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

ПРОЦЕССЫ ГИДРАТАЦИОННОГО СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ
ИЗВЕСТКОВО-БЕЛИТОВЫЙ ВЯЖУЩИЙ - РАСТВОРИМЫЙ АНГИДРИТ-ВОДА
Туремуратов Ш.Н., Абылова А.Ж., Нурымбетов Б.Ч., Бекбосынова Р.Ж.
Комплексный институт естественных наук Каракалпакского отделения Академии наук
Сведений по изучению гидратации и структуро-
образованию вяжущих в присутствии растворимого 
ангидрита в литературе мало, что, возможно, связа-
но с неустойчивостью или технической незначи-
тельностью сырья. 
В 
системе 
известково-белитовые 
вяжущие 
(ИБВ) - растворимый ангидрит-вода в качестве гип-
сового наполнителя был использован продукт де-
гидратации двуводного гипса - растворимый ангид-
рит, получаемый дегидратацией двуводного гипса в 
интервале температур 220-330
0
С [1]. 
Для исследования был взят природный гипс, ко-
торый подвергался термообработке в лабораторной 
печи при 300
0
С для получения растворимого ангид-
рита. Соотношение известково-белитового вяжуще-
го к ангидриту составляло 90:10 и 85:15%. 
Процесс гидратационного структурообразования 
в системе известково-белитовое вяжущее - раство-
римый ангидрит-вода обуславливается двумя про-
цессами: гидратацией растворимого ангидрита и 
гидратацией известково-белитового вяжущего в 
присутствии ангидрита с образованием гидросуль-
фоалюмината кальция. 
Растворимый ангидрит отличается от полугид-
рата более высокой водопотребностью, быстрым 
схватыванием и пониженной прочностью. Поэтому 
при получении строительного гипса следует избе-
гать нагревания гипса до температур, при которых 
возможно его образование. 
Схватывание и твердение растворимого ангид-
рита при затворении водой обусловлены в начале 
быстрым образованием полугидрата с последую-
щим переходом его в дигидрат по реакциям:
СаSO
4
+0,5H
2
O

CaSO
4
×0,5H
2
О 
СаSO
4
×0,5H
2
O+1,5 H
2
О 

CaSO
4
×2H
2
О 
Процесс структурообразования растворимого 
ангидрита имеет такой же характер, что и процесс 
структурообразования полуводного сульфата каль-
ция. Процесс гидратации растворимого ангидрита
протекает в начальные сроки его затворения с во-
дой быстро и уже к 60 мин., как показывает автор 
[2], она заканчивается.
При термообработке мергеля образуется трех-
кальциевый алюминат. При добавлении раствори-
мого ангидрита к ИБВ он взаимодействует с трех-
кальциевым алюминатом (С
3
А). Поэтому в работе 
рассмотрим механизм образования гидросульфоа-
люмината кальция в присутствии извести, так как в 
составе ИБВ имеется некоторое ее количество. 
В литературе объясняют по разному механизм 
образования 
гидросульфоалюмината 
кальция 
(ГСАК) в зависимости от условий проведения экс-
перимента, главным образом от концентрации из-
вести.
Так, [3] считает, что взаимодействие гипса с С
3
А 
в малоизвестковой системе заканчивается через не-
сколько суток, при этом остается некоторый избы-
ток свободного СаSО
4
, не прореагировавшего из-
за отсутствия извести. При 50% Са(ОН)
2
в системе 
участие сульфата кальция в реакции возрастает.
Вместе с тем, процесс тормозится избытком Са
(ОН)
2.
Е.Е.Сегалова [4] рассматривает тормозящее 
влияние извести при взаимодействии алюминатов 
кальция с гипсом в связи с величиной и кинетикой 
создаваемых ею пересыщений в системе. Послед-
ние определяют толщину экранирующих пленок на
поверхности С
3
А из первых порций ГСАК и, следо-
вательно, количеством вещества, расходуемом на 
их образование. Повышение пересыщения по СаО 
Таким 
образом, 
исследования 
известково-
белитовых вяжущих из мергелей Каракалпакстана в 
гидротермальных 
условиях 
показывают, 
что 
автоклавная обработка способствует повышению 
прочности 
из-за 
интенсификации 
процессов 
образования 
гидросоединений. 
На 
основании 
полученных результатов можно сделать вывод, что 
ИБВ представляет собой эффективный вяжущий 
материал для получения силикатных материалов 
автоклавного твердения.
 

---

66 
вызывает быстрое выделение мелких кристаллов 
ГСАК и соответственно уменьшение толщины пле-
нок и степени участия исходных компонентов в ре-
акции. 
Таким образом, взаимодействие гипса с С
3
А в
присутствии Са(ОН)
2
ускоряется, но с избытком 
гидроксида кальция процесс тормозится. 
В табл. 1 представлены данные, свидетельст-
вующие о кинетике структурообразования в систе-
ме ИБВ - растворимый ангидрит-вода; об образова-
нии структуры судили по пластической прочности 
системы.
Как видно из данных табл., с увеличением коли-
чества наполнителя водо-твердое отношение (В/Т) 
системы растет. Это связано с кристаллической ре-
шеткой растворимого ангидрита. Последний имеет 
высокую удельную поверхность и пористость, 
следствием чего является его повышенная водопо-
требность. Это и оказывает влияние на повышение 
В/Т системы. Введение растворимого ангидрита 
обуславливает повышенную прочность в начальные 
сроки, то есть до 7 сут. Это связано с быстрой гид-
ратацией растворимого ангидрита с образованием 
СаSO
4
×2H
2
O в течение 1 часа, так как гидратация 
растворимого ангидрита заканчивается в это время. 
После образования двуводного гипса наступает пе-
риод его взаимодействия с трехкальциевием алю-
минатом с образованием трехсульфатного гидро-
сульфоалюмината кальция. Образование гидросуль-
фоалюмината кальция в начальный период тверде-
ния не вызывает понижения прочности из-за пла-
стичности твердеющей системы. 
Но после 7 суток, когда пластичность системы 
теряется и прочность ее возрастает, образование 
трехсульфатной формы гидросульфатоалюмината 
кальция с 31 молекулой воды вызывает снижение 
ее прочности.
Прочность образцов, как показывают данные 
табл., нарастает во времени. Начальная их прочность 
выше, это связано с быстрым схватыванием раство-
римого ангидрита. Но после 7 суток прочность сис-
темы несколько замедляется, однако она все же вы-
ше после 28 суток, чем у образцов известково-
белитовых вяжущих без добавки ангидрита, на 45%
и 41% соответственно для мергелей Акбурлинского 
и Порлытауского месторождений. Влияние раство-
римого ангидрита на рост прочности системы связа-
но со степенью пересыщения раствора по отноше-
нию к ионам кальция и, соответственно, с усилением 
процесса формирования новообразований. При тер-
мовлажной обработке прочность образцов постепен-
но увеличивается во времени. 
Прочностные 
свойства 
системы 
ИБВ-
растворимый ангидрит-вода приведены в табл. 2.
Рентгенофазовый анализ указывает на образова-
ние эттрингита (0,302; 0,243; 0,147 нм) в системе.
Как видно из анализа, придающим основные 
прочностные свойства образцу является гиллебран-
дит-C
2
SH(B) (0,275; 0,261; 0,255 нм). Наличие ли-
нии 0,192 нм свидетельствует о присутствии порт-
ландита, а линии 0,179 нм - о наличии гидроферри-
та кальция. При термовлажной обработке образца 
интенсивность линий, обнаруженных в влаго-
воздушном твердении, возрастает. 
ИК-спектроскопические исследования обнаружи-
вают наличие интенсивных полос поглощения при 
волновых числах 3400, 1420 и 1090 см
-1
и более сла-
бых при 1640, 980 и 880 см
-1
. Колебания на ИК-
спектрах в диапазоне волновых чисел 1420-1640 см
-1
свидетельствуют о присутствии гидроокиси кальция; 
полосы поглощения валентных колебаний гидроси-
ликатов кальция четко выражены в интервале волно-
вых чисел 970 см
-1
. Колебания спектров гидросуль-
фоалюмината кальция при 880 см
-1
выражены сла-
бее. Обнаружение волновых чисел 3000-3400 см
-1
свидетельствует о присутствии воды в образце.
Таким образом, на основе полученных данных 
можно заключить, что оптимальным количеством 
ИБВ на 
основе мер-
геля место-
рождения 
раство-
римый 
ангид-
рит, % 
В/Т 
Сроки измерения пластической прочности, Рm, МПа 
минуты 
часы 
сутки 
1 
15 
30 
1 
2 
4 
6 
1 
3 
7 
14 
28 
Акбурлы 
10 
1,00 3,94 7,07 9,48 11,44 12,19 12,98 
13,96 
16,55 19,78 18,22 20,98 25,47 
Акбурлы 
15 
1,10 5,25 9,19 10,7 12,17 13,05 14,10 
16,86 
18,20 20,90 19,47 21,56 28,25 
Порлытау 
10 
1,00 3,69 7,60 10,2 11,78 12,34 13,04 
14,69 
16,95 18,30 17,86 20,95 26,05 
Порлытау 
15 
1,10 5,91 8,60 10,5 12,74 13,69 14,19 
17,45 
18,36 21,76 20,34 22,45 28,27 
Таблица 1