1 состояние вопроса на данном этапе развития цивилизации стоят проблемы экологии, энергосбережения и оптимизации системы «человек – материал – среда обитания»

Система MgO–SiO2–H2O и CaO–MgO–SiO2–H2O. Система MgO–SiO2–H2O имеет большой практический интерес в технологии автоклавных материалов, прочность которых создается образованием не только гидросиликатов кальция, но и гидросиликатов магния. Основными новообразованиями, возникающими в ре-зультате взаимодействия МgО и SiO2 при автоклавной обработке, по данным П. И. Боженова и др. [222, 223], являются гидросиликаты магния типа серпентина. Кроме того, всегда присутствует в свободном состоянии как Мg(ОН)2, так и SiO2. Полиминеральность получаемой системы влияет на прочность камня.
В свою очередь, свободный Мg(ОН)2 претерпевает ряд превращений. По данным Ю. М. Бутта и Л. Н. Рашковича [224], образование кристаллов Мg(ОН)2 происходит через гелеобразную фазу.
Янг-Чи-Сун, изучая систему MgO–SiO2–H2O, установил, что при темпера-туре 100–200 °С образуются чешуйчатые продукты, а при 270°С – волокнистые кристаллы. Ю. М. Бутт и Л. Н. Рашкович при совместной гидротермальной обра-ботке Mg(OH)2, Ca(OH)2 и SiO2 установили, что в первую очередь образуются гидросиликаты кальция. После связывания извести возникает гидросиликат маг-ния типа хризотила [225].
В литературе указывается на вероятность образования промежуточных фаз гидросиликатов магния, состав которых зависит от основности смеси и условий обработки. А. В. Саталкин и П. Г. Комохов [226] параллельно с исследованиями П. И. Боженова и др. [227–229] установили, что в смеси с соотношением MgO:SiO2 = от 2:1 до 2:3 получается гидросиликат магния типа серпентина, в смесях с соотношением 1:1 и 2:3 – сепиолит (Mg4[Si12O30](ОН)2·6H2O). А. Д. Вайвад [230], изучая продукты синтеза при соотношении MgO:SiO2 = 4:1, при автоклавировании с Р = 0,8 МПа в течение 24 ч наблюдал образование в основном серпентинита.
Изучение процессов синтеза гидросиликатов магния из чистых оксидов да-ло основание предполагать, что для синтеза гидросиликатов магния можно ис-пользовать природное сырье, содержащее в своем составе минералы – силикаты магния.
В работах П. И. Боженова и В. В. Прокофьевой [98, 231] с оливинитовыми попутными продуктами Ковдорского ГОКа, установлено, что при давлении пара 20 МПа и выше происходит частичная перекристаллизация оливина в антигорит. Добавка же извести до 25 мас. % приводит к углублению процесса изменения оливина. В работах [98, 232, 233] отмечается возможность растворения диопсида в кремнеземистой суспензии в автоклаве при t = 273 °С. Изучая систему диопсид – оксид кальция – вода, удалось констатировать образование юрупаита (магний-содержащая разновидность ксонотлита). С повышением температуры в автоклаве синтез гидросиликатов ускоряется.
В работах Э. И. Корытковой [228, 234] при изучении поведения оливина в гидротермальных условиях показано, что при воздействии щелочными раствора-ми химическое изменение оливина отмечено уже при 300°С (Р = 40 МПа), кри-сталлы оливина с периферии начинают замещаться серпентином – антигоритом.
Таким образом, состав цементирующего соединения автоклавных силикат-ных материалов на известково-кремнеземистом сырье преимущественно опреде-ляют гидросиликаты кальция состава C2SH(A), C2SH2, CSH(B) и тоберморит C5S6H5. Алюмосиликаты способствует образованию наряду с гидросиликатами кальция крупнокристаллических фаз – гидрогранатов. Продуктами взаимодей-ствия извести и магнийсодержащего сырья являются гидросиликаты кальция и гидросиликаты магния типа серпентина.
Физико-механические свойства автоклавных силикатных материалов в зна-чительной мере зависят от фазового состава цементирующего соединения. В ли-тературных источниках имеются немногочисленные исследования свойств гидро-силикатов кальция и гидрогранатов. Наиболее достоверные результаты по опре-делению ряда показателей индивидуальных гидросиликатов кальция и гидрогра-натов приводятся в работах Ю. М. Бута и др. [201, 224, 235, 236].
Наибольшей прочностью при сжатии обладают низкоосновные гидросили-каты группы CSH(B). Для тоберморита и ксонотлита характерны несколько худ-шие показатели. Двухосновные гидросиликаты C2SH(A) образуют кристалличе-ский сросток, обеспечивающий невысокую прочность силикатным материалам.
Прочность при изгибе зависит от формы кристаллов гидросиликатов каль-ция. Максимальное значение этого показателя имеют образцы из волокнистых или игольчатых кристалликов ксонотлита, минимальное – призматические кри-сталлы гидросиликата C2SH(A) [237].
Пластинчатые гидросиликаты кальция CSH(B), тоберморит и C2SH(C) при-дают образцам среднюю, но вполне удовлетворительную прочность при изгибе. Морозостойкость образцов из индивидуальных гидросиликатов кальция находит-ся в пределах 10–75 циклов. Высокой морозостойкостью обладают хорошо окри-сталлизованные гидросиликаты C2SH(A). Остальные гидросиликаты кальция вы-держивают 10–15 циклов замораживания–оттаивания.
Карбонизация, которая неизбежна в процессе эксплуатации любых кон-струкций из силикатного бетона, существенно влияет на механические свойства индивидуальных гидросиликатов. По данным Л. Н. Рашковича [236] скорость карбонизации возрастает в последовательности, которая соответствует увеличе-нию удельной поверхности гидросиликатов:
C2SH(A) > C2SH(C) > ксонотлит > тоберморит > CSH(B).
В результате карбонизации все гидросиликаты кальция замещаются агрега-тами кристалликов CaCO3, цементирующихся аморфной кремнекислотой. По-скольку при карбонизации гидросиликатов кальция увеличивается объем твердой фазы, прочность образцов в большинстве случаев повышается [237].
Данные по изучению технические свойства глиноземистого тоберморита отсутствуют. Б. Н. Виноградов [135] полагает, что они близки к свойствам обыч-ного тоберморита. Образование C3AH6 снижает механическую прочность автоклавных изделий [238–241]. С. В. Шестоперов и Т. Ю. Любимова [242] установили, что прочность изделий на основе C3AH6 увеличивается с продолжительностью сушки. При увлажнении сухих образцов прочность падает. Вяжущие алюминатного состава подвергаются карбонизации в небольшой степени [243, 244]
Изучение свойств гидрогранатов показало, что изометричные кристаллики и пластинки этих соединений имеют малую удельную поверхность и слабо выпол-няют функции активного структурообразующего элемента цементирующего ве-щества [135, 237, 245]. Только в условиях интенсивного уплотнения сырьевых масс, например при давлении, более 50 МПа, можно получать высокую прочность материалов, в которых преобладают гидрогранаты .
И. С. Шорникова и др. [237] установили, что на прочность гидрогранатов влияет их состав. Относительно наибольшей прочностью обладает смесь гидро-гранатов состава C3AS2H2 + C3AS1,58H2,96 и смесь гидрограната с тоберморитом состава C3AS1,68H2,64 + C4S5H5.
Б. Н. Виноградов [135] считает, что гидрогранаты являются микронаполни-телем, который цементируется гелевидными гидросиликатами. Прочность таких образцов достигает максимального значения при содержании гидрогранатов сов-местно с кристалликами двухосновных гидросиликатов кальция в количестве 30–40 мас. % в составе цементирующего вещества.
Функции кристаллических и гелевидных составляющих в составе цементи-рующего вещества существенно различаются. Микронаполнитель из кристалли-ческих компонентов снижает деформативность цементирующего вещества и по-вышает его стойкость при эксплуатации силикатных материалов. Субмикрокристаллические гелевидные фазы, состоящие из низкоосновных гидро-силикатов кальция, склеивают кристаллические новообразования в прочный мо-нолит, который надежно цементирует зерна более крупного заполнителя [135].
Гидрогранаты при воздействии углекислого газа подвергаются карбониза-ции в небольшой мере, причем прочность при этом повышается. Стойкость гид-рогранатов возрастает с повышением содержания в них кремнезема. Гидрограна-ты отличаются высокой сульфатостойкостью, причем при частичном замещении Н2О и Аl2О3 на SiO2 и Fe2O3 сульфатостойкость гидрогранатов возрастает [209, 246]. Гидрогранаты играют большую роль в повышении долговечности тампо-нажных материалов [247]. Установлено, что гидрогранаты обладают хорошей воздухостойкостью, а также стойкостью к попеременному насыщению водой и высушиванию [135]. Автоклавные силикатные материалы, в которых образуются гидросиликаты типа тоберморита с частичным замещением SiO2 на Аl2О3 и гидро-гранаты являются полностью воздухостойкими.
Таким образом, при использовании сырьевой смеси на основе традиционно-го кварцевого песка формируется цементирующее вешество, представленое гид-росиликатами кальция различной основности, из которых наибольшую прочность обеспечивают низкоосновные гидросиликаты кальция CSH(B). Наличие в сырье-вой смеси глинозема способствует образованию крупнокристаллических фаз – гидрогранатов, которые оптимизируют микроструктуру цементирующего соеди-нения, увеличивают прочностные показатели, а также повышают коррозионную стойкость и долговечность автоклавных материалов. Наиболее доступным при-родным сырьем для получения данного фазового состава новообразований могут служить глинистые породы НСМ.
Одно из первых исследований в СССР по изучению влияния глины на про-цесс образования цементирующих соединений проведено Н. Н. Смирновым [248]. Он пришел к выводу, что прочность кирпича с содержанием глины снижается, что обусловлено присутствием глиноземистых соединений, которые затрудняют образование гидросиликата, являющегося цементирующим веществом силикатно-го кирпича.
Н. К. Антоневич [249] установил, что сырцовые глины в химическом отно-шении при комнатной температуре почти инертны к Са(ОН)2. Напротив, М. И. Хигерович и Д. С. Новаховская [250] обнаружили в системе глина–известь при нормальных условиях постепенное уменьшение содержания свободной извести и увеличение содержания растворимых полуторных окислов и кремнекислоты, что доказывало наличия химизма в процессах взаимодействия глины с известью. С. В. Потапенко [251] показал, что глина поглощает известь из раствора в течение длительного времени. Однако, по мнению Ю. М. Бутта [252], здесь боль-шую роль играла адсорбционная способность глин, а не их химическое взаимо-действие, хотя и последнее, возможно, имело место.
П. П. Будников [253] установил, что в начальный момент взаимодействия глинистого вещества с гидроксидом кальция происходит коагуляция глинистого вещества, что значительно снижает пластичность глины. Далее происходит хемо-сорбционный процесс связывания глиной гидроксида кальция из водного раство-ра даже при нормальной температуре. Однако синтез новообразований при нор-мальной температуре происходит довольно медленно [254].
Ряд исследователей, изучая взаимодействие глинистых минералов с изве-стью в водной среде при комнатной температуре в течение 3-х месяцев, показали, что наиболее интенсивно поглощают известь иллит и палыгорскит, в меньшей степени монтмориллонит и особенно каолинит. При этом обнаружено образова-ние полуаморфного гидросиликата кальция, называемого «тоберморитовой ге-лью» и алюминатов [255–257].
Штрассен и Стретлинг [258], проводя изучение взаимодействия обожжен-ного каолина с раствором Ca(OH)2 при обычной температуре (20–25 С), обнару-жили образование гидрогеленита 2CaOAl2O3SiO28H2O.
Свойства извести вступать в реакцию с глинистыми минералами находит применение для стабилизации глинистых пород, как с целью укрепления грунтов, так и для получения строительных материалов [259–266].
Совершенно иначе ведут себя глины по отношению к Са(ОН)2 в присут-ствии воды при нагревании до 100 С и выше. Было показано, что величина по-глощения Са(ОН)2 глиной при этом существенно увеличивается [267, 268].
С. М. Розенблит [269, 270], изучая роль глины в образовании цементирую-щего вещества, установил, что повышение прочности известково-глиняных мате-риалов после гидротермальной обработки объясняется не только дисперсностью частиц, но также образования цементирующих веществ. Ряд исследователей [271–273] на основании своих опытов сделали вывод, что глина, содержащая кремнезем глинистых минералов, в силу своей дисперсно-сти не является инертной, а вступает в реакцию с известью и образованием гидро-силикатов кальция. Глинозем остается в свободном состоянии, что увеличивает объем изделий и снижает их прочность.
Механизм взаимодействия каолинита с известью Эдельман [274] объясняет следующим образом: ионы кальция при взаимодействии с каолинитом, в зависи-мости от содержания CaO в растворе, образуют с кремнеземом гидросиликаты переменного состава, а выделившийся из каолинита гидроксид алюминия, взаи-модействуя с кремнеземом и окидом кальция, образует гидрогранаты.
П. П. Будников и др. изучили действие избытка известковой воды на као-лин, предварительно подвергнутый гидротермальной обработке, в котором после длительного стояния с помощью электронного микроскопа определили соедине-ние 4CaOAl2O312H2O. С гипсом эти кристаллы образовывали тонкие пучки игл гидросульфоалюмината. Это же наблюдалось и при добавке гипса к водной среде каолино-известковой смеси, подвергнутой гидротермальной обработке. При взаи-модействии Ca(OH)2 с каолином в условиях гидротермальной обработки было об-наружено соединение Al2Si2O7Ca(OH)2 [253,275–277].
Исследования показали [277], что добавка каолина до 30 мас. % повышает прочность образцов. При дальнейшем увеличении содержания каолина прочность снижается. П. П. Будников [253] приводит данные, что максимальной прочности образцы достигают при введении каолина в количестве 62 мас. %.
Ю. М Бутт и др. [278] установили, что наибольшую прочность известково-каолинитовые образцы (15 МПа) набирают при активности массы 6 мас. %. Уве-личение последней до 15 мас. % не вызывает заметного прироста прочности.
Исходя из полученных результатов П. П. Будников и О. В. Клюка [277] счи-тают, что у каолинита в условиях гидротермальной обработки происходит ослаб-ление связей между кремнекислородными тетраэдрами и атомами алюминия, при этом глинозем и кремнезем вступают в химическое взаимодействие с гидрокси-дом кальция с образованием гидрокальциевых алюминатов и силикатов. Наличие гидроалюминатов придает известково-глинистому материалу гидравлические свойства.
С. А. Кржеминский и О. И. Рогачева [279] наблюдали резкое снижение прочности изделий при добавке к силикатной массе 3–6 мас. % каолина. Увеличе-ние добавки каолина до 15 мас. % повысило прочность до значения известково-песчаных материалов. Введение в массу бентонита до 15 мас. % повысило проч-ность в 1,9 раза. Добавки монотермитовой глины не отражаются на прочности из-вестково-песчаных материалов.
Б. Ю. Матулис и В. И. Станайтис [280, 281] в своих исследованиях также показали, что прочность образцов, содержащих 3–6 мас. % каолина, снижается в два раза.
Противоречивые данные о влиянии каолинита на прочность образцов, как предполагает С. А. Кржеминский [279], объясняется тем, что исходная смесь в опытах, описываемых в [277], не содержала молотого кварцевого компонента, а в опытах [281] в смеси наряду с немолотым кварцевым компонентом содержался молотый.
Позднее исследованиями Б. Ю. Матулиса и Г. С. Паулаускаса [282, 283] бы-ло установлено отрицательное влияние каолина и полиминеральной глины на прочность известково-песчаных образцов на основе тонкодисперсного кварца, что, по их мнению, связано с существенным снижением количества синтезируе-мых низкоосновных соединений.
Е. С. Гродзенская и Б. Н. Виноградов [284] провели исследование взаимо-действия при запаривании в автоклаве с известью каолинита и гидрослюды (да-мурита). Было установлено, что смеси на основе этих минералов практически не затвердевают. Химический анализ показал, что наиболее активно связывает из-весть каолинит и незначительно реагирует гидрослюда. Причиной же пониженной прочности образцов с каолинитом авторы считают неблагоприятное соотношение между гидрогранатами и гидросиликатами кальция.
П. П. Будников и др. [285] установили, что прочность изделий из глино-известково-песчаной смеси обусловливается, преимущественно, образованием гидросиликатов кальция. Глинистые минералы в образовании цементирующих соединений, а, следовательно, в повышении прочности изделий, играют сравни-тельно меньшую роль.
И. М. Келлер и О. С. Лаврович [268, 286] изучили особенности реакции при совместном содержании в смеси глинистых минералов и молотого песка и сдела-ли вывод, что в первую очередь с известью взаимодействует кварц. Если песок в смеси грубодисперсный, то взаимодействие его с известью очень быстро прекра-щается и известь связывается в значительной степени с глинистыми минералами. При наличии высокодисперсного кварцевого песка реакция идет преимуществен-но за счет песка. Было сделано заключение, что благодаря наличию значительного количества дисперсного песка кирпичные глины являются сырьем, пригодным для изготовления известково-глиняных изделий. Изделия на основе извести и от-мученных мономинеральных глин обладали весьма низкой прочностью [285, 287].
П. П. Будников и Ю. М. Бутт [253] также установили, добавка песка в гли-но-известковую массу повышает прочность изделий, способствуя увеличению со-держания гидросиликатов кальция.
Проведенный эксперимент [288] по введению бентонитовой глины в из-вестково-песчаную массу, содержащую 20 мас. % молотого песка показал, что при добавке 10 мас. % глины прочность образцов увеличивается почти на 88 %.
Авторы [289, 290] приводят данные, согласно которым глина по отношению к SiO2 проявляет большую реакционную способность.
Исследования Ю. М. Бутта и др. [290–294] показали, что твердение извест-ково-глиняных образцов при водотепловой обработке связано с образованием гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Наиболее вероятный состав этих новообразований: 3CaO2SiO23H2O и 3CaOAl2O36H2O. В повышении прочности основную роль играет гидросиликат кальция. Гидроалюминат кальция является менее прочным цементирующим компонентом. Образование гидроалюминатов протекает при сравнительно низких температурах пара и предшествует образова-нию гидросиликатов кальция. Снижение прочности известково-песчаных образ-цов при добавлении -Al2O3 за счет образования гидроалюминатов обнаружили Э. Ж. Фрейденфельд и др. [295].
Н. А. Торопов и др. [205, 296] указали на возможность образования в из-вестково–глиняной смеси гидрогранатов следующего состава: 3CaOAl2O3xSiO2уH2O, которые возникают за счет изоморфного обмена в соеди-нении 3СаOAl2O36H2O части гидроксильных групп на SiO2.
Б. Н. Виноградов [135], используя современную аппаратуру, установил, что при твердении глино-известковых смесей получаются не гидроалюминаты каль-ция, а гидрогранаты. По его мнению, гидрогранаты являются одной из первых кристаллических фаз, возникающих в процессе автоклавной обработки, К такому же выводу пришли и другие исследователи [280, 281, 284, 297–300].
Б. Ю. Матулис и М. А. Чехавичене [174, 301–303] исследовали кинетику взаимодействия глин с гидроксидом кальция в условиях пропарки. Механизм об-разования гидроалюминатов изучался с применением топокинетического уравне-ния Ерофеева-Колмогорова [304]. Полученные данные, свидетельствуют о ярко выраженном диффузионном характере взаимодействия гидроксида кальция с гид-роксидом алюминия и глинистыми минералами.
Б. Ю. Корнилович [305] на примере глинистых минералов каолинита и монтмориллонита изучили термодинамические особенности их взаимодействия с Са(ОН)2 при 298 К и в гидротермальных условиях. Установлена предпочтитель-ность образования в этих реакциях гидрогранатов кальция.
Н. Н. Круглицкий и др. [306] провели исследование взаимодействия палы-горскита с Ca(OH)2 в гидротермальных условиях при 200 С. Установлено разру-шение минерала с образованием 11Å тоберморита C5S6H5. Предполагается, что глинозем либо внедряется в кристаллическую решетку 11Å тоберморита, либо входит в состав низкокремнеземистых гидрогранатов. Не исключаются возмож-ность одновременного осуществления обоих вариантов.
Б. Н. Виноградов [135] провел исследования процесса и продуктов взаимо-действия наиболее распространенных глинистых минералов и некоторых слюд с гидроксидом кальция при температуре 174,5 С. Наиболее активно взаимодей-ствуют с Ca(OH)2 минералы группы монтмориллонита, обладающие максималь-ной удельной поверхностью и наименее устойчивой кристаллической решеткой. Меньшую активность проявляют каолинит и монотермит, имеющие более упоря-доченное кристаллическое строение и меньшую удельную поверхность. Практи-чески инертны хорошо окристаллизованные грубодисперсные магнезиально-железистые алюмосиликаты (хлориты, гидробиотит) и щелочные алюмосиликаты (гидромусковит).
Исследования, проведенные в последние десятилетия с помощью современ-ной аппаратуры, позволили по-новому взглянуть на строение и свойства глини-стых минералов, которые являются типичными представителями природных наноматериалов [307–310]. Установлено, что слои в пакетах глинистых минералах являются наноразмерными, что придает им высокую физико-химическую актив-ность [311–316]. Это строение глинистых минералов обуславливает их уникаль-ные свойства, что позволяет использовать глинистых породы в качестве нанораз-мерного сырья для получения современных композиционных материалов различного назначения [317–325]
Минералы группы карбонатов встречаются в качестве примесей песка, ис-пользуемых для производства автоклавных силикатных материалов, а также в глинистых породах. Ряд авторов [284, 326] указывает на инертный характер кар-боната кальция к извести в гидротермальных условиях.
Карбонат кальция, как считает ряд исследователей [327–329], являясь солью сильного основания и слабой угольной кислоты, способен к взаимодействию, как с основаниями, так и с кислотами.
По мнению Ю. М. Бутта и др. [330] тонкодисперсный карбонат кальция об-ладает определенной химической активностью в силикатных системах.
Е. С. Савин [331] установил, что наличие в известково-песчаном вяжущем тонкодисперсного карбоната кальция в количестве 20–30 мас. % оказывает поло-жительное влияние на свойства силикатного бетона. Предполагается образование комплексного соединения гидросиликатов и карбоната кальция. Б. Н. Виноградов [135] установил, что образцы на основе известково-карбонатных смесей в результате запаривания приобретают значительную проч-ность. В образцах отмечено гелевидное изотропное вещество, которое, по пред-положению автора, представлено основным карбонатом кальция ориентировочно-го состава nCaCO3Ca(OH)2 (при n = 1). Образцы из известково-песчаных смесей с содержанием кальцита имеют более сложный фазовый состав. Отмечено повыше-ние содержания гелевидного вещества и присутствие неизмененных исходных минералов. Предполагается образование комплексного водного основного карбо-силиката кальция состава CaSiO3CaCO3Ca(OH)2nH2O.
Исследованиями Ю. М. Бутта и Л. Н. Рашковича [224] было установлено, что в смесях доломита и гидроксида кальция при запаривании идет обменная ре-акция: CaMg(CO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + Mg(OH)2. Равновесие в этой реакции смещено вправо, вследствие меньшей растворимости кальцита по сравнению с доломитом и Mg(OH)2 по сравнению с Ca(OH)2.
Б. Н. Виноградовым [135] установлено, что при взаимодействии магнези-альных карбонатов при автоклавной обработке известково-песчаных смесей воз-никают тонкодисперсные кристаллики кальцита и гелевидные фазы – гидроксид магния, гидросиликаты кальция и магния и, возможно, основной карбонат каль-ция.
Ряд авторов [332, 333] отмечают, что микроструктура продуктов гидротер-мального твердения силикатного бетона с карбонатными добавками, в отличие от микроструктуры бетона без добавок, характеризуется более мелкими кристалли-ками гидросиликата кальция.
П. П. Будников и др. [334] считают, что карбонатные породы взаимодей-ствуют с алюминатами кальция, образуя комплексные соли. Продуктом взаимо-действия C3A с углекислым кальцием и магнием является комплексное соедине-ние – гидрокарбоалюминат кальция: 3CaOAl2O3(Ca,Mg)CO311H2O. Б. Ю. Матулис и В. И. Станайтис [335] установили, что образцы из смеси C3AH6 и MgCO3 набирают прочность как при пропарке (95 С), так и при запари-вании (выше 100 С). Между C3AH6 и MgCO3 происходит интенсивное взаимо-действие с образованием карбоалюминатов кальция. Взаимодействие между C3AH6 и CaCO3 и рост прочности образцов происходит только при пропарке.
Б. Ю. Матулис и М. А. Чехавичене [336] наблюдали в условиях пропарки (80 С) образование карбоалюмината кальция состава 3CaOAl2O3CaCO311H2O. При температуре 100 С и выше карбоалюминат кальция разрушался.
Железосодержащие минералы входят в состав многих глин, а также глини-стых примесей песка [337]. Исследования Б. Н. Виноградова [135] показали, что оксиды железа при обычных параметрах производства автоклавных силикатных материалов инертны по отношению к извести.
По данным Г. Зальгмана [337] широко распространенный в природе монт-мориллонитовый нонтронит (Fe2O33SiO2H2OnH2O) способен к образованию изоморфных смесей. В гидротермальных условиях при взаимодействии его с CaO образуется C2SH(A) и выделяется свободный железистый минерал Fe2O3 [135].
Проведенные Н. Ф. Брянцевой [338] исследования показали, что магнетит, гематит и рудный концентрат при взаимодействии с оксидом кальция и магния образуют прочный камень. Отмечается, что при гидротермальной обработке в ре-акцию с CaO наряду с кварцем вступают рудные минералы.
По данным П. И. Боженова [339] оксиды железа ускоряют в силикатных смесях связывание CaO с SiO2 и стабилизируют гидросиликаты кальция CSH(B) и гидрогранаты.
В. А. Тихонов и др. [207] установили, что наибольшей механической проч-ностью обладают камни, новообразования которых представлены волокнистыми гидросиликатами, а также волокнистыми гидросиликатами и железистыми гидро-гранатами. По мнению авторов, высокая дисперсность железистых гидрогранатов и форма их кристаллов способствуют увеличению внутреннего трения кристал-лов, за счет чего повышается механическая прочность цементного камня.
Таким образом, глинистые минералы проявляют высокую активность по от-ношению к гидроксиду кальция в гидротермальных условиях. В результате этого взаимодействия образуются гидросиликаты кальция различной основности и гид-рогранаты. Наибольшая реакционная способность по отношению к Ca(OH)2 в условиях автоклавирования проявляется у минералов группы монтмориллонита, меньшая у каолинита. Необходимо отметить, что выводы разных исследователей о влиянии свободного кварца и глинистых минералов на фазообразование и свой-ства силикатных материалов находятся в противоречии и этот вопрос требует бо-лее подробного изучения. Необходимо также при изучении использования глини-стых пород в качестве сырья для производства автоклавных материалов рассматривать исследуемые породы как объекты, содержащие природные нано-размерные частицы.