Процессы структурообразования цементных композитов, модифицированных добавками электролитов

Изучено влияние добавок электролитов – хлоридов трехвалентных железа и алюминия на кинетику твердения цемента. Исследование проведено в двух сравнительных вариантах, в одном из которых растворы солей вводились в цемент в качестве жидкостей затворения («вода – 1%-й раствор электролита»), в другом – в качестве добавок, синтезированных в составе суспензий «цемент – вода – 1%-й раствор электролита». Установлено, что использование растворов AlCl3 и FeCl3 в качестве жидкости затворения приводит к уменьшению значений прочности при сжатии модифицированных цементных камней во всем интервале твердения. Величина 28-ми суточной прочности по сравнению с бездобавочным цементным камнем снижается на 18% в случае затворения цемента раствором хлорида алюминия и на 27% – в случае затворения вяжущего раствором хлорида железа. Композиты, полученные введением в цементное тесто добавок, синтезированных в составе суспензий, напротив, показали значительный прирост 28-ми суточной прочности относительно бездобавочного образца – на 30 и 23%, соответственно. Анализ результатов изучения добавок методами РФА и ИК-спектроскопии показал, что в структурообразовании добавок имеют место взаимозависимые изменения, связанные с резким уменьшением количества портландита и карбонизацией. Авторы предположили, что ускорение схватывания и увеличение прочности цементного композита при введении добавки, синтезированной экспозицией цемента в 1%-м растворе АlCl3, реализуется благодаря синергетическому влиянию нескольких факторов: интенсивному росту зародышей кристаллов эттрингита – главного армирующего компонента цементной системы и слабо закристаллизованных фаз гидросиликатов кальция тоберморитоподобной структуры, уменьшению количества Ca(OH)2 в твердой фазе цементного камня и эффекту карбонизации, включая образование кристаллической фазы Ca8Al12Fe2O12(CO3)∙(OH)2∙22H2O. Улучшение прочностных характеристик цементного композита при введении добавки, синтезированной экспозицией цемента в 1%-м растворе FeCl3, вероятно происходит благодаря связыванию Ca(OH)2, а также может быть объяснено «работой» микрокристаллов эттрингита и CaCO3, катализирующих прорастание скелетного каркаса композита, а также с «работой» гелеобразных гидроферритов и гидросиликатов кальция, обладающих высокой удельной поверхностью, которые облегчают и улучшают межфазовые контакты, увеличивая плотность цементных систем.