Комитет по координации развития науки и технологий при кабинете министров республики узбекистан

 Бауатдинов Т.С.,
1
 Таджиев С.М.
2
, Алламбергенова Р.О.
1
, Торешова Н.М.
1
 
1
Комплексный институт естественных наук Каракалпакского отделения Академии наук
Республики Узбекистан, г Нукус 

---

22 
С точки зрения термодинамики процесс сводит-
ся к превращению в воде вяжущих веществ, обла-
дающих избытком свободной энергии в такие со-
единения – гидратные новообразования, свободная 
энергия которых меньше и которые поэтому термо-
динамически более устойчивы в данных условиях. 
Таким образом, процессы гидратационного тверде-
ния связаны с уменьшением свободной энергии и 
поэтому протекают самопроизвольно. 
Значения средней энергии связи в некоторых 
безводных оксидах, используемых в строительстве 
достаточно широко: оксидах кальция и магния (для 
сравнения также и кремния) и в искусственном мо-
номинерале – трехкальциевом силикате, а также в 
маловодном мономинеральном вяжущем веществе 
– полугидрате сульфата кальция. Существуют све-
дения и о средней энергии связи в продуктах взаи-
модействия перечисленных соединений с водой, 
подтверждающие сказанное. Об этом же свидетель-
ствуют и материалы, которые сведены к значению 
ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ 
зяйствах до 20 кг хлопка-сырца; 1 кг фосфорного 
ангидрида повышает урожай хлопка-сырца на 6-7 
кг, сена - на 20-30 кг. При этом надо помнить, что 
данные показатели получены при чрезвычайно низ-
ким коэффициенте полезного действия удобрений. 
Безусловно, эти цифры следует увеличить за счет 
дальнейшего повышения эффективности удобрений 
путем синтеза новых их видов и разработки про-
грессивных агрохимических мероприятий.
При использовании водорастворимых фосфор-
ных удобрений, таких, как аммофос, аммоний суль-
фат-фосфат, простой суперфосфат, их коэффициент 
полезного действия не превышает 12-18%. Таким 
образом, простое наращивание объемов их произ-
водства мало скажется на интенсификации сельско-
го хозяйства. Лучшим способом был бы переход на 
медленнодействующие фосфорные удобрения с ог-
раниченной растворимостью питательного компо-
нента и относительно более высоким коэффициен-
том полезного действия. 
Нами в качестве микроэлементсодержащего сы-
рья были взяты глауконитосодержащие пески окре-
стности Крантау. 
Прежде чем использовать глаукониты в опытах, 
они были подвергнуты механической активации. 
Сущность этой операции заключается в том, что 
при 
длительном 
механическом 
воздействии 
(размалывании) частицы глауконитов должны под-
вергаться разрушению, что в конечном счете приво-
дит к изменению реакционной способности, струк-
туры и растворимости. 
Механическую активацию осуществляли в лабо-
раторной шаровой мельнице сухим способом помо-
ла в течение 20-24 часов до пылевидного размера 
частиц. Сравнение количества водорастворимых 
солей и сухого остатка до и после помола показало, 
что их количество после помола заметно увеличи-
вается. Это, по-видимому, связано с тем, что увели-
чение растворимости природных твердых веществ 
после механической активации вызвано структур-
ными нарушениями кристаллической решетки и 
аморфизацией продукта. 
В качестве основного удобрения использовали 
аммофос Самаркандского химического завода. Ам-
мофос в своем составе содержит (в %): 
P
2
O
5
-45-48; P
2
O
5усв.
-43-46; P
2
O
5вод
.-37-38; N-10-12; 
MgO-6-7; F-3,0-3,5; H
2
O-0,5-1.
Опыты по получению глауконитизированного 
аммофоса (глаукофоса) проводили на лабораторной 
установке, которая состоит из реактора, снабженно-
го мешалкой и термометром, помещенным в термо-
стат. 
Для приготовления аммофосной пульпы в реак-
тор заливали дистиллированную воду и при посто-
янном перемешивании вводили аммофос в соотно-
шении Ж:Т=1:0,7, температуру реактора поднимали 
до 100-105
о
С. РН аммофосной пульпы составлял 
4,22. Серию опытов проводили при этом значении 
рН, а серию при рН 3,5. Для понижения рН до 3,5 
аммофосную пульпу подкисляли концентрирован-
ной фосфорной кислотой. 
Был приготовлен глауконитизированный аммо-
фос в различных соотношениях глауконита с аммо-
фосом, в частности в соотношениях аммофос: глау-
конит 1:1, 2:1, 4:3, 4:1 или 1:1, 1:05, 1:0,75 и 1:0,25. 
Состав глауконитизированный аммофос соот. 
4:3 Р
2
О
5общ 
=24,17, Р
2
О
5водн.
=19,8, Р
2
О
5усв
.=4,88, 
К
2
О
о б щ .
=0,72, 
К
2
О
во д н .
=0,22, 
К
2
О
у с в.
=0,60, 
MnО
усв.
=0,0268. 
Кроме вышеуказанных элементов глауконитизи-
рованный аммофос (1:1) содержал микроэлементы 
до 0,5% Ti, Mn, до 0,05% Sr, B, Cr, Zn до 0,005% 
Си, Рв, Ni,Со, Ве, и до 0,0005% Мо. Остальные об-
разцы глауконитизированных аммофосов содержа-
ли микроэлементы соответственно количественно-
му соотношению глауконита в удобрении. 
На основании лабораторных исследований нами 
доказана принципиальная возможность получения 
глауконитизированного аммофоса (глаукофоса) на 
основе экстракционной и термической фосфорной 
кислоты и глауконитов Каракалпакстана. 
Полученные новые виды глаукосодержащих 
фосфорных удобрений «Глаукофоса» обладают вы-
сокими физико-химическими свойствами. 

---

23 
стандартных 
энтальпий 
и 
энергии 
Гиббса 
(свободной энергии) при гидратации некоторых мо-
номинеральных вяжущих материалов, представ-
ляющих безусловный интерес для строителей. 
Однако термодинамическое рассмотрение про-
цессов твердения вяжущих веществ ничего не даёт 
в отношении механизма протекания этих сложных 
процессов, так как при таких расчётах оперируют 
только начальным и конечным состояниями систе-
мы, не зависящими от пути реакции. Поэтому все 
попытки использовать термодинамику для вскры-
тия механизма твердения минеральных вяжущих 
веществ закономерно оканчивались неудачей. 
Ясно, что для установления всей сложной кар-
тины механизма гидратационного твердения вяжу-
щих веществ, протекают ли процессы как парал-
лельные, последовательные или последовательно-
параллельные, а также каковы промежуточные ста-
дии реакции, в первую очередь контролирующей. 
Кроме того, существенное значение имеют кинети-
ческие характеристики каждой из промежуточных 
стадий процесса, и особенно лимитирующей. Если 
рассматривать задачу под таким углом зрения, то 
окажется, что её многие важнейшие этапы уже изу-
чены достаточно подробно. Так, можно считать до-
казанным, что процессы гидратационного тверде-
ния минеральных вяжущих представляют собой со-
вокупность последовательно протекающих процес-
сов растворения исходных вяжущих материалов и 
выделения (выкристаллизовывания) соединений в 
форме гидратов.
Следовательно, для понимания механизма 
твердения цемента необходимо вначале рассмот-
реть основные закономерности развития этих более 
простых процессов, причём по возможности на мо-
номинеральных вяжущих.
Хотелось бы обратить внимание на то, что, во-
первых, механизмы процессов растворения мине-
ральных вяжущих веществ и твердых тел, особенно 
солей, очень сходны и будут поэтому рассматри-
ваться нами с единых позиций. Необходимо выяв-
лять только специфику растворения вяжущих мате-
риалов, учитывая их отклонения от общих зависи-
мостей. Сказанное в полной мере относится и к 
кристаллизации гидратных новообразований из пе-
ресыщенных растворов, имеющей много общего с 
кристаллизацией других солей в аналогичных; во-
вторых, на примере последовательно протекающих 
процессов растворения исходной фазы и кристалли-
зации конечных продуктов специалисты по воз-
можности стараются осветить некоторые более об-
щие кинетические зависимости, важные для изуче-
ния и других процессов.
Между процессами растворения вяжущих ве-
ществ и твердых тел вообще, а неорганических со-
лей в особенности имеется много общего. И те и 
другие процессы многостадийны, причём в зависи-
мости от внешних условий они могут протекать ли-
бо в диффузионной, либо в кинетической области. 
Следовательно, основные закономерности, описан-
ные для подобных случаев, которые распространи-
мы и на кинетику растворения вяжущих материа-
лов. 
Так же, как и при растворении любых твердых 
тел, гетерогенный процесс ускоряется с увеличени-
ем дисперсности материала, т.е. тонкости помола 
вяжущего и с ростом температуры. На него можно 
влиять с помощью добавок, о чем подробнее будет 
сказано ниже. 
Вяжущие материалы, как и другие неорганиче-
ские соли, в растворе диссоциируют на ионы. Все 
вяжущие относятся к числу сравнительно малорас-
творимых веществ и поэтому их следует сопостав-
лять с соответствующими труднорастворимыми со-
лями, однако основные закономерности их диссо-
циации на ионы сходны. 
Напомним, что основные составляющие порт-
ландцементного клинкера при растворении в воде 
диссоциируют: алит Ca
3
SiO
5
(3CaO·SiO
2
или услов-
но C
3
S) и белит β-Ca
2
SiO
4 
(2CaO·SiO
2
, или условно 
β-C
2
S) – на ионы кальция и силикатные ионы; трёх-
кальциевый алюминат Са
3
(АlO
3
)
2
(3CaO·Al
2
O
3
или 
условно C
3
A) – на ионы кальция и алюминатные 
ионы, а четырёхкальциевый алюмоферрит Ca
3
(AlO
3
)
2
·Ca(FeO
2
)
2
(4CaO·Al
2
O
3
·Fe
2
O
3
или условно 
C
4
AF) – на кальций-ионы, алюминатные и феррит-
ные ионы (естественно, что ионы в воде гидратиро-
ваны в соответствии с обычной схемой их растворе-
ния).
Следовательно, обозначения клинкерных мине-
ралов в виде оксидов лишены физического смысла 
и носят условный характер, так как все эти вяжу-
щие относятся к классу неорганических солей. 
К заключению мы приходим и на основании 
анализа других минеральных вяжущих - гипсовых, 
магнезиальных, глиноземистого цемента, состояще-
го преимущественно из низкоосновных алюмина-
тов кальция: однокальциевого Ca(AlO
2
)
2
(CaO·Al
2
O
3
или условно CA), пятикальциевого трёхалюмината 
5CaO·3Al
2
O
3
(C
5
A
3
), однокальциевого двухалюми-
ната CaO·2Al
2
O
3
(CA
2
) и некоторых других. 
Формула 
Связь 
Средняя энергия 
CaO 
Ca-O 
538,4 
Ca(OH)
2
Ca-O 
593,3 
3CaO·SiO
2
Ca-O 
557,3 
3CaO·SiO
2
·1,17H
2
O 
Ca-O 
589,1 
SiO
2
Si-O 
444,1 
CaSO
4
·0,5H
2
O 
Ca-O 
652,8 
CaSO
4
·2H
2
O 
Ca-O 
695,5 
MgO 
Mg-O 
500,3 
Mg(OH)
2
Mg-O 
515,8