Содержание к диссертации
Введение
1. Современные представления о композиционных строительных материалах 11
1.1. Составы, технологии получения и свойства полимерцементных бетонов 15
1.2. Цементные бетоны, модифицированные эпоксидными полимерами 22
1-2.1. Характеристика эпоксидных полимеров 23
1.2.2. Составы и свойства цементных бетонов, модифицированных эпоксидными полимерами 31
Выводы и заключения по главе 1 37
2. Сырьевые материалы. Методики исследований 38
2.1. Характеристика сырьевых материалов 38
2.2. Методики исследований 41
2.2.1. Методика физико-механических испытаний 41
2.2.2. Методика физико-химических исследований 60
2.2.3. Методика математического планирования эксперимента 61
2.2.4. Методика статистической обработки результатов эксперимента.. 64
Выводы и заключения по главе 2 65
3 Технологические свойства модифицированных мелко зернистых бетонов 67
3.1. Исследование возможности использования эпоксидсодержащего отхода в качестве модифицирующей добавки 67
3.1.1. Подвижность 68
3.1.2. Исследование кинетики отверждения эпоксидсодержащего отхода и модифицированного эпоксидсодержащим отходом цементного теста 68
3.1.3. Физико-механические характеристики затвердевших, модифицированных эпоксидсодержащим отходом, цементных растворов 70
3.2. Подбор оптимального состава мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидсодержащим отходом 78
3.3. Исследование процессов структурообразования мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом 88
3.4 Влияние вида, содержания заполнителя и способа уплотнения на физико-механические свойства мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидсодержащим отходом 106
3.5 Влияние способа уплотнения бетонной смеси на физико-механические свойства мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидсодержащим отходом 107
3.6. Влияние режима тепловлажностной обработки на прочностные характеристики мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидсодержащим отходом 115
3.7. Эксплуатационно-технические характеристики мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидсодержащим отходом 118
3.7.1. Прочностные характеристики 118
3.7.2. Трещиностойкость мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом 120
3.7.3. Усадка 125
3.7.4. Истираемость 128
3.8. Долговечность мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом 131
3.8.1. Морозостойкость мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом 132
3.8.2. Стойкость мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом, к агрессивным средам 139
Выводы и заключения по главе 3 149
4. Технология производства изделий из мелкозернистого бетона, модифицированного эпоксидсодержащим отходом. Технико-экономическое обоснование эффективности производства 150
4.1. Основы технологии производства и применения мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом 150
4.2. Технико-экономическое обоснование эффективности производства 158
Выводы и заключения по главе 4 162
Выводыи заключенияпо работе 163
Литература 165
- Составы, технологии получения и свойства полимерцементных бетонов
- Исследование возможности использования эпоксидсодержащего отхода в качестве модифицирующей добавки
- Физико-механические характеристики затвердевших, модифицированных эпоксидсодержащим отходом, цементных растворов
- Основы технологии производства и применения мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом
Введение к работе
В последнее время из-за сильного загрязнения окружающей среды наблюдается значительная интенсификация коррозионно-эрозионных процессов поверхностей различных сооружений и конструкций. Скорость коррозионных процессов за последние 20 лет увеличилась в 1,5-2 раза. Результатом коррозии является разрушение материала конструкций, что, в свою очередь, значительно сокращает проектные сроки их службы.
Перспективным путем решения этой проблемы в строительстве является применение композиционных материалов на полимерных связующих, обладающих повышенной прочностью и другими эффективными свойствами. При этом определенный научный и практический интерес представляют работы, выявляющие новые возможности по использованию полимерных отходов в производстве некоторых видов композиционных строительных материалов с учетом решения экологических и экономических проблем строительной отрасли.
В этом плане необходимо отметить актуальность работ, направленных на разработку технологий по получению и внедрению в строительную практику новых видов композиционных строительных материалов на основе различных полимерных отходов [16,19,20,58,78-92,96,125,140,141,155].
Актуальность. В последнее время условия эксплуатации зданий и сооружений выдвигают все более жесткие требования к долговечности материалов, применяемых в строительстве. Поскольку бетон и железобетон, изготовляемые из портландцемента, в настоящее время являются основными конструкционными материалами в строительстве, то наибольший интерес с точки зрения повышения их долговечности, представляют цементные бетоны, модифицированные добавками полимеров, т.е. полимерцементные бетоны.
Использование местных сырьевых ресурсов, отходов производства и заполнителей различной природы для модификации строительных компози-
тов несомненно является актуальной проблемой. При этом утилизация полимерных отходов в значительной степени позволяет улучшить экономические и экологические показатели производства строительных композитов.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с целевой федеральной программой «Отходы», федерального закона «Об отходах производства и потребления», региональной программой ВОРЭА «Экология Нижней Волги».
Цель работы заключается в разработке составов и технологии мелкозернистых цементных бетонов, модифицированных минерально-полимерными отходами, обладающих высокой долговечностью.
Задачи исследований.
Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность использования эпоксидсодержащего отхода и отходов инструментальной промышленности для получения модифицированных мелкозернистых бетонов и изделий на их основе.
Определить рациональные составы мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности.
Исследовать процессы структурообразования при твердении раствора синтезируемого вяжущего вещества и бетона.
Установить основные зависимости свойств вяжущего и мелкозернистого бетона, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности от технологических параметров.
Разработать технологию производства мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности, и изделий на их основе.
Провести производственное опробование результатов исследования.
Научная новизна работы:
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования эпоксидсодержащего отхода и отходов инструментальной промышленности, способствующих снижению капиллярной пористости, повышению плотности, упрочнению контактной зоны между цементным камнем и заполнителем для получения модифицированных мелкозернистых бетонов и изделий на их основе;
методами РФА, ИКС и электронной микроскопии установлено физико-химическое взаимодействие между эпоксидсодержащим отходом и продуктами гидратации цемента, способствующее повышению долговечности мелкозернистых бетонов;
предложены нестандартные методики определения трешиностойкости бетонов, испытания их на морозостойкость с использованием резонансного метода, измерения диэлектрической проницаемости эпоксидных композиций, что позволило получить дополнительные сведения о влиянии модифицирующих добавок на свойства исследуемых композиций;
методами механики разрушения хрупких материалов (бетонов) получены полностью равновесные диаграммы деформирования образцов из цементных мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом, что позволило определить основные характеристики трешиностойкости исследуемых бетонов;
установлены основные зависимости свойств вяжущего и мелкозернистого бетона, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности, от технологических параметров;
разработана технология производства мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности и изделий на их основе.
Практическая значимость работы. Определены рациональные составы мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности.
Разработана технология, позволяющая изготавливать изделия из мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности, на существующих заводах по производству бетонных и железобетонных изделий.
Определены рациональные области применения изделий из разработанных мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности, доказана эффективность производства и применения предложенной продукции.
Установлено, что использование разработанных мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инстру-ментальной промышленности, позволяет снизить себестоимость 1 м изделий по сравнению с 1 м изделий из мелкозернистого бетона на основе портландцемента на 14 %.
Экологическая значимость. Экологическая значимость работы заключается в использовании крупнотоннажных отходов промышленности в технологии получения изделий различного функционального назначения из мелкозернистых бетонов, что позволяет решать экологические проблемы, расширить сырьевую базу, обеспечить определенную экономию энергетических ресурсов.
Внедрение результатов исследований. Опытно-промышленное опробование результатов исследований осуществлялось на ОАО "Промстройкон-струкция" г.Волгограда и ООО «Управление Фасадремонт Волгоградгоргра-жданстрой». Из разработанных мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности, выпущена партия тротуарных плит.
Достоверность результатов работы обеспечена применением в исследованиях современных приборов, оборудования и научно-обоснованных методик комплексных исследований образцов, подтверждается применением в исследованиях вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний, удовлетворительным совпадением результатов экспериментов с данными других авторов, а также практическими результатами внедрения разработанных составов мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности, для тротуарных плит.
Апробация работы. Диссертационная работа выполнялась в период с 2003-2007 гг. Основные положения диссертационной работы доложены на международных, всероссийских и внутривузовских научных конференциях, семинарах и совещаниях в том числе: Всероссийской научно-технической конференции «Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства региона» (Волгоград, 2006 г.); научно-практической конференции ЛГТУ «Эффективные конструкции. Материалы и технологии в строительстве и архитектуре» (Липецк, 2006 г.); Всероссийского совещания заведующих кафедрами материаловедения и технологии конструкционных материалов «Материаловедение и технология конструкционных материалов - важнейшие составляющие компетенции современного инженера. Проблемы качества технологической подготовки» (Волгоград, Волжский, 2007 г); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВолгГАСУ (Волгоград, 2003-2007 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе одна в издании, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-ёх глав, основных выводов, списка используемой литературы. Работа изложена на 183 страницах и включает в себя 40 таблиц, 31 рисунок и фотографии, список литературы из 171 наименований.
На защиту выносятся:
-теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности использования эпоксидсодержащего отхода и отходов инструментальной промышленности, способствующих снижению капиллярной пористости, повышению плотности, упрочнению контактной зоны между цементным камнем и заполнителем для получения модифицированных мелкозернистых бетонов и изделий на их основе;
-результаты физико-химических исследований структурообразования при твердении раствора синтезируемого вяжущего вещества и бетона;
-результаты экспериментальных исследований по оптимизации технологических параметров приготовления мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности;
-технология производства изделий из разработанного бетона;
-результаты производственного опробования разработанной технологии при производстве тротуарных плит;
-проверенные данные о свойствах изделий из мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности.
-технико-экономическая целесообразность производства и применения строительных изделий (тротуарных плит) из мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом и отходом инструментальной промышленности.
Составы, технологии получения и свойства полимерцементных бетонов
Поскольку бетон и железобетон, изготовляемые из портландцемента, в настоящее время являются основными конструкционными материалами в строительстве, то наибольший интерес с точки зрения повышения их долговечности, представляют цементные бетоны, модифицированные добавками полимеров, т.е. полимерцементные бетоны.
Полимерцементным является материал, изделие или элемент конструкции на основе композиционного (смешанного) вяжущего, включающего органический или элементоорганический полимер и неорганическое вяжущее вещество. Органическим (элементоорганическим) компонентом служат водные дисперсии полимеров (поливинилацетата, натуральных и синтетических латексов, эмульсии битумов и кремнийорганических полимеров и т.д.), а также водорастворимые эпоксидные, карбамидные, фурановые смолы, производственные целлюлозы и др. Можно использовать водорас
Специфика полимерцементов состоит в том, что полимерную добавку (или полимеризующийся компонент) вносят в процессе приготовления бетонной смеси, чаще всего с водой затворения. Полимерная добавка может быть представлена одним видом полимера или смесью различных полимеров. В композиционном (смешанном) полимерцементном вяжущем полимерный компонент и неорганическое вяжущее вещество подбирают таким образом, чтобы они сочетались рационально, проявляя свои положительные свойства и дополняя положительные свойства второго компонента поли-мерцемента [147].
Хотя полимеры и мономеры, применяемые в качестве модификаторов цементных композиций - растворов бетонов, используются в любых формах (рис. 1.1.), очень важно, что гидратация цемента и образование полимерной фазы, происходят достаточно хорошо. В модифицированных полимерами структурах растворов и бетонов заполнители связаны соматричной фазой, т.е. фазой, в которой гидратированная цементная фаза и полимерная фаза взаимопроникли друг в друга. Выдающиеся свойства модифицированных растворов и бетонов по сравнению с обычными растворами и бетонами обуславливаются наличием такой особой структуры.
Модификация цементных растворов и бетонов латексами регулируется как гидратацией цемента, так и процессами образования полимерной пленки в связывающей их фазе. Причем, процесс гидратации цемента обычно предшествует процессу образования полимерной пленки [147].
Существует мнение, что соматричная фаза, которая состоит из цементного геля и полимерной пленки, образуется как связующее в соответствии с трехступенчатой упрощенной моделью, показанной на рис. 1.2. [118,122,171]. Процесс образования полимерной пленки представлен на рис. 1.3 [171]. Первая фаза. Когда полимерные латексы вводят в свежие цементные растворные или бетонные смеси, то полимерные частицы диспергируются в фазе цементного теста. В таком полимерцементном тесте цементный гель постепенно образуется при гидратации цемента. Водная фаза насыщается гид-роксидом кальция, образующимся при гидратации. В то же время частицы полимера постепенно оседают на поверхности смеси цементного геля и не-прореагировавших частиц цемента. Вероятно, гидроксид кальция в водной фазе реагирует с поверхностью кремнезема заполнителей, в результате чего образуется слой силикатов кальция [171].
Вторая фаза. Благодаря развитию структуры цементного геля частицы полимера постепенно сосредотачиваются в капиллярных порах. Поскольку гидратация цемента продолжается, и количество капиллярной воды уменьшается, полимерные частицы коагулируют с образованием постоянного уплотненного слоя полимерных частиц на поверхности смесей цементного геля с непрореагировавшими частицами цемента.
Одновременно они сцепляются с этими смесями и силикатным слоем над поверхностью заполнителей. Установлено, что в этом случае большие поры в смесях за счет адгезии заполняются полимерными частицами. Это можно объяснить при рассмотрении размеров пор в твердеющем цементе, находящихся в диапазоне от нескольких ангстрем до нескольких тысяч ангстрем, в то время как размер полимерных частиц в типичном латексе составляет от 500 до 5000 ангстрем [171].
С реакционноспособными полимерами - поливинилиденхлоридвинил-хлоридом (ПВДХ), полиэтилакрилатметаметилакрилатом и латексами поли-хлоропренового каучука (ПХПК) - эта фаза может включать химическую реакцию между поверхностью полимерных частиц и поверхностью силикатов над заполнителями [171].
Исследование возможности использования эпоксидсодержащего отхода в качестве модифицирующей добавки
Как было отмечено в главе 2, мелкозернистые растворы и бетоны, модифицированные полимерными добавками - композиционные материалы, свойства которых значительно лучше, чем у обычных цементных мелкозернистых растворов и бетонов. На свойства затвердевших модифицированных мелкозернистых растворов и бетонов влияет множество факторов, в том числе: свойства сырьевых материалов (цемента, полимера, заполнителя), поли-мерцементное отношение, водоцементное отношение, условия твердения и т.д.
С целью подтверждения теоретических предпосылок о целесообразности использования эпоксидсодержащего отхода в качестве модифицирующей добавки, были проведены исследования, направленные на изучение их влияния на основные характеристики мелкозернистых смесей и бетонов.
Эффективность применения латекса эпоксидсодержащего отхода оценивалась в соответствии с требованиями ГОСТ 30459-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Методы определения эффективности». При проведении исследований использовались материалы, характеристика которых приведена в главе 2.
Перемешивание цементно-полимерной смеси осуществлялось следующим образом: вначале тщательно перемешивались цемент и эпоксидсо-держащий отход, затем добавлялся заполнитель, и смесь перемешивалась в сухом состоянии. Полученную гомогенную смесь затворяли водой.
Обычно модифицированные полимером растворы обеспечивают более высокую подвижность по сравнению с обычными растворами, что объясняется улучшенной консистенцией (вследствие эффекта шарикоподшипника) полимерных частиц.
Подвижность определялась по стандартной методике и характеризовалась расплывом конуса (Р.К., мм) цементно-песчаного раствора состава 1 : 3 с различным содержанием модифицирующей добавки (П/Ц=0 - 0,2). Результаты исследований, представленные на рис. 3.1 показали, что подвижность растет с увеличением В/Ц и П/Ц. Введение эпоксидсодержащей добавки позволяет снизить водоцементное отношение на 20-30%, что в свою очередь будет способствовать росту прочности.
Изучение кинетики отверждения исследуемых составов проводилось по вышеописанной методике (глава 2) методом измерения диэлектрической проницаемости (є). Кинетика отверждения эпоксидсодержащего отхода при различных температурах приведена на рис. 3.2.
Исследования показали, что отверждения эпоксидсодержащего отхода в естественных условиях не происходит. Как видно из рис.3.2, относительная диэлектрическая проницаемость (є/єо) в процессе отверждения значительно изменяется с повышением температуры, а именно уменьшается. Последнее в данных случаях связано с образованием пространственной молекулярной структуры и, соответственно, с уменьшением дополнительно сегментарной подвижности [36,42,46,69,74,75].
В этом случае характер изменения диэлектрической проницаемости (є) описывает, по сути дела, кинетику отверждения изучаемого эпоксидсодер-жащего отхода. Спад на кривых зависимости s=f(t) соответствует максимальной скорости отверждения. Последующая стабилизация значений диэлектрической проницаемости (є) указывает на завершение процесса отверждения.
Анализируя относительное расположение кривых (рис.3.3), можно сделать выводы о том, что скорость отверждения модифицированного эпоксид-содержащим отходом цементного теста растет по сравнению с чистым эпок-сидсодержащим отходом.
Повышение скорости твердения в этом случае обусловлено наличием гидроксильных групп, образующихся при твердении цемента и оказывающих каталитическое действие на процесс отверждения [93].
Скорость отверждения увеличивается с повышением температуры. При этом время твердения сокращается при температуре 40 С на 30-40%.
На основании полученных данных в дальнейших исследованиях принят следующий режим твердения: 1 сутки на воздухе; 3 часа при температуре 40С; 27 суток в воде. Данный режим позволит полностью отвердеть поли-мерцементному композиту, обеспечив максимальную прочность.
Физико-механические характеристики затвердевших, модифицированных эпоксидсодержащим отходом, цементных растворов
Физико-механические свойства растворов определяются многими факторами, в том числе, для полимерцементных растворов это количество вводимого полимера и способ уплотнения растворной смеси.
Исследования проводились на образцах-балочках размером 40x40x160 мм, изготовленных из равноподвижных растворных смесей (Р.К.=115 мм), твердевших до испытания в течении 28 суток: 1 сутки на воздухе; 3 часа при температуре 40 С; 27 суток в воде.
Изучая влияние количества полимера и способа уплотнения растворной смеси на свойства полимерцементного песчаного раствора, в состав растворной смеси вводили эпоксидсодержащий отход в количестве от 0 до 20 % от массы полимерцементного вяжущего. Уплотнение растворной смеси осуществляли на лабораторной виброплощадке с вертикально направленными колебаниями (п = 3000±200 кол/мин, А = 0,25-0,35 мм) методом вибрирования и вибропрессования (давление- 0,006МПа). На рис 3.4 - 3.7. приведены физико-механические характеристики затвердевших полимерцементных растворов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом.
Как показали проведенные исследования (рис 3.4), прочность при сжатии и изгибе модифицированных эпоксидсодержащим отходом растворов растет от 30,4 МПа (R ) и 3,74 МПа (R„) до 35,1 МПа и 4,5 МПа соответственно при увеличении полимер-цементного отношения до 0,1. При П/Ц более 0,1 прочность падает. Объяснить падение прочности, вероятно, можно избыточным содержанием эпоксидсодержащего отхода. Не успевшая отвердеть в данных условиях полимерная составляющая, не вступая во взаимодействие с продуктами гидратации цемента и не обладая способностью к твердению в воде без дополнительного введения катализаторов, увеличивает инертную составляющую раствора, снижая тем самым прочность. Таким же образом можно объяснить снижение водопоглощения и водостойкости.
С увеличением содержания эпоксидсодержащего отхода в бетонной смеси плотность уменьшается (рис.3.6). При этом пористость материала изменяется в сторону уменьшения при полимер-цементном отношении от 0 до 0,1 (рис.3.7). Минимальная пористость соответствует П/Ц=0,1. Подобное явление можно объяснить полнотой протекания всех процессов структурообразования: гидратацией клинкерных минералов и отверждением эпоксидсодержащего отхода, сопровождающегося кальматацией пор цементного камня. При уплотнении растворной смеси вибропрессование плотность увеличивается, а пористость уменьшается. Объясняется подобная зависимость степенью уплотнения и плотностью эпоксидсодержащего отхода, которая много ниже плотности цемента. Поэтому с увеличением доли эпоксидсодержащего отхода плотность затвердевшего раствора будет падать.
Анализируя полученные результаты можно сделать вывод о целесообразности использования эпоксидсодержащего отхода в качестве модифицирующей добавки. При этом оптимальное содержание его в бетоне заключается в пределах от 5 до 10% (от массы цемента).
Основы технологии производства и применения мелкозернистых бетонов, модифицированных эпоксидсодержащим отходом
Подбор состава мелкозернистого бетона модифицированного эпоксидсодержащим отходом осуществлялся методом математического планирования [2,30].
Соотношение компонентов должно обеспечивать получение модифицированного мелкозернистого бетона прочностью не ниже М300. Переменные величины: В - процентное содержание в бетоне полимерцементного вяжущего {Х,)\ Д - процентное содержание в вяжущем эпоксидсодержащего отхода №); Мк- модуль крупности заполнителя (Х3); В/В - водо-вяжущее отношение (Х4). Значения интервалов варьирования факторов сведены в табл. 3.1. Матрица планирования, результаты экспериментов и расчетные параметры для вычисления коэффициентов уравнений регрессии приведены в табл.3.2.
Прочность при сжатии мелкозернистых бетонов модифицированных эпоксидсодержащим отходом определяли на образцах - балочках размером 40x40x160 мм, изготовленных методом вибропрессования и твердевших до испытания в течении 28 суток: 1 сутки на воздухе; 3 часа при температуре 40 С; 27 суток в воде.
Коэффициенты уравнений регрессии определяли по формулам 2.13-2.16.
Проверка значимости коэффициентов уравнений регрессии производилась после проведения четырех дополнительных опыта на основном уровне (табл. 3.3).
а) среднее арифметическое значение прочности в нулевой точке, опре деленное по формуле 2.17 : 0 =37,1;
б) дисперсия воспроизводимости в нулевой точке - по формуле 2.18 4.Г1 3
в) среднеквадратическое отклонение SW j - по формуле 2. Таким образом, определенный методом математического планирования оптимальный состав бетонной смеси для получения, модифицированного мелкозернистого бетона прочностью не ниже М300: - 25% полимерцемента; - 8 % (от массы полимерцемента) эпоксидсодержащего отхода или 2% от массы бетона; - 75 % заполнителя с Мк =2,1; -В/В = 0,33.
Полученные данные проверялись опытными замесами и корректировались для производственного применения с учетом других технологических параметров.
При формировании структуры цементно-полимерного камня в композициях протекают обычные процессы гидратации и твердения неорганического вяжущего и твердение полимерной добавки.
Процессы, протекающие при твердении портландцемента можно разделить на 3 периода. В первом периоде происходит растворение клинкерных минералов с поверхности цементных зерен до образования насыщенного раствора, в котором начинают возникать первичные зародыши новых фаз (Са(ОН)2, эттрингита и геля C-S-H). Во втором периоде в насыщенном растворе идут реакции гидратации клинкерных минералов. Образующиеся гидросиликат и гидроферрит кальция выделяются в коллоидном состоянии на поверхности цементных частиц. Гидроксид кальция и трехкальциевый гидроалюминат образуют насыщенный, а в дальнейшем и пересыщенный раствор. Поэтому, при продолжающейся химической реакции новые порции гидроксида кальция и трехкальциевого гидроалюмината также выделяются в коллоидном состоянии. В результате, вокруг поверхности цементных зерен, образуется оболочка коллоидного геля (студня), обладающего клеящим свойством. Через некоторое время цементные зерна оказываются в контакте друг с другом через такие оболочки, образуя так называемую коагуляционную структуру цементного теста. При этом цементное тесто начинает густеть и теряет пластичность. Этот момент называют началом схватывания.
В третьем периоде происходит переход некоторой части новообразований в кристаллическое состояние с последующим ростом отдельных кристалликов и образованием кристаллических сростков (формируется кристаллизационная структурная сетка).
Быстрее других кристаллизуются трехкальциевый гидроалюминат и гидроксид кальция. Их микрокристаллы пронизывают гель и, срастаясь между собой, повышают прочность цементного камня.
Образующийся при твердении гидроксид кальция служит щелочным ак-тивизатором отверждения эпоксидсодержащего отхода, используемого в качестве модифицирующей добаки.