Кремний- и фосфорсодержащие соединения в качестве добавок к вяжущим

В целях повышения прочностных характеристик цементных, гипсовых и известково-песчаных вяжущих были использованы добавки кремнийфосфорорганического полимера состава (Si2P2C4Hi20n) п, содержащего Si 15,94; Р 17,80; С 13,42 и 3,28%. В ряде случаев применялись смеси этилового эфира ортокремниевой кислоты Si(OC2Hs)4. с ортофосфатом натрия Na3P04 12Н20.

Мономерные смеси Si (ОС2Н5)4 + Na;iPO.i выбраны потому, что продуктами их гидролиза должны быть соединения, имеющие связи Si—О—Si; Si—ОН; Р—ОН и т. д., что и в продуктах гидролиза (S52P2C4HI/Dn)n. Для исследования были использованы клинкерные минералы C3S; C2S; С3А и C4AF. Влияние добавки кремннйфосфорорганического полимера на прочность некоторых клинкерных минералов показано в табл. 1.


На основании данных табл. 1 можно заключить, что кремиийфосфорорганический полимер по-разному реагирует с клинкерными минералами. В разные сроки вводимая добавка более интенсивное воздействие оказывает на C3S и C4AF: наблюдается прирост прочности до 70%. Энергично реагирует с полимером и С3А. В возрасте 7 сут. прочность образцов с добавкой возрастает более чем в 2 раза. На C2S добавка оказывает тормозящее влияние.

Фазовый состав гидратированных клинкерных минералов, содержащих кремнийфосфорорганический полимер, изучался петрографическим и термографическим методами.

Микроскопические исследования показали, что с C3S без добавок образуется гидросиликат кальция с показателем преломления Лср= 1,550, а в присутствии добавки NCp = 1,540-ь 1,525 и наблюдается значительно большее количество геля. Термографическим методом подтверждено, что добавка полимера к C3S почти не изменяет фазового состава гидратных новообразований, а лишь способствует более глубокой гидратации минерала. С3А, затворенный водой, переходит в С.3АН6 с Лер = 1,611. а в присутствии добавки основным новообразованием, судя по показателям преломления (Дср = 1.542), является С4АН2. Термографически показано, что введение полимера к С3А резко изменяет фазовый состав гидратных новообразований и активизирует процесс их гидратации.

Микрофотографии клинкерных минералов в электронном микроскопе методом реплик (рис. 1—4) согласуются с показаниями исследований петрографическим и термографическим методами.

Изучалось влияние добавок и на свойства полуводного гипса, а также ангидритового вяжущего, изготовленного из обожженных при 700 С полуводного гипса и каолина.



Прочностные характеристики гипсовых вяжущих определяли на формованных кубах размером ЗХЗХ ХЗ см. Рост предела прочности при сжатии показан на рис. 5.

Полимерная добавка, обладая сильно пластифицирующим действием (особенно на полуводный гипс), вызывает резкое понижение В/В, что способствует уплотнению массы и значительному повышению прочности образцов — для полуводного гипса более чем в 2 раза, для ангидритового цемента примерно на 50%. У образцов, содержащих мономерные смеси, значение В/Г более высокое, поэтому показатели прочности с этой добавкой ниже, чем с полимерной.

Термографические и рентгеновские исследования гипсовых образцов показали отсутствие в них новых химических соединений. Однако полученные кристаллы существенно различаются по форме: гипс без добавки в возрасте 7 сут. состоит из двух видов кристаллов — крупных типичных призм длиной до 80 ммк и мелких игл размером 1,5x20 ммк. Все кристаллы удлиненные. В присутствии смеси Si (0С2Н5)4+КазР04 образуются удлиненные кристаллы CaS04 2Н;0 размером в среднем 3X20 ммк. Образцы с добавкой полимера кристаллизуются преимущественно в виде округлых, утолщенных призм размером 5X8 ммк. В значительном количестве встречаются и кристаллы такой же формы с размером 10X20 ммк.

Термограммы известково-песчаных вяжущих с добавками и без добавок однотипны. Петрографические исследования показали, что во всех образцах показатели преломления новообразований практически одинаковы и находятся в пределах 1,543—1,550. Однако отчетливо наблюдается различие в количестве и размерах кристаллов, показывающее более высокую способность кристаллизации в присутствии добавок.

В заключение можно сделать следующие выводы.

Добавка небольшого количества (0,065—0,34%) кремнийфосфорорганического полимера (Si2P2C4H20u)n к клинкерным минералам, гипсовым и известково-песчаным вяжущим существенно влияет на процесс кристаллизации, оказывает пластифицирующее действие и значительно повышает предел прочности при сжатии.

Использование смесей этилового эфира ортокремниевой кислоты с ортофосфатом в виде добавок к гипсовым и известково-песчаным вяжущим дает несколько меньший эффект, чем кремний- фосфор-органический полимер.