Исследователи из Новосибирского государственного университета создали новый вид цемента, который сохраняет способность к затвердеванию и набору прочности даже при температурах до минус 34 градусов Цельсия. Материал включает в себя промышленные отходы, что делает его более доступным по цене и экологически безопасным. Ожидается, что такой цемент будет востребован при строительных и ремонтных работах в арктических регионах России.
Результаты исследования, получившего поддержку грантом РНФ, были опубликованы в научном журнале Research in Cold and Arid Regions.
В основе созданного цемента - магний-фосфатный цемент, устойчивый к экстремальным холодам. В его основе лежит низкосортный оксид магния и промышленные отходы, полученные от угольных электростанций.
В регионах с холодным климатом, в том числе в Арктике, существует потребность в строительных материалах, способных выдерживать низкие температуры. Обычные цементы в таких условиях демонстрируют низкую эффективность: вода в их составе замерзает, замедляются химические реакции, что приводит к замедленному набору прочности. Эта проблема становится особенно критичной в ситуациях, требующих срочного ремонта зданий, мостов или взлетно-посадочных полос.
Магний-фосфатный цемент представляет собой более приемлемую альтернативу, поскольку он затвердевает быстрее и лучше переносит воздействие холода. Однако и у него есть недостатки: при сильных морозах процесс затвердевания все равно замедляется, а прочность снижается. Кроме того, его производство сопряжено с высокими затратами из-за использования дорогостоящего оксида магния, что ограничивает массовое применение. Научные специалисты работают над повышением эффективности данного материала в условиях экстремального холода и снижением его стоимости.
Результаты исследования
Авторы исследования провели измельчение оксида магния вместе с золой для механической активации сырья. После этого в полученную смесь были добавлены фосфатный компонент, технические добавки, песок и вода. Были изготовлены образцы цемента. Для сравнения был подготовлен вариант из неактивированного оксида магния, который не подвергался измельчению с золой. Прочность материалов оценивалась при комнатной температуре и при морозе до минус 34 градусов Цельсия.
При стандартной температуре активированный материал продемонстрировал быстрое затвердевание: через сутки его прочность достигла более 28 мегапаскалей. На морозе процесс затвердевания протекал медленнее, однако прочность продолжала увеличиваться. При температуре минус 34 градуса Цельсия через сутки прочность активированного состава оказалась на 74% выше, чем у образца, изготовленного без активации и добавления золы.
Это объясняется тем, что активация способствует усилению реакции между оксидом магния и фосфатным компонентом. В результате ускоряется образование кристаллов струвита, которые формируют плотную и прочную структуру цемента. Частицы золы также способствуют кристаллизации и уплотнению цементной структуры.
Юлия Антонова
Исполнительный директор Национальной Ассоциации зимнего содержания объектов инфраструктуры и транспорта
Задать вопрос
Павел Криушин
Заместитель генерального директора Национальной Ассоциации зимнего содержания объектов инфраструктуры и транспорта
Задать вопрос
Татьяна Мокочунина
Руководитель направления
НИОКР-проектов НИИ зимних технологий и инноваций
Сборник основных законодательных актов, законодательных ресурсов, Федеральных законов, постановлений и ГОСТов
