Для регулирования структуры и свойств сухих строительных смесей (ССС) в рецептуру вводят различные модифицирующие добавки, позволяющие значительно повысить эксплуатационные характеристики и регулировать структурообразование материала [5,6].

Повышение эксплуатационных свойств покрытий на основе ССС  может быть обеспечено путём введения в их рецептуру нанодисперсных добавок, способных регулировать структурообразование материала – синтезированных гидросиликатов кальция (ГСК), золя кремниевой кислоты, органоминеральных добавок [7 - 11].

Для регулирования структурообразования цементных ССС, предназначенных в качестве плиточного клея, предложено вводить в рецептуру синтезированные алюмосиликаты [12]. Синтез алюмосиликатов заключается в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ добавлением силиката натрия с последующим промыванием водой осадка.

Микроструктура синтезируемой добавки изучена с помощью электронного микроскопа  при увеличении в 20 000 раз (рисунок 1).

Рисунок 1- Микроструктура синтезированных алюмосиликатов

Установлено, что структура добавки представлена, в основном, частицами округлой формы размера 5,208-5,704µm, но встречаются частицы лещадной формы с размером 7,13-8,56µm. Удельная поверхность частиц, измеренная методом БЭТ, составляет S_уд=86,5±3,5 м₂/г [13].

В работе применялись очищенный технический сульфат алюминия первого сорта (ГОСТ 12966-85 с изм.1,2) производства ООО «АЛХИМ» (г. Тольятти), натриевое жидкое стекло с модулем М=2,7, Вольский портландцемент марки 400. Содержание синтезированной добавки составляло 10%, 20% и 30% от массы вяжущего.

Оценивалось влияние добавок на изменение сроков схватывания цемента. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1- Изменение нормальной густоты и сроков схватывания  цементного теста в зависимости от содержания добавки

Анализируя полученные данные установлено, что цементное вяжущее, содержащее добавку на основе синтезированных алюмосиликатов, имеет высокое значение нормальной густоты цементного теста в зависимости от процентного содержания синтезируемой добавки, составляющее 34-43%. Установлено, что сроки схватывания цементного теста с применением в рецептуре синтезированных алюмосиликатов ускоряются в зависимости от процента содержания добавки. Так, у цементного теста без содержания добавки начало и конец схватывания составляют соответственно 2ч 30мин и 5ч, а у цементного теста, содержащего 30% синтезированных алюмосиликатов, соответственно – 20мин и 1ч 15 мин.

На рисунке 2 приведены экспериментальные данные оценки прочности цементных образцов. Для изготовления образцов было выбрано оптимальное соотношение воды и цемента, отношение В/Ц, равное В/Ц=43%.

Рисунок 2 – Кинетика твердения в воздушно-сухих условиях цементных образцов: 1 – контрольный образец; 2 – композиционное вяжущее (содержание добавки синтезированного алюмосиликата 10% от массы цемента); 3 – композиционное вяжущее (содержание добавки 20% от массы цемента); 4 – композиционное вяжущее (содержание добавки 30% от массы цемента).

Анализ экспериментальных данных, приведенных на рисунке 2, свидетельствует, что введение в рецептуру синтезированной добавки приводит к повышению прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 90 суток  воздушно-сухого твердения на 23,99-54,42% в зависимости от содержания добавки по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки). Очевидно, что твердение композиционного вяжущего происходит в более благоприятных влажностных условиях, т.е. синтезируемая добавка обладает влагоудерживающей способностью.

Изучен характер изменения пористости цементных систем различного состава (таблица 2).

Как видно из приведенных данных в таблице 2, в цементном камне на основе композиционного вяжущего по сравнению с контрольным образцом наблюдается уменьшение общей и капиллярной пористости и увеличение гелевой и контракционной пористости, что приводит к повышению стойкости цементного композита [14].

Таблица 2 – Изменение значения пористости цементных образцов в зависимости от содержания добавки

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют об эффективности применения синтезируемых алюмосиликатов в цементных композитах в качестве водоудерживающей и структурообразующей добавки. Установлено, что применение композиционного вяжущего, включающего синтезированные алюмосиликаты, приводит к формированию более прочной структуры цементного камня.