Тонкозернистый порошковый дисперсноармированный бетон (стр. 8 )

Как  видно, на 28 сутки твердения наибольшую прочность показали образцы активизированные гидроортофосфатом натрия. Однако, в начальные сроки твердения наблюдается незначительный прирост прочности: на 3 и 7 сутки твердения 3,2 МПа и 12,4 МПа соответственно, что составляет 5% и 19% от 28-ми суточной прочности. Также низкую прочность в первые сутки твердения показали образцы с содой, что можно объяснить отсутствием добавочной для каустификации Са(ОН)2 и медленным выделением гидролизной извести при гидратации шлака.

Как показал проведенный эксперимент наиболее предпочтительным активизатором твердения каустифицированных вяжущих является известково-содовый активизатор по следующим причинам: хорошая динамика роста прочности в первые сроки твердения (на 3 и 7 сутки твердения 26,8 МПа и 37,6 МПа, соответственно, высокая 28-ми суточная прочность – 49,4МПа); широкой распространенности соды и извести по сравнению с другими активизаторами.

Рис.  Кинетика твердения каустифицированных мраморношлаковых композитов

на различных активизаторах.

1–Na2CO3-2%+Cа(ОН)2-3%; 2–Na2HPO4 - 2,8%+Cа(ОН)2-3%; 3–NaF - 1,7% + Cа(ОН)2-3%; 

4-Cа(ОН)2 - 5%;  5-Na2HPO4-1,4%+ Na2CO3 -1% + Cа(ОН)2-3%;

6-Na2CO3 -2%.

Применение смеси таких активизаторов как углекислый натрий и гидроортофосфат натрия позволило сочетать их положительные стороны: ускоренный набор прочности в ранние сроки твердения одного и высокую прочность в 28-ми суточном возрасте другого.

Проведенный количественный химический анализ подтвердил быстрое протекание реакции каустификации между содой и известью в водном растворе. Установлены кинетика и сроки протекания реакционно-химического процесса. Время полного протекания реакции каустификации 1 молярного раствора соды при 20°С составляет 30 мин, в течение которого образуется 94,9% СаСО3. Скорость реакционно-химического процесса велика и составляет 0,0187 моль∙л/мин. При 50°С за 30 мин образуется 99,9% СаСО3 и скорость реакционно-химического процесса составляет 0,0188 моль∙л/мин; константа равновесия Кр=1,02·108. Разница между скоростями реакций при 20°С и 50°С незначительна, отношение скоростей равно 1,005.

При проектировании малосодовых и малошлаковых карбонатношлаковых вяжущих необходимо ориентироваться не только на гидролизную известь, которой может не хватать на реакцию каустификации, но и на специально добавляемую гидратную известь, в соответствии со стехиометрией, для ускорения процессов каустификации.

Если рассматривать перспективы получения малосодовых минеральношлаковых вяжущих в которых карбонатная составляющая замещена тонкомолотыми породами имеющими в своем составе кварц и полиморфные модификации кремнезема (кристаболит, тридимит, халцедон, опал, и др.) или кварцевополевошпатовые осадочные породы, магматические породы содержащие стекла (базальт, трахит, трас, вулканический туф, пемзы, пеплы) то доля извести должна быть увеличена в зависимости от пуццоланической активности пород. Безусловно, что пуццоланической активностью обладают не только чистые разновидности полиморфных модификаций кварца, в которых содержание свободного SiO2 не ниже 60-70%. Но и горные породы, содержащие меньшое количество активного кремнезема.

Если рассматривать проблему получения малосодовых малошлаковых шлакогеополимерных вяжущих, с дозировкой шлака 20-25%, то использование извести, исходя из выдвинутых теоретических представлений, неизбежно, т. к. доля выделяющейся  гидролизной извести из соль малого количества шлака не превысит 1% в случае полной его гидратации. Получение же чистых геополимерных вяжущих (т. е. без использования шлаков и цементов), ативизированных содой, невозможно без использования извести, т. к. сода не растворяет, в отличие от щелочи, высокоактивные полиморфные модификации кварца при обычной температуре.

Необходимо отметить, что производство соды решает экологическую проблему утилизации углекислого газа СО2 не только от сжигания природных видов топлива,  а также и от производства цемента и извести. В последнем случае получение соды является более экономичным в связи с меньшим содержанием в отходящих газах SO3, NO2 и других газов.

Учитывая, что стоимость 1 т соды 6 тыс. руб., а стоимость 1 т технической щелочи составляет 14 тыс. руб., то стоимость содового  активизатора при одинаковой дозировке  со щелочью на одну тонну вяжущего снизится в 2,3 раза. При дополнительном использовании извести при ее стоимости 2000 р. за 1 т совместно с содой в количестве 4% и то общие затраты на активизацию уменьшатся в 1,5 раза. Более экономичным будет каустифицированное вяжущее с использованием содощелочных плавов – отходов различных производств.

Важно отметить, что получение сухих строительных смесей на основе минеральношлаковых вяжущих не возможно при использовании K и Na щелочей в силу их гигроскопичности, т. е. при введении в сухом виде щелочь будет отсасывать на себя влагу в результате чего будут образовываться локальные участки затвердевшего вяжущего. Таким образом, применение содо-известковой в минеральношлаковых вяжущих активизации позволит решить данную проблему, т. к. сода менее гигроскопична чем щелочь, и ее применение  позволит избежать данного нежелательного эффекта и решить проблему производства сухих отделочных и кладочных безцементных безобжиговых смесей.

Список литературы
Глуховский аналогов природных минералов с целью получения искусственного камня/ , // Докл. и тез. докл. третьей всесоюзной науч-практ. конф.: В 2-х т. - Киев, 1989. - Т. 1. - К  С. 40-42. Глуховский щелочных алюмосиликатов  на основе глин и гидроксида калия./ , // Доклады и тезисы докладов третьей всесоюзной  научно-практической конференции,  в двух томах. – 1989. –т.1 — с.32-33. Калашников строительные материалы /, , и др.; Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. . - Пенза: ПГАСА, 2000. -  207 с.: ил.