Введение. Современные технологии получения защитно-декоративных покрытий на бетоне и других композиционных материалах с использованием плазменного нагрева предусматривают кратковременный разогрев лицевой поверхности до 2000 °С [1–5]. В результате высокотемпературного воздействия в поверхностных слоях изделия протекает дегидратация гидросиликатов. Это приводит к образованию микротрещин и разупрочнению защитно-декоративного покрытия [6–8], и как следствие снижению прочности сцепления покрытия с основой и морозостойкости [9–13].В работе [14] исследована кинетика дегидратации гидросиликатов в силикатном кирпиче при его плазменной обработке, как тоберморит состава 5CaO·6SiO2·3H2O, афвиллит и кальцит СaCO3. Кинетика двухступенчатого процесса дегидратации CaO·Al2O3·10H2O в глинозёмистом цементе была изучена в работе [15] при скоростях нагрева 5 и 10 °С/мин.Кинетика дегидратации гидросиликатов гидратированного портландцемента в неизотермических условиях исследована в недостаточном объеме и требует своего решения.Методология. В качестве объекта исследования был использован портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н по ГОСТ 10178–85 и жидкое натриевое стекло по ГОСТ 13078–81. Портландцемент затворяли водой (В/Ц = 0,5) и после твердения в течение 28 суток подвергали исследованию. Готовили три партии: чистый цемент, портландцемент с добавлением 5 % жидкого стекла и портландцемент с добавлением 10 % жидкого стекла.Кинетику дегидратации гидросиликатов при скорости нагрева 5 и 10 °С/мин исследовали на приборе синхронного термического анализа NETZSCH STA 449 F3 Jupiter. Фазовый состав определяли с использованием дифрактометра ARL X’TRA.Основная часть. На дериватограмме чистого гидратированного портландцемента имеется три эндоэффекта (рис. 1). Первый эндоэффект, протекающий в интервале температур 98,7–110,0 °С в низкотемпературной области, связан с дегидратацией эттрингита (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O) и удалением физической воды. Эндоэффекты данных двух процессов накладываются друг на друга. Второй связан с дегидратацией Са(ОН)2 и протекает в районе температур 439,4–450,7 °С. Третий эндоэффект (657,4–669,3 °С) связан в основном с дегидратацией вторичного карбоната. Полная потеря воды наблюдается при 900 °С.Аналогичные результаты исследований были получены с гидратированным портландцементом при добавлении 5 и 10 % жидкого стекла (рис. 2).  Рис. 1. Дериватограмма гидратированного портландцемента:––––– скорость нагрева 5 °С/мин; ––––– скорость нагрева 10 °С/мин   а) б) Рис. 2. Дериватограммы гидратированного портландцемента с содержанием:а – 5 % жидкого стекла; б – 10 % жидкого стекла;––––– скорость нагрева 5 °С/мин; ––––– скорость нагрева 10 °С/мин Анализ кривых ДТА показал, что добавка жидкого стекла, как и скорость нагрева, смещает все эндоэффекты в область высоких температур (табл. 1). Таблица 1Эндоэффекты при нагреве со скоростями 5 и 10 °С/минНаименование минераловЧистый гидратированный портландцементПортландцемент+ 5 % жидкого стеклаПортландцемент+ 10 % жидкого стеклаСкорость нагрева, °С/мин510510510Эттрингит Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O и физическая вода98,7110,092,6106,492,8108,0Гидроксид кальция Ca(OH)2439,4450,7437,8450,6438,0452,6Вторичный кальцит CaCO3657,4669,3662,0683,1663,0693,6 Следует отметить положительное влияние добавки жидкого стекла на эндоэффекты вторичного кальцита и гидросиликатов. При добавлении в портландцемент 5 % жидкого стекла при скорости нагрева 5 °С/мин температура эндоэффекта повышается с 657,4 до 662,0 °С. С увеличением количества жидкого стекла до 10 % температура эндоэффекта возрастает с 662,0 до663,0 °С.При скорости нагрева 10 °С/мин разница температур эндоэффектов дегидратации гидросиликатов ещё более возрастает. При добавлении 5 % жидкого стекла температура эндоэффекта дегидратации гидросиликатов по сравнению с чистым гидратированным цементом возрастает с 669,3 до 683,1 °С, а при 10 % жидкого стекла – с 669,3 до 693,6 °С.Таким образом, доказано положительное влияние жидкого стекла на смещение эндоэффектов дегидратации гидросиликатов, отвечающих за разупрочнение гидратированного портландцемента и образование микротрещин в более высокую температурную область.Анализ результатов исследований потери массы чистого гидратированного портландцемента при скорости нагрева 10 °С/мин, а также портландцемента с добавками жидкого стекла позволил выявить следующие зависимости. Добавление в портландцемент натриевого жидкого стекла в количестве 5 и 10 % заметно снижает интенсивность потери массы (ТГ) в области дегидратации эттрингита (рис. 3, табл. 2–4). Однако в высокотемпературной области интенсивность дегидратации портландцемента возрастает до2–3 %. Особенно это заметно с 10 % жидкого стекла.   Рис. 3. Зависимость потери воды от времени при скорости нагрева 10 °С/мин:––– портландцемента; ––– портландцемента с 5 % жидкого стекла;––– портландцемента с 10 % жидкого стекла  Таблица 2Влияние скорости нагрева цементного камняна температуру эндоэффектов и скорость потери водыСкорость нагрева5 °С/мин10 °С/минТГ, %H2O, %Тэффекта, °СТГ, %H2O, %Тэффекта, °С2,419,198,72,217,5110,08,567,7439,48,366,2450,711,591,6657,411,289,4669,312,55100999,612,52100999,6 Таблица 3Влияние скорости нагрева цементного камня с 5 % жидкого стеклана температуру эндоэффектов и скорость потери водыСкорость нагрева5 °С/мин10 °С/минТГ, %H2O, %Тэффекта, °СТГ, %H2O, %Тэффекта, °С1,813,592,62,015,0106,48,261,3437,88,563,7450,611,989,0662,012,190,7683,113,37100999,813,33100999,7 Таблица 4Влияние скорости нагрева цементного камня с 10 % жидкого стеклана температуру эндоэффектов и скорость потери водыСкорость нагрева5 °С/мин10 °С/минТГ, %H2O, %Тэффекта, °СТГ, %H2O, %Тэффекта, °С2,06,4692,82,27,62108,09,039,98438,09,241,01452,612,987,01663,012,489,05693,614,07100999,914,04100999,7 Наиболее высокая скорость дегидратации наблюдается в низкотемпературной области (рисунок 4, таблицы 2–4), что связанно с дегидратацией эттрингита (первый пик). Второй и третий пики, связанные с дегидратацией Ca(OH)2, вторичного кальцита и различных гидросиликатов, по интенсивности существенно уступают первому пику.  Рис. 4. Зависимость скорости дегидратации от времени при скорости нагрева 10 °С/мин:––– портландцемента; ––– портландцемента с 5 % жидкого стекла;––– портландцемента с 10 % жидкого стекла Снижение скорости дегидратации первого и второго пиков для гидратированного портландцемента с содержанием 5 и 10 % натриевого жидкого стекла оказывает положительное влияние на минимизацию образования микротрещин в композите.Скорость дегидратации в высокотемпературной области портландцемента с 5 % жидкого стекла выше, чем чистого портландцемента (третий пик). При увеличении в портландцементе натриевого жидкого стекла до 10 % скорость дегидратации возрастает, что может оказать отрицательное воздействие на прочностные характеристики композитов на основе портландцемента.Из ранее опубликованных работ известно, что с увеличением скорости нагрева эндо- и экзоэффекты смещаются в область высоких температур [15]. В.С. Рамачандраном доказано, что с увеличением скорости нагрева с 10 до 50 °С/мин эндоэффекты дегидратации каолинита смещаются в область высоких температур с 535 до583 °С. Зависимость, связывающая температуру (Т) эндоэффектов со скоростью нагрева (β), описывалась выражением [16]:Т = 480 + 73·lgβ.Полученные уравнения, связывающие температуру эффектов от скорости нагрева β, представлены в табл. 5.  Таблица 5Уравнения, связывающие температуру эффектов от скорости нагреваНаименование минераловЧистый гидратированный портландцементПортландцемент+ 5 % жидкого стеклаПортландцемент+ 10 % жидкого стеклаГидроксид кальция Ca(OH)2Т = 414,91 + 35,9·lgβТ = 408,22 + 42,38·lgβТ = 404,26 + 48,34·lgβВторичный карбонат кальция CaCO3Т = 629,9 + 39,4·lgβТ = 613,23 + 69,87·lgβТ = 592,3 + 101,3·lgβ  В реальных условиях плазмохимического модифицирования композиционного облицовочного материала эндоэффекты смещаются в область высоких температур значительно выше, чем при скоростях нагрева 5 и 10 °С/мин. Как показали исследования, оптимальным является содержание в портландцементе 5 % жидкого стекла.Рассчитаем температуру второго эндотермического эффекта при скорости нагрева3000 °С/мин.Т = 408,22 + 42,38·lg3000,Т = 408,22 + 42,38·3,48 = 555,7 °С.Рассчитаем температуру третьего эндотермического эффекта при скорости нагрева3000 °С/мин.Т = 613,23 + 69,87·lg3000,Т = 613,23 + 69,87·3,48 = 856,37 °С.Таким образом, результаты исследований позволили установить зависимости эндотермических эффектов дегидратации как при скоростях нагрева 5 и 10 °С/мин, так и в реальных условиях плазмохимического модифицирования.Выводы. Установлены закономерности влияния жидкого стекла на процессы дегидратации гидратированного портландцемента. Показано, что в неизотермических условиях жидкое стекло влияет на скорость дегидратации. На основе экспериментальных исследований получены уравнения, связывающие температуру эффектов от скорости нагрева.