Геополимерные вяжущие материалы
.
Министерство образования республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
КАФЕДРА ХИМИИ
Реферат на тему:
«Геополимерные вяжущие материалы»
Исполнитель:
студент гр. ..............................
подпись, дата..........................
Руководитель:
..............................
подпись, дата
..............................
Минск 2014
Введение
Создание предприятий, производящих строительные материалы, изделия и конструкции по энерго- и ресурсосберегающим технологиям, –ключевая задача модернизации строительной отрасли. С учетом того, что строительная индустрия является одной из наиболее ресурсоемких отраслей, разработка технологий, позволяющих использовать промышленные отходы в качестве сырья для производства строительных материалов, – одна из наиболее важных задач развития инновационной экономики.
Бо́льшая часть современных технологий была создана в тот период
формирования промышленности, когда человечество не испытывало острого дефицита природных ресурсов, а главной проблемой было наращивание объема производства. В истории развития промышленности можно найти много примеров, когда интенсивный рост производства наносил катастрофический вред не только природе, но и человеку, так как разрушал среду его обитания, отравляя воздух и воду.
Постоянно возрастающие требованиями к повышению экологической чистоты и энергоэффективности промышленности строительных материалов, а также усиление ее утилизационной роли предопределяют интенсивность исследований в области создания бесцементных вяжущих и материалов на их основе с использованием отходов топливной промышленности[1].
Создание новых ресурсосберегающих технологий – сложная задача, для решения которой требуются значительные интеллектуальные и финансовые затраты. Наибольших успехов на этом пути добились промышленно развитые страны. Это связано со значительным научно-техническим потенциалом, имеющимся в этих государствах, истощением природных сырьевых ресурсов, колоссальными объемами различных отходов, а также тщательно продуманной государственной политикой в этой области. Для многих государств Западной Европы развитие ресурсосберегающих технологий является одной из приоритетных задач[2].
Наша страна пока отстает в области разработки и использования энерго- и ресурсосберегающих технологий. Не многие предприятия могут вкладывать средства в проведение дорогостоящих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание ресурсосберегающих технологий, особенно с учетом того, что не всегда эти работы заканчиваются успехом[1].
В этом реферате рассмотрены научно-технические основы разработки энерго- и ресурсосбережения технологий путем использования геополимерных вяжущих материалов.
1. АКТУАЛЬНОСТЬ И ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ
ГЕОПОЛИМЕРНЫХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ,
ВИДЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ
Современный уровень развития цивилизации основан на промыш-
ленном производстве, которое использует колоссальные объемы мине-
рально-сырьевых и энергетических ресурсов нашей планеты. Масштабы
воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду
сопоставимы с геологическими процессами.
В мире добывается более 100 млрд тонн сырья в год, из которых менее десятой части используется в качестве полезного продукта, а остальное
накапливается в виде отходов на свалках, хранилищах, захоронениях,
полигонах.
Изменения в природной среде, которые особенно заметны в городах,
местах добычи полезных ископаемых и около крупных предприятий, а
также вдоль транспортных путей, значительно ухудшили качество среды
обитания человека. Этот фактор, а также исчерпание традиционных
источников сырья и накопление отходов ставят под сомнение дальнейшее
развитие нашей цивилизации.
Цель этой работы – исследовадать пути решения переработки отходов, узнать новые перспективные вяжущие вещества.
Ресурсосбережение в строительстве и промышленности строительных
материалов развивается в настоящее время по следующим направлениям:
- замена природного сырья на промышленные отходы, в результате
чего снижается потребление природных минерально-сырьевых ресурсов, при этом реализуется дополнительный экологический эффект – ликвидируются промышленные свалки;
- повышение технико-строительных характеристик продукции,
например прочности строительных материалов или несущей способности
конструкций, что позволяет снизить их материалоемкость;
- увеличение долговечности материалов, что обеспечивает повышение
срока эксплуатации и затрат на ремонтно-восстановительные работы;
- проектирование зданий, сооружений и отдельных строительных
конструкций с новыми возможностями для их модернизации, реконструкции и ремонта.
Решением разнообразных, но часто взаимосвязанных задач энергосбережения занимаются специалисты различных профилей, которые используют специфические методы. В промышленности строительных материалов наиболее перспективный путь снижения энергоемкости производства – это замена портландцемента на безобжиговые вяжущие щелочной активации. Развитие таких вяжущих началось еще в тридцатые годы двадцатого века, когда в условиях острого дефицита цемента велись поиски других, более дешевых вяжущих на основе промышленных отходов. Однако системные исследования безобжиговых вяжущих начались только в пятидесятые годы прошлого века, когда В.Д. Глуховский и его сотрудники создали сначала материалы под названием «грунтосиликат», а затем шлакощелочное вяжущее и бетоны.(шлак*-см. приложение)
Шлакощелочные вяжущие разрабатывались не как альтернатива портландцементу, а как дешевый материал, способный увеличить общий объем производства строительных вяжущих. Однако в процессе практического применения было установлено, что шлакощелочное вяжущее по ряду характеристик превосходит портландцемент; в частности, при производстве бетона допускалось использование менее качественных заполнителей. Кроме того, возможно получение более прочных и жаропрочных бетонов.
Исследование и опытно-промышленное производство шлакощелочного и других безобжиговых вяжущих активно велись вплоть до начала девяностых годов прошлого века. После уменьшения объемов строительства, которое наблюдалось в период экономического кризиса 1990-х годов, интерес к безобжиговым ресурсосберегающим вяжущим и бетонам на их основе заметно снизился.
Новый этап в развитии безобжиговых вяжущих – создание и исследование с начала девяностых годов двадцатого века учеными Пензенского ГУАС под руководством В.И. Калашникова глиношлаковых вяжущих. Ими было установлено, что замещение до 40 % шлака измельченной глиной практически не приводит к снижению прочности комплексного вяжущего. Исследования показали, что количество щелочного активатора может быть уменьшено при условии снижения водовяжущего отношения, что обеспечивает достаточную концентрацию щелочи в жидкой фазе.
Сокращение расхода воды приводило к ухудшению удобоукладываемости смеси, что ограничивало область применения малощелочных вяжущих приготовлением жестких смесей для производства мелкоштучных изделий методами прессования или вибропрессования.
В результате дальнейших исследований были получены минерально-
шлаковые вяжущие на основе карбонатных, гравелитовых и других осадочных горных пород, таких, как песчаник, глауконит, халцедон. В зависимости от содержания в вяжущем горных пород такие вяжущие классифицируются на минерально-шлаковые, геошлаковые и геосинтетические.
В Казанском ГАСУ под руководством Р.З. Рахимова начиная с середины двухтысячных годов ведутся разработка и исследование шлакощелочных строительных материалов на основе доменных шлаков и кремнеземистых и алюмосиликатных минеральных добавок природного и техногенного происхождения. В состав этих вяжущих, названных композиционными шлакощелочными вяжущими, вводится до 20 % молотого кварцевого песка, боя керамического кирпича, отработанной формовочной смеси, цеолита и других природных и техногенных материалов.
История развития геополимерных материалов связана с именами французского ученого J. Davidovits и японских исследователей Iwahiro, Y. Nakamura, R. Komatsu, K. Ikeda, заложивших основы технологии геополимеров. В трактовке Джозефа Давидовича под геополимером следует понимать материал, обладающий повышенным содержанием SiO2 и Al2O3, например, микрокремнезем или метокаолин, активированный сильнощелочным раствором. Murayama и другие доказали, что ион OH- в щелочном растворе влияет на степень растворения Si4+ и Al3+, содержащихся в алюмосиликатных материалах [3].
Работы зарубежных ученых направлены на замену самого распространенного современного гидравлического вяжущего – портландцемента геополимерными материалами. Создание водостойких материалов на основе тонкоизмельченных горных пород сопряжено с определенными проблемами, одной из которых является трудно поддающееся управлению образование геля кремниевой кислоты, выделение которого является причиной снижения прочности при воздействии на затвердевшее вяжущее воды.
Для создания водостойких вяжущих необходимо подобрать композицию геополимерного вяжущего таким образом, чтобы гель кремниевой кислоты можно было бы связать в труднорастворимые соединения. Возможными путями решения этой проблемы может стать применение химических модифицирующих добавок, минеральных добавок на основе алюмосиликатных соединений [4].
Строительные материалы на основе геополимеров имеют значительные преимущества в сравнении с традиционными материалами: они производятся на основе крупнотоннажных промышленных отходов по безобжиговой технологии, что позволяет значительно снизить себестоимость производства. Материалы на основе геополимерных вяжущих в ряде случаев имеют более высокую коррозионную стойкость и долговечность. Технология производства этих материалов во всем мире относится к перспективным ресурсо- и энергосберегающим технологиям в строительной индустрии[1].
В дальнейшем были разработаны технологии нескольких разновидностей геополимеров на основе различных термически обработанных алюмосиликатов природного и промышленного происхождения – полевошпатовых горных пород, шлака, золы и др. Эти вяжущие способны твердеть и набирать прочность как притепловлажностной обработке, так и в нормальных условиях.
В качестве сырья для получения геополимеров использовались алюмо-силикатные материалы, которые подвергались термической обработке при температуре 750…850 °С. Это позволило, в сравнении с портландцементом, снизить на 70…90 % расход энергии и выбросы углекислого газа при производстве вяжущего. Еще менее энергозатратны технологии геополимерных материалов на основе золы-уноса и доменного гранулированного шлака, так как эти промышленные отходы в процессе образования уже прошли термическую обработку[4].
1.1 Обоснование использования геополимерных
вяжущих в древности
Возможно, геополимеры применялись и в прошлом и даже для строительства таких впечатляющих объектов как пирамиды. Так тезис об использовании бетона при строительстве египетских пирамид выдвигается по меньшей мере с 1979 года, со времени Второго Международного конгресса египтологов в Гренобле, французским химиком, профессором Джозефом Давидовицем. Также он начал утверждать, что и некоторые древнеегипетские вазы были изготовлены не из природного камня, а произведены методом “каменного литья”.
Дж. Давидовиц отстаивает мнение, что некоторые египетские пирамиды и отдельные храмы были построены из одной из разновидностей природного или геополимерного бетона. В качестве природного бетона можно рассматривать различные окаменевшие отложения, например, типа известняка или песчаника. Так из потоков грязи вулканического или иного происхождения в результате высыхания и схватывания тоже возникает природный бетон. Всякий раз, когда в результате перемешивания песчаных и других минеральных наносов с органическими компонентами (морская органика, продукты жизнедеятельности микробов и т.п.) возникали слои окаменения, мы на самом деле имели дело с природным бетонированием с органическими добавками. В случае египетских пирамид речь идет о повторении человеком этих природных процессов с небольшими изменениями: за счет органических добавок к растворенным в воде природным минеральным материалам получается природный бетон с хорошими свойствами.
Давидовиц и его американские сотрудники выяснили, что похожая техника находила применение также и в древних южноамериканских культурах: при изготовлении ваз, скульптур и в строительной деятельности (см. также статью “Размягчение камней”)
Транспортировка миллионов блоков весом в несколько тонн всегда представляла слабое звено в мысленных построениях египтологов. Микроскопические исследования материала из каменоломен выявили наличие кальциевых структур с четкими кристаллическими решетками при постоянной плотности и, одновременно, известковые фрагменты раковин. Напротив, стройматериалы пирамиды Хеопса содержали наряду с фрагментами раковин примеси извести, соды и веществ органического происхождения. В них наблюдались колебания плотности и даже включения пузырьков воздуха. Объяснение Давидовица для этих различий таково: размягченные в воде каменные материалы ракушечника из расположенных вблизи вади смешивались с нильским илом и связывающими средствами (сода, известь, органические добавки), необходимыми для возникновения геополимерного бетона, и затем эта масса затвердевала.
Большая часть природного известняка (более 90%) образуется из известкового ила. Это не что иное, как заготовка для природного геополимерного карбонатного бетона. В иле содержатся мелкодисперсные частицы карбонатов, осколки раковин и кораллов, а также вода и полимеры – органические соединения. Следовательно, собственно известняк и есть природный геополимерный карбонатный бетон.
Кроме того, литье блоков из бетона объяснило бы плотную стыковку блоков. Надо при этом сказать, что отдельные внешние блоки, по крайней мере, видимые снаружи, вовсе не так уж плотно примыкают друг к другу, как блоки внутренних проходов и помещений. Внешние блоки пирамид подвержены разрушительному воздействию сил природы и “цивилизационных” сил. В отличие от блоков внутри пирамиды, внешние блоки сильно нагреваются в летние дни и сильно охлаждаются ночью. Сильные ветры уносят отломанные кусочки. Возникающие трещины используют туристы, чтобы раздобыть образцы камней пирамид как сувениры.
Миллиметровый зазор или слой строительного раствора (в действительности гипсовый слой) между блоками бетона служил отделению последних друг от друга. Если бы вся пирамида была вылита как монолит, термически обусловленные напряжения в теле пирамиды нельзя было бы нейтрализовать. А разделенные таким образом блоки могут взаимно передвигаться, что позволяет избегать трещин внутри блоков. При этом известковый слой сжимается, но блоки остаются целыми. В отдельных случаях зазор не содержит гипсового слоя, а возник просто потому, что на боковой на поверхности уже залитого блока строители оставляли при литье следующего блока плетеные растительные циновки (например, изготовленные из папируса), которыми оберегали деревянную или иную опалубку от ее схватывания бетоном. Со временем микробы уничтожили эти циновки и между соседними блоками остался миллиметровый зазор. Той же цели служат и слои песка, обнаруженные под блоками: они позволяли защищать один слой от термических напряжений, возникших в соседнем слое блоков. Не исключено, что и слой песка тоже устилался циновками для того, чтобы между блоками двух слоев оставался зазор. Построение пирамид из не сцементированных друг с другом блоков позволяло также снимать гигантские гравитационные напряжения, которые иначе могли бы привести к дроблению блоков и постепенному разрушению пирамиды.
Но есть и затруднительные моменты в этой теории.
Великая пирамида весит 6-7 миллионов тонн. При строительстве в течение 20 лет по методу Давидовица нужно ежедневно размалывать в порошок почти тысячу тонн известняка. Производительность современного горнорудного комбината! И это – примитивными инструментами типа каменной кирки, долота и кувалды! А далее – замешивать, поднимать, разливать в формы (которые тоже надо готовить). Так в чем состоит облегчение работ? Даже снимая проблему подъема громадных блоков на высоту (и то не полностью, так как вопрос с гранитными блоками так и не решен) теория геополимерных блоков известняка задает другую проблему – производство посредством ручного труда неимоверного количества исходных материалов для изготовления геополимеров. И еще спорный вопрос: какую из проблем разрешить труднее.
Сакуйи Йошимура из университета Васеда в Токио, приехавший по приглашению в Гизу, провел дополнительное сканирование тела пирамиды аппаратурой, действующей направленными электромагнитными импульсами, которые вырисовывали на экране контур предметов, скрытых несколькими метрами толщи. Разрешающая способность аппаратуры позволяла зафиксировать лишь сам факт наличия в открытых нишах инородных тел. Были более четко определены масштабы и формы пустот.Как показывают фотографии из книг Давидовица, порой встречаются стыки двух соседних блоков, которые имеют форму волнистой линии весьма нерегулярного свойства. Как можно было изготовить в каменоломне второй блок, грань которого в точности повторяла бы все выступы и впадины неровной поверхности первого блока?
Египтологи считают, что гигантская пирамида “Хеопса” была построена в период “четвертой” династии (из аккуратных больших точно пригнанных блоков), а уже следующая династия строила небольшие пирамиды. Некоторые из них – это примитивнейшие пирамиды из грубо вырубленных в каменоломнях блоков нерегулярного размера, которые никак не соединялись друг с другом и не пригонялись один к другому. Этот стиль строительства можно назвать примитивно-мегалитическим.
Еще один хронологический
парадокс: египтяне Древнего Царства,
в распоряжении которых были
только примитивные, в основном
каменные, орудия труда, строили
пирамиды якобы из
Однако в случае применения технологии бетонирования объяснение обвальному уменьшению объемом пирамид легко найти: истощение месторождений цементирующих добавок. В качестве таковых использовались негашеная известь и сода (она же натр или углекислый натрий). Немецкий геохимик Д. Д. Клетт, проводивший подробные исследования залежей полезных ископаемых и древних построек в Египте в конце 80-х – начале 90-х годов ХХ в., пришел к выводу, что запасы негашеной извести были истощены в конце “пятой” династии, так что в Египте в это время практически исчез строительный раствор, содержащий известь. Дело в том, что сода встречается в Египте в виде минеральных отложений, а известью Египет крайне беден и для добычи оной использовалась зола из печей, в которых египтяне пекли хлеб. По всей стране проводился ее сбор с целью доставки к строительным площадкам пирамид и в образцах из блоков пирамид 3-5 династий (но не 6-й династии) найдены не только сода, но и негашеная известь. А без извести прочных бетонных блоков большого размера производить не удавалось. Природные запасы необожженной извести в Египте ничтожно малы, а использование обожженной, как считают, началось лишь в эпоху Птолемеев. Клетт считает, что исчезновение извести было связано с длительным голодом в Египте, очевидно, в результате засухи или неурожаев, вызванных экологической катастрофой из-за интенсивной эксплуатации полей и сжигания соломы. Не исключено, что именно строительство пирамид привело к экологической катастрофе и голоду в Египте, ибо необходимые полям в качестве удобрений солома и зола использовались для получения извести[5].
Анализируя данные факты, могу предположить, что при строительстве пирамид использовались каменные блоки в сочетании с геополимерным бетоном.
2. ГЕОПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ
ГОРНЫХ ПОРД, АКТИВИЗИРОВАННЫЕ МАЛЫМИ
ДОБАВКАМИ ШЛАКА И ЩЕЛОЧЕЙ
В последнее десятилетие разработаны минерально-шлаковые вяжущие, активируемые малыми добавками щелочей, содержание шлака в которых составляет 40—60%, а массовая доля щелочей не превышает 2—3% [6—9].
Результаты последних исследований позволили выявить ряд горных пород осадочного происхождения, которые под действием малых добавок шлака, не превышающих 20%, и низких количеств щелочей NaОН или КОН, способны к формированию контактно-метасоматических структур [9, 10].
На свойства силицитового геополимерного камня оказывают влияние химико-минералогический и фазовый состав песчаника, тонина его помола, вид и количество химических добавок — активаторов процесса твердения, а также вид, дисперсность*, активность и количественное содержание минеральных добавок-модификаторов.
К числу основных факторов, определяющих прочность получаемого материала, относится, в частности, прочность каркаса из кремнеземистого компонента, сцементированного гелем кремневой кислоты. На прочность каркаса оказывают влияние прочностные свойства нерастворимых гидросиликатных новообразований. –[11]
Прочность силицитового геополимерного камня также зависит от плотности и пористости, на величину которых влияет гранулометрический состав исходного компонента — песчаника, степень и способ уплотнения смеси, содержание в ней воды. Уменьшение пористости достигается ограниченным содержанием воды, а также оптимальными режимами прессования.
Определенную роль в формировании прочности силицитового геополимерного камня играет его морфология, зависящая от условий твердения. Оптимизация режимов тепловой обработки (ТО) является важным фактором формирования структуры силицитового вяжущего. Причиной снижения прочности может быть применение нерациональных режимов тепловой обработки, вызывающих возникновение дефектов структуры в процессе кристаллизации из-за действия значительных внутренних напряжений. Они возникают при значительных температурных и влажностных перепадах внутри материала. Кроме того, внутренние напряжения возникают в процессе температурного и влажностного деформирования на границе зон, коэффициент температурного расширения и модуль упругости которых различны. Поэтому особое внимание необходимо обратить на повышение степени однородности структуры силицитового геополимерного камня, что достигается качественным перемешиванием компонентов исходной смеси.
Принципиальная технологическая схема производства прессованного безобжигового материала включает подготовку сырьевых материалов, помол, перемешивание компонентов, прессование и тепловую обработку изделий. Помол песчаника может производиться как отдельно, так и совместно со специальными добавками-модификаторами[12].
Повышенные показатели -прочности имеют вибропрессованные образцы или образцы, отформованные при силовом прессовании под давлением 5—25 МПа. Особенностью новых вяжущих и композиционных материалов на их основе является способность многократного повышения прочности в условиях термической активации при температуре 150—350°С.
Номенклатура минеральношлаковых вяжущих расширилась за счет использования полевошпатовых, силицитовых, глауконитовых пород, самостоятельно не твердеющих при малых количествах щелочи. Вяжущие на их основе в большей степени подвержены упрочнению при низкотемпературной термической активации, нежели карбонатно-шлаковые.
Оценка степени термохимического упрочнения осуществлялась на образцах, изготовленных из гравелито-шлакового вяжущего. В качестве основного компонента вяжущего применялись гравий (полевошпатово-кварцевый гравелит), отсеянный от песчаной фракции и размолотый до удельной поверхности Sуд = 630 м2/кг, и гранулированный липецкий шлак, измельченный до Sуд = 340 м2/кг.
Массовое соотношение между шлаком и гравелитом составляло 1:9, массовая доля щелочи составляла 2%, водотвердое отношение равнялось 0,14. Прессование образцов-кубов с размерами 30x30x30 мм осуществлялось из смеси с формовочной влажностью 14% при удельном давлении прессования 25 МПа. После 28-суточного твердения в нормальных условиях образцы подвергались сухому прогреву при температуре изотермической выдержки 150, 250, 350°С по режиму 2+5+3 (подъем—выдержка—остывание). Полученные образцы имели следующие характеристики.
Прочность в 28-суточном возрасте, МПа..............21,8
Плотность в 28-суточном возрасте, кг/м3.............1987
Прочность после прогрева, МПа
при 150°С.........................
при 250°С.........................
при 300°С.........................
Плотность после прогрева, кг/м3
при 150°С ..............................
при 250°С.........................
при 350°С ..............................
Потеря массы образцов в пересчете на абсолютно сухое вещество составила, %: 0; 0,16; 1,5 после прогрева при 150, 250 и 350°С соответственно.
Как следует из данных, приведенных выше, гидратное твердение в течение 28 суток позволило получить невысокие прочностные показатели. Аналогичные значения прочности имели минерально-шлаковые вяжущие, в которых содержалось 10% шлака и 90% молотого глауконитового песчаника. Образование минеральных связок между частицами породы происходит в результате диффузионного перемещения продуктов гидратации шлака в ионной форме и взаимодействия их с продуктами гидроксилирования поверхности гравелитовых частиц щелочью NаОН. Этот процесс образования связки, по нашему мнению, аналогичен метасоматическому микроповерхностному земещению отдельных минеральных образований у горных пород. Наличие большого числа контактов между частицами горной породы, ионов шлакового вяжущего и щелочи способствует образованию щелочных контактно-метасоматических композитов.
Термическая обработка образцов с прочностью 21,8 МПа повышает их прочность в 4,3; 4,7 и в 5,4 раза при температурах изотермической выдержки 150, 250 и 350°С соответственно. Важно, что такие значения прочности получены у образцов с невысокой средней плотностью. Истинная плотность затвердевшего вяжущего, прогретого при температурах 250 и 350°С, оказалась соответственно 2520 и 2485 кг/м3, а его пористость 28,7 и 29%.
Важно выявить механизм микроповерхностного синтеза вяжущего вещества на частицах гравелитовых, глауконитовых и силицитовых пород в присутствии ионов шлака и щелочи с целью получения высокой прочности при достаточно мягком термическом воздействии. Как следует из приведенных данных, уже при температуре 150°С прочность возрастает четырехкратно. Если принять во внимание повышение концентрации щелочи при испарении воды, низкую температуру плавления NаОН (t пл = 320°С) и ее низшего гидрата NаОН*Н20 (t пл - 64,3°С), то становится понятным активирующее действие горячей щелочи и ее высокомолярных растворов. Можно полагать, что, начиная с температуры 105—110°С и до температуры 150°С (предельная растворимостьNaОН в воде 3370 г/л) высокомолярный кипящий раствор щелочи начинает растворять поверхностные реликты отдельных минералов полевошпатовой породы. Диффузия ионов шлакового вещества в контактные зоны частиц с наименьшей кривизной менисков жидкости способствует зарождению предшественников новой фазы из продуктов реакции ионов шлака и ионов породы, растворенных в щелочном раствореNaОН. С повышением температуры до 200—250°С могут образовываться эвтектические смеси с растворимыми веществами полевошпатовой породы и шлака, что понижает температуру плавления NaОН. Микрокапельки расплава инициируют процесс конденсации (спекания) продуктов реакции вследствие пересыщения раствора.
Такой механизм цементации частиц справедлив и для тех пород, которые в чистом виде не затвердевают в присутствии добавок щелочи NaОН ни в нормальных условиях, ни при последующем температурном воздействии (гравелиты, глаукониты, силициты и др.). Таким образом, шлак является необходимым и наиболее важным компонентом даже в таком минимальном количестве, которое не в состоянии выполнить функцию основного цементирующего вещества для получения высоких значений прочности материала. На основании топологических расчетов установлено, что шлаковые частицы не в состоянии образовать перколяционный каркас в структуре компо
зиционного вяжущего, когда матрица формируется из частиц минеральной породы.
Показательным для обоснования высокой инициирующей функции шлака является сравнение минерально-шлаковых и минерально-цементных композиций. Гравелито-цементные композиции с соотношением цемент:гравелит = 1:9 после 28 сут нормального твердения имели прочность при сжатии 32 МПа. После прогрева при 250°С их прочность возросла до 53 МПа, что практически в 2 раза ниже гравелито-шлаковых.
