Волластонит - нетрадиционная минеральная добавка - наполнитель в портландцемент

А. А. Панина, Р. Р. Самигуллин, Д. С. Цыплаков,

А. В. Корнилов, А. И. Тухватшина

ВОЛЛАСТОНИТ - НЕТРАДИЦИОННАЯ МИНЕРАЛЬНАЯ ДОБАВКА -

НАПОЛНИТЕЛЬ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ

Ключевые слова: волластонит, добавка-наполнитель, портландцемент, прочностные характеристики.

Установлено, что применение синтетического волластонита в качестве добавки-наполнителя в портландцемент позволяет повысить его прочностные характеристики.

Keywords: wollastonite, additive, filler, Portland cement, the strength characteristics.

It is established, that application synthetic wollastonite as the additive in portland cement allows to raise it strength characteristics.

Из наиболее перспективных способов повышения качества цемента без существенного изменения технологии его производства, является введение в его состав различных добавок, активно влияющих в процессе гидратации цемента на формирование структуры и свойства цементного камня. Заменяя ими определенную часть цемента, можно получить более стойкие системы с улучшенными свойствами.

Эффективной добавкой-наполнителем может быть волластонит, т.к. игольчатая форма данного минерала предопределяет его использование в качестве микроармирующего элемента цементного камня. Волластонит в отличие от других добавок не является дополнительным источником образования коллоидного гидросиликата и гидроалюминатов кальция и тем самым не повышает степень выщелачивания извести из алита цемента. Продукт гидратации и преобразования волластонита в затвердевшем цементом камне представляет собой по структуре однокальциевый гидросиликат кальция. Основная масса извести, выделяющейся при гидролизе и гидратации цемента, самопроизвольно накапливается в виде гидрата кальция вокруг зерен волластонита, образуя плотный кристаллический сросток, более устойчивый к физико-химическим воздействиям атмосферных факторов.

В качестве добавки-наполнителя использовался синтетический волластонит, полученный из карбонатно-кремнеземистой сырьевой шихты в результате твердофазового спекания при температуре 1150°C. Его фазовый состав: волластонит - 30%, псевдоволласто-нит - 26%, геленит - 14%, кварц - 11%, ранкинит - 9%, кристобаллит - 7% тридимит - 3%.

Волластонит вводился в товарный портландцемент марки М400 в количестве 5, 10, 15% от массы цемента. Прочностные характеристики образцов приведены в таблице 1.

Наиболее оптимальное содержание волластонитовой добавки в цементе составляет 15%. Увеличение прочности при сжатии при введении такого количества добавки достигает 25%. При этом марка цемента возрастает с М400 до М500.

Таким образом, улучшение качества портландцемента можно достичь введением в него нетрадиционной минеральной добавки - волластонита.

Таблица 1 - Влияние добавки волластонита на прочностные характеристики цемента

Содержание волластонита, % Предел прочности, МПа

7 суток 28 суток

при изгибе при сжатии при изгибе при сжатии

- 5.7 24.6 7.7 39.0

5 6.2 27.2 7.8 41.4

10 6.1 28.7 7.4 44.3

15 6.5 30.5 8.0 49.0

© А. А. Панина - инж. 2 кат. ФГУП «ЦНИИгеолнеруд», root@geolnerud.net; Р. Р. Самигуллин -мл. науч. сотр. ФГУП «ЦНИИгеолнеруд»; Д. С. Цыплаков - инж. 1 кат. ФГУП «ЦНИИгеолнеруд»; А. В. Корнилов - д-р техн. наук, проф. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ; А. И. Тухватшина - студ. КГТУ.