Другое дело тобермориты, имеющие сложную структуру (5CaO6SiO2-5H2O). Гидросиликаты кальция, составляющие основу твердеющего цементного камня, типа C-S-H(I) или CSH(B) с более развитой структурой характеризуются высокой прочностью, которая обеспечивается прочными химическими связями. Эти гидросиликаты называют еще низкоосновными, так как отношение CaO/SiO2 меньше 1,5. Гидросиликаты типа C-S-H(II) или C2SH2 - высокоосновные, где отношение CaO/Si02 больше или равно 1,5.

Кристаллы низкоосновных гидросиликатов представлены в виде тонких пластинок, толщина которых около 2...3 молекулярных слоев, или 2...3-1 0~3нм, а ширина порядка 50-102 нм. Длина таких пластинок достигает от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. Удельная поверхность пластинок колеблется от 250 до 380 м2/г. Повышение основности сопровождается изменением формы кристалла, который скручивается и образует волокно, а иногда пучки.

С точки зрения потребителя, низкоосновные гидросиликаты более предпочтительны, так как для них характерна более высокая прочность. Высокоосновные же гидросиликаты имеют меньшие прочностные показатели.

Объяснением этому может служить следующее обстоятельство. У низкоосновных гидросиликатов система насыщена элементами с более высокими ковалентными связями. Здесь присутствуют более сильные кремнекислородные анионные связи. В высокоосновных же гидросиликатах преобладают кальцийкислородные ионные связи, что приводит к снижению прочностных свойств цементного камня.

Основная масса продуктов гидратации цемента при температуре менее 100°С возникает в виде гелевидной массы, которая состоит в основном из субмикроскопических частиц, размер которых колеблется от 5 до 20 нм. Необходимо обратить внимание на то, что гелевидные частицы новообразований есть не что иное, как кристаллическая масса, но из-за высокой дисперсности она характеризуется коллоидными свойствами.

В гелевидной массе содержатся также и непрореагировавшие частицы цемента, и хорошо оформленные крупные более 500 нм кристаллы оксида кальция.

Автоклавная обработка, и особенно длительная, сопровождается резким увеличением размеров частиц новообразований. Их можно видеть даже в оптический микроскоп.

Приведенные сведения лишний раз подтверждают, что процессом образования продуктов гидратации цементного клинкера можно и нужно управлять на атомно-молекулярном уровне и получать необходимые свойства цементного камня и бетона.

Помимо рассматриваемых в статье вопросов, связанных с нанотехнологией в области производства вяжущих веществ и бетонов, сегодня начали внедряться в производство бетона различные наносистемы типа углеродных трубок, дающие неплохие результаты.

Представляют практический интерес с точки зрения нанотехнологии и такие приемы, как механохимическая активация вяжущих веществ в роторно-пульсационных и вихревых гидрокавитационных установках, дезинтеграторах и др., использование активированной воды. Подобные технологические приемы заслуживают самого пристального внимания и изучения и имеют полное право на самостоятельное существование.

Все это указывает на важность проблемы повышения качества бетона истроительства в целом. По всей вероятности, в ближайшее время мы будем свидетелями создания бетонов нового типа с новыми уникальными свойствами.

Наномир затвердевшего цемента и бетона нами изучен пока мало. Дальнейшее изучение и познание его открывает дорогу в наноэру, в которой будут господствовать качество, энергосбережение, долговечность и безопасность.

Однако следует признать, что многим фундаментально-теоретическим разработкам в области физико-химии вяжущих веществ, коллоидной химии, физико-химии дисперсных систем, выполненных на уровне нанотехнологии, в том числе и российскими учеными, у нас пока не придан прикладной характер. Сегодня практика внедрения передовых научных достижений недопустимо и неоправданно отстает от теоретических достижений в области строительного материаловедения. Это приводит к нерациональному расходованию сырья, энергоресурсов, снижению качества строительных материалов, сокращению сроков эксплуатации строительных объектов и затормаживанию темпов развития строительной отрасли.

Назрела острая необходимость исправления существующего «перекоса» путем организации изучения нанотехнологий в учебных заведениях строительного профиля и создания специализированных научно-производственных лабораторий и полигонов. Без глубоких фундаментальных и прикладных работ и знаний в этой области говорить о создании современных и прогрессивных технологий не приходится.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента и газобетона можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок цемента в России» и «Рынок газобетона автоклавного и неавтоклавного способов твердения в России

Ю.Чистов, А.Тарасов