Портландитовые и портландито-карбонатные бесцементные системы твердения. Часть 1

   Ресурсосбережение является основополагающей концепцией современного строительного материаловедения и технологии. Решение проблем ресурсосбережения на современном этапе связывается не только с оптимизацией традиционных процессов структурообразования материалов, но и с развитием новых «прорывных» направлений и принципов получения искусственного строительного камня. В такой постановке перспективным видится изучение вопросов формирования искусственного портландитового камня на основе альтернативных подходов к организации процессов гидратации кальциевой извести, к структурообразованию монокристаллов портландита и консолидации их в прочный кристаллический сросток; актуальным представляется также развитие исследований портландито-карбонатных систем твердения и композиций.
   Значимость решения задачи практического получения искусственного портландитового камня очевидна. Действительно, если бы удалось найти приемлемые способы управления формированием прочного портландитового кристаллического сростка, то можно было бы создать эффективные технологии изготовления строительных материалов и изделий из доступного и относительно малоэнергоемкого исходного продукта, каким является известь, и можно было бы во многих случаях заменить клинкерное цементное вяжущее.
   В строительной практике, как известно, широко используется принцип получения искусственного камня на основе кристаллизации моногидратов в виде пространственной системы прочно связанных частиц новообразований. Этот принцип успешно реализуется в гипсовом, магнезиальном и других вяжущих веществах мономинерального состава. Если исходить из того, что процессы отвердевания моногидратных систем подчиняются единым закономерностям, обоснованной следовало бы считать возможность прямого получения монолита также и при гидратации СаО и кристаллизации портландита – Са(ОН)2, то есть возможность формирования прочного портландитового камня и на основе известкового вяжущего, что, однако, практически не обеспечивается.
   Гидратация и твердение вяжущих моно- и полиминерального состава включает известную последовательность процессов достижения камневидного состояния: адсорбцию (хемосорбцию), смачивание, гидролиз и гидратацию, насыщение и пересыщение раствора, зародышеобразование и кристаллизацию, формирование сростка кристаллов посредством контактов их примыкания, срастания и прорастания, рекристаллизацию сростка. С точки зрения условий формирования прочного искусственного камня наиболее ответственной является стадия кристаллизации, которая может завершаться как получением прочных пространственных образований, так и деструкцией кристаллов и их сростков вследствие возможного действия неуправляемого кристаллизационного давления. Такое явление может усиливаться рядом дополнительных факторов, например, температурными объемными деформациями частиц твердой фазы в условиях повышенной экзотермии реакции гидратации, дегидратацией новообразований, разрушением сложившейся системы новообразований из-за интенсивного разогрева и паровыделения в системе «вяжущее вещество – вода». Именно так обстоит дело с известковым вяжущим, у которого процесс гидратации и «твердение» завершаются получением не камневидного состояния, а порошковой извести-пушонки. И причина этого заключается, прежде всего, в исключительно высоком термодинамически неравновесном состоянии продукта обжига карбоната кальция – извести, которое (состояние) обусловливает «взрывное» и аномальное развитие процесса ее гидратации и кристаллизации с чрезвычайно высоким тепловыделением.
   Из сказанного очевидно, что «камнем преткновения» в использовании потенциала извести для образования качественного монолита из кристаллов портландита является «саморазрушающий» характер гидратации СаО и кристаллизации Са(ОН)2.
   Необходимо отметить, что попытки преодоления саморазрушающего характера гидратации извести предпринимались, но достигнутые отдельные положительные результаты, к сожалению, не дали промышленного выхода.