На снимках подложки с C₃AH₆ видны частицы кубической формы и их агрегаты. Для C₃AH₆ (а=12,57 Å) минимальному критерию Δ (2%) соответствует параллельное расположение плоскостей (100) и направлений [010] сопрягающихся решеток (рис. 2, в). Для гексагональных гидроалюминатов и моногидросульфоалюмината кальция (а=5,7 Å) этому условию отвечает расположение плоскости (0001) гидроалюмината параллельно плоскости (100) кальцита и направления [1120] гидроалюмината параллельно направлению [001] кальцита (рис. 2,г). Для эттрингита (а=11,23 Å) полное размерное соответствие имеется при расположении плоскости (100) кальцита, для направлений [1120] эттрингита и [010] кальцита (рис. 2, д).

Возможность образования сростков CaSO₄∙2H₂O  с кальцитом маловероятна ввиду разных типов элементарных ячеек и отсутствия кратности параметров.

Ca(OH)₂ кристаллизуется в виде гексагональных пластинок. У портландита параметр с (4,909 Å) равен параметру а гексагональной ячейке кальцита. Поэтому образование сростка возможно здесь при сопряжении плоскости (1120) портландита с плоскостью (100) кальцита.

Полученные данные позволяют сделать следующим образом представить себе процесс формирования контактной зоны. Зародыши новой фазы образуются на подложке в произвольной ориентации. В случае соответствия структурно-геометрическому принципу Руайе и при определенной ориентации, приобретаемой благодаря миграции по поверхности, растущий кристалл образует сросток с подложкой. Кристаллы, имеющие более (например, кристаллы портландита) растут более интенсивно, подавляя рост зародышей с менее благоприятной ориентацией. В результате этого на контакте двух сросших кристаллов образуется переходная зона, включающая мелкие монокристаллы произвольной ориентации, на которых одна кристаллическая решетка переходит в другую, а также участки, содержащие эпитаксические включения, возникшие в результате распада или образования твердых растворов и выделения самостоятельных фаз в эпитаксической ориентировке.

Контактная зона в реальных твердеющих системах.

Контакты срастания изучались на растворных образцах (состав 1:3, В/ц=0,5) в виде балочек размером 1х1х3 см. В качестве вяжущих использовали C₃S, C₃A и портландцемент. Заполнителями служили природные монокристаллы кварца и кальцита, измельченные до величины 1мм. Прочность образцов на кальцитовом заполнителе оказалась на 25-50% выше, чем на кварцевом. Если в отношении образцов с C₃S повышение прочности может быть вызвано только большим количеством сростков кристаллов гидратных новообразований с кальцитом, чем с кварцем.

С помощью электронно-микроскопических исследований на поверхности заполнителей, находившихся в твердеющем тесте C₃S и портландцемента, обнаружены хорошо окристаллизованные ромбоэдры кальцита, являющегося продуктом карбонизации гидроокиси кальция, выделявшейся при гидролизе C₃S. Хорошая органика кристаллов кальцита и их закономерное расположение на поверхности заполнителя говорит о том, что их кристаллизация проходила при малом пересыщении, по всей вероятности, на поздних этапах твердения. Ориентированные слои кальцита на поверхности заполнителей уплотняют и упрочняют контактные зоны вяжущего, что благоприятно сказывается на прочности раствора.

Некоторые вопросы технологии

В присутствии карбонатов кальция наблюдается ускорение процесса гидратации клинкерных частиц смешанного цемента, так как при этом увеличивается водно-клинкерное отношение в системе и осуществляется отвод продуктов растворения из зоны реакции к поверхности частиц микронаполнителя. Прочность сцепления карбонатных частиц с матрицей цементного камня возрастает при их механохимической обработке в активных механических измельчителях.

Во многих работах отмечалось, что применение карбонатных добавок способствует уменьшению водопотребности, расслаиваемости и водоотделения бетонных смесей; повышению их водоудерживающей способности, плотности и однородности; снижению усадки, водопоглащения и тепловыделения бетонов, а также улучшает их атмосфероустойчивость, водо-, морозо- и кислотостойкость, стойкость к агрессивному воздействию морской воды и, что немаловажно, придает цементному камню и бетону более светлый цвет (6, 9, 17, 18).

Хорошая размалываемость карбонатных пород, наряду с возможным некоторым снижением энергозатрат на помол цемента, предопределяет и более высокую эффективность двухступенчатого помола смешанных цементов, при котором предварительно измельченный клинкер домалывается с дробленой добавкой.

Производство цемента с тонкодисперсными карбонатными добавками целесообразно увязывать с конкретными условиями цементных заводов, с качеством и химико-минералогических составом клинкера, наличием добавок, парком помольного оборудования, а также с запросами основных потребителей. Поскольку цементы с карбонатными добавками в первую очередь целесообразно производить на базе клинкеров с повышенным содержанием C₃A, а также цементы хуже ведут себя при гидротермальной обработке, то их прежде всего следует применять в бетонах, твердеющих в нормальных температурных условиях.

Таким образом, установлено, что тонкодисперсные карбонатные добавки, вводимые в цемент в количестве до 20-30% играют важную структурообразующую роль в формировании цементного камня и благоприятно влияющих на его строительно-технические свойства.

Тимашев В.В., Колбасов В.Н. Свойства цементов с карбонтатными добавками // Цемент, 1981 г.

               Назад          1    2