Введение. В настоящее время армирование бетонов различными волокнами является наиболее перспективным и применяемым в строительной отрасли [1–3]. Обычный бетон при высыхании даёт усадку, что является причиной образования трещин и, как следствие, происходит снижение его прочностных характеристик. Улучшить свойства бетонов можно за счёт введения в его состав оптимального количества волокон различного назначения и их равномерного распределения [4–7]. Армирование стекловолокном позволяет улучшить эксплуатационные характеристики бетонов. Кроме того, благодаря применению стекловолокна как армирующего материала бетонов расширился спектр его применения [8, 9]. Иногда армирование стекловолокном является безальтернативным методом улучшения характеристик изделий [10]. Стеклофибра увеличивает прочностные характеристики при значительно меньших дозировках, чем стальная и полипропиленовая фибры, поэтому популярность её использования постоянно возрастает.Однако на сегодняшний день недостаточно изучена стойкость волокон в цементно-щелочной среде, что является препятствием для массового внедрения стеклофибробетона. Для бетонов с матрицей на основе портландцемента можно использовать только щелочестойкое стекловолокно, а для глинозёмистых обычное алюмоборосиликатное стекловолокно, так как при твердении в нём отсутствует свободная известь, которая вызывает коррозию стекловолокна.Материалы и методы. Для проведения экспериментальных исследований были использованы следующие сырьевые материалы: портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н производства ЗАО «Белгородский цемент» (ГОСТ 10178–85); глинозёмистый цемент марки ВГЦ-1-35 производства ОАО «Пашийский металлургическо-цементный завод» (ГОСТ 969–2019); песок Корочанского месторождения (ГОСТ 8736–2014); стекловолокно марки КВ-11 производства АО «НПО Стеклопластик» (ГОСТ Р 56212–2014); вода (ГОСТ 23732–2011).Количественный химический состав стеклошариков, из которых было произведено стекловолокно, определяли с помощью спектрометра АРL 9900 «Thermo scientific» рентгенофлуоресцентным методом. Устойчивость стекловолокна к цементной вытяжке определяли по стандартной методике согласно ГОСТ 473.2–81. Для исследования была задействована лабораторная водяная баня.Фазовый состав портландцемента и глинозёмистого цемента до и после гидратации определяли на дифрактометре марки ARL X’TRA. Для экспериментальных исследований фазового состава гидратированного цемента его затворяли водой и полученную смесь укладывали в формы. После гидратации и твердения портландцемента в течение 28 суток, а также гидратации и твердения глинозёмистого цемента в течение 3 суток образцы извлекали из форм и исследовали с помощью рентгенофазового анализа.Основная часть. Среди композиционных материалов важное место занимают стеклоцементные композиции, обладающие высокой прочностью, трещиностойкостью, малой плотностъю, негорючестью, нетоксичностью [11]. Использование их вместо железобетона позволяет снизить: стоимость конструкций в 2–3, массу – в 8–10, расход цемента – в 2–4 раза.Одним из направлений исследований в области стеклоцементных композиций является разработка специальных составов стекловолокон, стойких против действия среды твердеющего цемента [8]. Используемое в работе кремнезёмное волокно получают путём кислотной обработки срезов стекловолокна, изготовленных из комплексной стеклянной нити, выработанной из стекла на водоэмульсионном замасливателе. Варку стекла проводят в варочном бассейне газоэлектрической стекловаренной печи, затем идёт формование стеклошариков (рис. 1) на формующей машине АСШ, из которых вырабатывается стекловолокно марки КВ-11 [12].С помощью рентгенофлуоресцентного анализа был определён химический состав стеклошариков, который представлен в таблице 1.Рис. 1. Стеклошарики, из которых получают стекловолокно марки КВ-11  Таблица 1Химический состав стеклошариковСодержание оксидов, мас. %SiO2Na2OAl2O3MgOCaOПрочее71,8121,154,050,160,102,73 С использованием рентгенофазового анализа исследован фазовый состав исходного портландцемента (рис. 2). Из исследований видно, что основными фазами являлся двухкальциевый и трёхкальциевый силикаты.Рис. 2. Порошковая рентгеновская дифрактограмма портландцементаТакже исследованию подвергался гидратированный портланцемент. Выявлено, что основные гидратные фазы портландцемента – эттрингит Ca6Al2(SO4)3(OH)12·12H2O и тоберморит Ca2,25(Si3O7,5(OH)1,5)·(H2O) (рис. 3). Обнаружено значительное количество гидроксида кальция Ca(OH)2 и незначительное – вторичного карбоната кальция CaCO3. Рис. 3. Порошковая рентгеновская дифрактограмма гидратированного портландцемента Глинозёмистый цемент производится комплексной плавкой в доменной печи, высокие прочностные показатели которого обуславливаются наличием в нём однокальциевого алюмината. Также в нем могут присутствовать следующие фазы – это однокальциевый диалюминат CaОAl2O3 и майенит 12CaО7Al2O3. Если есть присутствие оксидов кремния и железа, то в конечном продукте возможно присутствие алюмосиликатов, ферритов и алюмоферритов Ca. Высокую прочность и огнеупорность глинозёмистому цементу придаёт CaОAl2O3. В шлаках от переработки кобальт-молибденового катализатора может присутствовать диалюминат кальция, β-Al2O3 и геленит, относящийся к инертным минералам, а также шпинели и другие минералы [13–15]. Фазовый состав глинозёмистого цемента исследовали рентгенофазовым методом (рис. 4). Рис. 4. Порошковая рентгеновская дифрактограмма глинозёмистого цемента Фазовый состав глинозёмистого цемента представлен моноалюминатом кальция CaОAl2O3, магнезиальной шпинелью MgОAl2O3, майенитом 12CaO·7Al2O3 и геленитом 2CaO·Al2O3·SiO2. Моноалюминат кальция является вяжущей фазой, магнезиальная шпинель и геленит – инертные примеси.На дифрактограмме гидратированного глиноземистого цемента основная гидратная фаза представлена гидроалюминатом кальция CaОAl2O3∙10H2O (рис. 5). Это основная цементная составляющая в гидратированном глинозёмистом цементе, которая является метастабильным продуктом гидратации СА. Помимо неё могут образовываться другие метастабильные продукты гидратации – это С2АН8 и С4АН13, которые в итоге переходят в стабильный кубический С3АН6.Рис. 5. Порошковая рентгеновская дифрактограмма гидратированного глинозёмистого цемента Твердение портландцемента – сложный комплекс взаимосвязанных химических и физико-химических процессов, которые оказывают влияние на состояние армирующих наполнителей и композиционного материала в целом. Выбор вяжущего вещества – это главный момент при изготовлении стеклофибробетона [16–18]. Иногда целесообразно применение глинозёмистого цемента, так как он интенсивно кристаллизуется, сохраняет прочность стеклофибробетона и повышает его водонепроницаемость. Традиционно применяемый портландцемент, реагируя с водой, надежно защищает металлическую арматуру, но отрицательно воздействует на стекловолокно.Чтобы сделать заключение о возможности использования стекловолокна данного состава в качестве армирующих элементов бетона было проведено исследование устойчивости стекловолокна в среде цементной вытяжки. Испытания проводили аналогично определению щелочестойкости по ГОСТ 473.2–81.Была приготовлена цементная вытяжка на основе портландцемента и цементная вытяжка на основе глинозёмистого цемента. Кипячение стекловолокна на водяной бане происходило в течение 1 часа.Устойчивость стекла к цементной вытяжке (Ц) вычисляли по формуле, %: ,                         (1)где m – масса стекловолокна до испытания, г;m1 – масса стекловолокна после испытания, г.За окончательный результат принимали среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,5 % (таблица 2, 3). Таблица 2Результаты исследования устойчивости стекловолокна к цементной вытяжке на основе портландцемента№ пробыМасса навески стекловолокна, гУстойчивость стекловолокна к цементной вытяжке, %mm1Отдельной пробыСредняя11,0070,921791,5388,3621,0060,853385,19Таблица 3Результаты исследования устойчивости стекловолокна к цементной вытяжке на основе глиноземистого цемента№ пробыМасса навески стекловолокна, гУстойчивость стекловолокна к цементной вытяжке, %mm1Отдельной пробыСредняя11,0020,986998,4997,2621,0030,963296,03  Исследования показали, что стекловолокно марки КВ-11 с продуктами гидратации глинозёмистого цемента менее взаимодействовало, чем с продуктами гидратации портландцемента. В растворе портландцемента присутствует гидроксид кальция, который способствует разрушению стеклянных волокон. Поэтому, выбирая в качестве вяжущего для стеклофибробетона портландцемент, нужно использовать устойчивую к щелочам фибру.Выводы. Исследование фазового состава глинозёмистого цемента после гидратации показало отсутствие в нём Ca(OH)2, который вызывает щелочную коррозию стекловолокна. Проведённый эксперимент показал, что портландцемент, реагируя с водой, отрицательно воздействует на кремнезёмистое стекловолокно, а именно, стойкость стекловолокон в образующей щелочной среде уменьшается.