Повышение прочности цементного камня путем физико-химической активации исходного цемента и жидкости затворения

Актуальность исследования обусловлена тем, что повышение эксплуатационных характеристик цементного камня остается одной из ключевых задач современного строительного материаловедения, несмотря на многолетнюю историю изучения цементных систем.
Цель работы состоит в изучении влияния химической добавки и ультразвуковой активации жидкости затворения на прочность и другие эксплуатационные характеристики цементного камня. В ходе исследования использовали цементы двух марок – ЦЕМ I 52,5Н и ЦЕМ II/А 42,5Б, а также индивидуальные клинкерные минералы (C3S, C2S, C3A, C4AF) заводского изготовления (производство РФ).
Методы. Испытания на прочность при сжатии выполняли на образцах-кубиках размером (10×10×10)10−3 м в установленные сроки структурообразования. Распределение частиц по размерам анализировали с помощью лазерного анализатора Horiba LA-950, а дифрактограммы продуктов твердения и исходных веществ снимали на приборе Shimadzu XRD-7000. Ультразвуковую активацию воды проводили на установке УЗТА-0,15/22-ОСу. В качестве химической добавки применяли нанодисперсный оксид кремния и микродисперсный карбонат кальция в соотношении 1:2, вводя ее в цементное тесто в количестве 10 % от массы цемента.
Результаты исследования подтвердили, что гидравлическая активность цемента возрастает с повышением его марки. Установлено также, что ультразвуковая обработка жидкости затворения активирует воду по отношению к цементу. Наиболее значимый эффект достигнут при совместном модифицировании цемента и воды: прочность цементного камня увеличилась на 15–30 %. Полученные данные открывают перспективы для оптимизации составов цементных композиций и повышения эксплуатационных свойств строительных материалов.

1. Кузнецова, Т.В., Кудряшов, И.В., Тимашев, В.В. Физическая химия вяжущих веществ. Москва : Высшая школа, 1989. 384 с.

2. Пащенко, А.А. Теория цемента. Киев : Будiвельник, 1991. 168 с.

3. Bullard, J.W., Jennings, H.M., Livingston, R.A., Nonat, A., Scherer, G.W., Schweitzer, J.S., Scrivener, K.L., Thomas, J.J. Mechanisms of cement hydration // Cement and Concrete Research. 2011. V. 41. P. 1208–1223. https://doi.org/10.1016/J.CEMCONRES.2010.09.011

4. Suherman, Ph.M., Riessen, A., O’Connor, B., Li, D., Bolton, D., Fairhurst, H. Determination of amorphous phase levels in Portland cement clinker // Powder Diffraction. 2002. V. 17. P. 178–185. https://doi.org/10.1154/1.1471518

5. De La Torre, A.G., Bruque, S., Aranda, M.A.G. Rietveld quantitative amorphous content analysis // Journal of Applied Crystallography. 2001. V. 34. № 2. P. 196–202. https://doi.org/10.1107/S0021889801002485

6. Хмелев, В.Н., Хмелев, С.С., Голых, Р.Н., Шалунов, А.В. Ультразвуковая кавитационная обработка вязких и дисперсных жидких сред // Ползуновский вестник. 2014. Т. 2. № 4. С. 110–114. EDN: TUYTEX

7. Лотов, В.А., Сударев, Е.А., Иванов, Ю.А. Тепловыделение в системе цемент-вода при гидратации и твердении // Строительные материалы. 2011. № 11. С. 35–37. EDN: OOKVUF