Използването на сулфатирани клинкери за създаване на устойчиви на корозия цименти

Една от посоките в развитието на науката за цимента е продиктувана от необходимостта от разработване на свързващи вещества със специални свойства, които не се осигуряват от използването на общи строителни цименти. Циментите с алуминатно и сулфоалуминатно втвърдяване [2, 3], които по отношение на скоростта на увеличаване на якостта и крайната си стойност могат да се конкурират със специални структурни материали, са проучени най-подробно и сега се използват доста широко. Използването на тези цименти осигурява продукти с висока плътност, водоустойчивост и устойчивост на пукнатини.

Експериментално е доказана и възможността за получаване на специални цименти, които са устойчиви на агресивни среди и устойчивост на киселини на базата на калциеви сулфоферити. Но по отношение на скоростта на втвърдяване и степента на разширение сулфоферитните цименти са по-ниски от сулфоалуминатните [1, 4].

Известни са редица състави и методи за производство на специални цименти, чиито свойства до голяма степен се определят от кинетиката и количеството калциев хидросулфоалуминат или калциев хидросулфоферит, образуван в процеса на структурообразуване и втвърдяване на циментов камък. В зависимост от състава на специалния клинкер и съотношението му с портландциментовия клинкер се получават свръхбързо втвърдяващи се, високоякостни, несвиващи се, разширяващи се и натоварващи се цименти [5, 7].

Известно е, че по време на втвърдяването на калциевите алуминоферити в присъствието на гипс се образуват калциеви хидросулфоалуминоферити (HSAFK) с различен състав, които се различават по своята морфологична форма [6]. По време на втвърдяване в състава на цимента, HSAFC води до възникване на вътрешни напрежения, дължащи се на налягането на кристализация по време на растежкристали, който се използва при приготвянето на разширяващи се и напрегнати циментови състави, използващи сулфоалуминоферитни клинкери.

За получаване на разширяващи се цименти на основата на сулфоалуминоферитни клинкери е за предпочитане разделното смилане на компонентите с по-фино смилане на разширяващия се компонент, последвано от смесването му с едро смлян портландциментов клинкер с гипс. Цименти без свиване с плътна и издръжлива структура на циментов камък се приготвят чрез съвместно смилане на сулфоалуминоферитни и портланд циментови клинкери. Подобна схема за получаване на устойчиви на корозия цименти е възприета в JSC Podolsk-Ciment.

Получените цименти имат следните строително-технически свойства. Времето за настройка на циментите е в рамките на характеристиките на конвенционалния портланд цимент (начало - 1-2 часа, край - 3-4 часа), а с увеличаване на съотношението A / F в сулфоалуминоферитен клинкер, началото на настройката настъпва по-бързо. Силата на циментовия камък се характеризира с бързо нарастване през първия ден на втвърдяване (35–44 MPa), което се забавя донякъде на следващия ден, което е свързано с интензивно разширяване и уплътняване на структурата през този период. Разширяването на цимента е 0,2%, а собственото напрежение е 1,5–2,0 MPa. В същото време полученият гел от алуминиев хидроксид и нискоосновни калциеви хидросиликати допринасят за увеличаване на якостта на циментовия камък (при 28 дни хидратация якостта достига 85 MPa).

Проучванията показват, че добавянето на сулфоалуминоферитен клинкер към портландцимента ускорява неговата хидратация. Степента на хидратация без добавка цимент след 28 дни. е 67,4, а при въвеждане на 5 и 10% сулфоалуминоферитен клинкер - съответно 77,7 и 79,2.

Електронномикроскопските изследвания на сулфоалуминоферитни цименти показват, че структуратаКамъкът е много плътен, пространството на порите е изпълнено с подобни на етрингит хидрати, циментовите зърна са свързани помежду си с гелообразна маса, хидросиликатите са добре кристализирани под формата на малки пластини, навити на тръби. Всички хидратирани фази са в тясно срастване, което води до увеличаване на якостта и плътността на циментовия камък.Отбележете липсата на големи участъци с портландитна структура, характерна за калциевия хидроксид по време на хидратацията на портландцимента или образуването на отделни участъци с фино ламеларен портландит. Това се дължи на факта, че се получава асимилация на калциев хидроксид, образуван по време на хидратацията на алита, тъй като калциевите сулфоалумоферити се хидратират по-интензивно в присъствието на Ca2+ йони, свързвайки ги в хидроалумоферитни фази [8].

Рентгеновите изследвания и диференциалният термичен анализ на продуктите от хидратация на сулфоалуминоферитни цименти също показват, че количеството Ca (OH) 2 в такива цименти намалява с увеличаване на продължителността на втвърдяване.

Добавянето на сулфоалуминоферитен клинкер към състава на цимента води до намаляване на количеството Ca (OH) 2 във втвърдяващия се цимент и до 14 дни. количеството му нараства и след това остава непроменено (при 5% SAFC) или намалява (фиг. 1).

Високата степен на хидратация на циментите с добавянето на сулфоалуминоферитни клинкери и високата плътност на циментовия камък от своя страна определят високата устойчивост на корозия на сулфоалуминоферитните цименти. Корозионната устойчивост на цименти е изследвана, когато са били изложени на 5% разтвор на Na2SO4 и морска вода.