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: 204
Скачиваний: 2
28-е сутки. К 28 суткам обнаружился уже заметный рост образцов (0,23—0,26%), причем на образцах влажного хранения возникли трещины. К 90 суткам трещины были на всех образцах, расширение составило 0,7%; к 180 суткам образцы выросли на 2,1—2,3% и имели трещины. Прочность к этому времени упала до 150 кгс]см2. В по следующие сроки (до 360 суток) новых существенных изменений в образцах не произошло, и рентгеновское ис следование обнаруживало трисульфат кальция. В это же время образцы ВРЦ имели стабильное расширение, хо рошую прочность и неизменное структурное содержание C 3 A(CS) 3 H3i . Неудовлетворительное поведение во вре мени ВВЦ обнаружено на торкретной гидроизоляции стенок опытного участка тоннеля. На поверхности торк рета появились шелушение, мелкие трещины и выяви лись признаки фильтрации через трещины. Эти исследо вания показали, что известь в ВРЦ можно вводить толь ко в составе гидроалюмината кальция.
Проведенное исследование дало новые и очень полез ные данные о роли_извести как фактора, вызывающего образование СзА(С5)Н]2 и сильно препятствующего его
перекристаллизации |
в C 3 A ( C S ) 3 H 3 i . |
Особые свойства |
водонепроницаемого безусадочного |
цемента ВВЦ оказались выгодными и нужными в одном специальном случае. К. Байдалин [126] применил актив ные составы ВБЦ для аварийной заделки пробоин в корпусах судов. Быстрое схватывание и затвердевание и полная, сразу создающаяся водонепроницаемость в дан ном случае являлись исключительно полезным. Отрица тельным свойством ВБЦ является его недолговечность; однако этот недостаток оказался полезным, так как пос ле отвода судна в док к началу ремонта прочность за платы уменьшилась и вырубка цементного тампона бы ла облегчена.
.В 1953 г. В. В. Михайлов, С. Л. Литвер и- А. Н. По пов, используя интересные возможности взаимодействия С—А—CS при большом содержании расширяющего ком понента, которое в обычных сочетаниях приводит це ментный камень к разрушению, исследовали новый рас ширяющийся цемент с большой энергией расширения. Этот цемент состоял из портландцемента (как силикат ной основы вяжущего), глиноземистого цемента (как поставщика С и А) и гипса. Цемент был назван напря-
72
гающнм— НЦ |
[72] . Расширяющий компонент этого |
цемента имеет |
примерный состав С : А : C S = 0 , 5 : 1 : 0,8 |
и может использоваться в качестве активного расширя
ющего |
вяжущего при его добавке |
к портландцементу |
в количестве 20—25%. |
|
|
За |
период использования в |
строительстве более |
150 тыс. т ВРЦ накоплен большой опыт по применению водонепроницаемых расширяющихся вяжущих и открыты новые пути полезного использования составов с большой энергией расширения. Стало совершенно ясным, какие материалы расширяющего компонента должны быть применены для получения гидросульфоалюмината каль ция того или иного вида и той или иной структуры.
Гипсоглиноземистый |
расширяющийся |
цемент |
|||
П. П. Будникова, |
И. |
В. |
Кравченко |
и Б. Г. |
Скрамтасва |
В 1951 г. П. |
П. Будникор, И. В. Кравченко к |
||||
Б. Г. Скрамтаев |
предложили расширяющийся цемент, |
||||
представляющий |
собой |
механическую |
смесь совместно |
размолотых высокоглиноземистых шлаков с природным гипсовым камнем в соотношении по весу 70:30. Высоко
глиноземистые шлаки должны содержать |
не более 11 % |
S и от 38 до 41 % С. Двуводный гипс должен состоять не |
|
менее чем на 95% из CSH2 . |
|
Гипсоглиноземистый расширяющийся |
цемент ГГРЦ |
представляет собой порошок очень светлого серого цвета с удельным весом 2,86. Сроки схватывания его: начало 20 мин, конец не позже 4 ч после затворения. Линейное расширение ГГРЦ при погружении в воду через 1 ч по
сле |
конца схватывания |
составляет: через 24 ч — не ме |
нее |
0,15 и через 3 суток — не менее 0,3 и не более 1 % ; |
|
при комбинированном |
водно-воздушном выдерживании |
(вода, воздух, вода и т.д. по 7 суток) через 24 ч не ме нее 0,15 и через 3 суток не менее 0,10%. При воздушносухом выдерживании цемент дает усадку в пределах 0,05—0,07%- Предел прочности ГГРЦ зависит от марки примененных глиноземистых шлаков и так же, как гли
ноземистый цемент, разделяется на три |
марки — 300, |
400 и 500 и нормируется по прочности на |
1 и 3 сутки. |
ГГРЦ является водонепроницаемым вяжущим: в чистом виде через сутки цементное тесто непроницаемо при 10 атм; образцы раствора ГГРЦ состава 1:3 непроница емы при том же давлении в З-суточиом возрасте. Раст-
73
воры и бетоны на ГГРЦ удовлетворительно твердеют и
при нормальной |
и при |
повышенной |
температуре |
(до |
75° С), чем они |
выгодно |
отличаются |
от бетонов на |
гли |
ноземистом цементе, резко уменьшающих прочность при повышении температуры.
Авторы рекомендуют применять ГГРЦ для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых растворов и бетонов для применения в гидроизоляцион ных штукатурках, для заделки стыков сборных конст рукций, для тампонирования нефтяных скважин и т.д. ГГРЦ производится цементной промышленностью уже более 20 лет, и в настоящее время объем производства
его составляет более 50% |
производства |
глиноземистого |
|
цемента. |
|
|
|
Расширяющиеся |
цементы |
В. Э. Лейриха, |
И. Б. Веприк |
иВ. X. Прохорова
В1965 г. сотрудники ВНИИСТ под руководством
В.Э. Лейриха создали расширяющийся цемент РПЦ (расширяющийся портландцемент) [18], предназначен
ный для применения в железобетонных конструкциях, имеющих повышенные требования в отношении плотно сти и непроницаемости для жидкостей-и газов. Состав РПЦ (в % ) : портландцемеитный клинкер 60—70; высокоглиноземисгые шлаки 10—17; гранулированный домен ный шлак 8—12; гипс 7—9; известь 0,5—2. Сроки схва тывания РПЦ — нормальные, т. е. аналогичные порт ландцементу, на котором он изготовлен, и во всяком случае не ранее 30 мин и не позже 3 ч от начала затворения. Линейное расширение цемента должно быть через 1 сутки не менее 0,3 и на 28-е сутки — не более 2%. Прочность РПЦ равна прочности содержащегося в нем портландцемента, водонепроницаемость РПЦ равна во донепроницаемости ВРЦ.
Авторы считают, что расширение РПЦ определяется кинетикой образования и кристаллизации гидросульфоалюмпната кальция в период упругопластического со стояния цементного камня. Специально исследовали влияния добавки извести на скорость процесса образо вания СзА(С£>)3 Нз1 и на величину свободного расшире ния. Исследовался состав РПЦ с расширяющим компо нентом, содержащим 15% глиноземистого цемента, 8% гипса и 12% шлака, известь добавляли в количестве от
74
2 до 6%. В итоге использовался состав, полученный вза
имодействием |
C A + C S - H , 2 5 C с молярным |
соотношени |
||||
ем С : A : . C S = 1,4 : 1 : 1,25. |
|
|
|
|
||
На рис. 2.23 показана кинетика |
образования |
трисуль |
||||
фата |
кальция |
без извести |
(кривая 1) и с 4% |
извести |
||
(кривая 2). Без извести процесс |
образования |
трисуль |
||||
фата |
кальция |
заканчивается |
практически |
за 1 сутки, с |
а)
ВВРМЬ 8 сцтка*
Рис. 2.23. Кинетика образования трисульфата алюмината кальция без извести и с добавкой 4% извести
о — изменение содержания трисульфата; |
б — расширение с известью |
н без нее |
|
известью он замедляется и продолжается 4—5 суток. Добавка извести в несколько раз увеличивает расшире ние.
Авторы приходят к выводу, что при соотношении CS : :А^г 1,5 может возникать только трисульфат кальция, образование которого заканчивается в течение 1 суток. Введение извести изменяет темпы образования трисуль фата кальция, замедляя их на 4—5 суток. При больших содержаниях извести пли меньшем содержании гипса возможно образование моносульфата кальция.
На графике не показано, как исчезает в цементном камне CS. Наличие этих данных позволило бы полнее
75
осветить роль извести. В своих исследованиях Р. К. Ме та н А. Клейн [74, 133] испытывали аналогичный по со держанию состав цемента Р (см. табл. 2.1). В качестве продуктов гидратации были найдены как моносульфат, так и трисульфат кальция. Гипс не просматривался на дифракционном отображении уже через 12 ч после нача ла исследований.
Нам представляется возможным, что в исследовани ях В. Э. Лейриха при добавлении извести процесс обра зования гидросульфоалюмината кальция не останавли вался, а образовывались обе формы моно- и трнсульфа та кальция, первый из которых к 5 суткам полностью перешел в трисульфат. То, что моносульфат кальция не был обнаружен В. Э. Лейрихом, не удивительно, посколь ку моносульфат кальция имеет очень дисперсную струк туру и трудно обнаруживается.
Те же авторы предложили другой быстротвердеющий расширяющийся цемент БТРЦ, являющийся производ ной ВБЦ, в который вместо некоторого количества гли ноземистого цемента введен гранулированный доменный шлак. Рекомендуемый состав БТРЦ (в % ) : высокоалюминатные доменные шлаки 43—63; гранулированный доменный шлак 17—30; гипс 18—22; известь-пушонка 2—5.
БТРЦ предлагается для производства чеканочных работ и для гидроизоляционных работ, выполняемых с помощью цемент-пушки. БТРЦ обладает короткими сро ками схватывания, стабильным расширением, обеспечи вает интенсивный рост прочности и высокую непроница емость цементного камня и раствора в ранние сроки схватывания. В настоящее время РПЦ и БТРЦ применя ют в опытном строительстве отдельных объектов, поэто му еще рано судить, в какой степени они лучше очень
схожих |
с ними |
расширяющихся цементов РЦ и ВРЦ. |
|
Расширяющийся |
цемент |
К. С. Кутателадзе, |
|
Т. Г. |
Габададзе |
и И. Ш. |
Суладзе |
В 1969 г. К. С. Кутателадзе и др. [149] в Грузин ском политехническом институте разработали расширя ющийся цемент на базе портландцементного клинкера, глины или горелых пород терриконов (глиежев) и гип са. Глину, содержащую А не менее 30%, для получения активного алюмината надо обжигать при температуре
76
600—800° С. Горелые породы, содержащие А не менее 32%, подлежат обжигу при температуре 700—800° С п течение I — 2 ч. Коалинит, содержащийся в глине, в про цессе обжига распадается на активные окислы глинозе ма и кремнезема. Расширяющийся цемент составляли из клинкера Каспского цементного завода (62—75%), обожженной глины или горелой породы (20—30%) и
гипса ( 5 — 8 % ) . |
Химические |
составы |
использованных |
материалов приведены в табл. 2.6. |
|
||
Т а б л и ц а |
2.С. Химический |
состав материалов |
|
расширяющегося цемента на базе глин и горелых пород |
|||
|
Содержание в |
% |
Материал |
s |
А |
F |
с |
м |
|
R.0 |
|
|
|
|
||||||
Клинкер |
Касп |
20,54 |
6,2 |
4,4 |
62,22 |
— |
— |
— |
ского завода . |
||||||||
Гипс |
Шедок- |
|
|
|
|
|
|
|
ского |
место |
0,96 |
0,82 |
0,28 |
33,82 |
0,16 |
44,4 |
— |
рождения |
||||||||
Глина |
(Дзиру- |
|
|
|
|
|
|
|
ла) |
. . . . 50,32 |
22,96 |
6,28 |
0,65 |
0,41 |
1,26 |
2,13 |
|
Горелая порода |
55,37 |
33 |
3,04 |
1,26 |
Следы |
1,08 |
|
|
(Ткварчели) . |
|
потери при про каливании
—
19,56
8,15
4,75
'.о,
|
|
|
|
|
|
£2 30_8______ |
S S I |
|||
0,8 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Й2 |
20 |
8 |
|
$76 |
°о 0,6 |
|
|
|
|
|
|
6*S |
|||
ms^ |
|
— „ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
" |
M |
30 S |
|
672 |
||||
<ь |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
72 |
20 |
в |
|
|
|
|
/195 |
_ |
|
|
|
92 |
0 S |
|
|
|
is |
ЮЗ |
|
|
|
|
|
JbT |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uo.2 |
zs |
|
|
|
|
9+ |
о |
e |
|
910 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
i |
i |
i , |
|
. |
, |
|
|
no |
8 Ю 12. |
П |
IS |
18 |
20 |
22 |
24 2S 28 |
||
|
|
Время |
8 |
сутках |
|
|
|
|
|
Рис. 2.24. Удлинение расширяющихся цементов (цифры на кривых показывают прочность цемента в данном возрасте)
77