Файл: Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 202
Скачиваний: 2
лучить сколько-нибудь значительное предварительное напряжение.
Несмотря на то, что Г. Лоссье не добился положи тельных результатов в осуществлении своего замеча тельного изобретения и его цемент не получил практи ческого применения, эта идея получила последующее развитие и практическое использование в США и других странах.
Из рассмотрения разработок Г. Лоссье видно, что, получив цемент с большим расширением, автор не овла дел техникой координации периода упрочнения с перио дом расширения и ошибочно пытался стабилизировать расширение добавкой гранулированного шлака. Это не дало возможности закрепить достигнутое расширение приобретением бетоном надлежащей прочности и рас ширение рассасывалось в пластической структуре це ментного геля, не вызывая самонапряжения.
2.3.2. Расширяющиеся цементы в СССР
Расширяющиеся |
цементы В. В. Михайлова |
Работы над расширяющимися и напрягающими це ментами в СССР были начаты в Тбилиси в Закавказ ском институте сооружений в 1937 г. Они были ориен тированы на использование портландского и глиноземи стого цементов, к которым добавлялся расширяющий компонент. В качестве основных реагентов в расширяю щем компоненте были выбраны вещества, способные быстро образовывать гидросульфоалюминат кальция высокосульфатной формы, единственно способного обеспечить ход процесса в твердой фазе [10] . В качест ве веществ, входящих в состав ^расширяющего компо нента, указывалось на С4АН13, CS и С. Дозировке изве сти была отведена особая роль в замедлении образова ния СзА(С5)зНз1 до тех пор, пока цемент не приобретет необходимую прочность, способную обеспечить бетону нужное сцепление с арматурой и неизменную конфигу рацию структуры.
В 1942 г. расширяющийся цемент, предложенный В. В. Михайловым (НИИЖБ), был запатентован [12] в композиции с расширяющим компонентом, прибавляе мым либо к портландцементу РЦ, либо к глиноземис тому цементу ВРЦ.
Оптимальная дозировка составляющих расширяю щего компонента рекомендовалась [14] в соотношении
62
1 :0,8 по весу, что дает состав |
С4 АН1 3 -|-3,2CS и соответ |
||
ствует соотношению |
окислов |
С : А : C S = 2 , 2 : 1 : 4,5. Вы |
|
бранный |
состав предусматривал непосредственное обра- |
||
|
|
|
C S |
зование |
трисульфата |
кальция |
( —— = 4 , 5 > 4 ) . Однако |
|
|
|
С |
повышенное содержание С при — = 2,2 обеспечивало из-
А
вестное замедление в образовании этой формы, что да
вало возможность цементу |
предварительно накопить |
начальную прочность. |
|
Предлагался следующий ход реакции: |
|
С 3 АН 1 3 + CS + aq = |
C3 A(CS)H1 2 - f aq |
с последующей перекристаллизацией в присутствии гип са
C 8 A ( C S ) H U + ( C S ) 8 H 4 + aq = C3 A(CS)3 H3 1 + aq.
В отсутствии гипса при поступлении СН из гидратируемого портландцемента также наблюдается перекристал лизация:
3C3 A(CS)H1 2 + 2СН + aq = C3 A(CS)3 H3 1 + 2 C 4 A H I 3 + aq.
При исполвзовании глиноземистого цемента в качест ве основы расширяющегося вяжущего процесс образо вания трисульфата происходит сразу:
С 3 АН 1 3 - f 3CS - f aq = C3 A(CS)HI 2 + aq.
Для получения расширяющихся цементов на основе портландцемента и глиноземистого цемента необходимо было предварительно изготовлять высокоосновный гид роалюминат кальция C 3 A H i 3 , что достигалось совместной гидратацией глиноземистого цемента с известью. При этом продуктами гидратации являются: 1) СгАН8 и C4AHi3 , выкристаллизовавшиеся в равномолекулярных пропорциях; 2) гидроокись кальция СН (см. рис. 2.11).
Оптимальное соотношение по весу глиноземистого цемента и извести было определено как 1 : О^Расширяющийся цемент Яа"~портландцементнои основе [37]
представлял |
собой |
слабо расширяющееся вяжу |
|||||
щее, |
получаемое |
смешиванием |
портландцемента (не |
||||
менее |
8 5 % ) , |
молотого |
высокоосновного |
гидроалю |
|||
мината кальция |
и |
гипса |
(не |
более 10%) . ^Начало |
|||
схватывания |
цемента— не ранее |
15 мин, |
конец — не |
63
позднее 30 мин. Прочность раствора из расширяющего ся цемента (1 : 3 по весу) составляет:
через 7 суток |
G0% |
прочности |
исходного портландцемента |
»28 » 80% прочности исходного портландцемента
»60 » 110% прочности исходного портландцемента
Линейное расширение цемента:
|
на воздухе: |
через |
1 сутки . |
не |
менее |
0,002% |
||||||
|
в |
воде: |
|
» |
28 суток . |
» |
» |
|
0,1% |
|
||
|
|
через |
1 сутки . |
не |
менее |
0,05% |
и не бо |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
лее 0,25% |
|
|
|
||
_ |
|
|
|
» |
28 суток . |
не |
более |
0,50% |
|
|||
|
1,80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,33J. |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
'рещины |
|
|
|
|
|
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,85 |
|
i |
/ |
|
|
Трещины |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
*5 0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
! |
i |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ъ |
0.SS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
°'55 |
! / |
/ |
! |
|
|
|
К— 1П 1П20 |
- |
|||
3 0,35 |
' / ' |
|
' |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
50 |
38 |
(7 |
||||
£ |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
||
|
0,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
. |
| |
ВО 13 7 |
|||
|
0,05 U |
|
|
—А |
|
|||||||
|
|
|
|
п |
—- |
1 |
|
|||||
|
0 |
1 |
|
|
12 |
1 |
28 |
|
|
|
i |
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Сутки |
Возраст |
образцов |
|
|
Месяцы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.21. Влияние состава и содержания расширяющегося компо нента на расширение ВРЦ (глиноземистый цемент : гидроалюмниат кальция : гипс)
Цемент применялся для омоноличивания сборных и поврежденных монолитных железобетонных конструк ций, заполнения пространства между станинами машин и фундаментами и изготовления сборных железобетон ных конструкций с повышенной трещиностойкостыо. Це мент РЦ был использован в восстановительных работах после Отечественной войны, но промышленного произ водства не имел.
Водонепроницаемый расширяющийся цемент ВРЦ был широко применен в строительстве, а начиная с
С-1
1948 г. было налажено его заводское производство. Влия ние величины добавки расширяющего компонента пока зано на рис. 2.21. Экспериментально оптимальным был ус тановлен состав 7 0 : 1 0 : 2 0 (глиноземистый цем£.и.т_~вььсокоосновный гидроалюминат кальция : гипс)./Техничес кие требования на ВРЦ приведены ниже.
Равномерность |
изменения объема |
при испытании в во |
||
|
|
де, а также при го |
||
|
|
рячих |
пробах не |
|
|
|
должно |
обнаружи |
|
|
|
ваться |
неравномер |
|
|
|
ности |
изменения |
|
Сроки схватывания: |
объема |
|
||
|
|
|
||
начало, не ранее |
4 |
мин |
||
конец, не |
позднее |
10 |
» |
|
Тонкость помола: |
! |
|
|
|
остаток на сите № 05 (ГОСТ |
„ |
|
|
|
3584—53), |
не более . . . . |
12% |
|
должно проходить через сито
№07 (ГОСТ 3584—53), не
менее |
|
|
|
|
75% |
|
|
Временное |
сопротивление |
сжатию, |
|
|
|||
не менее: |
|
|
|
|
|
|
|
кубов |
2 0 X 2 0 X 2 0 мм, |
изготовленных из |
|
||||
цементного теста нормальной густоты, по |
|
||||||
груженных через 1 ч |
после изготовления |
|
|||||
в воду и испытанных в возрасте: |
|
|
|||||
6 |
ч |
|
|
|
|
75 |
кгс/см2 |
3 |
суток |
|
|
|
300 |
» |
|
28 |
» |
|
|
|
|
500 |
» |
призм размером 31,5X31,5X100 мм, изго |
|
||||||
товленных |
из |
цементно-песчаного |
рас |
|
|||
твора |
1 : 2 |
(по |
весу) |
нормальной |
густо |
|
|
ты, пластичной |
консистенции, погружен |
|
|||||
ных через 1 ч после изготовления в воду |
|
||||||
и испытанных в возрасте: |
|
|
|
||||
24 ч |
|
|
|
|
120 |
» |
|
3 |
суток |
|
|
|
200 |
» |
|
Линейное |
расширение |
образцов-призм |
|
||||
размером 31,5X31,5X100 мм, изготовлен |
|
||||||
ных из цементного теста нормальной гу |
|
||||||
стоты, не менее: |
|
|
|
|
|
||
хранившихся до испытания на воздухе |
|
||||||
и испытанных в возрасте: |
|
|
|||||
1 |
суток |
|
|
|
|
0,05% |
|
28 |
•» |
|
|
|
|
|
0,02% |
погруженных в воду через 1 ч от на |
|
||||||
чала затвореиия и испытания в возра |
|
||||||
сте: |
|
|
|
|
|
|
|
1 суток |
|
|
|
|
0 , 2 % |
||
28 |
» |
|
|
|
|
|
1% |
5—239
Техника испытания ВРЦ и других расширяющихся цементов на водонепроницаемость дана в приложениях 2 и 3.
Процесс расширения ВРЦ заканчивается в суточном возрасте, полная водонепроницаемость ВРЦ гарантиру ется при давлении 5 атм.
Изготовление водонепроницаемых цементов неслож но и возможно в любой крупной строительной организа ции, располагающей помольной установкой или шаро вой мельницей. Однако технологические операции долж ны выполняться при определенной точности дозировки и четком соблюдении технологии. Процесс приготовления ВРЦ заключается в тесном механическом перемешива нии и измельчении до необходимой тонкости помола трех порошкообразных компонентов: глиноземистого цемента (70%), четырехкальциевого гидроалюмината (10%) и гипса (20%) . В зависимости от минералогичес кого состава материалов соотношение компонентов должно уточняться химическим расчетом и испытанием пробных образцов.
Состав компонентов для приготовления гидроалюми ната кальция рассчитывают по содержанию в извести активной части ( C a O + M g O ) : при понижении активно сти увеличивается дозировка извести на замес. Изготов ление четырехкальциевого гидроалюмината строительны ми организациями разрешается только на специальных установках, располагающих квалифицированными кад рами и лабораторией.
•—Принципиальная схема изготовления водонепроница емого расширяющегося цемента показана ниже,-
Принципиальная схема получения |
ВРЦ |
|
||
Известь-кипелка |
Глиноземистый |
Гипс |
||
I |
цемент |
|
|
|
I |
|
|
|
|
Гашение извести |
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
Приготовление |
Варка высоко- |
Помол |
смеси |
|
п.0 тонкости по |
||||
известкового |
->- основных гидро |
|||
мола цемента |
||||
молока |
алюминатов |
|||
|
I |
|||
|
|
|
||
|
|
|
[ |
|
|
|
Склад |
ВРЦ |
Первая стадия предусматривает приготовление высо коосновного гидроалюмината кальция путем предвари-
66
тельного тщательного перемешивания и варки суспензи рованной в воде смеси глиноземистого цемента и извес ти с последующей сушкой продукта и его помолом; вторая стадия — перемешивание высокоосновного гидро алюмината кальция с полуводным гипсом и глинозе мистым цементом и их размол до требуемой тонкости для получения готового ВРЦ.
Для сравнительно небольших производств разреша
ется приготовлять четырехкальциевый |
гидроалюминат |
по упрощенной схеме: глиноземистый |
цемент и известь |
в заданной расчетом пропорции загружаются в раство ромешалку (или в другой смесительный агрегат) и пе ремешиваются в течение 3 мин; затем в растворомешал ку наливается вода в количестве не менее 100% веса смеси и масса перемешивается еще в течение 3 мин, пос ле чего содержимое растворомешалки (в виде густой тягучей смеси) вываливают в герметичный металлический ящик, где хранят в течение 3—5 суток. Полученная смесь совместно гидратированных глиноземистого це мента и извести в виде отдельных кусков легко размель чается молотком; ее сушат в сушильном барабане до полного удаления свободной воды. Полученный сухой
продукт после помола в мелы-шце является |
полноцен |
|||||||
ным полуфабрикатом |
для |
дальнейшего |
производства |
|||||
ВРЦ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Загружать в мельницу |
высокоосновный |
гидроалю |
||||||
минат и гипс в кусках |
разрешается при |
условии, что |
||||||
сначала |
происходит совместный |
помол |
гидроалюмината |
|||||
и гипса |
и только |
после достаточного |
их |
измельчения |
||||
осуществляется |
механическое |
смешивание и |
помол с |
|||||
глинозем исты м цем ентом. |
|
|
|
|
|
|||
Технологическая |
схема |
заводского |
производства |
|||||
ВРЦ показана на рис. 2.22. Для изготовления |
гидроалю |
мината используют специальные бегуны или обычные
металлические |
бегуны, |
оборудованные |
обогреватель |
ным кожухом, |
трубами |
для отвода |
паров воды |
из смеси и специальными охладительными устрой ствами вокруг подшипников- и трущихся деталей для увеличения срока их службы. Глиноземистый цемент и известь (в виде известкового молока, пушонки или мо
лотой кипелки) поступают в бегуны, где |
перемешива |
ются совместно с водой. Перемешивание |
производится |
в течение 2 ч без подогрева, а затем смесь |
подогревается |
до 130—150° С до полного высушивания. В результате пе-
5* |
67 |