Многие исходные сырьевые материалы для производства строительных изделий находятся в порошкообразном состоянии. Поэтому одним из перспективных направлений практического использования полезных свойств вяжущих веществ является их механическая активация. Она ведет к увеличению удельной поверхности вяжущих, изменению структуры поверхности частиц, возникновению физических дефектов в подрешетках и решетках минералов, ускоряющих элементарные взаимодействия поверхностного слоя с водой.

Российские ученые на протяжении нескольких десятилетий исследовали и развивали теорию и практику механохимической активации твердых материалов. Эта область науки и технологии касается проведения твердофазных реакций в измельчительных аппаратах и содержит в себе огромный инновационный потенциал. Твердофазный синтез привлекателен тем, что обеспечивает сравнительную простоту процесса, возможность проводить реакции при отсутствии растворителей, что важно с экологической точки зрения.

В лаборатории кафедры "Технологии бетонов, керамики и вяжущих" ПГУАС ведется работа по созданию вяжущих веществ на основе горных пород посредством механохимической активации, которые способны проявлять скрытую активность, достаточную при тепловой обработке для превращения их в твердеющие системы.

С одной стороны увеличение дисперсности песчаника является одним из направлений повышения его качества. Однако увеличение удельной поверхности свыше 600 м²/кг считается неэкономичным, поэтому рационально производить активацию вяжущего в процессе приготовления бетонной смеси. С другой стороны, скорость гидратации тонких фракций песчаника связана с концентрацией дефектов на поверхности его мелких частиц. С ростом дефектности частиц происходит переход в неравновесное состояние, что приводит к снижению химической устойчивости и интенсификации физико-химических процессов на границе фаз.

Процесс измельчения материалов силикатного состава сопровождается разрушением кристаллической решетки и расщеплением силоксановой связи, в результате чего на поверхности, могут образовываться ионы O₂Si^2- и O₃Si^3-, которые, в свою очередь, могут являться активными центрами присоединения.

Теоретически и экспериментально установлено, что из наиболее эффективных способов создания дефектности в частицах является ударное воздействие при измельчении.

Целью данной работы явилось изучение такого важного фактора, как помола, на физико-механические свойства силицитового вяжущего.

Учитывая разноречивость мнений в отношении механоактивных способов увеличения гидратационной активности песчаников, было решено проверить возможность увеличения их активности помолом в шаровой мельнице.

Влияние механохимической активации определялось по кинетике набора прочности образцов-цилиндров, изготовленных на основе Архангельского песчаника из порошков различной удельной поверхностью-300, 600 и 1000 м²/кг, при одинаковом количестве щелочного активизатора (см. табл. 1).

Результаты испытания образцов, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о закономерном повышении активности песчаника с увеличением степени измельчения, т.е. повышения поверхностной энергии вяжущего.

по результатам исследований у геополимерного бетона на основе Архангельского песчаника наблюдалась наибольшая прочность после 28 суток естественного твердения – 43,0 МПа, а при тепловой обработке – 135,0 МПа, т.е. почти в 3,5 раза выше. Это вполне объяснимо с учетом того, что растворимость аморфизованной части кремнезема в условиях щелочной среды значительно увеличивается с повышением температуры. Результаты прочностных испытаний свидетельствуют о закономерном повышении активности песчаника с увеличением степени измельчения, т.е. повышения поверхностной энергии вяжущего. В табл. 1 приведена кинетика упрочнения геополимера, твердеющего в естественных условиях, где четко выражены период индукции (0-7 суток), период ускорения роста прочности (7-14 суток), период замедления роста прочности (14-28 суток). Такая картина соответствует классическим представлениям теории твердения полиминеральных композиций со скрыто-вяжущими свойствами.