Моделирование процессов кинетики цементных композитов, модифицированных кальций-содержащими добавками

Введение. Отходы горных пород из систем пылеулавливания могут использоваться в качестве минеральных добавок для изготовления искусственных конгломератов на основе минеральных вяжущих. При этом размерность частиц отходов позволяет их применять без дополнительного измельчения. К таким материалам могут относиться тонкодисперсные порошки кальций-содержащих горных пород, таких как известняк, волластонит, диопсид. Методы и материалы. В качестве вяжущего вещества в работе применялся портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б. Выбор используемых в работе добавок производился на основе сравнения их термодинамических характеристик с аналогичными характеристиками клинкерных минералов. Для исследования цементных композитов применялись стандартные методы исследования, а также ртутная порометрия, рентгенофазовый анализ и электронная микроскопия. Результаты. Введение кальций-содержащих добавок позволяет упрочнить структуру цементных материалов. Наибольшее повышение прочности в начальный период твердения можно достичь добавлением 2% известняка. В поздние сроки набора прочности (после 14 суток) наибольшее упрочнение камня получено при введении 9% волластонита или 7% диопсида. Обсуждение. Приведены результаты дифрактограмм цементного камня контрольного состава и с использованием добавок. При введении добавок наблюдается снижение интенсивности рефлексов гидроксида кальция и увеличение интенсивности рефлексов гидросиликатов кальция. Изучение макроструктуры выявило существенное различие в структуре камня. Анализ пористости показал, что при введении в систему кальций-содержащих добавок общий объем пор уменьшается, возрастает количество мелких пор (размером 0,003-1,2 мкм). Заключение. Увеличение прочности до 48% обусловлено близким химическим составом и термодинамическими характеристиками вяжущего вещества и кальций-содержащих добавок. Волластонит за счет волокнистой структуры создает микроармирование системы, а диопсид, в свою очередь, обладая самой высокой твердостью и модулем упругости из представленных добавок, приводит к наибольшему упрочнению камня.