Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




14.12.2018


14.12.2018


14.12.2018


07.12.2018


07.12.2018


07.12.2018


07.12.2018


06.12.2018


05.12.2018


05.12.2018





Яндекс.Метрика
         » » Макроструктура шлакощелочного камня

Макроструктура шлакощелочного камня

31.03.2016

Отличительная особенность бетонов как конгломератных материалов — в их ярко выраженной гетерогенности с различием размеров отдельных компонентов более чем на четыре десятичных порядка. Макроструктура бетона представлена характерной структурной неоднородностью «растворная часть — заполнители». Заполнители занимают до 60 % объема материалов, определяя его физико-технические свойства. При этом в качестве последних могут служить плотные и пористые, естественные и искусственные каменные и керамические материалы, а также заполнители специального назначения.
Структура бетона на различных видах заполнителей отличается переходными поверхностями раздела между заполнителями и окружающей растворной частью, в связи с чем на макроуровне можно выделить характерные типы поверхностей раздела: заполнители и растворная часть вступают в химические реакции с образованием переходного слоя со специфическими свойствами (свойства слоя отличаются от свойств контактирующих материалов); заполнители и растворная часть взаиморастворяются, продукты растворения образуют зону модифицированного материала; растворная часть не вступает в химические реакции с заполнителями. В силу полиминеральности вяжущих материалов и заполнителей в бетоне возможно присутствие всех трех типов поверхностей раздела.
Свойства контактной зоны, включающей в себя поверхность раздела между заполнителем и цементным камнем, а также контактные слои цементного камня и заполнителя, обусловливаются рядом факторов: химико-минералогическим составом и физико-механическими свойствами заполнителя, активностью заполнителя, способами приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, условиями твердения.
Состояние контактной зоны макроструктуры шлакощелочного бетона может быть оценено по силе сцепления заполнителя с растворной частью, микротвердости и фазовому составу гидратных новообразований.
Адгезионные свойства шлакощелочных вяжущих. Прочность контакта цементного камня с заполнителем зависит от свойств и природы граничащих фаз и обусловливается интенсивностью их физико-химического взаимодействия или молекулярного сродства (адгезионная прочность) и геометрией контакта.
Влияние силы сцепления различных видов заполнителей на предел прочности при растяжении бетона определяли, используя образцы-восьмерки состава 1 : 3 (шлак : песок днепровский), в шейку которых при формировании помещали зерна крупного заполнителя.
В качестве критерия, характеризующего силу сцепления, выбран коэффициент эффективности заполнителя в бетоне а, вычисляемый как отношение действительной прочности при растяжении бетона к теоретической прочности скелета из раствора и рассчитываемый по формуле
Макроструктура шлакощелочного камня

где Rbt и Rp — прочность при сжатии бетона и растворной части, МПа; tp — доля площади разрушения растворной части, спроектированная по нормали к разрушающей силе.
С повышением коэффициента α возрастает эффективность участия заполнителя в работе по восприятию внешней нагрузки.
Результаты испытания образцов, изготовленных с использованием природных заполнителей, приведены в табл. 2.11.
Макроструктура шлакощелочного камня

Разрушение шлакощелочных цементно-песчаных растворов с исследуемыми видами заполнителей происходит по типам А (по заполнителю и раствору) и Б (по поверхности сцепления заполнителя и раствора), причем при использовании в качестве заполнителя мрамора преобладает разрушение по типу А.
Увеличение плотности раствора щелочного компонента приводит к росту числа образцов, разрушающихся по типу А, и возрастанию отношения (tз/tp)ср (табл. 2.12).
Макроструктура шлакощелочного камня

В случае применения мелких заполнителей с высоким модулем упругости, например базальтового песка, коэффициент эффективности заполнителя α возрастает более интенсивно.
Экспериментальные данные (см. табл. 2.11, 2.12) подтверждают высокие адгезионные свойства шлакощелочных вяжущих: сила сцепления заполнителей со шлакощелочным раствором значительно выше, чем с портландцементным, что и предопределяет разрушение бетона по заполнителю.
Макроструктура шлакощелочного камня

Значительный интерес представляют результаты испытания образцов, изготовленных с использованием искусственных гранул заполнителей (табл. 2.13). Анализ данных показывает, что наибольшим коэффициентом эффективности (α = 1,63) отличаются образцы на основе заполнителей, изготовленных из шлакощелочного бетона и имеющих состав, аналогичный составу растворной части (см. табл. 2.13, сост. 1), что обусловливает однородность контактных зон. Наименьшее значение коэффициента (α = 0,7) характерно для образцов на основе керамзитового гравия (см. табл. 2.13, сост. 13).
Учитывая, что сила сцепления определяется процессами химического взаимодействия, протекающими в контактных зонах, а α будет изменяться при изоляции поверхности заполнителя от растворной части бетона, целесообразно ввести коэффициент φ, характеризующий влияние химического взаимодействия на силу сцепления и указывающий во сколько раз уменьшится коэффициент эффективности заполнителя в бетоне при устранении химического взаимодействия в контакте:
Макроструктура шлакощелочного камня

где αэ — коэффициент эффективности неизолированных заполнителей в бетоне; αэ.и — то же, изолированных.
Как и следовало ожидать, наиболее интенсивное взаимодействие наблюдается на контакте с заполнителями, по составу аналогичными растворной части бетона, для которых φ = 4,1 (см. табл. 2.13, сост. 1 и 2). Интенсивное химическое взаимодействие с растворной частью шлакощелочного бетона отмечается при использовании заполнителей на основе известняка-ракушечника, перлита и керамзита, для которых коэффициент φ находится в пределах от 3,0 до 3,3.
В результате исключения химического взаимодействия природного известняка-ракушечника и вспученного перлита с растворной частью бетона коэффициент эффективности заполнителей в бетоне уменьшается соответственно в 2,7 и 2,3 раза. Для известняка-ракушечника и вспученного перлита основной составляющей прочности сцепления является адгезионное сцепление, создаваемое за счет физико-химических процессов взаимодействия шлакощелочного вяжущего с заполнителями в контактной зоне. Для керамзитового щебня, у которого φ = 1,8, механическое сцепление, определяемое главным образом физическими процессами, играет большую роль в общей прочности сцепления, чем для известняка-ракушечника и вспученного перлита, что можно объяснить структурными особенностями таких заполнителей.
Микротвердость шлакощелочного бетона на различных заполнителях. При исследовании влияния вида заполнителя на структуру шлакощелочного бетона и определения значения и характера сил сцепления в контактах одна из важнейших характеристик контактной зоны — микротвердость выступает в роли дополнительной прочностной характеристики.
Распределение микротвердости по проходящим секущим находили при помощи твердометра ПМТ-3 в соответствии с методикой, на полированных шлифах из бетонов в возрасте 1 года.
Из анализа данных табл. 2.14 и рис. 2.31 следует, что в контактной зоне камня вяжущего шлакощелочного бетона на основе гранитного щебня микротвердость составляет 4320—4740 МПа, что на 17—21 % больше значения микротвердости в контактной зоне с кварцевым заполнителем (см. рис. 2.30) и в 2,7 раза выше микротвердости камня вяжущего в межзерновом пространстве. Линия контакта плотная с уплотнением контактного слоя вяжущего, ширина которого составляет 140 мкм. В тех участках, где к контакту примыкают менее твердые слюдистые минералы отмечено более интенсивное взаимодействие с проникновением основной массы вяжущего в заполнитель. На таких участках ширина контактного слоя вяжущего увеличивается до 180 мкм.
Повышение микротвердости и плотности контактного слоя шлакощелочного вяжущего в бетонах на кварцевом и гранитном заполнителях по сравнению с микротвердостью вяжущего в межзерновом пространстве по всей вероятности можно объяснить интенсивным возникновением новообразований на поверхности подложки занолнителей, а также кристаллохимическим подобием продуктов гидратации вяжущего и гранитного заполнителя.
Повышенная микротвердость в контактной зоне камня вяжущего по сравнению с микротвердостью вяжущего в межзерновом пространстве также характерна для шлакощелочных бетонов на пористых заполнителях (вспученном перлите, известняке-ракушечнике, керамзите); причем, по мере удаления от линии контакта ее величина уменьшается (см. рис. 2.31).
Макроструктура шлакощелочного камня

Так, микротвердость контактного слоя вяжущего с керамзитовым гравием равна 2150 МПа, что примерно на 20 % выше микротвердости камня вяжущего в межзерновом пространстве. Спекшаяся плотная оболочка с преобладанием изолированных пор у керамзитового гравия способствует вовлечению внутрь заполнителя теста шлакощелочного вяжущего, которое, взаимодействуя с поверхностью стенок пор, активизирует их, при этом тесто плотно прилегает к поверхности керамзита. Контактная зона между шлакощелочным вяжущим и керамзитовым гравием имеет плотное строение, ширина ее составляет 70—130 мкм.
Ширина контактной зоны шлакощелочного бетона на керамзитовом щебне больше, чем на керамзитовом гравии, и изменяется в пределах от 100 до 180 мкм. Это объясняется более развитой поверхностью контакта керамзитового щебня по сравнению с поверхностью контакта с керамзитовым гравием.
В шлакощелочном бетоне на основе известняка-ракушечника линия контакта между заполнителем и шлакощелочным вяжущим плотная с постепенным и незаметным переходом заполнителя в вяжущее. Высокая пористость бетона способствует проникновению растворной части бетона вглубь заполнителя, активизируя и упрочняя его за счет образования эпитаксиальных связей, при этом ширина контактной зоны составляет 150—200 мкм. Микротвердость в контактной зоне шлакощелочного вяжущего и известняка-ракушечника на 22 % выше, чем в межзерновом пространстве вяжущего, и равна 2080 МПа.
Контактная зона шлакощелочного вяжущего со вспученным перлитом представляет собой плотную и прочную оболочку вяжущего шириной 40—60 мкм вокруг зерна перлита. Микротвердость ее равна 2100 МПа, что на 25 % выше микротвердости камня вяжущего в межзерновом пространстве. Благодаря высокой пористости заполнителя вяжущее проникает вглубь зерна на расстояние примерно 100—130 мкм, вследствие чего общая ширина контактной зоны составляет 140—190 мкм.
Характерное плотное сцепление в контактных зонах с пористыми заполнителями объясняется, в первую очередь, структурными особенностями заполнителей, которые в процессе приготовления смеси, вследствие влияния эффекта самовакуумирования, адсорбируют жидкую фазу, увеличивая тем самым концентрацию щелочного раствора в контактной зоне и способствуя повышению гидратации алюмосиликат-ной составляющей вяжущего.
Микротвердость и сцепление различного вида заполнителей в шлакощелочных бетонах определяются также природой новообразований, возникающих в контактных зонах в результате физико-химических процессов взаимодействия заполнителей различного минералогического состава с компонентами шлакощелочного вяжущего.
Фазовый состав гидратных новообразований в контактных зонах «цементный камень — пористый заполнитель». Особенности состава новообразований при контакте шлакощелочного цемента с кристаллическими алюмосиликатами типа интрузивных и эффузивных горных пород достаточно глубоко изучены в работах. С учетом данных о характере сцепления пористых заполнителей и шлакощелочного вяжущего рассмотрим формирование микроконгломерата контактных зон на основе известняка-ракушечника и вспученного перлита.
Структура контактной зоны с учетом распределения в ней химических элементов изучена В.Л. Герасимчуком с помощью метода рентгенометрического локального электронно-зондового микроанализа на рентгеновском микроанализаторе ХА-5 фирмы «Jео!» (Япония).
Распределение химических элементов Na, К, Ca, Al, Fe, Si в контактной зоне шлакощелочного бетона определено по изображению этих элементов в рентгеновских лучах и по их концентрации, оцениваемой интенсивностью характеристик линий, при этом шаг замера составлял 10 мкм, а ширина участка — 400 мкм. Расчет новообразований по процентному содержанию оксидов в фазах выполнен методом расчета по кислороду.
Физико-химические процессы при формировании контактной зоны протекают при высоком содержании кальция, которое в портландцементных бетонах с известковым заполнителем приводит к интенсивному образованию портландита, являющегося одной из причин низкой морозо-, коррозионно- и воздухостойкости бетонов.
Макроструктура шлакощелочного камня

В контактной зоне вяжущего, на участке до 50 мкм от условной линии контакта, наблюдается корреляция между Na и Ca, для которых Kp = 0,85 (рис. 2.32). По мере уменьшения концентрации Na корреляция снижается, и, примерно на расстоянии 200—300 мкм от условной линии контакта, Kp = 0,56/0,6. По мере удаления от условной линии контакта в сторону вяжущего увеличивается корреляция между Si и Ca (наибольшее значение Kp = 0,89 характерно для участка контактной зоны, находящегося на расстоянии 100—150 мкм от условной линии контакта). Высокая корреляция между элементами Na и Ca; Ca и Si, а также высокая концентрация Na подтверждают возможность образования в контактной зоне низкоосновных гидросиликатов кальция, а также исключают синтез портландита.
В контактной зоне наблюдается корреляция между Al и Ca, и Al и Si, для которых коэффициенты корреляции в контактной зоне вяжущего на участке до 50 мкм от условной линии контакта равны соответственно Kp = 0,82 и 0,78 (рис. 2.33). Это, вероятно, связано с интенсивным образованием щелочных, щелочноземельных и щелочно-щелочноземельных гидроалюмосиликатов.
Макроструктура шлакощелочного камня

В контактных зонах между шлакощелочным вяжущим и вспученным перлитом в отличие от контактных зон с известняком-ракушечником физико-химические процессы протекают при низкой концентрации и высоком содержании кремния. Зерна вспученного перлита, как и гранулированные шлаки, из которых состоит шлакощелочное вяжущее, представляют собой алюмосиликатные стекла, при этом последние содержат соединения щелочных металлов Na и К, которые в портландцементных бетонах перлита вызывают щелочную коррозию.
Изучение распределения основных химических элементов в контактной зоне между шлакощелочным вяжущим и вспученным перлитом показало, что на участке до 50 мкм от условной линии контакта в сторону камня вяжущего наблюдается повышенная концентрация Na и К (рис. 2.34), поскольку при взаимодействии вспученного перлита со шлакощелочным вяжущим элементы Na и К, находящиеся в породе заполнителя и имеющие, как известно, высокую подвижность, диффундируют в контактную зону и служат дополнительным резервом щелочного компонента шлакощелочного вяжущего.
Макроструктура шлакощелочного камня

По мере увеличения концентрации Na и К уменьшается концентрация Ca, что способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция. Примерно равномерное распределение Si и Al по ширине контактной зоны может свидетельствовать о том, что в контактной зоне вяжущего не накапливается кремнегель, образующийся при взаимодействии щелочного вяжущего с алюмосиликатной составляющей перлита. Этим рассматриваемые контактные зоны отличаются от контактных зон между портландцементом и реакционно-способным кремнеземсодержащим заполнителем.
Вычисление коэффициентов парной корреляции между основными химическими элементами в контактных зонах шлакощелочного вяжущего и перлита показало (рис. 2.35), что их наибольшее значение наблюдается в непосредственной близости от линии контакта и по мере удаления от нее уменьшается. Так, в контактной зоне вяжущего на участке примерно до 50 мкм от линии контакта коэффициент корреляции для элементов Na и Ca равен 0,82, а при удалении в сторону вяжущего на 150 мкм уменьшается до 0,78. На расстоянии примерно 300 мкм от условной линии контакта коэффициент корреляции незначим. Аналогичная картина характерна почти для всех исследуемых химических элементов, кроме Аl и Ca Для последних коэффициент корреляции на участках, удаленных на расстояние 200—300 мкм от условной линии контакта, значим и равен 0,67, а в контактной зоне на участке до 50 мкм от условной линии контакта равен 0,93. Это может свидетельствовать об интенсивном образовании соединений типа гидрогранатов. Высокий коэффициент корреляции отмечен в контактной зоне между элементами Si и Ca, для которых Kp = 0,87. Это, вероятно, обусловлено образованием гидросиликатов кальция, причем повышенная концентрация Na в этих зонах будет, по всей вероятности, способствовать снижению их основности. Для элементов Si и Al коэффициент корреляции в непосредственной близости от линии контакта равен 0,81, что с учетом корреляции между Na и Ca, Al и Ca, Si и Ca доказывает образование в контактной зоне гидроалюмосиликатов кальция или натрия, а также смешанных гидроалюмосиликатов Ca и Na.
Макроструктура шлакощелочного камня

Результаты изучения распределения химических элементов и их корреляции в контактной зоне между шлакощелочным вяжущим и известняком-ракушечником, а также вспученным перлитом нашли подтверждение при исследовании фазового состава новообразований.
Методом рентгенометрического локального электронно-зондового микроанализа определяли процентное содержание оксидов в фазах, а используя метод полуколичественного расчета по кислороду, рассчитывали их химические формулы.
Так, в контактной зоне шлакощелочного бетона на основе известняка-ракушечника установлено наличие щелочных, щелочноземельных и смешанных щелочно-щелочноземельных алюмосиликатных новообразований переменного состава (табл. 2.15).
Макроструктура шлакощелочного камня

По мере приближения к линии контакта со стороны камня вяжущего повышается концентрация новообразований, в том числе труднорастворимых, что указывает на благоприятные условия протекания процессов гидратации и интенсивной их кристаллизации. Возрастает содержание кальцита, при этом увеличение его концентрации происходит за счет присутствия CaCO3 заполнителя. На участке 0—50 мкм от условной линии контакта со стороны вяжущего помимо указанных новообразований наблюдаются также малорастворимые смешанные гидроалюмосиликаты натрия и кальция в виде широкотабельных зерен переменного состава:
Макроструктура шлакощелочного камня

На этом участке контактной зоны в виде мелких изометрических кристаллов отмечены цеолитоподобные продукты состава
Макроструктура шлакощелочного камня

Кроме щелочных и щелочно-щелочноземельных алюмосиликатных новообразований образуются соединения типа гидрогранатов в виде изометрических зерен постоянного состава: CaO*0,3Al2O3*0,4Fe2O3*2,6SiO2*5,3Н2O.
Быстрый рост новообразований в контактной зоне обусловливает появление явно выраженной «зональности» фаз, т. е. внутри отдельных фаз значительно изменяется состав от края к центру. Так, малорастворимые смешанные гидроалюмосиликаты кальция и натрия состава 0,34Na2O*0,76СаО*2Al2O3*5,2SiO2*5,8Н2O со временем переходят в практически нерастворимые соединения: 0,55Na2O*0,5CaO*Al2O3*0,02Fe2O3*3,7SiO2*2,5Н2O.
В контактной зоне со стороны известняка-ракушечника на участке 0—50 мкм присутствуют призматические плохорастворимые зерна гидроалюминатов натрия и кальция состава 0,15Na2O*0,2СаО*0,44Аl2O3*9,6Н2O. В некоторых зернах подобных соединений присутствует небольшое количество оксида железа. Так же как и в других ранее рассмотренных зонах, в контактной зоне со стороны заполнителя в большом количестве отмечен кальцит.
Однородность новообразований по всей ширине контактной зоны между шлакощелочным вяжущим и известняком-ракушечником подтверждает эпитаксиальные срастания такого заполнителя со шлакощелочным вяжущим, что может свидетельствовать об отсутствии внутренних напряжений в этих зонах и создании однородного микроконгломерата.
Исследование новообразований в контактных зонах между шлакощелочным вяжущим и вспученным перлитом позволило установить, что на расстоянии до 300 мкм от условной линии контакта в сторону растворной части наблюдаются изометрические плохорастворимые гидроалюмосиликаты натрия и кальция состава 0,17Na2O*1,9СаО*0,4А12O3*l,94SiO2*nН2O. Аналогичные соединения появились в контактной зоне в непосредственной близости от линии контакта, однако в большом количестве присутствуют соединения с повышенным содержанием Na2O и пониженным — CaO: 0,57Na2O*0,95СаО*0,11Al2O3*SiO2*nН2O. На участке от 200 до 300 мкм от линии контакта в сторону вяжущего присутствуют гидроалюмосиликаты кальция переменного состава: (0,1—2)CaO*(0,14—0,4)Al2O3*(1—1,4)*SiO2*nH2O, при этом, ближе к линии контакта, наблюдается повышенное содержание низкоосновных новообразований такого же состава.
Оксиды натрия и калия, содержащиеся в перлите при формировании продуктов твердения контактных зон, обеспечивают образование плохорастворимых широкотабельных зерен смешанных гидроалюмосиликатов переменного состава: (0,03—0,3)K2O*(0,2—1)Na2O*(0,34—0,8)CaO*(0,1—0,4)Al2O3*(0,6—2)SiO2*nН2O, а также изометрических малорастворимых соединений состава: 0,16К2О*2,8СаО*0,18Al2O8*0,16SiO2*nН2O, которые участвуют в синтезе прочности шлакощелочного бетона и определяют его свойства.
В непосредственной близости от линии контакта присутствуют бес-кальциевые щелочные гидроалюмосиликаты с примерным составом 1,3Na2O*0,4К2O*0,8Аl2О3*3,4SiО2*nН2О, в которых наблюдается неравномерное распределение по сечению элементов Na и К, обусловленное, по всей вероятности, интенсивными процессами гидратации в этих зонах.
Известно, что в портландцементных бетонах на основе реакционно-способных кремнеземсодержащих заполнителей протекает щелочная коррозия, обусловленная наличием щелочи в составе цемента. Содержащиеся в породе перлита щелочные металлы (натрий и калий) способствуют ускорению протекания щелочной коррозии при использовании заполнителей из таких пород для портландцементных бетонов. Вследствие высокого содержания в портландцементных бетонах Ca(OH)2 вокруг реагирующей частицы заполнителя образуется плотный слой из гидросиликата кальция, который действует как полупроницаемая перегородка, дающая возможность гидратам щелочей Na и К диффундировать через нее к частице, но препятствующая удалению комплексных силикатных ионов, образующихся в результате реакции между щелочами и заполнителем. Это приводит к возникновению осмотического напряжения в ячейке контактной зоны и разрушению бетона.
В отличие от портландцементного бетона на основе вспученного перлита в контактной зоне шлакощелочного перлитобетона наблюдается высокая концентрация щелочи и, в результате этого, — низкая концентрация ионов кальция (см. рис. 2.34). Следовательно, образующийся вокруг реагирующей частицы перлита слой гидросиликатов кальция, видимо, характеризуется менее плотным строением (в отличие от слоя гидросиликатов кальция в портландцементных бетонах на аналогичных заполнителях) и не является препятствием для удаления продуктов реакции между шлакощелочным вяжущим и зерном перлита.
Известно также, что интенсивное развитие деструктивных процессов в бетоне в результате действия щелочной коррозии происходит в том случае, когда синтезируется наибольшее количество вязких (ограниченной перемещаемости) коллоидных растворов. Чем выше концентрация щелочей, тем меньше размер наблюдаемых частиц геля. При повышении концентрации щелочей свыше pH > 13,6 образуются растворы мета- и ортосиликата натрия и калия, имеющие, по сравнению с коллоидными растворами, меньший диаметр частиц и низкую вязкость раствора. Такие растворы способны легко перемещаться в теле бетона и не накапливаются в ячейке заполнителя, создавая осмотическое давление. Следовательно, силикаты щелочных металлов, возникающие в контактных зонах шлакощелочного перлитобетона, будут отличаться большей подвижностью, чем силикаты щелочных металлов, образующиеся в портландцементном бетоне на основе аналогичных заполнителей. В результате этого продукты гидратации в контактных зонах между шлакощелочным вяжущим и вспученным перлитом распределяются равномерно, обеспечивая однородность новообразований контактных зон и вяжущего.
По результатам исследований, проведенных в контактных зонах между шлакощелочным вяжущим и известняком-ракушечником, а также вспученным перлитом, нетрудно заметить взаимосвязь между изменением коэффициентов корреляции основных химических элементов, распределением значения микротвердости по ширине контактной зоны, а также распределением в ней новообразований. Из анализа графиков (см. рис. 2.33, 2.35) следует, что экстремумы распределения микротвердости и коэффициентов корреляции в контактной зоне совпадают. Наивысший коэффициент корреляции между химическими элементами наблюдается в контактных зонах шлакощелочного вяжущего на участке до 500 мкм от условной линии контакта. Примерно на таком же участке отмечается наивысшее значение микротвердости контактной зоны, а также повышенное количество новообразований. Это служит подтверждением того, что интенсивное химическое взаимодействие между элементами в контактной зоне шлакощелочного бетона на основе известняка-ракушечника и вспученного перлита способствует упрочению микроконгломерата.
Результаты электронно-зондового локального анализа подтверждаются данными исследования гидратных новообразований контактной зоны с помощью традиционных физико-химических методов. В составе новообразований преимущественно отмечены кристаллические составляющие, которые могут быть отнесены к гидросиликатам тоберморитовой группы, ксонотлиту, кальциту, щелочно-щелочноземельным гидроалюмосиликатам и гидрогранатам.
Аналогичные новообразования обнаружены и при исследовании контактной зоны шлакощелочного вяжущего с керамзитом.
Таким образом, характер контактной зоны шлакощелочного цемента и заполнителей зависит от состояния поверхности заполнителя. Вследствие специфических свойств шлакощелочных цементов эта зона создает прочную оболочку вокруг зерен заполнителя, которая улучшает сопротивляемость бетона внешним механическим и химическим воздействиям, повышает степень однородности напряжений и деформаций в структурных элементах конгломерата и предохраняет заполнитель (в том числе с низкой морозо- и водостойкостью) от участия во влагообменных процессах. В связи с этим улучшаются физико-механические свойства шлакощелочного бетона и его долговечность. Адгезия шлакощелочного вяжущего к зернам кварцевого заполнителя выше когезии вяжущего в отличие от портландцементных вяжущих систем, где характер зависимости обратный. Этот факт объясняется хорошим контактом вяжущего с заполнителями за счет уплотнения пасты вяжущего на поверхности частиц заполнителя. Кроме того, следует отметить эффект повышения микротвердости и плотности контактного слоя шлакощелочного вяжущего с кварцевым и гранитным заполнителями по сравнению с микротвердостью искусственного камня в межзерновом пространстве.
Выявленные особенности структуры шлакощелочного бетона, проявляющиеся в характерном для системы «шлакощелочной камень — реакционный заполнитель» самоуплотнении и упрочнении контактной зоны за счет синтеза низкоосновных гидросиликатов кальция и щелочных гидроалюмосиликатов, способствуют предотвращению коррозионных процессов и свидетельствуют об отсутствии внутренних напряжений и деформаций в структурных элементах на мезо- и макроуровнях.
В соответствии с основными принципами физико-химической механики разрушения материалов, шлакощелочной бетон обладает более совершенной структурой, чем традиционный на основе портландцемента, что подтверждает обоснованность прогноза получения на основе щелочных вяжущих систем долговечного искусственного камня с высокими эксплуатационными характеристиками.