Кристалохімічні аспекти процесів структуроутворення білого портландцементу в присутності нанокарбонатних добавок

Abstract

Досліджено влив карбонатних добавок мікро та нанорівня на формування фазового складу гідратних новоутворень. Для цього використовувався білий цемент, оскільки у порівнянні зі звичайним сірим портландцементом, за мінералогічним складом він є прикладом відносно чистої системи, в якій можна прослідкувати особливості гідратації окремих мінералів, в тому числі С3S та С3А і оцінити їх вплив на синтез міцності штучного каменю. В систему додавались карбонатні добавки з різним ступенем дисперсності, в тому числі нанокарбонатні добавки різного агрегатного стану (порошок, дисперсія). Для поліпшення формування структури штучного каменю та його фізико-механічних характеристик було застосовано пластифікатор на основі полікарбоксилатів MC PowerFlow 3100. За результатами досліджень встановлено, що введення до складу білого портландцементу нанокарбонатних добавок сприяє стабілізації міцності у часі отриманого штучного каменю. Це відбувається за рахунок зміни складу новоутворень, а також їх габітусу, що має визначальний вплив на особливості мікроармування матриці композиційного матеріалу. Мікроскопічні дослідження показали, що при введені нанокарбонату у вигляді порошку на ранніх стадіях твердіння відбувається утворення гексагональних гідроалюмінатів кальцію, які є підкладкою для направленої кристалізації пластинчастих гідросилікатів кальцію. При використанні нанокарбонату у вигляді дисперсії має місце гальмування процесу перекристалізації етрингіту в моносульфатну форму та утворення карбонатного етрингіту, що надалі виступає як підкладка для направленої кристалізації волокнистих гідросилікатів кальцію. Ці речовини сприяють мікроармуванню цементної матриці та забезпечують стабільний набір міцності штучного каменю у часі. При додаванні нанокарбонатних добавок, як у вигляді порошку, так і дисперсії в пізні терміни твердіння (після 28 діб) має місце новоутворення типу скоутиту, що гарантує стабільність міцності у часі, а також стійкість інших експлуатаційних властивостей отриманих матеріалів на їх основі.