К.т.н. Морозова Н.Н.

Казанский государственный архитектурно-строительный университет, Россия

Оценка структурообразования высокопрочного гипсоцементнопуццоланового вяжущего по температуре гидратации

Тепловыделение минеральных вяжущих веществ при их твердении - это результат элементарных гидратационных процессов и структурообразования под действием различных факторов. Кинетика гидратационных взаимодействий в системе «смешанное вяжущее – вода (или водный раствор химических добавок)» изучена недостаточно. Поскольку подобные вяжущие вещества представлены сложным вещественным составов, то закономерности процесса гидратации (количество центров гидратации, рост фазы новообразований и др.) являются функцией текущего состояния процесса [1, 2].

В связи с этим выполнено исследование кинетики гидратации разработанного высокопрочного гипсоцементнопуццоланового вяжущего (далее ГЦПВ) [3] в сравнении со строительным гипсом и портландцементом методом оценки тепловыделения путем регистрации температуры гидратации в течение 24 часов, затворенных дистиллированной водой в термоизолированной «капсуле».

В качестве объектов исследования явились следующие компоненты: портландцемент марки ПЦ500Д0 производства ОАО «Вольскцемент», гипсовое вяжущее марки Г-6 ОАО «Аракчинский гипс», химические добавки – ЛСТ и Mellflux 2651F и собственно само высокопрочное ГЦПВ на активной бинарной минеральной добавке. Высокопрочное ГЦПВ характеризующееся прочностью 50-70 МПа [4].

Оценка температуры гидратации вяжущих веществ проведена при постоянном В/Т= 0,6. Результаты исследований приведены на рис. 1-5.

Рис. 1. Кинетика температуры гидратации ГЦПВ и его вяжущих веществ

Рис. 2. Кинетика температуры гидратации ГЦПВ и его вяжущих веществ, модифицированных добавкой Mellflux 2651F

Как видно из рис. 1, кривые температуры гидратации для гипса и ГЦПВ лежат в одной области, и, естественно, по-иному фиксируется кривая температуры гидратации цемента. Введение в гипсовое вяжущее 45% смеси цемента с АМД снижает температуру гидратации на 15% при равном В/Т.

Введение Mellflux 2651F в количестве 0,5% в состав исследуемых вяжущих (рис.2), приводит к незначительному повышению температуры гидратации ГЦПВ и к замедлению структурообразования гипсового и цементного вяжущих. У гипсового вяжущего в присутствии Melflux 2651F наблюдается уменьшение абсолютного значения температуры гидратации на 8,5% в сравнении с без добавочным составом, что говорит о снижении интенсивности растворения полуводного гипса в виду блокирующего её действия на частицы последнего.

Введение ЛСТ в количестве 0,4 % от массы вещества несколько сдвигает схватывание гипсового теста с 4÷6 мин. до 8÷11 мин (рис.3), температура гидратации аналогична без добавочному составу.

Рис.3. Кинетика гидратации ГЦПВ и его вяжущих веществ, модифицированных добавкой ЛСТ

Так же в присутствии ЛСТ замедляется схватывание цементного теста и понижается температура его гидратации в отличии от составов без ЛСТ. ГЦПВ модифицированное ЛСТ имеет на 7,5% меньше температуру гидратации и замедляя схватывание теста в 1,5-2 раза, по сравнению с составом без ЛСТ.

Сильный замедляющий эффект наблюдается при затворении вяжущих комплексной водоредуцирующей добавкой, состоящей из смеси Melflux 2651F и ЛСТ (рис. 4). С её введением при постоянном В/Т происходит торможение начала процессов растворения гипса с 2 до 58 ÷ 62 мин. и начала схватывания цементного теста с 9 ÷ 10 до 18 ÷ 20 часов. Подобное влияние не наблюдается в составах ГЦПВ (кривые 2), для него характерно замедление самого процесса растворения гипса, конец которого наступает чуть позже.

Рис. 4. Кинетика гидратации ГЦПВ и его вяжущих веществ модифицированных комплексной химической добавкой, состоящей из ЛСТ и Melflux 2651F

Поскольку для ГЦПВ структурообразование происходит в таком же коротком интервале времени, что и для гипсового вяжущего, то для тщательного выявления отличия кинетики тепловыделения вяжущих систем рассмотрим в период времени до 1 часа твердения (рис. 5).

Рис. 5. Кинетика температуры гидратации гипса (1), цемента (2) и ГЦПВ (3) при В/Т =0,6

а- без добавок, б- с комплексной химической добавкой

Как видно из рис. 5, эффект замедления процесса схватывания характерен для всех рассмотренных вяжущих. Общая температура гидратации не превышает 40°С. В меньшей степени замедление гидратации проявляется на высокопрочном ГЦПВ, чем для гипсового или цементного вяжущих. Так же, анализ кинетических кривых гидратации показал, что ГЦПВ имеет достаточную скорость структурообразования для технологической его переработки и позволяющая получать раннюю распалубочную прочность (30-50 мин).

И так, высокопрочное ГЦПВ оптимального состава обладает повышенной скоростью гидратации и менее подвержено влиянию «замедляющего» эффекта от пластификаторов Melflux 2651F и ЛСТ в сравнении с гипсовым и портландцементным вяжущими.

С целью повышения технико-экономических показателей ГЦПВ была использована комплексная химическая добавка (табл.1), позволяющая за счет использования Melflux 2651F совместно с ЛСТ и при меньшем расходе Melflux 2651F получить высокий технологический и технический эффекты. Это подтверждается результатами, представленными в табл.1.

Таблица 1

Влияние вида и количества ПАВ на физико-механические свойства ГЦПВ

Количество добавки, % от массы вяжущего		В/Т	Сроки схватывания теста, мин.		Плотность кг/м³	R^7сж, МПа
Melflux	ЛСТ		начало	конец
-	-	0,66	7	10	1610	15,6
0,5	-	0,25	10	12	1956	54,5
0,8	-	0,21	20	21	2021	61,2
-	0,4	0,54	22	24	1665	19,2
-	0,5	0,53	26	30	1670	25,6
-	0,8	0,50	41	43	1690	37,2
0,5	0,4	0,24	18	22	1938	66,5

Таким образом, исследования кинетики температуры гидратации и физико-механических свойств разрабатываемого вяжущего согласуются с теоретической предпосылкой образования большего количества эттрингита за счет ускорения его реакции, что фиксируется по более раннему началу подъема температуры смеси и более высокому значению экзотермического эффекта высокопрочного ГЦПВ.

Литература:

1. Мчедлов-Петросян О.П., Ушеров-Маршак А.В., Урженко А.М. Тепловыделение при твердении вяжущих веществ и бетонов. М.: Стройиздат, 1984. 224 с.

2. Алтыкис М.Г., Халиуллин М.И., Рахимов Р.З. Влияние наполнителей на свойства гипсовых строительных материалов// Журнал «Строительные материалы». 1995, №9, с.20-22.

3. Сагдатуллин Д.Г., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Высокопрочное гипсоцементноцеолитовое вяжущее// Строительные материалы, 2010, №2. С.53-55.

4. Сагдатуллин Д.Г., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Бинарные активные минеральные добавки для композиционного гипсового вяжущего// Материалы ХI академических чтений РААСН. – Казань: КГАСУ, 2010 РААСН - С. 147-151.