Синтезированные клинкера были исследованы на содержание свободного оксида кальция.

Содержание свободного оксида кальция в обычном портландцементном клинкере не должно превышать 1%. Клинкера по количеству СаО_св. удовлетворяют этим требованиям: при КН=0,9; 0,93 СаО_св.=0%, при КН =0,7; 0,77 СаОсв=0,16% и 0,31% соответственно.

У проб клинкеров определялись сроки схватывания при водоцементном отношении В/Ц = 0,25. Для замедления начала схватывания был введен гипс в количестве 4, 8, 10, 12 %.

Все клинкера схватывались очень быстро, и процесс схватывания сопровождался значительным выделением тепла. Таким образом, для клинкеров с КН = 0,7; 0,77; 0,9; 0,93 характерен так называемый «быстряк». Причем гипс, введенный в клинкера в количестве 4, 8, 10, 12 %, практически не удлиняет время начала и конца схватывания.

Таким образом, у клинкеров с КН = 0,7; 0,77 начало схватывания наступает от 1 до 5 минут, конец – от 1 до 11 минут, у клинкеров с КН = 0,9; 0,93 начало от 1 до 3 минут, конец от 2 до 6 минут.

В результате рентгенофазового анализа было выявлено, что при добавлении гипса кристаллы гидросульфоалюмината кальция практически не образуются, а, следовательно, и не замедляют процесс схватывания.

Трехкальциевый алюминат С₃А является наиболее активным клинкерным минералом: он быстро гидратирует и обладает большим тепловыделением. Поэтому для изучения причин быстрого схватывания клинкеров были проведены исследования состава алюминатной фазы с помощью качественного определения трехкальциевого алюмината кальция методом рационального химического анализа. Известно, что С₃А легко растворяется в 10%-ном растворе сахара.

При проведении РФА нерастворившихся осадков было выявлено, что алюминатная фаза С₃А не растворяется в 10%-ном растворе сахара ни в результате получасовой обработки, ни при более продолжительной - в течение 1 часа.

Таким образом, можно предположить, что на явление аномального схватывания клинкеров обусловлено составом алюминатной фазы.

Далее было исследовано влияние синтезированных клинкеров с КН = 0,7; 0,77 в качестве добавки в количестве 5%, 10%, 15%, 20% на сроки схватывания белгородского портландцемента ПЦ500 ДО при В/Ц = 0,25. Результаты испытаний представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Определение сроков схватывания ПЦ500 ДО с добавкой клинкеров с КН = 0,7; 0,77

Таким образом, на основании полученных данных, можно сделать следующие выводы:

- клинкера с низким коэффициентом насыщения КН = 0,7; 0,77 в качестве добавки не ускоряют схватывание портландцемента. Вероятно, это связано с тем, что низкоосновный клинкер содержит большое количество белита β-C₂S, который очень медленно гидратирует и схватывается;

- более медленно схватывается цемент с добавкой клинкера с КН = 0,7. Начало схватывания наступает через 1 часа 21 минуты, конец – через 4 часов 58 минут. У цемента с добавкой клинкера с КН = 0,77 начало схватывания наступает через 46 минут, конец – через 3 часов 05 минут;

- время начала и конца схватывания ПЦ500 ДО с добавкой клинкеров с КН = 0,7; 0,77 соответствует требованиям стандарта: начало схватывания наступает через 45 минут, конец – через 10 часов;

Необходимо знать, как добавки клинкеров влияют на прочность портландцемента. Для этого были изготовлены образцы размером 1,41 × 1,41 × 1,41 см из ПЦ500 Д0 и клинкеров с КН = 0,7; 0,77; 0,9; 0,93 в количестве 0, 5, 10, 15, 20 %, которые подверглись испытаниям на прочность при сжатии в 3-х, 7-ми и 28-ми суточном возрасте. Результаты представлены в таблицах 2 и 3 и на рисунках 2 и 3.

Таблица 2

Предел прочности образцов при сжатии