сотрудник
сотрудник
Киргизия
сотрудник
Киргизия
докторант
Казахстан
сотрудник
Введение. Одним из ключевых направлений повышения экологической эффективности цементных материалов является снижение клинкерной составляющей. В этой связи в последнее время существенно возрос интерес к активным минеральным добавкам на основе кальцинированных глин, способным частично замещать цемент и одновременно расширять сырьевую базу низкоуглеродных вяжущих. Особое место среди таких материалов занимают каолинит содержащие и полиминеральные глины, поскольку при их обжиге происходят дегидроксилирование глинистых минералов, разрушение исходной упорядоченной структуры и формирование реакционноспособной аморфной алюмосиликатной составляющей. Не менее существенным параметром является степень дисперсности после термообработки. Тонкий помол изменяет удельную поверхность и доступность реакционноспособных участков. По этой причине выбор оптимальных параметров термоактивации и дисперсности следует рассматривать как самостоятельную научную задачу, предшествующую оценке эффективности добавки в составе цементных систем. В связи с этим целью настоящего исследования является физико-химическое обоснование оптимальных параметров термоактивации и дисперсности глины Кара-Кече для получения активной минеральной добавки. Материалы и методы. Объектом исследования являлась каолин содержащая глина месторождения Кара-Кече (Кыргызская Республика). Микроструктурные особенности, химический и фазовый состав исходных и обожженных образцов оценивали методами WDXRF, рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Результаты. В работе исследованы закономерности изменения фазового состава и микроструктуры глины Кара-Кече при термоактивации и последующем тонком помоле с целью выбора оптимальных параметров получения активной минеральной добавки. Установлено, что исследуемая глина относится к каолинит-иллит-кварцевому типу минерального сырья и после термообработки при 700 °C переходит в более реакционноспособное состояние вследствие разрушения кристаллической структуры каолинита и увеличения доли аморфной алюмосиликатной составляющей. Установлено, что при помоле в течении 2 мин (удельная поверхность 900–1200 м²/кг) обеспечивается наиболее благоприятное соотношение аморфной и кристаллической фаз, тогда как дальнейшее измельчения до 3 мин приводит к частичной рекристаллизации структуры, снижению удельной поверхности до 700–850 м²/кг и увеличению содержания муллита в 1,5-2 раза, что обуславливает уменьшение реакционной способности термоактивированной глины. Выводы. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности и перспективности использования глины месторождения Кара-Кече в качестве сырьевой базы для производства активной минеральной добавки. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии получения активных минеральных добавок на основе местного глинистого сырья.
термоактивация глины, глина Кара-Кече, активная минеральная добавка, фазовые превращения, аморфизация, дисперсность, рентгенофазовый анализ, микроструктура
1. Sbahieh S., McKay G., Nurdiawati A., Al-Ghamdi S.G. The sustainability of partial and total replacement of Ordinary Portland Cement: A deep dive into different concrete mixtures through life cycle assessment // Journal of Building Engineering. 2025. Vol. 108. Art. 112830. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.112830 EDN: https://elibrary.ru/KGTIEL
2. Overmann S., Vollpracht A., Matschei T. Reactivity of calcined clays as SCM: a review // Materials. 2024. Vol. 17. Art. 312. https://doi.org/10.3390/ma17020312 EDN: https://elibrary.ru/SCWCDP
3. Hanein T., Thienel K.-C., Zunino F. et al. Clay calcination technology: state-of-the-art review by the RILEM TC 282-CCL // Materials and Structures. 2022. Vol. 55. Art. 3. https://doi.org/10.1617/s11527-021-01807-6 EDN: https://elibrary.ru/KIEXBU
4. Meng D., Djobo J.N.Y., Segura I.P., Kaze R.C., Kuenzel C., Ranjbar N. Clay activation: A review // Materials Today. 2025. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.11.024 EDN: https://elibrary.ru/AOBNGQ
5. Keppert M., Pommer V., Šádková K. et al. Thermal activation of illitic-kaolinitic mixed clays // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2024. Vol. 149. P. 10533–10544. https://doi.org/10.1007/s10973-024-13342-x EDN: https://elibrary.ru/PZACJL
6. Pinheiro V.D., Abreu R.F. de, Alexandre J., Xavier G. de C., Marvila M.T., de Azevedo A.R.G. Pozzolanic potential of calcined clays at medium temperature as supplementary cementitious material // Sustainability. 2024. Vol. 16. Art. 7508. https://doi.org/10.3390/su16177508 EDN: https://elibrary.ru/KNMUYU
7. Ghazy M.F., Maaty E.S.A., Elaty M.A., Alrwashdeh A.A. A comprehensive review of limestone calcined clay cement (LC3): environmental and properties benefits, challenges, opportunities, and future directions // Results in Engineering. 2025. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.108319 EDN: https://elibrary.ru/HQEQSJ
8. Dhandapani Y. et al. Fresh properties of concrete containing calcined clays: a review by RILEM TC 282-CCL // Materials and Structures. 2022. Vol. 55. Art. 151. https://doi.org/10.1617/s11527-022-01971-3 EDN: https://elibrary.ru/KQTXYV
9. da Silva M.R.C., Andrade Neto J.S., Walkley B. et al. Effects of kaolinite and montmorillonite calcined clays on the sulfate balance, early hydration, and artificial pore solution of limestone calcined clay cements (LC3) // Materials and Structures. 2024. Vol. 57. Art. 187. https://doi.org/10.1617/s11527-024-02462-3 EDN: https://elibrary.ru/XKKZRL
10. Dhandapani Y., Subramanian K.K., Kanavaris F., Black L., Bernal S.A. The metakaolinite content of the calcined clay source impacts the mechanical and durability performance of blended Portland concrete // Cement and Concrete Research. 2025. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2025.107922 EDN: https://elibrary.ru/ARXQXJ
11. Зайченко Н. М., Лахтарина С. В., Лахтарина Н. Н. Пуццолановая активность минеральной добавки на основе термоактивированного каолина // Строительство и техногенная безопасность. 2024. № 35(87). С. 29–39. EDN NSKHQF. DOI: https://doi.org/10.29039/2413-1873-2024-35-29-39
12. Рахимов Р. З., Рахимова Н. Р., Столянов О. В. Глинистые пуццоланы. Часть 1. Генезис, классификация, химико-минералогический состав и пуццолановая активность глинистых минералов // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. № 1. С. 5–13. DOI:https://doi.org/10.15518/1998-7072.2016.01.001. EDN VOXWLV. EDN: https://elibrary.ru/VLYOWH
13. Рахимов Р. З., Рахимова Н. Р., Столянов О. В. Глинистые пуццоланы. Часть 2. Влияние термоактивированных глинистых минералов на гидратацию и свойства цементных систем // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. № 3. С. 61–69. DOI:https://doi.org/10.15518/1998-7072.2016.03.011. EDN VREKCP.
14. Zhang S., Zhou Y., Sun J., Han F. Effect of ultrafine metakaolin on the properties of mortar and concrete // Crystals. 2021. Vol. 11. Art. 665. https://doi.org/10.3390/cryst11060665 EDN: https://elibrary.ru/GVCMDD
15. Маймеков З. К., Шаршенбек К. А., Самбаева Д. А., Кочкорова З. Б., Мурзубраимов Б. М. Физико-химические и термодинамические характеристики каолиновой глины Чоко-Булакского месторождения при различных температурах её деструкции // Известия Национальной академии наук Кыргызской Республики. 2023. № 7. С. 32–38. EDN: https://elibrary.ru/KNCYUG
16. Боркоев Б. М., Исмаилов А. М., Мамбетов Ш. М. Особенности фазового состава керамического сырья Кыргызской Республики // Вестник Кыргызского государственного университета строительства, транспорта и архитектуры. 2016. № 2(52). С. 139–144. EDN WDPYLF.
17. Дженчураев Д. Д., Дженчураева А. В. Георесурсы неметаллорудного сырья Тянь-Шаня. Бишкек: Илим, 2021. 268 с. ISBN 978-9967-12-875-0.
