ВведениеНа 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 исследованияОбъектом 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 исследованийИсследование 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/пСоставВ/ТЦ, кгЗУ, кгХемикс Art-2, кгСН, кгПО, кг1Контрольный, 100% Ц0,42522---1,0250% Ц + 50% ЗУ++1,1%Хемикс +1%СН0,352612612,872,611,0Рис. 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 ТВОТаблица 2.Интенсивность дифракционных отражений минералов2Q, град.d, ÅИнтенсивность рефлексов для образцов неавтоклавного пенобетона100% Ц, В/Т=0,4250% Ц+50% ЗУ+1,1% «Art-2»+1% СН, В/Т=0,35Нормальное твердениеТВОНормальное твердениеТВО28 сут.56 сут.28 сут.56 сут.54CaO×16SiO2×Al2O3×MgO - алит26,753,3538,0933,3037,14137,30133,7039,6831,802,77132,9370,63130,95186,5059,52184,9249,781,8365,8729,3669,0433,6571,8299,0462,451,4869,52-77,7759,5234,1261,90$Ca(OH)_2$ - портландит17,844,93577,78298,90530,15418,41283,33-28,503,1173,01-104,5252,22--33,942,63416,66305,39634,92334,76184,92122,0647,021,93260,79271,50344,60213,65134,12107,2264,091,4557,9344,4478,7350,0026,9845,7971,671,3141,2635,7140,7139,8433,65-CSH (II)29,213,07164,20535,15164,84283436,50386,1143,112,10-171,9045,7995,23144,1297,33CSH (I)54,171,6876,1949,4472,3067,46--60,531,53-48,80-53,9652,5349,20$CaCO_3$36,292,4939,6893,9630,9557,9365,83-60,532,2759,52169,2054,2094,28155,5-3CaOAl2O3·3CaSO4·32H2O - эттрингит41,102,2059,9262,8563,3371,9097,93107,7750,641,76126,2096,4158,7373,8090,6365,87На 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.ВыводыПенобетон 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.