Исследование структуры строительных растворов из сухих смесей

С учетом сложной полиминеральной структуры на границе отдельных песчаных частицах были проведены исследования по изучению структуры в системах: «отходы АЦП», «цементный камень - отходы АЦП» «цементный камень - отходы АЦП - добавка дегидрол». При этом, были детально изучены все возможные варианты и сочетания компонентов, входящих в строительные растворы из сухих смесей с добавками направленного действия и установлена степень влияния (улучшения или ухудшения свойств) добавок на свойства материала. Предварительно были определены исходные свойства каждого компонента, а также бинарные и тройные смеси из них.

Дифференциально-термический анализ

Методом дифференциально-термического анализа (ДТА) были изучены образцы затвердевшего цементного раствора, полученного из сухих смесей рекомендованных составов. Основной целью данных исследований явилось выявление влияния вводимых добавок: отходов асбестоцемента, проникающей композиции дегидрол и ПВА на структуру искусственного камня. На рис. 4.4-4.6 представлены кривые дифференциального термического анализа исходного сырья для сухих строительных смесей, а также бинарных и тройных компонентов затвердевшего цементного камня.

Рис. 4.4. ДТА исходного сырья для сухих строительных смесей

1 - цементный камень; 2 - минеральный наполнитель (песок); 3 - минеральный заполнитель + цементный камень

Рис. 4.5. ДТА компонентов сухих строительных смесей

• 1 - отходы АЦП; 2 - отходы АЦП + цементный камень;
• 3 - шлаковый песок+ цементный камень

В результате выполненных исследований отмечены процессы гидратации цемента и возможные формы взаимодействия цемента с кварцевым песком и отходами АЦП. По нашему мнению, эндотермические пики при 685-710 °С (рис. 4.4) могут указывать на присутствие значительного количества гелевидных новообразований или гидросиликата кальция.

На кривых ДТА цементного камня четко прослеживаются эндоэффскты при температурах 110 и 810 °С. Первый из них обусловлен удалением слабо связанной воды из структуры цементного камня; второй - с разложением продуктов гидратации портландцемента. Экзоэффект, соответствующий термическому разложению портландита Са (ОН) 2 в данном случае не проявляется (рис. 4.4).

Рис. 4.6. ДТА компонентов сухих строительных смесей

1 - дегидрол; 2 - минеральный заполнитель (песок) + цементный камень + дегидрол; 3 - то же, + отходы АЦП

На ДТА минерального заполнителя (песка) ярко выраженные эндо- и экзоэффекты, как и следовало ожидать, отсутствуют (рис. 4.4). Характер кривой ДТА, по-видимому, определяется окислением присутствующих в песке в некотором количестве органических соединений.

Кривая ДТА системы «минеральный заполнитель - цементный камень» практически идентична кривой ДТА цементного камня.

На кривой ДТА отходов асбестоцементного производства проявляются эндоэффекты при температурах 220 и 840 °С

(рис. 4.5). Они связаны с разложением продуктов гидратации портландцемента, покрывающего волокна асбеста (810 °С) и чистого асбеста (840 °С). На кривой ДТА системы «отходы АЦП - цементный камень» проявляются аналогичные эндоэффекты (150 °С и 830 °С). Следует отметить смещение второго эндоэффекта в область более высоких температур (от 810 до 830 °С), что свидетельствует об упрочнении продуктов гидратации портландцемента и структуры в целом. Интенсивное повышение температуры от 150 до 360 °С на кривой ДТА системы «отходы АЦП - цементный камень» может быть связано с протеканием окислительных процессов и вторичных реакций, в частности, с образованием вторичных карбонатов, разложению которых соответствует эндоэффект при температуре 710 °С (рис. 4.5).

Кривые ДТА системы «шлаковый песок - цементный камень» имеет те же особенности, что и кривые ДТА системы «минеральный заполнит ель - цементный камень». На кривой ДТА дегидрола (рис. 4.6) ярко выраженных эндо- и экзоэффектов нет. Отмечаемый максимум в интервале температур 420^495 °С может быть связан с окислительной деструкцией некоторых компонентов состава (рис. 4.6).

Введение в систему «минеральный заполнитель (песок) + цементный камень + дегидрол» дополнительно отходов АЦП приводит к смещению эндоэффекта при 765-810 °С в область более высоких температур (до 830 °С), т.е. способствует упрочнению структуры системы. В этом случае проявляется и эндотермический эффект при 430 °С, соответствующий разложению портландита Са(ОН)₂

Таким образом, введение отхода асбестоцемента способствует повышению термостабильности всей системы, что сопровождается переходом второго экзотермического эффекта с 760 °С в зону повышенных температур 830 °С. Этот эффект можно отнести за счет проявления взаимодействия между цементным камнем и волокнами асбеста. Положительным фактором является введение дегидрола, который в силу своей проникающей способности обеспечивает более полную гидратацию цемента и создание прочной структуры, что отмечено при изучении пористости цементного камня. Однако использование одного дегидрола в составе строительного раствора несколько снижает термостабильность всей системы, что отмечено на рис. 4.6 (кривая 2).