Прочность и микроструктура цементного камня c добавками коллоидного SiO2

Свойства бетона на макроуровне — прочность и долговечность — зависят от гидратации цемента. Основными продуктами химической реакции цементного клинкера с водой являются гидраты силиката кальция (C—S—H), гидраты алюмината кальция и гидроксид кальция. Гель C—S—H - основной связующий и упрочняющий компонент в гидратирующемся цементном тесте — обладает наноструктурой, и можно предположить, что введение наночастиц в цементное тесто может модифицировать характеристики C—S—H, вызывая соответствующие изменения на макроуровне. В данной работе исследован результат введения нанокремнезема (далее – nS) в смешанные цементные составы с целью повысить их долговечность и снизить воздействие на окружающую среду. Были сопоставлены состав продуктов гидратации, микроструктура и прочность при сжатии образцов затвердевшего цементного теста в возрасте от 1 сут до 6 мес. Контрольные образцы состояли из портландцемента с добавкой известняка и дополнительного известняка (суммарно до 60 и 40 масс % портландцемента и известняка соответственно); в тесто с нанодобавкой вводили nS в количестве 0,1, 0,5, 1 и 1,5 % в пересчете на твердое вещество. Соотношение вода/вяжущее было постоянным и равным 0,3. Диаметр частиц nS, по данным просвечивающей электронной микроскопии, составлял 8—50 нм. Исследования методами термогравиметрического анализа и электронной микроскопии показали, что nS демонстрирует пуццолановое поведение, поглощая Са(ОН)2 с образованием дополнительного C—S—H. Кроме того, в случае теста с 40 %-м замещением цемента известняком низкое содержание nS (0,1—0,5 %) способствует набору прочности даже в значительном возрасте. Данная работа представляет собой часть более масштабного исследования, посвященного цементам с добавками наночастиц и выполняемого при поддержке ЕС и при участии специалистов из промышленных и научных кругов европейских стран.

Автор: С. Папатцани, К. Паине, Дж. Калабрия-Холли

Рубрика: Наука и производство

Ключевые слова: смешанные цементы, нанокремнезем, гидратация цемента