Влияние зол на продукты гидратации цемента

Для изучения влияния золы на образование продуктов гидратации цемента и анализ микроструктуры при проведении экспериментальных исследований использовались: цемент Цзидуна клаcса 525*R, зола класса I электростанции Юаньбаошани (Y1) и зола II класса Сигаоцзина (X2), СП DFS-II; водоцементное отношение составляло 0.33; дозировка зол - 30 и 50%.
Были изготовлены образцы цементного теста с золой и без золы следующих составов: 100% цемента (JD); 70% цемента + 30% зол Y1 (JY1-30); 50% цемента + 50% зол Y1 (JY1 -50); 70% цемент + 30% зол Х2 (JX2-30); 50% цемента + 50% зол Х2 (JX2-50). С помощью сканирующего электронного микроскопа были проведены исследования по определению количества продуктов гидратации, их вида, состояния поверхности зол, степени реакции гидратации и т.д, а также выявлено влияние зол на гидратацию цемента.

По микрофотографиям, полученным с помощью сканирующего электронного микроскопа, видно, что для цементного раствора JD без зол в возрасте 7 суток происходит образование большого количества Ca(OH)3 с хорошей кристалличностью (рис. 10.16). Для цементного раствора JY1 с 30%-ым содержанием золы количество кристаллов Ca(OH)2 в том же возрасте значительно меньше, степень их кристалличности также ниже. На поверхности частиц золы наблюдается формирование небольшого количества активных продуктов гидратации (рис. 10.17), значит для активизации продуктов гидратации цемента Ca(OH)3 золам потребуется некоторое время. По данным, представленным на рис. 10.18 и 10-19, можно, соответственно, проследить структуру растворов, содержащих 30 (JY1-30) и 50% (JY1-50) золы Юаньбаошани класса I через 28 суток твердения. Выявлено, что частицы золы равномерно распределены между цементным гелем: на поверхности частиц наблюдается образование большого количества продуктов гидратации; контактная зона между частицами золы и цементного геля более плотная.

На основе метода сканирующей электронной микроскопии качественно подтверждено, что при введении взамен цемента большого количества зол плотность структур пор геля в ранний период гидратации более рыхлая, чем для цементного камня без зол. Из-за того, что активность зол еще не полностью использована, существующие густоты между частицами зол и цементным гелем будут заполнены гелем, образующимся при гидратации зол. Через более длительный временной интервал на поверхности частиц золы образуются продукты гидратации, которые приводят к формированию более плотной структуры цементного теста. Сферические частицы зол заполняют поры цементного геля, сокращая тем самым количество кристаллов Ca(OH)2, и увеличивают равномерность распределения цемента по объему раствора, что подтверждено испытанием проницаемости ионов хлора.


С целью изучения влияния зол на продукты гидратации цемента проведены исследования на основе метода рентгеноструктурного анализа (дифракция X-Ray). Полученные результаты для цементных растворов JY1-30, JY1-50, JX2-30, JX2-50 и JD в возрасте 28 суток показаны, соответственно, на рис. 10.20-10.24.

По полученным данным видно, что для затвердевшего цементного раствора без зол (рис. 10.24) величина пика CH (Ca(OH)2) более высокая, что объясняется большим количеством цемента; содержание C3S и C2S также выше. Для цементных растворов, содержащих золу (рис. 10.20-10.23), величина пика CH снижается, что свидетельствует о вторичной гидратации зол с образованием силиката и алюмината кальция и приводит к уплотнению его структуры. Чем выше дозировка зол, тем степень вторичной гидратации сильнее, а величина пика CH ниже. В то же время, с введением в состав растворов зол наблюдается появление дифракционного пика кристаллов SiO2 в затвердевшем цементном растворе.

Данные, полученные с помощью электронной микроскопии, и анализ результатов рентгеноструктурного анализа показал, что введение зол позволяет значительно сократить на первоначальном этапе твердения содержание в продуктах гидратации Са(ОН)3: формируемая на этом этапе внутренняя структура более рыхлая, чем для ненаполненных составов. В дальнейшем, за счет протекания вторичной гидратации зол, происходит уплотнение структуры растворов. Таким образом, для ВЦБ с содержанием большого количества зол целесообразно продлить, насколько возможно, первоначальный возраст хранения, чтобы избежать разрушения.