Введение. Рациональное потребление сырьевых и топливно-энергетических ресурсов предполагает использование в технологиях строительных материалов различных композиционных вяжущих, получаемых на основе портландцементного клинкера или товарного портландцемента с добавкой техногенного или природного алюмосиликатного сырья. Композиционные вяжущие, полученные на их основе позволяют сократить расход клинкерных компонентов до 40–50 %. Вместе с тем большинство композиционных вяжущих обладает специальными технологическими, физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Использование новых подходов и приемов в создании композиционных вяжущих позволит получать строительные композиты нового поколения с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, которые недостижимы при применении современных технологий.Методология. В качестве сырьевых материалов использованы: цемент ЦЕМ I 42,5Н (ГОСТ 31108-2003) ЗАО «Белгородский цемент» и отходы производства перлитового песка. Композиционное вяжущее получали в помольном агрегате - вихревой струйной мельнице ВСМ-01. Дифракционные спектры образцов получены на рентгеновской рабочей станции Work Station ARL 9900 в Центре высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова, с использованием излучения Co-анода. Рентгенометрическая диагностика минеральных кристаллических фаз (качественный РФА) проведена с использованием базы дифракционных данных PDF-2. Физико-механические свойства вяжущих композиций определяли в соответствии с нормативными требованиями.Основная часть. В настоящее время широкое распространение получили композиционные вяжущие, которые широко применяют для рационального использования цемента в бетоне и для получения высококачественных строительных материалов различного назначения [1–6]. Композиционные вяжущие представляют собой продукт механохимической активации в регламентированных условиях портландцемента или другого вяжущего с минеральными добавками различного генезиса и химическими модификаторами, обеспечивающие требуемые физико-механические, технологические и эксплуатационные свойства [7–10].Процессы, протекающие при гидратации и твердении цемента весьма сложны из-за полиминеральности порошка и параллельного протекания нескольких взаимодействий, которые перекрываясь, одновременно воздействуют друг на друга при ограниченном количестве воды.  Гораздо сложнее протекают процессы гидратации и твердения в композиционных вяжущих, когда в уже достаточно сложную цементную систему дополнительно вводят минеральные компоненты различного генезиса. Состав продуктов реакции одного и того же минерала изменяется в зависимости от количества воды в системе суспензия – тесто, определяющими степень пересыщения водного раствора, а также вида и количества водорастворимых посторонних примесей, продолжительности процесса гидратации и др. Соответственно изменяется и химические реакции гидратации в системе [11–13]. Для получения композиционных вяжущих получали вяжущие композиции на основе портландцемента и минерального наполнителя с последующей модификацией их пластифицирующей добавкой.В работе изложены результаты рентгенографического изучения минерального состава кристаллических новообразований в вяжущих композициях гидратационного твердения, полученных на основе портландцемента и алюмосиликатной добавки - отходов перлитового производства.Объектом исследований служили образцы составов вяжущих композиций, полученные ранее (табл.1) с использованием минеральной добавки – отходов производства перлитового песка в количестве 5; 7,5 и 10 % и приготовленных при различных технологических режимах: путем пропускания через вихревую струйную мельницу в несколько этапов (один, два и три прохода) [14, 15]. Таблица 1Свойства вяжущих композиций и цементов№ сос-тавовНаименование составовНГ, %схватывание, минплотность, г/см3Rсж, МПаначалоконецчерез 3 сутчерез 28 сут1ПЦ0291692712,340,143,12ПЦ1=>(1 проход)321211992,146,347,23ПЦ2=>(2 проход)34781692,145,549,04ПЦ3=>(3 проход)421241912,148,450,15КВ1.0=>ПЦ/ПП=95/5 %412523781,813,625,86КВ1.1=>ПЦ/ПП=95/5 % (1 проход)441462602,041,951,67КВ1.2=>ПЦ/ПП=95/5 % (2 проход)451722672,034,838,18КВ1.3=>ПЦ/ПП=95/5 % (3 проход)511572442,042,252,09КВ2.0=>ПЦ/ПП=92,5/7,5 %65774341,76,913,210КВ2.1=>ПЦ/ПП=92,5/7,5 % (1 проход)44842781,931,938,011КВ2.2=>ПЦ/ПП=92,5/7,5 % (2 проход)45762432,020,041,812КВ2.3=>ПЦ/ПП=92,5/7,5 % (3 проход)461372512,023,431,613КВ3.0=>ПЦ/ПП=90/10 %63304061,65,813,214КВ3.1=>ПЦ/ПП=90/10 % (1 проход)45202751,823,845,515КВ3.2=>ПЦ/ПП=90/10 % (2 проход)46201682,015,353,316КВ3.3=>ПЦ/ПП=90/10 % (3 проход)47201402,021,847,8  Установлено, что наилучшие результаты по физико-механическим показателям имеют составы № 6  и № 8, пропущенные через вихревую мельницу в один и в три прохода и превосходящие прочность исходного цемента, соответственно  на 29 % и 24 %, по технико-экономическим показателям  в качестве оптимального принимаем состав № 6 при дозировке минеральной добавки 5 % (табл. 1). По прочностным показателям заслуживает внимания состав №15, при содержании 10 % минеральной добавки и пропущенный в два прохода через вихревую мельницу, показывающий повышение прочности на 24% в сравнении с исходным цементом.Задачей рентгенографического изучения составов полученных образцов вяжущих композиций (табл.1) являлось определение минерального состава кристаллических новообразований в процессе твердения в возрасте 28 суток.Для определения количественных соотношений кристаллических фаз применен полнопрофильный количественный РФА. Расчеты проводились с использованием программы DDV.v1.95е, позволяющей при использовании алгоритма «Derivative Difference Minimization» не уточнять аппроксимационные параметры сложноструктурированного фона дифракционного спектра. В качестве структурных моделей минеральных компонентов для полнопрофильного количественного РФА использовались данные ICSD –Inorganic Crystal Structure Database.Минеральный состав исследуемых прогидратированных вяжущих композиций и исходного цемента в зависимости от технологии их приготовления в возрасте 28 суток приведен в табл.2.  Таблица 2Содержание минеральных фаз в вяжущих  композициях через 28 сутокШифробразцаСодержание минеральных фаз, %C3SC2SC4AFPortlanditeEttringiteCalciteQuartzCa(OH)2CaCO3ƩCaOВК 1.029,28,614,630,14,521,4-22,812,025,4ВК 1.123,110,119,133,17,510,6-25,05,932,1ВК 1.211,06,914,352,19,7--39,50,037,5ВК 1.38,29,719,153,8---40,70,038,2ВК 2.027,18,415,730,724,39,1-23,25,124,0ВК 2.121,212,214,630,020,510,2-22,75,729,8ВК 2.212,37,212,234,315,56,9-25,93,934,9ВК 2.39,59,111,937,019,510,0-28,05,637,0ВК 3.025,56,114,735,718,314,9-27,08,325,3ВК 3.120,64,99,140,718,211,5-30,86,427,4ВК 3.27,87,610,936,916,316,6-27,99,329,8ВК 3.35,012,010,937,118,49,4-28,15,233,4ПЦ030,610,320,529,8-8,7-22,64,927,5ПЦ125,711,314,348,8---36,90,036,9ПЦ212,87,614,655,9-9,2-42,35,147,4ПЦ39,912,29,353,8-8,26,640,74,649,1  Анализируя изменение содержания алита  и извести в цементных  камнях  на основе  составов ПЦ0, ПЦ1, ПЦ2, ПЦ3 в 28 суточном возрасте (табл. 2, рис. 1), следует отметить, что в бездобавочном  цементном камне, приготовленном на не измельченном цементе разница соотношений алита  и извести составляет 10%. В то время как, при увеличении количества проходов цемента через вихревую струйную мельницу содержание извести в цементном камне возрастает относительно алита в 1,5; 3,7 и 5 раз, что свидетельствует об активизации процессов фазообразования при увеличении количества проходов цемента через мельницу, создающих дополнительные поверхности для протекания реакций гидратации, что согласуется с теоретическими положениями.  Рис. 2. Изменение содержания алита и известив цементных камнях составов: ПЦ0, ПЦ1, ПЦ2, ПЦ3в 28 суточном возрастеРис. 3. Изменение содержания алита и известив цементных камнях на основе ВК1.0, ВК1.1, ВК1.2, ВК 1.3 в 28 суточном возрасте при соотношении ПЦ/ПП=95/5 % Рис. 4. Изменение содержания алита и извести в цементных камнях на основе ВК2.0, ВК2.1, ВК2.2, ВК 2.3 в 28 суточном возрасте при соотношении ПЦ/ПП=92,5/7,5 %Рис. 5. Изменение содержания алита и извести в цементных камнях на основе ВК3.0, ВК3.1, ВК3.2, ВК 3.3 в 28 суточном возрасте при соотношении ПЦ/ПП=90/10 %  Рассматривая изменение содержания алита  и извести в цементных камнях на основе ВК1.0, ВК 1.1, ВК1.2, ВК1.3 в 28 суточном возрасте при соотношении ПЦ/ПП=95/5 % (табл. 2, рис. 2), отмечается, что в цементном камне, приготовленном на  не измельченной вяжущей композиции разница соотношений алита  и извести составляет 13 %, а при увеличении количества проходов вяжущей композиции через вихревую струйную мельницу содержание извести возрастает относительно алита в 1,3; 3,4 и 4,6 раз, что свидетельствует об активизации процессов при увеличении количества проходов вяжущей композиции через мельницу.Содержания алита и извести в цементных камнях на основе ВК2.0, ВК2.1, ВК2.2, ВК2.3 в 28 суточном возрасте при соотношении ПЦ/ПП=92,5/7,5 % (табл. 2, рис. 3), наблюдается, что в не измельченной вяжущей композиции разница соотношений алита  и извести составляет 11 %, при увеличении количества проходов вяжущей композиции через вихревую струйную мельницу содержание извести возрастает относительно алита в 1,4; 2,8 и 3,9 раз, что свидетельствует об активизации процессов при увеличении количества проходов вяжущей композиции через мельницу.Исследуя изменение содержания алита  и извести в цементных камнях на основе ВК3.0, ВК3.1, ВК3.2, ВК3.3 в 28 суточном возрасте при соотношении ПЦ/ПП=90/10 % (табл. 2, рис. 4), следует обратить внимание на то, что в не измельченной вяжущей композиции разница соотношений алита  и извести составляет 2 %, но при увеличении количества проходов вяжущей композиции через вихревую струйную мельницу содержание извести возрастает относительно алита в 1,3; 3,4 и 4,6 раз, что свидетельствует об активизации процессов в твердеющей системе.Рассматривая в целом формирование кристаллических новообразований в цементных камнях, приготовленных из всех полученных вяжущих композиций,  в зависимости от технологии их приготовления следует отметить, что прослеживается стабильная зависимость. При возрастании количества проходов во всех системах вяжущих композиций и цементов уменьшается количество алитовой фазы и возрастает количество извести, что свидетельствует о активном протекании  процессов гидратации. Отмечается, что с увеличением количества проходов тенденция соотношения алитовой фазы и извести во всех составах стабильно увеличивается от 3 до 3,5 раз. Изучение особенностей фазового состава продуктов гидратации вяжущих композиций методами РФА и электронной микроскопии (рис. 5) показало, что активная минеральная добавка в составе вяжущей композиции приводит к увеличению объемной концентрации гидратных новообразований,  как за счет повышения степени гидратации клинкерных зерен, так и за счет взаимодействия Ca(OH)2 с активными компонентами добавки. Благодаря  гидравлической активности перлитовой добавки в условиях пониженной концентрации CaO в жидкой фазе образуется, главным образом, низкоосновные гидросиликаты кальция, кристаллизующиеся преимущественно в мелкодисперсном виде в форме игл и волокон.Характер влияния перлитовой добавки на гидратацию клинкера имеет свои особенности. При твердении вяжущей композиции протекают те же процессы, что и при гидратации и твердении портландцемента. Введенная минеральная добавка в виде отходов перлитового производства не изменяет хода основных химических взаимодействий, но скорость протекания реакции значительно повышается. Ускорение реакций гидратации, по нашему мнению, обусловлено следующими факторами: разобщающим, разбавляющим действием добавки, так как в начале добавка действует как мелкий заполнитель, которая разъединяет частицы цемента и облегчает доступ к ним воды и как гидравлическая добавка, поглощая Ca(OH)2 и выводя гидроксид кальция из сферы реакции, тем самым ускоряя гидролиз C3S и C3A и одновременно понижая основность гидросиликатов кальция.                    Рис. 5. Микрофотографии вяжущих композиций в возрасте 28 сут  Установлено, что введение перлитовой добавки обеспечивает стабильное существование гидросульфоалюмината кальция в цементном камне. Образующиеся гидратные новообразования имеют более высокую дисперсность по сравнению с продуктами гидратации обычного цемента, а содержание свободного Ca(OH)2 уменьшается прямо пропорционально увеличению доли перлитовой добавки в составе вяжущего за счет соответствующего увеличения количества CSH(B) и эттрингита, который ускоряет процесс набора начальной прочности вяжущего.Выводы. Таким образом, процессы  структурообразования цементного камня на основе вяжущей композиции имеет свои особенности, которые обусловлены формированием низкоосновных гидратных новообразований и интенсивным протеканием ионообменных процессов с участием перлитовой минеральной добавки.