Файл: Серегин И.Н. Инъектирование каналов с напряженной арматурой.pdf

текучести. Испытания же на приборе ДИН позволяют получить за-

висиМость между — и текучестью в более широком интервале.

Как показали предварительные производственные опыты, более удобны растворы, имеющие в интервале от 0,32 до 0,40, Для

таких растворов текучестемер типа ДИН дает наиболее показатель­ ные результаты, позволяющие установить требования к раствору в скорости или времени погружения поплавка в приборе.

Оседание инъекционного раствора, неправильно

называемое в некоторых случаях водоотделением, характеризует степень устойчивости, цементоводной суспензии в период ее тверде­ ния. Для хорошего заполнения канала необходимо, чтобы цементо­ водная суспензия обладала достаточной стабильностью и при за­ твердении имела тот же объем, что и в пластичном состоянии.

Однако под действием силы тяжести в цементоводной суспензии происходит оседание твердых частиц, причем оседают они по-раз­ ному, в зависимости от концентрации суспензии. В разбавленных цементоводных суспензиях происходит разделение частиц по круп­ ности (сегрегация). В концентрированных суспензиях, к которым относятся инъекционные растворы, коагуляционная структура сус­ пензии, т. е. наличие связей — контактов между отдельными части­ цами, обусловливает совместное оседание твердых частиц. Это при­ водит к появлению границы раздела между суспензией и слоем воды над ней.

Вначале оседание цементных частиц определяли по методу сво­

бодного оседания цементоводной суспензии и измеряли объем отде­ лившейся на поверхности воды. Мерный стеклянный цилиндр

(250 мл) с суспензией оставляли в спокойном состоянии на несколь­ ко часов до прекращения оседания. После окончания оседания сус­ пензии объем воды, отделившейся на поверхности, измеряли и опре­

деляли величину относительного оседания.

Количество воды на поверхности осевшей (седиментирован­ ной) суспензии не вполне точно характеризует величину оседания,

поскольку часть воды уже в начальный период гидратации впиты­ вается в цементный камень вследствие явления контракции Кро­ ме того, величина оседания зависит в значительной степени от раз­ меров сосуда, в котором производятся измерения. Например, если при постоянном водоцементном отношении 0,44 и диаметре ци­ линдра 62 мм изменить высоту заполнения раствором со 100 до 200 мм, то величина оседания изменится с 28 до 20%. В значитель­

ной степени на величину оседания влияет и диаметр цилиндра.

Определение величины оседания таким способом получается недо­ статочно точно.

Оседание цементного раствора в канале может быть опреде­

вследствие их химического взаимодействия.

9

представляет собой стальной цилиндр 1 с внутренним диаметром 70 мм, устанавливаемый горизонтально и имеющий с двух сторон плотно завинчивающиеся крышки 2. Цилиндр имеет два коротких патрубка 3 диаметром 15 мм, закрываемых свободно Лежащими крышками. Длина цилиндра в 260 мм, выбрана таким образом, что­ бы его объем равнялся 1000 cmz. При сборке прибора стенки цилинд­ ра и резьбу крышек смазывают тонким слоем консистентной смазки.

До начала испытания цилиндр прибора устанавливают на под­ ставку 4, которую с помощью винтов и уровня приводят в горизон-

Рис. 4. Прибор для определения оседания раствора

талЬное положение. Готовую суспензию через воронку наливают в одно из отверстий приборй и следят, чтобы суспензия не оседала, для Чего ее слегка перемешивают. Убедившись, что цилиндр за­ полнен, патрубки 3 накрывают крышками и прибор оставляют на

6 час.. По истечении указанного срока цилиндр снимают с подстав­

ки, отстоявшуюся воду сливают, а наливают минеральное масло

(обычно машинное) дб того же уровня, который занимал инъек­ ционный раствор. Объем масла, определенный с точностью до

0,1 см\ делят на 10, что дает величину оседания в процентах. •'Предварительная проверка показала, что за время>,измерения

масло фактически не впитывается в свежесхватившийся цементный

камень и поэтому может быть использовано для измерения свобод­ ного объема, образовавшегося при оседании цементного раствора. При1 этом методе необходимая точность измерений ±0,1 % (абсо­ лютных) достигается легко.

Как показали опыты, чтобы получить максимальную величину оседания для обычных цементов со сроками начала схватывания по стандарту в пределах 2 час., достаточно выдерживание раствора в течение 6 час. Происходящие в дальнейшем процессы приводят к некоторому увеличению внешнего объема цементного камня и

одновременно к уменьшению суммарного объема исходного цемен­

та, и воды в результате химических реакций гидратации (явление

контракции).

10

Морозостойкость инъекционного р а с т в о р а вна­ чале определяли путем замораживания до 18—23° образцов, за­ ключенных в стеклянные трубки или в бетонные призмы, имеющие каналы с металлической оболочкой и без нее. Если на поверхности трубок или призм не образовались трещины, раствор считали мо­ розостойким.

Встеклянных трубках растворы испытывали в возрасте 3 и 7

суток.

Вобразцах, испытываемых в возрасте 3 суток, воду после осе­ дания сливали. Результаты испытания приведены ниже:

В образцах, испытываемых в возрасте 7 суток, воду после осе­ дания сливали только при составах, отмеченных * (звездочкой).

Результаты испытания приведены ниже:

*0,42 . Добавка 0,02% абиетиновой

Результаты испытания образцов в бетонных призмах приведе­ ны в таблице.

Испытания в бетонных призмах хорошо воспроизводят условия

твердения раствора в производственных условиях, но очень гро­ моздки и трудоемки. При испытании в стеклянных призмах на температурные деформации самого раствора накладываются тем­ пературные деформации стеклянной трубки. Последние несколько искажают результаты опыта и смещают границу морозостойкости в сторону низких водоцементных отношений.

Более точно определить морозостойкость растворов можно пу­ тем непосредственного измерения деформаций образцов размером

4 X 4 X 16 см со вставными штифтами по торцам в обычном цри-

11

Примечание. М—раствор морозостойкий; НМ-—раствор неморозостой­ кий; прочерк означает, что раствор не подвергался испытанию на морозостойкость- в данном возрасте.

боре типа Тониндустри-Гипроцемента. После выдерживания све­ жих образцов в течение 3 суток во влажных условиях их для пре­ дупреждения высыхания покрывают парафином, измеряют и по­ мещают на 3 часа в камеру замораживания с температурой —19°.

Затем образцы вынимают и возможно быстрее, в течение 10— 15 сек., вновь определяют размеры по методике измерения усадки цементных растворов. Если размеры образца в замороженном со­

стоянии меньше первоначальных, то морозостойкость растворов можно считать обеспеченной.

Для всех этих способов требуется морозильная камера, кото­ рая в построечных лабораториях отсутствует. Поэтому целесооб­ разно морозостойкость раствора различных составов и на различ­

ных цементах проверять в специальных лабораториях, установить

границы морозостойкости инъекционных растворов и затем реко­ мендовать построечным лабораториям при подборе состава инъек­ ционного раствора не выходить за установленные пределы.

Прочность инъекционного раствора определяют

на кубиках 7,07 X 7,07 X 7,07 см по стандартной методике.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ ИНЪЕКЦИОННЫХ РАСТВОРОВ

Влияние минералогического состава цемента. Свойства инъекционногораствора в значительной степени зависят

от вида цемента. Так, из рис. 5 'следует, что при одинаковом -ц

раствор на цементе Белгородского завода имеет большую величину оседания, чем раствор на цементах Себряковского завода и завода «Комсомолец». Цемент завода «Комсомолец» дает минимальные величины оседания, что свидетельствует о наиболее благоприят-

12

ном его минералогическом составе для инъекционного раствора. Растворы испытывали с добавкой 0,15% сульфитно-спиртовой бар­

ды (ссб).

Сопоставление графиков рис. 5 показывает, что, например, при = 0,38 раствор на цементе завода «Комсомолец» будет иметь

большую текучесть, чем цемент Себряковского завода (44 и 32 сек.

Рис. 5. Текучесть (сплошные линии) и оседание (пунктирные линии); растворов,, приготовленных на различных цементах:

/ — цемент из клинкера завода «Комсомолец» + 50/л гипса + 0,150/л ссб; 2— цемент изклинкера завода «Большевик» +50/п гипса +0,150/п ссб: 3—цемент из клинкера Себряков­

При одинаковой текучести 37 сек. цементы потребуют различно­

го — (0,37 и 0,39) и величина оседания составит 0,95 и 1,35%.

Пользуясь такими графиками, можно определить, какой вид це­

13-

ной текучести не удовлетворяет требованиям по оседанию. В этот цемент необходимо вводить добавку, предупреждающую оседание или вызывающую увеличение объема. Такое поведение раствора на цементе Белгородского завода, мало отличающегося по мине­

ралогическому составу от Вольских цементов, обусловлено особен­

ностями цемента, из характеристики которого следует, что цемент обладал ложным схватыванием из-за содержания гипса в полу-

водной форме, а не в виде двугидрата.

Результаты исследований позволили сравнить водоотделение

растворов в зависимости от содержания гипса в цементе. Так, при постоянном водоцементном отношении водоотделение повышается ■с увеличением добавки гипса, что объясняется различием струк­ тур, образуемых гидроалюминатами и гидросульфоалюминатами

кальция. При недостаточном количестве гипса гидроалюминаты

кальция образуют рыхлую водоудерживающую, так называемую,

коагуляционную структуру, что и обусловливает меньшее водоот­ деление. На качество инъекционного раствора влияет величина водоотделения. С одной стороны, отделение свободной воды на по­

верхности цементного раствора в процессе его отстаивания явно отрицательно сказывается на качестве заполнения канала инъек­

ционным раствором. С другой стороны, повышенная водоудержи­

вающая способность цемента (свойство, обратное водоотделению)

также вредна, потому что приводит к необходимости готовить инъекционный раствор при повышенном количестве воды, а это сказывается на морозостойкости и прочности отвердевшего раство­ ра. Отсюда' следует, что для инъекционных растворов лучше при­ менять цементы с пониженной водоудерживающей способностью,

если стремление понизить ее не идет за счет ухудшения других технических свойств цемента.

Действие добавки алюминиевого порошка на оседание цементного раствора. Алюминий — амфотер­ ный металл. При взаимодействии со щелочами он образует соли

алюминаты. Эта реакция идет с выделением газообразного водо­ рода:

2А1 + Са(ОН)2 + 2Н2О = СаА12О4 + ЗН2

Выделяющийся водород вспучивает цементное тесто и способ­ ствует заполнению объема. Для инъекционных растворов вспучи­ вание должно быть небольшим, чтобы не ухудшить плотность раствора. Необходимо регулировать скорость вспучивания. Вспучи­ вание должно начинаться после введения раствора в канал.

Активность порошка алюминия зависит от его исходного состоя­ ния— тонкости измельчения, длительности пребывания на воздухе и т. п. Чтобы придать поверхности порошка определенную актив­ ность, перед применением его прогревают при температуре 600°. В наших опытах порошок прокаливали в муфельной печи при тем­ пературе 600° в течение 7—10 мин., 'затем замасливали тонкой плен­ кой машинного масла и отвешивали в нужном количестве на ана­

литических весах с точностью до 0,001 г. Для испытания использо-

:14

вали стальные чашки диаметром 75 мм и высотой 30 мм, в которые помещали 132,48 см3 раствора. Чашку устанавливали на столик пластометра, которым измеряли набухание.

Продолжительности, час

наблюдался период, в течение которого не происходило набуха­ ния, а отмечалось даже некоторое уменьшение первоначального

объема за счет оседания цементного раствора. После многочис­

ленных предварительных опытов, позволивших определить условия обработки алюминиевого порошка и примерное его дозирование,

были проведены определения вспучивания для уточнения количе­ ства порошка в различных растворах с разными величинами—.

15