМ, 1980. 60 с.
5. Кривобородов Ю.Р., Самченко С.В. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров. М.: ВНИИЭСМ, 1991. 55 с.
6. Самченко С.В. Роль эттрингита в формировании и генезисе структуры камня специальных цементов. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. 154 с.
7. Кривобородов Ю.Р., Самченко С.В. Состав и свойства расширяющихся цементов: учеб. пособие. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. 54 с.
№ Состав НГ, % Сроки схватывания, час - мин
начало конец
1 ГЦ + ^О 27,5 1 - 15 2 - 20
2 ГЦ + р-р Са(ОН)2 32,5 1 - 40 2 - 50
3 САЦ+ ^О 32,5 0 - 01 0 - 08
4 САЦ + р-р Са(ОН)2 28,5 0 - 06 0 - 07
5 САЦ+ ^О В/Т = 37% 0 - 07 0 - 15
6 САЦ + р-р Са(ОН)2 В/Т = 37% 0 - 09 0 - 10
