Анализ рентгенофазовых исследовании и кинетики начального структурообразования цементно-песчаных растворов с добавкой карбонатного шлама позволяет сделать предположение, что при повышенных дозировках преобладающим становится процесс эпитаксиального наращивания AFm и С-S-H фаз на подложке тонкодисперсного кальцита.

Известно, что грани кальцита, находящиеся в диффузионном потоке раствора растут быстрее, чем другие грани. Начальный период гидратации, для которого характерно протекание основных реакций в обводнённых условиях является наиболее благоприятным для условий проявления изоморфизма гидратных фаз с кальцитом. Очевидно, что в период до 3-4 часов наряду с образованием гидрокарбоалюминатов кальция (хотя и менее термодинамически возможным, чем гидросульфоалюминатов) на подложке кальцита происходит активация эпитаксиального наращивания гидратов AFm фазы. Структура, состоящая из гексогональных кристаллов гидроалюминатов кальция C₂AH₈, C₄AH_13-19, гексагональных призм фазы CAH₁₀ и гелевидного на ранних этапах гидратации эттрингита, характеризующаяся наличием многочисленных атомарных межфазовых контактов, способствует уплотнению и повышению пластической прочности наполненных цементных систем.

Анализ результатов кинетики твердения и прочности цементно-песчаных растворов показал, что эффективность карбонатного шлама как добавки активатора твердения повышается с увеличением количества цемента в смеси, и с увеличением дозировок наполнителя прочность, как правило, возрастает. Установлено, что для составов цементно-песчаного раствора 1:3 повышение прочности составляет в среднем 20-40% и наибольшего значения достигает при содержании шлама в смеси в количестве 10-20% от массы вяжущего. В большей степени увеличение прочности отмечается для рядовых портландцементов ПЦ400. Так, для образцов, приготовленных с использованием Вольского ПЦ400 Д20, наибольшее значение прочности (в пределах 170-175% по сравнению с контрольными образцами использованием Вольского ПЦ400 Д20, наибольшее значение прочности ()твердения повышается карбонатного шлама и гипсовогошламаа ) в период до 28 сут достигается при дозировках шлама 10-20%.Для образцов на Ульяновском ПЦ400 Д20 максимальный прирост прочности (до 190-195%) получен для составов с добавкой 5-10% шлама.

Высокомарочные цементы в меньшей степени подвержены активации твердения в присутствии карбонатного шлама. Например, для составов, приготовленных с использованием Вольского ПЦ500 Д0 и Белгородского ПЦ 500 Д0 увеличение прочности составляет только 20-30%.

Выполненные исследования показали, что для цементно-песчаных растворов 1:5 эффективность активирующего действия шлама ниже, чем для составов 1:3 и прочность возрастает в среднем только на 10-15%. Причём наибольшее повышение отмечается в возрасте 28 сут.

Подобный характер действия добавки подтверждает высказанное ранее предположение о том, что механизм активирующего влияния карбонатного шлама обусловлен, главным образом, эпитаксиальным наращиванием гидратных фаз на подложке тонкодисперсного кальцита. С увеличением доли вяжущего в составе композита количество кристаллизующихся гидратов возрастает, обеспечивая, тем самым, большую карбонатную активацию гидратационного процесса и, в целом, повышение прочности материала.

При проектировании составов цементных материалов с химически активными наполнителями особое внимание стоит уделять вопросам формирования оптимальной кристаллизационной структуры композита с минимальными значениями внутренних напряжений. Гидраты AFm и AFt фаз, образующиеся с высокой скоростью в первые часы гидратации обеспечивают рост прочности цементного камня вследствие армирования матрицы. Эттрингит обладает более высокой стойкостью, по сравнению с другими гидратными фазами, и в меньшей степени подвержен фазовым превращениям, что обеспечивает высокую стабильность структуры. Вместе с тем эттрингит при определённых условиях может выполнять и отрицательную роль в структуре сформированного цементного камня.

Для формирования оптимальной структуры твердения необходимо, чтобы образование гидратов, вызывающих уплотнение и расширение, происходило ранее, чем образование гидратов, упрочняющих материал. С этой точки зрения активация образования гелеобразных силикатов кальция на подложке карбонатного наполнителя является положительным фактором. Кроме того, формирование гидрокарбоалюминатов кальция термодинамически менее обусловлено, чем эттрингита, поэтому они не будут способствовать созданию внутренних напряжений в структуре.

Проектируя составы цементных материалов с добавками карбонатных шламов, возможно получение структуры с оптимальным соотношением кристаллических AFm и AFt фаз и гелеобразных гидросиликатов кальция, выполняющих на ранних этапах гидратации роль смягчающих элементов и повышающих прочность структуры в более поздний период твердения.