В России создали цемент, который твердеет при морозе до −34 °C
Российские учёные разработали экспериментальный состав магний-фосфатного цемента, который способен твердеть и набирать прочность при температуре до −34 °C. Материал изготовили на основе низкосортного оксида магния и золы угольных электростанций. Разработка рассчитана прежде всего на строительство и ремонт сооружений в Арктике и других регионах с холодным климатом.
Над материалом работали исследователи Новосибирского государственного университета. Одной из основных проблем строительства при сильном морозе остаётся замедление химических реакций в цементных смесях. При отрицательных температурах содержащаяся в них вода может замерзать, поэтому материал медленнее твердеет и набирает необходимую прочность.
В качестве основы учёные использовали магний-фосфатный цемент. Для его получения низкосортный оксид магния совместно измельчали с золой угольных электростанций. Такая механическая обработка повышала реакционную способность частиц. После этого в смесь добавляли фосфатный компонент, технологические добавки, песок и воду.
Образцы испытывали как при комнатной температуре, так и зимой на открытом воздухе. Температура во время экспериментов опускалась до −34 °C. Даже в таких условиях цемент продолжал набирать прочность. Через сутки прочность состава с золой и совместной механической активацией оказалась на 74% выше, чем у контрольного материала без золы и такой обработки.
При комнатной температуре наиболее эффективный состав уже через сутки показал прочность на сжатие более 28 МПа. По данным авторов, механическая активация ускоряет образование кристаллов K-струвита — одного из основных продуктов твердения магний-фосфатного цемента. Кристаллы формируют плотную структуру материала, а частицы золы дополнительно становятся центрами их образования.
Использование золы позволяет одновременно задействовать отходы угольных электростанций и уменьшить количество более дорогого сырья. Однако конкретная экономия стоимости производства пока не определена. Работа находится на исследовательской стадии: прежде чем материал можно будет применять в строительстве, учёным предстоит оценить его долговечность и поведение при длительной эксплуатации в реальных арктических условиях.
Исследование в журнале Research in Cold and Arid Regions.