CC BY
1УДК 662.97
ОСОБЕННОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИ ПРОЦЕССОВ
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БЕТОНА ПРИ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЯМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
Адашева Саидахон Ахмаджон кизи Наманганиский инженерно-строительный институт, соискатель, saidaxonadasheva92@gmail. com
Tухтабаев Ахмеджон Адашевич Наманганский инженерно-строительный институт, доцент,
tuxtab ayevaxmadjon 66@gmail. com
Алиназаров Алишер Хайдаралиевич Наманганский инженерно-строительный институт, профессор, alisheralinazarov@mail. ru
Annotatsiya: Maqolada fizik-kimyoviy tahlil usullaridan foydalangan holda shlak-ishqorli bog'lovchilar asosida betonning strukturasini shakllantirish ko'rib chiqiladi.
Sementning asosiy minerallarini hidratsiya qilish jarayonida hosil bo'lgan kaltsiy gidrosilikatlari betonning chidamliligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan materialning mustahkamligini oshirishga yordam berishi ko'rsatilgan. Geliotermik kimyoviy ishlov berishda intensivlik samaraliroq ekanligi aniqlandi.
Аннотация: В статье рассмотрена структурообразование бетона на базе шлакощелочных вяжущих с использованием физико-химических методов анализа.
Показана, что гидросиликаты кальция, образованные в процессе гидротации основных минералов цемента, способствует повыщению прочности материала, оказывающее значительное влияние на долговечность бетона. Установлено, что интенсивность более эффективна при гелиотеплохимической обработке.
Annotation: The article examines the structure formation of concrete based on slag-alkaline binders using physicochemical methods of analysis. It has been shown that calcium hydrosilicates, formed in the process of hydration of the main minerals of cement, help to increase the strength of the material, which has a significant impact on the durability of concrete. It has been established that intensity is more effective during heliothermal chemical treatment.
Kalit so'zlar: Qattiqlashuv, quyosh energiyasi, hidratsiya, beton, sement tosh, etringit, kaltsiy gidrosilikat, struktura hosil bo'lishi, kolloid, topokimyoviy mexanizm.
Ключевые слова: Твердение, солнечная энергия, гидротация, бетон, цементный камень, этрингит, гидросиликат кальция, структурообразавание, коллоид, топохимический механизм.
Key words: Hardening, solar energy, hydration, concrete, cement stone, ethringitis, calcium hydrosilicate, structure formation, colloid, topochemical mechanism.
Постановки проблемы. В процессе перевода эклномики Республики Узбекистан на рельсы интенсивного развитие важное место отводится разработке, внедрению и далнейшему развитию высокоэффективных, энергоэкономичных и экологически целесообразных технологий, что является актуальным направлениям на современном этапе научно-технического процесса.
Анализ современного состояния технологии материалов на основе шлакощелочных вяжущих систем и возможности применения различных модификаторов и энергии солнечного излучения при их получении является актуальной проблемой. Кроме того, существует потребность изучения формирование структуры бетона на основе шлакощелочных вяжущих с использованием физико-химических методов анализа [1,2].
Обсуждение: Шлакощелочные вяжущие представляют собой гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем тонкого измельчения граншлака малогигроскопичными соединениями щелочных металлов или затворения молотого шлака водными растворами этих соединений.
В работах [3,4,5,6] показано, что материалы на основе электротермофосфорного граншлака и солей щелочных металлов твердеют в воде, а введенная в свободном состоянии щелочь принимает участие в процессах структурообразования, образовывая сложные нерастворимые щелочные гидроалюмосиликатные новообразования типа нитролита, анальцима и т.п.
Процессы конденсации шлакощелочных вяжущих систем в водостойкие образования впервые объяснены Глуховским В.Д. с позиций электростатических свойств коллоидов, содержащих в своем составе гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов в сочетании с оксидами, обладающими амфотерными и кислыми свойствами [7].
Процесс формирования структуры твердеющего шлакощелочного бетона связан со степенью гидратации вяжущего (рисунок 1, 2).
Прочность цементного камня зависит от физической структуры, количества гидратных новообразований, объема образованного геля.
Рассмотрим формирование структуры цементного камня на основе шлакощелочного вяжущего. Механизм гидратации классический, т.е. топохимический и протекает следующим образом:
- на первом этапе происходит поверхностная реакция, опровождающаяся образованием оболочек из гидратов на частицах минералов, в этих новообразованиях связывается до 50 % воды;
- второй этап - индукционный - сопровождается гетерогенно- диффузионным процессом массообмена через оболочку из гидратов и накоплением новообразований, способствующи м увеличению контактной зоны между зернами;
- на третьем этапе наблюдается разрыв оболочек из гидратов и происходит образование большого количества гидратов, что является следствием вновь возросшей скорости гидратации;
Содержание
* после ТВО ■ после гелиотермообработки
Рисунок 1 - Изменение степени гидратации шлакощелочного вяжущего от содержания цемента
- последний этап (IV) характеризуется формированием полупроницаемой оболочки и дальнейшим процессом гидратации, сопровождающийся образованием прочных контактов между новообразованиями.
Наиболее четко среди образований наблюдаются кристаллы Са(ОШ)-гексагональные пластинки, кристаллы эттрингита 3Са0А120з-3Са804-31И20- игольчатые и призматические, и пластинки гидроалюмината кальция С4АН13.
Несмотря на присутствие в вяжущих хорошо растворимых щелочных оксидов (гидроксидов), преобладающую роль при твердении играют процессы гидратации исходного вещества без растворения, что объясняется наличием противоположно заряженных щелочных гидрозолей кремневой кислоты и многовалентных металлов, которые нейтрализуют друг друга. Образовавшиеся в результате гели адсорбируют щелочные ионы, присутствие которых приводит к синтезу щелочных соединений. Особенно сильное коагулирующее действие на щелочной гидрозоль кремневой кислоты оказывают катионы алюминия, что приводит к образованию водостойких щелочных гидратов, в которых на каждый грамм-моль оксида алюминия приходится 1-1,5 г/моль оксидов щелочных металлов; в результате синтезируются практически нерастворимые новообразования.
По мере углубления процесса гидратации растет объем новообразований, что приводит к отжатую воды, уплотнению гелевидной фазы, появлению кристаллического сростка, претерпевающего со временем фазовые превращения, направленные на упорядочение структуры вяжущей системы. Этот процесс налагается на процесс химического взаимодействия кальциевого алюмосиликатного стекла с соединениями щелочных металлов. При этом катионы кальция принимают участие в катионном обмене и выполняют роль коагулянта щелочных кремне-и алюмозолей, возникающих при взаимодействии алюмокремниевого стекла со щелочью.
25
5 18
н
О 17
16 ^----
1 90 180 270 360
' после ТВО * после гелиотермообработки
Сроки твердения, сутки Рисунок 2 - Изменение степени гидратации шлакощелочного вяжущегоот времени твердения
Qurilish va Ta 'lim ilmiy jurnali 3-jild, 6-son https://jurnal. qurilishtalim. uz/
27
Последующее развитие кристаллизации на базе гелевидных продуктов приводит к образованию водостойких кристаллических новообразований, обладающих вяжущими свойствами и формированию конденсационно-кристаллизационной структуры шлакощелочного камня [4].
В общем виде фазовый состав продуктов твердения шлакощелояных вяжущих представлен преимущественно тоберморитоподобными низкоосновными гидросиликатами кальция группы CSH (I), гидрогранатами переменного состава, кремневой кислотой, щелочными гидроалюмосиликатами типа цеолитов и слюд, а также щелочноземельными гидроалюмосиликатами.
Структурообразование шлакощелочной системы в условиях гидротермальной обработки (рисунок 1 и 2 кривая 1) в начальный период незначительно отличается от структурообразования в нормальных условиях. На второй стадии формирования структуры в системе развиваются коагуляционные процессы. На третьей стадии происходит упрочнение шлакощелочной системы, а на четвертой - ее окончательное твердение.
Выводы. Фазовый состав продуктов взаимодействия характеризуется природой сырьевых компонентов исследуемых композиций. Установлено, что фазовый состав продуктов гидратации исследуемых вяжущих композициях представлен низкоосновными гидросиликатами и гидроалюмосиликатами кальция, кальцитом, щелочными новообразованиями, аналогами природных низкоосновных цеолитов, наличие которых предопределяет высокие физико-механические свойства вяжущих композиций на их основе.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Alinazarov A.X. "Энергоэффективная теплотехнология получения золоцементных композиционных материалов» Монография. -Москва: РУСАЙНС, 2023. -168 стр.
2. Alinazarov A.X. "Энерго-и ресурсосберегающая технология получения строительных материалов и изделий методом гелиотеплохимической оброботки: Монография. -Москва: РУСАЙНС, 2021. -138 стр
3. Урханова, Л.А. Получение композиционных алюмосиликатных вяжущих на основе вулканических пород / Л.А. Урханова, Е.Д. Балханова // Строительные материалы. - 2006. - С.51-53.
4. Рекомендации по изготовлению шлакощелочных бетонов на основе мелкодисперсных песков ВНИИСТ.- 1983.- С.118.
5. Шлакощелочной цемент. Техническая информация // Строительные материалы, конструкции и изделия.- Алма-Ата,1983.- № 1.- С.28.
6. Дворкин Л.И. Пашков И.А. Строительные материалы из промышленных отходов.-Киев, 1980.- С92.
7. Hevasse C.Prandi E. Фр. -Заявка. № 2390392
8. Аруова Л.Б. Современные воззрения на процессы твердения бетона. В кн.:- Алматы-Поиск, 2003.-№1.-С.535.
9. Малинский Е.Н., Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотермообработка железобетонных изделий при круглогодичной эксплуатации полигонов //Энергосберегающие методы ускорения твердения монолитного и сборного железобетона. - М.: НИИЖБ, 1986. - С. 11-27.
10. Быкова И.В. Гелиотермообработка железобетонных изделий с применением пленкообразующих составов: Дисс.канд. техн. наук. - Москва, 1988. - С.207.
11. Подгорнов Н.И. Использование солнечной энергии при изготовлении бетонных изделий. -М.: Стройиздат.-1989.- С.33.
