Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 116830 10.62980/2076-0655-2026-413-421 eldefm ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА CEMENT EXPANSION ASSOCIATED WITH ETTRINGITE FORMATION РАСШИРЕНИЕ ЦЕМЕНТА, СВЯЗАННОЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ ЭТТРИНГИТА Трунтов Никита Сергеевич Truntov Nikita Sergeevich n_truntov@mail.ru Шукшин Фотий Борисович Shukshin Fotiy Borisovich robin.dreik@yandex.ru Самченко Светлана Васильевна Samchenko Svietlana Vasilevna samchenko@list.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation 20 12 2025 20 12 2025 32 5 413 421 28 10 2025 03 11 2025 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/116830/view

Возрастающий интерес к цементам на основе сульфоалюминатных и сульфоалюмоферритных клинкеров, полу-ченных при более низких температурах, чем портландцементный клинкер, обусловливает необходимость изучения процессов гидратации цементов на их основе. При этом особый интерес вызывает поведение этих цементов при различных режимах твердения и установление продуктов их гидратации, а в частности эттрингита и железозамещенного эттрингита. Целью данного исследования было изучение кинетики образования эттрингита из сульфоалюмината кальция и сульфоалюмоферрита кальция при различных условиях твердения, таких как вода, влаж-ный и сухой воздух, а также установление количества образующегося эттрингита и степени расширения образцов. Показано, что образцы, затвердевающие под водой гидратируются быстрее, чем образцы, затвердевающие на влажном воздухе. При этом разница в количестве образовавшегося эттрингита не слишком велика. Напротив, про-цесс гидратации в испытательных образцах, твердевших в сухом воздухе, практически остановился в течение не-скольких дней из-за потери значительной части свободной воды в этих условиях. Установлено, что кинетика образования эттрингита в исследованных образцах из сульфоалюмоферрита кальция в условиях твердения во влажном воздухе и воде, заметно медленнее, чем при гидратации сульфоалюмината кальция. Пониженное расширение паст из сульфоалюмоферрита кальция обусловлено медленным образованием эттрингита при твердении. Сравнение рас-ширения образцов, происходящего во влажном воздухе и в воде, показало, что при одинаковых количествах эттрингита расширение больше у образцов, твердевших в воде, что обусловлено повышенным водопоглощением в этих условиях. Таким образом, установлено, что степень расширения, связанного с эттрингитом, зависит от условий твердения.

Interest in cements based on sulfoaluminate and sulfoaluminoferrite clinkers is growing. These clinkers are produced at lower temperatures than Portland cement clinker, which reduces their carbon footprint. Therefore, there is a need to study the hydration processes of cements based on them. Of particular interest is the behavior of these cements under various hardening conditions and the identification of their hydration products, in particular ettringite and iron-substituted ettringite. The aim of this study was to investigate the kinetics of ettringite formation from calcium sulfoaluminate and calcium sulfoaluminoferrite under different curing conditions such as water, humid and dry air. The amount of ettringite formed and the degree of expansion of the samples were also studied. It has been shown that samples hardening under wa-ter hydrate faster than samples hardening in humid air. However, the difference in the amount of ettringite formed is not too great. In contrast, the hydration process in testing samples cured in dry air virtually stopped within a few days. This is due to the loss of a significant portion of free water under these conditions. It was established that the kinetics of ettringite formation in the studied calcium sulfoaluminoferrite samples under conditions of hardening in humid air and water is noticeably slower than during the hydration of calcium sulfoaluminate. The reduced expansion of calcium sulfoaluminoferrite pastes is due to the slow formation of ettringite during hardening. A comparison of the expansion of samples occurring in humid air and in water showed that, with the same amounts of ettringite, the expansion is greater in samples hardened in water, which is due to increased water absorption under these conditions. Thus, it was established that the degree of expansion associated with ettringite depends on the curing conditions of the samples.

 эттрингит железозамещенный эттрингит сульфоалюминат кальция сульфоалюмоферритный клинкер кинетика образования эттрингита гидратация расширение условия твердения в воде во влажном и сухом воздухе. ettringite iron-substituted ettringite calcium sulfoaluminate sulfoaluminoferrite clinker kinetics of ettringite formation hydration expansion hardening conditions in water in humid and dry air Работа выполнена в НИУ МГСУ в рамках реализации Программы развития университета «ПРИОРИТЕТ 2030». Проект 3.1 «Научный прорыв в строительной отрасли – новые технологии, новые материалы, новые методы». The work was carried out at NIU MSCU within the framework of the University Development Program “PRIORITY 2030”. Project 3.1 “Scientific breakthrough in the construction industry - new technologies, new materials, new methods”

Кривобородов, Ю. Р. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров: Аналитический обзор / Ю. Р. Кривобородов, С. В. Самченко. – Москва: ВНИИЭСМ, 1991. – 55 с. – (Цементная промышленность; Выпуск 2). – EDN TSRXOD. Krivoborodov, Yu. R. Fiziko-himicheskie svoystva sul'fatirovannyh klinkerov: Analiticheskiy obzor / Yu. R. Krivoborodov, S. V. Samchenko. – Moskva: VNIIESM, 1991. – 55 s. – (Cementnaya promyshlennost'; Vypusk 2). – EDN TSRXOD. Кузнецова, Т. В. Химия, состав и свойства специальных цементов / Т. В. Кузнецова, Ю. Р. Кривобородов, С. В. Самченко // Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий : материалы научно-практической конференции, Томск, 03–04 октября 2000 года / Томский политехнический университет (ТПУ). Том 1. – Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2000. – С. 96-98. – EDN TOEXOZ. Kuznecova, T. V. Himiya, sostav i svoystva special'nyh cementov / T. V. Kuznecova, Yu. R. Krivoborodov, S. V. Samchenko // Himiya i himicheskaya tehnologiya na rubezhe tysyacheletiy : materialy nauchno-prakticheskoy konferencii, Tomsk, 03–04 oktyabrya 2000 goda / Tomskiy politehnicheskiy universitet (TPU). Tom 1. – Tomsk: Nacional'nyy issledovatel'skiy Tomskiy politehnicheskiy universitet, 2000. – S. 96-98. – EDN TOEXOZ. Гусев, Б. В. Технология портландцемента и его разновидностей: Учебное пособие / Б. В. Гусев, Ю. Р. Кривобородов, С. В. Самченко. – Москва: Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, 2016. – 113 с. – ISBN 978-5-7264-1230-6. – EDN XMAYRX. Gusev, B. V. Tehnologiya portlandcementa i ego raznovidnostey: Uchebnoe posobie / B. V. Gusev, Yu. R. Krivoborodov, S. V. Samchenko. – Moskva: Moskovskiy gosudarstvennyy stroitel'nyy universitet, Ay Pi Er Media, 2016. – 113 s. – ISBN 978-5-7264-1230-6. – EDN XMAYRX. Samchenko, S. V. Minerals of expansive and non-shrinkage sulfomineral cements / S. V. Samchenko, D. A. Zorin, Y. R. Krivoborodov // MATEC Web of Conferences, Saint-Petersburg, 15–17 ноября 2016 года. Vol. 106. – Saint-Petersburg: EDP Sciences, 2017. – P. 03006. – https://doi.org/10.1051/matecconf/201710603006 . – EDN XMQTMT. Samchenko, S. V. Minerals of expansive and non-shrinkage sulfomineral cements / S. V. Samchenko, D. A. Zorin, Y. R. Krivoborodov // MATEC Web of Conferences, Saint-Petersburg, 15–17 noyabrya 2016 goda. Vol. 106. – Saint-Petersburg: EDP Sciences, 2017. – P. 03006. – https://doi.org/10.1051/matecconf/201710603006 . – EDN XMQTMT. Самченко, С. В. Сульфатированные алюмоферриты кальция и цементы на их основе / С. В. Самченко; Федер. агентство по образованию, РХТУ им. Д.И. Менделеева, Изд. центр. – Москва: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева, 2004. – 120 с. – EDN QNDUNJ. Samchenko, S. V. Sul'fatirovannye alyumoferrity kal'ciya i cementy na ih osnove / S. V. Samchenko; Feder. agentstvo po obrazovaniyu, RHTU im. D.I. Mendeleeva, Izd. centr. – Moskva: Ros. him.-tehnol. un-t im. D.I. Mendeleeva, 2004. – 120 s. – EDN QNDUNJ. Кузнецова, Т. В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы / Т. В. Кузнецова. – Москва: Стройиздат, 1986. – 208 с. – EDN YRNAYL. Kuznecova, T. V. Alyuminatnye i sul'foalyuminatnye cementy / T. V. Kuznecova. – Moskva: Stroyizdat, 1986. – 208 s. – EDN YRNAYL. Мин, Х. Х. Кинетика минералообразования при синтезе сульфоалюминатного клинкера / Х. Х. Мин, Е. Н. Потапова, И. Ю. Бурлов // Успехи в химии и химической технологии. – 2022. – Т. 36, № 3(252). – С. 106-108. – EDN LUWMCW. Min, H. H. Kinetika mineraloobrazovaniya pri sinteze sul'foalyuminatnogo klinkera / H. H. Min, E. N. Potapova, I. Yu. Burlov // Uspehi v himii i himicheskoy tehnologii. – 2022. – T. 36, № 3(252). – S. 106-108. – EDN LUWMCW. Самченко, С. В. Формирование и генезис структуры цементного камня / С. В. Самченко. – 2-е издание. – Москва: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2020. – 288 с. – ISBN 978-5-7264-2808-6. – EDN KCBIBU. Samchenko, S. V. Formirovanie i genezis struktury cementnogo kamnya / S. V. Samchenko. – 2-e izdanie. – Moskva: Nacional'nyy issledovatel'skiy Moskovskiy gosudarstvennyy stroitel'nyy universitet, 2020. – 288 s. – ISBN 978-5-7264-2808-6. – EDN KCBIBU. Самченко, С. В. Роль эттрингита в формировании и генезисе структуры камня специальных цементов / С. В. Самченко ; Федер. агентство по образованию, РХТУ им. Д. И. Менделеева, Издат. центр. – Москва: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д. И. Менделеева, 2005. – 154 с. – ISBN 5-7237-0514-0. – EDN QNDVZV. Samchenko, S. V. Rol' ettringita v formirovanii i genezise struktury kamnya special'nyh cementov / S. V. Samchenko ; Feder. agentstvo po obrazovaniyu, RHTU im. D. I. Mendeleeva, Izdat. centr. – Moskva: Ros. him.-tehnol. un-t im. D. I. Mendeleeva, 2005. – 154 s. – ISBN 5-7237-0514-0. – EDN QNDVZV. Анализ структурно-фазового состояния моноалюмината кальция / Ю. А. Абзаев, Ю. С. Саркисов, Т. В. Кузнецова [и др.] // Инженерно-строительный журнал. – 2014. – № 3(47). – С. 56-62. – https://doi.org/10.5862/MCE.47.6 . – EDN SBZAHX. Analiz strukturno-fazovogo sostoyaniya monoalyuminata kal'ciya / Yu. A. Abzaev, Yu. S. Sarkisov, T. V. Kuznecova [i dr.] // Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal. – 2014. – № 3(47). – S. 56-62. – https://doi.org/10.5862/MCE.47.6 . – EDN SBZAHX. Шпынова Л.Г., Саницкий М.А. Гидратационная активность ферритов и алюмоферритов кальция. // Укр.хим.ж.-1983.-49.-11. С.1138-1142. Shpynova L.G., Sanickiy M.A. Gidratacionnaya aktivnost' ferritov i alyumoferritov kal'ciya. // Ukr.him.zh.-1983.-49.-11. S.1138-1142. Scrivener Karen L., Pratt P.L. Microstructure studies of the hydratation of С3A and C4AF independently and in Cement paste // Proc. Brit. Ceram. Soc. -1984, - №35, - p.207-219. Scrivener Karen L., Pratt P.L. Microstructure studies of the hydratation of S3A and C4AF independently and in Cement paste // Proc. Brit. Ceram. Soc. -1984, - №35, - p.207-219. Masauoshi A., Kiyoshi A., Masaki D., Minoru P., Akira D. Hydratation products from calcium aluminoferrite Solid solytion // Review 37 Gen. Meet. Cem. Assoc. Jap. Tech. Sess. - 1983, p.37-39. Masauoshi A., Kiyoshi A., Masaki D., Minoru P., Akira D. Hydratation products from calcium aluminoferrite Solid solytion // Review 37 Gen. Meet. Cem. Assoc. Jap. Tech. Sess. - 1983, p.37-39. Samchenko, S. V. Features of the formation of crystalline hydrosulfoaluminates during hydration of stoichiometric mixtures of calcium aluminates with calcium sulfate / S. V. Samchenko, A. V. Korshunov // Construction and Building Materials. – 2023. – Vol. 393. – P. 132102. – https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132102 . – EDN CRATKC. Samchenko, S. V. Features of the formation of crystalline hydrosulfoaluminates during hydration of stoichiometric mixtures of calcium aluminates with calcium sulfate / S. V. Samchenko, A. V. Korshunov // Construction and Building Materials. – 2023. – Vol. 393. – P. 132102. – https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132102 . – EDN CRATKC. Ogawa K., Roy D. M. C4A3S hydration ettringite formation, and its expansion mechanism: I. expansion; Ettringite stability //Cement and Concrete Research. – 1981. – Т. 11. – №. 5-6. – С. 741-750. Ogawa K., Roy D. M. C4A3S hydration ettringite formation, and its expansion mechanism: I. expansion; Ettringite stability //Cement and Concrete Research. – 1981. – T. 11. – №. 5-6. – S. 741-750. Samchenko, S. V. Influence of fineness of expansive components on cement properties / S. V. Samchenko, D. A. Zorin // Cement, Wapno, Beton. – 2008. – No. 5. – P. 254-257. – EDN RYAPJJ. Samchenko, S. V. Influence of fineness of expansive components on cement properties / S. V. Samchenko, D. A. Zorin // Cement, Wapno, Beton. – 2008. – No. 5. – P. 254-257. – EDN RYAPJJ. Samchenko, S. The influence of the different factors on the stability of the AFt and AFm phases / S. Samchenko, E. Makarov // American Concrete Institute, ACI Special Publication, Moscow, 06–07 июня 2018 года. Vol. 326. – Moscow: American Concrete Institute, 2018. – EDN BTXJRG. Samchenko, S. The influence of the different factors on the stability of the AFt and AFm phases / S. Samchenko, E. Makarov // American Concrete Institute, ACI Special Publication, Moscow, 06–07 iyunya 2018 goda. Vol. 326. – Moscow: American Concrete Institute, 2018. – EDN BTXJRG.