A process of structure formation taking place in the interfacial transition zone (ITZ) "cement stone-aggregate" was studied on a variety of concretes made with artificial and real aggregates. The study of these processes in the case of artificial aggregate prepared from a mixture of clay loam and alkali-activated slag cement showed that not only active SiO 2 and Na 2 O but also other substances of both cement and aggregate are involved in the formation of the ITZ. This results in the formation of alkaline and alkaline-alkali-earth aluminosilicate hydrates which strengthen the ITZ and improve strength and durability of the concrete. Thus, the alkali-silica reaction (ASR) transforms from a destructive one (negative effect) into a constructive one (positive effect). The study on the ITZ in the alkali-activated cement concretes made with real alkali-susceptible aggregates selected from crushed basalt rock, glassy waste product from basalt fiber production, crushed perlite rock, and expanded perlite suggested to make a conclusion on the possibility to prevent the destructive processes in the ITZ through the addition of the metakaolin additive into the cement composition in quantities of 5-10% by mass. These conclusions were supported by the long-term testing of strength of these concretes, by measuring the deformations "shrinkage-expansion" as well as the results of study on hardness of the ITZ.

Представлено результати порiвняльних випробувань реакцiї «луг -активний кремнезем» у традицiйному портландцементi та лужному портландцементi з добавкою метакаолiну. Дослiдження базуються на вивченнi процесiв структуроутворення цементiв у контактнiй зонi «цементний камiнь -базальт». Результати дослiджень дозволяють зробити висновок, що динамiка процесу взаємодiї реакцiї «луг -кремнезем» у цементах може мати конструктивний та деструктивний характер. Це залежить вiд вмiсту компонентiв, що здатнi до активної взаємодiї з лугами у присутностi реакцiйно здатного кремнезему. Так званi «конструктивнi» процеси супроводжуються зв'язуванням продуктiв корозiї пiд час формування лужних гiдроалюмосилiкатiв. Результати дослiджень було використано як основу для розробки механiзму запобiгання реакцiї «луг -активний заповнювач» у бетонах на основi лужного цементу шляхом введення до складу цементу додаткової кiлькостi матерiалiв, що мiстять активний алюмiнiй, зокрема, метакаолiну. Дослiдження показали, що введення добавки метакаолiну дозволяє ефективно регулювати процеси структуроутворення у контактнiй зонi «цементний камiньактивний кремнезем», змiнюючи характер новоутворень. Встановлено механiзм протiкання процесу лужної корозiї активного заповнювача у присутностi метакаолiну, згiдно iз яким метакаолiн вступає у реакцiю iз швидкiстю мiкрокремнезема, забезпечуючи дуже швидке зв'язування iонiв Na + та K + . Силiкатний гель лужних металiв зв'язується у нерозчиннi цеолiтоподiбнi новоутворення та гiбриднi гiдроалюмосилiкати. Останнi, будучи стiйкими структурами, ущiльнюють та змiцнюють контактну зону шляхом пiдвищення її мiкротвердостi та мiцностi. Дослiджено власнi деформацiї усадки (розширення) розроблених композицiй бетонiв на основi традицiйного та лужного портландцементiв. Показано, що введення добавки метакаолiну до складу системи дозволяє зменшити показники розширення системи з 0.44 до 0.01 мм/м, забезпечуючи таким чином збереження бездефектної структури цементного каменю i бетону та пiдвищує довговiчнiсть бетону Ключовi слова: лужний цемент, реакцiя «луг -заповнювач» (AAR), реакцiя «луг -кремнезем» (ASR), контактна зонаUDC 691.5

The paper discloses the results of a study on structure formation processes in the interfacial transition zone “cement stone − aggregate” of the alkali-activated cement concretes. The results indicate the importance of the content of Al2O3 in the cement and aggregate. Together with components that are able to interact actively with alkalis in the presence of reactive SiO2, the processes taking place during the alkali-aggregate reaction can have weather destructive or constructive effect. The constructive effect is caused by incorporating the corrosion products into alkaline aluminosilicate compounds, thus retarding the internal corrosion of the concrete and providing the higher durability even in case of alkali-activated cements and alkali-susceptible aggregates with relatively high alkali content.

No abstract