Введение На сегодняшний день технология неавтоклавного пенобетона является весьма перспективной, а ее дальнейшее развитие, несомненно, имеет огромное практическое значение, однако существует ряд задач, требующих как научного, так и организационно-технического решения [1, 2]. К современным проблемам улучшения качества неавтоклавных пенобетонов относят: совместимость пенообразующих и водоредуцирующих химических добавок, а также их влияние на вяжущее; стабильность пен и пенобетонной массы; отсутствие тепловых агрегатов на существующих производственных линиях по изготовлению пенобетона; недостаточный профессиональный уровень обслуживающего персонала при производстве пенобетонов; отсутствие в оснащении технологических линий необходимой технологической документации. Для улучшения качества пенобетона неавтоклавного твердения и ускорения строительства, ведущее к снижению расходов на материалы, применяют комплекс добавок: пенообразующие, водоредуцирующие и ускоряющие схватывание химические добавки, которые далеко не всегда могут быть совместимыми друг с другом. При выборе вяжущего наибольшее предпочтение следует отдавать высокодисперсному портландцементу с низким содержанием алита (С3S). При получении пенобетона преимущественно используют цементы марок ЦЕМ I 42,5 Н, ЦЕМ I 52,5 Н. К проблемам улучшения качества стоит также отнести выбор технологических приемов для неавтоклавного пенобетона, обеспечивающих высокую устойчивость пены и пенобетонной смеси, так как необходимым условием получения пенобетона высокого качества является стабильность пены в изготовленной пенобетонной массе. При проектировании составов пенобетона зачастую прогнозируют и физико-механические показатели пенобетона. На сегодняшний день используют искусственную нейронную сеть, искусственный интеллект [3-6], а также регрессионный анализ на основе эмпирических зависимостей [7]. Результаты полученных данных могут быть подтверждены с помощью специальных методов физико-химического анализа, в том числе рентгенофазовым анализом. Объекты и методы исследования Объектом исследования являются пенобетоны неавтоклавного твердения на основе портландцемента и золы-уноса из смесей с низким водотвердым отношением. Процессы структурообразования пенобетонов исследовались методом рентгенофазового анализа с помощью установки «Дрон-4-07». Условия съемки дифрактограмм для всех образцов одинаковые: медное излучении λκα1=1,5405 Å при ускоряющем напряжении 27 кВ и токе 15 мА. Щели для съемки 0,5×4×0,25 мм (0,5 – вертикальная коллимационная щель; 4 – горизонтальная коллимационная щель; 0,25 – щель на детекторе). Для отфильтровывания Кβ излучения использовали Ni фильтр. Съемка дифрактограмм осуществлялась в пошаговом режиме (2θ = 10-80 с шагом 0,1 и время экспозиции 5 с), трубка – БСВ27. Работа с полученными значениями интенсивностей основных минералов пенобетона выполнена в программном комплексе «Match! – Phase Identification from Powder Diffraction», а также со стандартными таблицами идентификационных характеристик [8, 9]. Результаты исследований Исследование продуктов гидратации пенобетонов плотностью D600, представлены в 28 и 56 суток нормального твердения, а также после проведения тепловлажностной обработки (ТВО). Составы исследуемых пенобетонов приведены в таблице 1. Интенсивность дифракционных отражений минералов представлена в таблице 2. Таблица 1. Составы неавтоклавных пенобетонов D600 на 1м3 № п/п Состав В/Т Ц, кг ЗУ, кг Хемикс Art-2, кг СН, кг ПО, кг 1 Контрольный, 100% Ц 0,42 522 - - - 1,0 2 50% Ц + 50% ЗУ+ +1,1%Хемикс +1%СН 0,35 261 261 2,87 2,61 1,0 Рис. 1. Рентгенограммы: а) состав №1 в возрасте 28 суток нормального твердения, б) состав №1 в возрасте 56 суток нормального твердения, в) состав №1 после ТВО, г) состав №2 в возрасте 28 суток нормального твердения, д) состав №2 в возрасте 56 суток нормального твердения, е) состав №2 после ТВО Таблица 2. Интенсивность дифракционных отражений минералов 2Q, град. d, Å Интенсивность рефлексов для образцов неавтоклавного пенобетона 100% Ц, В/Т=0,42 50% Ц+50% ЗУ+1,1% «Art-2»+1% СН, В/Т=0,35 Нормальное твердение ТВО Нормальное твердение ТВО 28 сут. 56 сут. 28 сут. 56 сут. 54CaO×16SiO2×Al2O3×MgO - алит 26,75 3,35 38,09 33,30 37,14 137,30 133,70 39,68 31,80 2,77 132,93 70,63 130,95 186,50 59,52 184,92 49,78 1,83 65,87 29,36 69,04 33,65 71,82 99,04 62,45 1,48 69,52 - 77,77 59,52 34,12 61,90 $Ca(OH)_2$ - портландит 17,84 4,93 577,78 298,90 530,15 418,41 283,33 - 28,50 3,11 73,01 - 104,52 52,22 - - 33,94 2,63 416,66 305,39 634,92 334,76 184,92 122,06 47,02 1,93 260,79 271,50 344,60 213,65 134,12 107,22 64,09 1,45 57,93 44,44 78,73 50,00 26,98 45,79 71,67 1,31 41,26 35,71 40,71 39,84 33,65 - CSH (II) 29,21 3,07 164,20 535,15 164,84 283 436,50 386,11 43,11 2,10 - 171,90 45,79 95,23 144,12 97,33 CSH (I) 54,17 1,68 76,19 49,44 72,30 67,46 - - 60,53 1,53 - 48,80 - 53,96 52,53 49,20 $CaCO_3$ 36,29 2,49 39,68 93,96 30,95 57,93 65,83 - 60,53 2,27 59,52 169,20 54,20 94,28 155,5 - 3CaOAl2O3·3CaSO4·32H2O - эттрингит 41,10 2,20 59,92 62,85 63,33 71,90 97,93 107,77 50,64 1,76 126,20 96,41 58,73 73,80 90,63 65,87 На основании проведенного сравнительного анализа вяжущих композиций в 28 суток нормального твердения (рис.1а) рефлекс d = 4,93Å, присущий портландиту Ca(OH)2, к 56 суткам нормального твердения (рис.1б) уменьшается, а рефлекс гидросиликата кальция CSH (II) с d = 3,07 Å стал более высоким и острым, что вероятно связано с лучшей закристаллизованностью композиции. При пропаривании данного состава (рис.1в), рефлексы портландита Ca(OH)2 с d = (2,63; 1,93) Å выражены более четко, а рефлекс d = 4,93 Å практически не изменился в сравнении с 28 сутками нормального твердения, интенсивность и четкость рефлексов гидросиликатов кальция слабая. Анализ рентгенограмм пенобетона пониженной водопотребности в возрасте 28 суток нормального твердения (рис.1г) показал, что интенсивность дифракционных рефлексов, присущих портландиту Са(ОН)2 с d = (4,93; 3,11; 2,63; 1,93; 1,45; 1,31) Å, уменьшается относительно состава №1, что является следствием его связывания в мелкозернистые кристаллы гидросиликатов кальция, прорастающих в массе кремнеземистого компонента и дополнительно уплотняет, а значит и упрочняет структуру пенобетонного композита. К 56 суткам нормального твердения (рис.1д), происходит дальнейшее протекание реакций гидратации цемента и связывание Са(ОН)2, увеличиваются рефлексы гидросиликата кальция CSH (II) с d = (3,07; 2,10) Å, наблюдается дальнейшее уменьшение рефлексов Са(ОН)2 с d = (4,93 2,63 1,93 1,45 1,31) Å. После тепловлажностной обработки пенобетона пониженной водопотребности на рентгенограмме (рис.1.е) отсутствуют рефлексы Са(ОН)2 с d = (4,93; 3,11) Å и CaCO3 с d = (2,49; 2,27) Å, а рефлексы, принадлежащие гидросиликатам кальция CSH (II) с d = (3,07; 2,10) Å меньше чем в 56 суток, но больше чем 28 суток нормального твердения. Выводы Пенобетон из смесей низкой водопотребности состава №2 имеет более сложную минеральную структуру в сравнении с составом №1 из-за большего вовлечения в формирование связей химического потенциала цемента, кремнеземистого компонента и химических добавок. Достаточная прочность и низкая усадка данного состава обеспечивается за счет формирования тоберморитоподобных низкоосновных гидросиликатов кальция и расширяющего действия эттрингита.