Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

H. M. HRYSHKO, Yu. L. SAVIN, D. O. SMOLIN, O. W. VATAZHYSHYN, and V. I. MOSPAN

Український державний університет науки і технологій, Навчально-науковий інститут «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», вул. Архітектора Олега Петрова, 24а, UA-49005 Дніпро, Україна

Дослідження впливу нанодомішок на термодинамічну та гідродинамічну стабільність структури тверднення етрингітової фази та її композиції з сульфатами Кальцію

379–392 (2025)

PACS numbers: 61.46.-w, 61.48.De, 65.80.-g, 66.20.Ej, 83.80.Hj, 83.80.Nb, 91.60.-x

В роботі розглянуто вплив різних чинників на стабільність структури етрингіту двох форм утворення: а) на основі чистих мінералів С₃А + СṤH₂, б) суміші глиноземистого цементу (ГЦ-400) і гіпсу будівельного (Г5); також представлено модель процесу гідратації на прикладі напівводяного сульфату Кальцію. Встановлено чинники впливу на стабільність етрингіту від зміни вологості та pH середовища, температури, умов експлуатації. Підтверджено гіпотезу впливу співвідношення G = f(СаО/Al₂О₃) в мінералах системи CaO–Al₂O₃ на Ґіббсову поверхневу енергію: СА₂ = 0,27 — ΔG = 24,70, СА = 0,54 — ΔG = 51,86, С₁₂А₇ = 0,8 — ΔG = 141,00, С₃А = 1,63 — ΔG = 145; визначено залежність порядку формування гідратних сполук за гідратації алюмінатних і сульфоалюмінатних цементів від Ґіббсової поверхневої енергії ΔG = f(а.о.м.) і співвідношення ΔG = f(СаО/Al₂О₃) для мінералів системи за середньою Ґіббсовою енергією: СА₂ — 24,70, СА — 51,86, С₁₂А₇ — 141,00, С₃А — 145 системи CaO–Al₂O₃–H₂O: С₂AН₈, С₄AН₁₃, С₄AН₁₀, СAН₁₀, Al(OН)₃. Зміна теплоти гідратації чистих клінкерних мінералів у часі та зміна їхнього ступеня гідратації залежать від величини коефіцієнтів. Наприклад, коефіцієнт K (співвідношення mСаО/nAl₂О₃) є найбільшим для мінералу С₃А — 1,63, а теплота гідратації, відповідно, найвища у мінералу С₃А і становить на 28 добу 873 Дж/г; тому, відповідно, мінерал С₃А буде найшвидше вступати в реакцію гідратації. Виявлено підвищення температури для штучно утвореного етрингіту в системі C₃A + СṤH₂, далі СА + СṤH₂ і CA₂ + СṤH₂, що підтверджує основну ідею дослідів. Проведено стабілізацію етрингітової фази за рахунок наномодифікування вуглецевими нанотрубками (ВНТ), тауритом, діоксидом Силіцію. Наведені результати досліджень підтверджують збільшення в 4–5 разів міцнісних показників, зміну коефіцієнта розм’якшення в залежності від виду наномодифікатора та систем з різними пластифікаторами і нанотрубками.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: наномодифікування, глиноземистий цемент, вуглецеві нанотрубки, гідратація, наносистема, затвердла структура