Complex multifunctional additive (further, CA) which consists of aluminum powder, surfactant, salt-electrolyte (NaNO3) and calcium sulfate hemihydrate (CaSO4·0.5H2O) is proposed for ensuring necessary properties of anchoring grouts based on alkali-activated portland cement (further, AAPC) presented by the system «ordinary portland cement clinker - sodium metasilicate». Specified consistency of fresh AAPC mortar along with it strength after hardening are provided by water reducing due to application of modified polyethylene glycol characterized by stability of molecular structure in AAPC hydration medium. CA influence on shrinkage mitigation in AAPC mortar is explained both water-reducing effect and gas release with volume increasing during formation of dispersive-coagulation structure. Expansion of crystallization-condensation structure is ensured due to stress of calcium hydrosulfoaluminate 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O and calcium hydronitroaluminate 3CaO·Al2O3·Ca(NO3)2·10H2O which form due to presence of CaSO4·0,5H2O and NaNO3 in CA. Time matching of gas release with structure formation insures dense microstructure due to filling of pores by hydrated phases that causes lower excess stress during crystallization. CA ensures necessary performances of AAPC anchoring grout: consistency 190 mm; workability retention time 15 min; tensile strength in bending / compressive strength 6.1 / 25.7 MPa and 12.9 / 68.5 MPa in 1 d and 28 d agreeably; adhesion 0.9 MPa; linear extension up to +0.37 mm/m.

Проаналiзовано сутнiсть проблеми власних деформацiй лужних цементiв (ЛЦ), ускладнення якої пов'язано з пiдвищеним вмiстом гелеподiбних гiдратних новоутворень. Як приклади розглянуто типи цементiв дiаметрально протилежнi за композицiйною будовою i вiдповiдно за вмiстом гелеподiбних фаз при гiдратацiї-лужний портландцемент (ЛПЦ) i шлаколужний цемент (ШЛЦ). Запропоновано пiдходи до формування ефективної структури штучного каменя, протидiючою деформацiям усадки, шляхом втручання в структуроутворення при використаннi комплексiв мiнеральних i органiчних сполук. Такi сполуки в складi комплексних органо-мiнеральних добавок сумiсно впливають на iнтенсифiкацiю кристалiзацiйних процесiв, формування ефективної порової структури та морфологiю гiдратних фаз при зменшеннi вмiсту води в штучному каменi. В якостi iнгредiєнтiв запропонованих комплексних добавок-модифiкаторiв розглянуто солi-електролiти рiзного анiонного типу та анiоноактивнi поверхнево-активнi речовини. Виявлено, що для модифiкацiї ЛПЦ найбiльш ефективною є система «сiль-електролiт-поверхнево-активна речовина». Показано, що модифiкацiя ЛПЦ комплексною добавкою цiєї системи на основi NaNO 3 забезпечує зменшення усадки з 0,406 до 0,017 мм/м. Натомiсть використання Na 2 SO 4 забезпечує цьому типу лужного цементу здатнiсть до розширення в межах 0,062 мм/м. Показано, що ефект компенсованої усадки модифiкованого ЛПЦ пов'язаний з бiльшою кристалiзацiєю низькоосновних гiдросилiкатiв (CSH(В)) i гiдроалюмiнатiв кальцiю (CaO•Al 2 O 3 •10H 2 O). Додатковий ефект пов'язаний з утворенням сульфатвмiщуючого натрiєво-кальцiєвого гiдроалюмiнату (для системи на основi Na 2 SO 4) та кристалiчного гiдронiтроалюмiнату кальцiю (для системи на основi NaNO 3) з вiдповiдним напруженням мiкроструктури. В розвиток для модифiкацiї ШЛЦ запропоновано комплексну добавку системи «портландцементний клiнкер-сiль-електролiт-поверхнево-активна речовина», яка забезпечує зменшення усадки з 0,984 мм/м до 0,683 мм/м. Мiнiмiзацiя усадки модифiкованого ШЛЦ пояснено формуванням поряд з низькоосновними гiдросилiкатами кальцiю гiдроалюмосилiкату натрiю типу гмелiнiту ((Na 2 Сa)•Al 2 •Si 4 •O 12 •6H 2 O) з пiдвищеним ступенем закристалiзованостi. При цьому вiдмiчено, що структура цементного каменя характеризується пiдвищеною щiльнiстю, однорiднiстю i монолiтнiстю гiдратних новоутворень Ключовi слова: лужний цемент, сiль-електролiт, комплексна органо-мiнеральна добавка, структуроутворення, власнi деформацiї, усадка

Properties of dry mixes for anchoring application (increasing of mortars strength, adhesion, volume stability etc.) based on alkali activated Portland cement (AAPC) are influenced by different factors. One of them is application of chemical admixtures with different functionality. Adhesive properties are mainly achieved by redispersible polymer powders (RPP). The main problem in choice of RPP’s type is destruction of their molecules with ester links due to alkaline hydrolysis.The purpose of work was investigation of RPP’s molecular structure influence on properties of mortar for anchoring application based on AAPC and determination of the most effective.Efficiency of RPP based on copolymer of versatile acid ester was shown. The application of this RPP provides adhesion of 1.1 MPa and consistency of 190 mm. Positive effect of copolymer of ethylene and vinyl acetate was shown despite of partial destruction of RPP’s molecule as a result of alkaline hydrolysis of vinyl acetate at early terms of hardening. Negative effect of RPP is in decreasing of mortar strength. Thus this problem solving is decreasing of powder content to values which provide necessary physical-mechanical properties (strength, adhesion).

The application of alkali-activated Portland cement (hereinafter AAPC) for anchoring grouts was investigated with obtaining of non-shrinking high performance cementing systems. The AAPC system “ordinary Portland cement clinker – sodium metasilicate” was modified by the complexes of mineral and organic compounds to ensure specified properties of anchoring grouts. It was revealed that the most effective multifunctional additives are represented by the system “salt-electrolyte – surfactant”. Alongside with slowing down of AAPC paste setting time, the effect of compensated shrinkage of AAPC mortar, i.e. expansion within 0.062 mm/m and slight shrinkage within 0.017 mm/m, was ensured when Na2SO4 and NaNO3 were used in the mentioned system respectively. The effect of compensated shrinkage is explained by greater crystallization of hydrosilicates and hydroaluminates, additional formation of sulfate-containing sodium-calcium hydroaluminate (for Na2SO4-based system) and crystalline calcium hydronitroaluminate (for NaNO3-based system). The advantages of the modified AAPC for anchoring application are indicated in the paper.

No abstract