Structure formation of concrete matrix modified by non-standard particles.pdf Введение Физическая природа структурообразования тел основывается на изменении энергии межмолекулярного взаимодействия частиц между собой, вследствие чего в дисперсной среде наблюдается развитие новообразованных связей исследуемой матрицы материала. Рассматривая процессы структурообразования матрицы на основе вяжущих веществ необходимо выделить главную особенность - термодинамический эффект, за счет которого понижается степень насыщения системы влагой, что приводит к изменению активности обводнения (образование гидросиликатов). Этим отличается степень насыщения матрицы в типичных капиллярно-пористых телах [1-3]. Одной из перспективных капиллярно-пористых систем, рассматриваемой на сегодняшний день, представлена матрица бетона [4-6]. Основными новообразованиями, определяющими конечные свойства матрицы бетона, является концентрация гидросиликатов кальция различной модификации (С-S-H - обозначение по X. Тейлору). Размеры кристаллов гидросиликатов кальция варьируются от 10-7 до 10-3 см, т.е. в пределах от коллоидно-дисперсных до грубодисперсных частиц. Стоит отметить, что матрица бетонных изделий представляет собой около 85 % массы затвердевшего материала. В матрице бетонной системы гидросиликаты кальция могут находиться как в гелеобразном состоянии, так и в виде монокристаллов и кристаллических сростков. Основным стабильным морфологическим аспектом существования гидросиликатов в бетонной матрице являются сростки кристаллов, представленные метасоматическим микрорельефом с кавернами и трещинами на поверхности [7]. В настоящее время активно проводятся исследования в области модификации матрицы бетонных систем [8, 9] путем ввода некондиционных частиц (НКЧ) различной морфологии для улучшения компактности заполняемых ячеек (кластеров) дисперсной фазы, внутренней структуры и устойчивости к физико-механическим нагрузкам. В качестве НКЧ в большей степени используют шламы, шлаки и зольные остатки тепловых и металлургических предприятий, которые являются продуктом техногенного характера [10-12]. Однако увеличение содержания НКЧ в матрице бетонной системы вызывает такие проблемы, как низкая прочность, интенсивная подвижность дисперсной системы на ранней стадии твердения [13, 14], вследствие чего снижается долговечность конечного продукта. Для оценки процессов структурообразования матрицы бетонной системы с учетом взаимодействия НКЧ необходимо отталкиваться от их физической природы образования. Большинство таких масс формируются за счет тепловых нагрузок на исходные сырьевые материалы, используемых на тепловых и металлургических предприятиях, вследствие чего выделяется побочный продукт (отходы), представленный мелкодисперсной скаогулированной массой [15-17]. В работах [18-20] отмечено, что применение таких масс приводит к агломерации и образованию пустот между границами раздела фаз за счет многостороннего взаимодействия частиц. В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия НКЧ с матрицей бетонной системы и их влияние на физическую природу структурообразования и физико-механические характеристики конечного продукта. Материалы и методика исследования Для формирования матрицы бетонной системы использовался портландцемент с классом прочности ПЦ I 32.5 и тонкостью по Блейну 394 м2/кг. В качестве НКЧ, вводимых в матрицу бетонной системы, выбран материал металлургического производства Сибирского региона (доменный шлам - ДШ; конверторные шламы - КШ; золошлаковая смесь - ЗШС). Химический состав цементной и некондиционной составляющей бетонной матрицы представлен в таблице. Химический состав цементной и некондиционной составляющей бетонной матрицы Шифр дисперсных фаз Химический состав, % SiO2 FeO CaO Al2O3 Fe2O3 MgO SО3 C ПЦ I 32.5 21±2.5 - 65±1.5 5±1.5 4±2 ≤5 1.5 ≤ n ≥ 3.5 - ДШ 4±0.3 13±1.5 4±0.3 3±0.2 40±2.5

Скачать электронную версию публикации