Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O
Creation of new varieties of standard (common) cements and special cements is one of the main directions of modern developments in the technology of production of cementing agents. In the group of special cements a special place is occupied by alumina ones, sulfoaluminate ones etc. The main research...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/760 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543964576874496 |
|---|---|
| author | Derevianko, V. M. Hryshko, H. M. Zaiats, Ye. I. Dubov, T. M. |
| author_facet | Derevianko, V. M. Hryshko, H. M. Zaiats, Ye. I. Dubov, T. M. |
| author_sort | Derevianko, V. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-23T12:24:53Z |
| description | Creation of new varieties of standard (common) cements and special cements is one of the main directions of modern developments in the technology of production of cementing agents. In the group of special cements a special place is occupied by alumina ones, sulfoaluminate ones etc. The main research work during the development of such cements is carried out in the direction of creating new compositions providing replacement of scarce components. Providing such a material composition, the cost of compositions with properties of alumina cements is slightly higher than that of ordinary ones, but their use improves performance characteristics of products. When summarizing the accumulated experience, we note that new effective compositions based on alumina cement, gypsum and production waste are quite effective in economic and technical terms. Purpose of the article is to determine the dependence of formation of hydrated compounds during hydration of aluminate and sulfoaluminate cements on the surface energy ?G = f(AMU) and the ratio ?G = f(mCaO/nAl2O3) in the minerals of the system on the average Gibbs energy and to increase stability of the ettringite phase of the CaO-Al2O3-SO3-H2O system. The article considers possibilities of managing hydration processes by means of creating composites and the introduction of additives affecting the value of the Gibbs surface energy of the CaO-Al2O3-SO3-H2O system. As a result, the number of crystallization centers and the speed of chemical processes increase. A theoretically substantiated hypothesis of the effect caused by the ratio G=f(mСаО/nAl2О3) in the minerals of the CaO-Al2O3-H2O system on the Gibbs surface energy: СА2 = 0.27 - ?G = 24.70, СА = 0.54–51.86, С12А7 = 0.8–141.00, С3А = 1.63–145. The theoretical position of influence of ?G during hydration of aluminate cements in the presence of gypsum received further development - the system of chemical reactions CaO-Al2O3-SO3-H2O can be divided into two systems (parts): a) CaO-Al2O3- H2O; b) CaO-Al2O3-SO3-H2O, as a result С3AН6, СAН10, С2AН8, С4AН13, Са2(OН)2 is formed in the first one, and calcium trisulfoaluminate hydrate (CMSAH) and calcium monosulfoaluminate hydrate (CMSAH) are formed in the second one. According to the first part and second part, there is a process of Al(ОН)3 formation. The optimal content of calcium sulfate (within 30–40 % of the composition mass) with a positive effect on the amount of ettringite formation has been theoretically determined and experimentally confirmed. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:33Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-760 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:36Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7602026-01-23T12:24:53Z Theoretical and experimental justification of the principles of modifying compositions of CaO-Al2O3-SO3-H2O systems Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O Derevianko, V. M. Hryshko, H. M. Zaiats, Ye. I. Dubov, T. M. Creation of new varieties of standard (common) cements and special cements is one of the main directions of modern developments in the technology of production of cementing agents. In the group of special cements a special place is occupied by alumina ones, sulfoaluminate ones etc. The main research work during the development of such cements is carried out in the direction of creating new compositions providing replacement of scarce components. Providing such a material composition, the cost of compositions with properties of alumina cements is slightly higher than that of ordinary ones, but their use improves performance characteristics of products. When summarizing the accumulated experience, we note that new effective compositions based on alumina cement, gypsum and production waste are quite effective in economic and technical terms. Purpose of the article is to determine the dependence of formation of hydrated compounds during hydration of aluminate and sulfoaluminate cements on the surface energy ?G = f(AMU) and the ratio ?G = f(mCaO/nAl2O3) in the minerals of the system on the average Gibbs energy and to increase stability of the ettringite phase of the CaO-Al2O3-SO3-H2O system. The article considers possibilities of managing hydration processes by means of creating composites and the introduction of additives affecting the value of the Gibbs surface energy of the CaO-Al2O3-SO3-H2O system. As a result, the number of crystallization centers and the speed of chemical processes increase. A theoretically substantiated hypothesis of the effect caused by the ratio G=f(mСаО/nAl2О3) in the minerals of the CaO-Al2O3-H2O system on the Gibbs surface energy: СА2 = 0.27 - ?G = 24.70, СА = 0.54–51.86, С12А7 = 0.8–141.00, С3А = 1.63–145. The theoretical position of influence of ?G during hydration of aluminate cements in the presence of gypsum received further development - the system of chemical reactions CaO-Al2O3-SO3-H2O can be divided into two systems (parts): a) CaO-Al2O3- H2O; b) CaO-Al2O3-SO3-H2O, as a result С3AН6, СAН10, С2AН8, С4AН13, Са2(OН)2 is formed in the first one, and calcium trisulfoaluminate hydrate (CMSAH) and calcium monosulfoaluminate hydrate (CMSAH) are formed in the second one. According to the first part and second part, there is a process of Al(ОН)3 formation. The optimal content of calcium sulfate (within 30–40 % of the composition mass) with a positive effect on the amount of ettringite formation has been theoretically determined and experimentally confirmed. Створення нових різновидів стандартних (розширених) і спеціальних цементів є одним із основних напрямів сучасних розробок у технології виробництва цементних речовин. У групі спеціальних цементів особливе місце посідають глиноземні, сульфоалюмінатні та ін. Основні науково-дослідні роботи при розробці таких цементів ведуться в напрямку створення нових композицій, що забезпечують заміну дефіцитних компонентів. При такому складі матеріалу вартість композицій з властивостями глиноземистих цементів дещо вища, ніж звичайних, але їхнє використання покращує експлуатаційні характеристики виробів. Підсумовуючи накопичений досвід, зазначимо, що нові ефективні склади на основі глиноземистого цементу, гіпсу та відходів виробництва досить ефективні в економічному та технічному відношенні. Мета статті – визначити залежність утворення гідратних сполук при гідратації алюмінатних та сульфоалюмінатних цементів від поверхневої енергії Гіббса ?G = f(а.о.м) та співвідношення ?G = f(mCaO/nAl2O3) у мінералах системи на середню енергію Гіббса та підвищення стабільності етрингітової фази системи CaO-Al2O3-SO3-H2O. У статті розглянуто можливості управління процесами гідратації шляхом створення композитів і введення добавок, що впливають на значення поверхневої енергії Гіббса системи CaO-Al2O3-SO3-H2O. В результаті збільшується кількість центрів кристалізації і швидкість хімічних процесів. Теоретично обґрунтована гіпотеза про вплив співвідношення G = f(mСаО/nAl2О3) в мінералах системи CaO-Al2O3-H2O на поверхневу енергію Гіббса: СА2 = 0.27 - ?G = 24.70, СА = 0.54–51.86, С12А7 = 0.8–141.00, С3А = 1.63–145. Теоретичні положення про вплив ?G при гідратації алюмінатних цементів у присутності гіпсу отримали подальший розвиток – систему хімічних реакцій CaO-Al2O3-SO3-H2O можна поділити на дві системи (частини): а) CaO-Al2O3-H2O; б) CaO-Al2O3-SO3-H2O, внаслідок чого в першому випадку утворюється С3AН6, СAN10, С2AН8, С4AН13, Са2(OН)2, а в присутності гіпсу – трисульфатна форма гідросульфоалюмінату кальцію (ТГСАК) і моносульфатна форма гідросульфоалюмінату кальцію (МГСАК). Відповідно для першої та другої частин відбувається процес утворення Al(ОН)3. Теоретично визначено та експериментально підтверджено оптимальний вміст сульфату кальцію (в межах 30–40 % від маси композиції), що позитивно впливає на кількість етрингітоутворення. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-03-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/760 10.15407/hftp16.01.051 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 1 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 51-62 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 1 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 51-62 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 1 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 51-62 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/760/778 Copyright (c) 2025 V. M. Derevianko, H. M. Hryshko, Ye. I. Zaiats, T. M. Dubov https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Derevianko, V. M. Hryshko, H. M. Zaiats, Ye. I. Dubov, T. M. Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O |
| title | Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O |
| title_alt | Theoretical and experimental justification of the principles of modifying compositions of CaO-Al2O3-SO3-H2O systems |
| title_full | Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O |
| title_fullStr | Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O |
| title_full_unstemmed | Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O |
| title_short | Теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем CaO-Al2O3-SO3-H2O |
| title_sort | теоретичне та експериментальне обґрунтування принципів модифікації композицій систем cao-al2o3-so3-h2o |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/760 |
| work_keys_str_mv | AT dereviankovm theoreticalandexperimentaljustificationoftheprinciplesofmodifyingcompositionsofcaoal2o3so3h2osystems AT hryshkohm theoreticalandexperimentaljustificationoftheprinciplesofmodifyingcompositionsofcaoal2o3so3h2osystems AT zaiatsyei theoreticalandexperimentaljustificationoftheprinciplesofmodifyingcompositionsofcaoal2o3so3h2osystems AT dubovtm theoreticalandexperimentaljustificationoftheprinciplesofmodifyingcompositionsofcaoal2o3so3h2osystems AT dereviankovm teoretičnetaeksperimentalʹneobgruntuvannâprincipívmodifíkacííkompozicíjsistemcaoal2o3so3h2o AT hryshkohm teoretičnetaeksperimentalʹneobgruntuvannâprincipívmodifíkacííkompozicíjsistemcaoal2o3so3h2o AT zaiatsyei teoretičnetaeksperimentalʹneobgruntuvannâprincipívmodifíkacííkompozicíjsistemcaoal2o3so3h2o AT dubovtm teoretičnetaeksperimentalʹneobgruntuvannâprincipívmodifíkacííkompozicíjsistemcaoal2o3so3h2o |