Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

По данным РФА и ДТА установлено снижение гидроксида кальция в золоцементных составах по сравнению с цементными. Новообразования вокруг зольных частиц можно отнести к продуктам взаимодействия Са(ОН ) 2 со стекловидной фазой золоотходов. Под микроскопом отчетливо видны пластины Са(ОН)2, а также большое количество эттрингита и тоберморита в виде сферических сростков тонкоигольчатых кристаллов, которые кристаллизуются как на поверхности зольной частицы, так и в порах, заполняя их и способствуя уплотнению структуры цементного камня. Основываясь на работах исследователей в области твердения минеральных вяжущих [1, 3, 4, 6 , 7], механизм взаимодействия частиц золы с продуктами гидратации цемента и твердения золоцементных композиций можно представить следующим образом. Ионы кальция и коллоидные частицы гидроксида кальция, образующиеся при гидратации минералов силикатов, насыщают раствор вблизи поверхности клинкерных частиц и за счет процессов диффузии перемещаются в зону меньших концентраций. Часть из них под действием межмолекулярных и электростатических сил адсорбируются на поверхности зольных частиц. Эта поверхность выполняет роль подложки, над которой возникают зародыши гидратных новообразований за счет взаимодействия Са(ОН ) 2 и SiO2. Зародыши покрывают всю поверхность зольных частиц. Вокруг зерен золы возникает оболочка из гидратных новообразований, главными из которых являются гидросиликаты кальция. Между оболочкой из новообразований и поверхностью зольной частицы сохраняется тончайший слой жидкой фазы, через который идут процессы массообмена между стеклофазой зольной частицы, с одной стороны, и возникшей оболочкой новообразований, с другой. На этой стадии процессы кристаллизации идут через раствор. Пуццолановая реакция химического взаимодействия между частицами золоотходов и продуктами гидратации цемента наиболее интенсивно проходит в ранние сроки с постепенным замедлением в последующие сроки твердения. В сравнительно ранние сроки твердения сцепление оболочки новообразований частицей золоотходов осуществляется через тончайший слой жидкой фазы. По мере уменьшения толщины этого слоя прочность связи возрастает. На электронном снимке микроструктуры золоцементного вяжущего за 7 сут твердения (рис.3б) видно, что слой новообразований вокруг зольной частицы представляет собой неплотную, как бы губчатую структуру со множеством пор и капилляров, расположенных на поверхности зольной частицы. Очевидно, что слой новообразований такой структуры не препятствует фильтрации воды к поверхности зольных частиц, как и продуктов растворения стеклофазы от ее поверхности. Гель, образующийся при дальнейшем углублении процессов взаимодействия гидроксида кальция с продуктами растворения стеклофазы золы, не только увеличивает толщину слоя новообразований, но и уплотняет ранее сложившуюся структуру этого слоя, откладываясь в капиллярных промежутках. Затем происходит перекристаллизация микрокристаллов в более крупные с образованием гидросиликатов меньшей основности, что приводит к повышению прочности оболочки. При этом толщина переходного слоя постепенно уменьшается до образования прямого контакта оболочки новообразований с поверхностью зольной частицы. В связи с затруднением доступа новых порций гидроксида кальция процессы связывания кремнекислоты замедляются и уменьшается скорость растворения стеклофазы. В ее поверхностном слое остаются не перешедшие в раствор кремнекислородные радикалы, в которых часть атомов кислорода замещена гидроксильными группами. Такие радикалы обладают высокой реакционной способностью и легко взаимодействуют с ионами кальция, образуя зародыши гидросиликатов кальция непосредственно на поверхности стеклофазы. Возникающие зародыши постепенно обрастают гелем новообразований. Таким образом, наряду с химическим взаимодействием по растворному механизму в золоцементных композициях развивается топохимический процесс взаимодействия непосредственно на поверхности стеклофазы, что благоприятствует последующему плотному и прочному срастанию зольных частиц с окружающей оболочкой и сопровождается увеличением прочности контактов. На электронно-микроскопической фотографии (рис.3г) видно, что в возрасте 90 сут стекловидная поверхность зольной частицы как бы разъедена гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации цемента. В то же время поверхность частички золоотходов практически полностью покрылась новообразованиями и срослась с цементным камнем, уплотняя его структуру. Приведенный механизм твердения золоцементных композиций в целом согласуется с показаниями прочностных испытаний и результатами физико-химических методов исследования золоцементных вяжущих. Литература 1. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум химической технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1973. 504 с. 2. Павленко В.И., Фофанов Г.М. Рентгеноструктурный анализ строительных материалов: учеб. пособие. М., 1983. 282 с. 3. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов: учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1989. 384 с. 4. Данилович И.Ю., Сканави Н.А. Использование топливных шлаков и зол для производства строительных материалов. М.: Высшая школа, 1988. 281 с. 5. Рамачандран В.С. Применение дифферинциального термического анализа в химии цементов. М.: Стройиздат, 1977. 408 с. 517