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: 212
Скачиваний: 2
расширение АНЦ состава 63:25:12, но на алуните без об жига и обожженном при 200° С. Оба АНЦ в течение пер-^ вых дней расширяются медленно, создавая на 14-е сутки самонапряжение не более 20 кгс/см2, затем расширение интенсифицируется и самонапряжение достигает высоких показателей до 80—100 кгс/см2 на 6—7-й месяц хранения
Разрушение (при сыром алуните)?
|
|
|
|
It |
28 |
|
90 |
120150 210 |
|
|
|
оемя |
в сутках |
|
|
|
|
Рис. 2.54. Влияние |
температуры |
обжига |
алунита на |
|||||
расширение |
АНЦ |
при |
выдерживании |
в |
воде |
(обжиг |
||
60 мин при |
400, |
500 |
и |
600° С; |
30 |
мин |
при |
700° С |
и 15 мин при 800—900° С)
образцов в воде, после чего при дальнейшем хранении образцы разрушаются. Таким образом, выбор температу ры обжига алунита—600 и 700° С — правилен и обосно ван.
Напрягающий цемент АНЦ-1 способен расширяться на воздухе в тесте (от 1 до 10%), причем расширение закан чивается в основном в течение первых суток твердения; цемент АНЦ-2 на воздухе в тесте не расширяется, а пос ле приобретения достаточной прочности расширяется в водной среде до 10% и более. Кинетика процессов рас ширения [96, 103, 150, 151] алунитового расширяющего ся цемента АНЦ-1 показана на рис. 2.56. Образцы це-
120
ментного теста сутки выдерживали в герметизированных условиях, затем помещали в воду. _
Наиболее интенсивное связывание CS наблюдается в первые 3 ч гидратации, когда связывается 56% общего содержания CS в цементном камне. В суточном возрасте уже связывается 60% CS, а к 7-суточному возрасту, ког-
|
|
|
|
|
|
и |
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
«о |
|
|
|
|
~4: |
|
|
|
|
|
£ 80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ Ж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\во |
|
|
|
г |
- |
|
|
|
|
|
Ъ 50 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
% |
|
"у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
20\ |
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
о 1 |
28 |
SO |
|
120 |
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Время В сутках |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.55. Развитие самонапряжения АНЦ в ус |
|
|
|||||||
|
ловиях нормального твердения в |
воде |
при |
|
t= |
|
|
|||
|
|
|
= 2 0 ° С |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ — сырой |
алунит; 2 — алуннт, обожженный |
|
при |
200° С |
|
|
|||
да связано 83% CS, реакция прекращается и остаток CS |
||||||||||
(17%) |
остается |
в цементном камне практически |
без |
из |
||||||
менений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода связывается в соответствии с освоением CS в пе |
||||||||||
риод твердения |
от 3 ч до 1 суток, когда |
|
замедляется |
ус |
||||||
воение |
CS; затем связывание вновь |
ускоряется |
(до |
пе |
риода в 7 суток) вследствие погружения образца в воду; к концу этого периода, по-видимому, завершается обра зование гидросульфоалюмината кальция. Дальнейшее связывание воды идет естественным путем при гидрата ции силикатов кальция. Кривая расширения очень четко характеризует указанные выше процессы формирования гидросульфоалюмината кальция, которые завершаются к 7-суточному возрасту.
121
Кинетика расширения [96, 151] алунитового расши ряющегося цемента АНЦ-2 показана на рис. 2.56,6. Ре жим выдерживания образцов был аналогичен режиму
|
7 lit |
?.в |
Часы |
Пни |
|
|
|
|
Нгидр%-&1 |
|
|
20V• |
у / |
Нгидр. - |
|
! |
3 |
6 |
?ь |
|
|
ScBoS. . |
|
1 |
) |
i |
|||||
|
|
|
1 |
J . |
|
2 |
3 |
Дни |
150 |
часы |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
Рис. 2.56. |
Кинетика |
процессов расширения, свя |
|||
зывания C S и воды |
алунитового расширяющего |
||||
ся цемента |
в условиях |
естественного |
твердения |
||
|
|
в воде |
|
|
а— АНЦ-I, алунит обожженный при 700° С; б — АНЦ - 2, алунит обожженный при 600° С (время дано в логарифми ческом масштабе)
для АНЦ-1. Как видно, к 3 ч было усвоено 38% CS, за тем в первые сутки усвоение CS замедлилось и прекрати лось. Оно вновь энергично возобновилось после погруже ния образцов в воду и нарастало до 28 суток; к этому времени усваивается 80% CS, и процесс полиостью пре-
122
кращается. С 28-суточного возраста величина остатка сво бодного CS стабилизируется и становится равной 20%. Связывание воды в процессе твердения АНЦ-2 происхо дит интенсивно в течение первого часа, затем оно идет более спокойно и равномерно до 28 суток, когда приос танавливается, причем имеется полная взаимосвязь меж ду скоростями усвоения CS и связыванием воды.
Однако характер расширения АНЦ-2 противоречит ходу реакции образования гидросульфоалюмината каль
ция высокосульфатной формации C 3 A ( C S ) 3 H 3 i , как это |
||||||||
предполагают |
авторы |
исследований. |
Действительно, |
|||||
в то время как к суточному |
возрасту при |
образовании |
||||||
C 3 A ( C S ) 3 H 3 i |
усваивается |
38% |
S, образцы |
не только не |
||||
расширяются, |
но |
показывают |
усадку |
(примерно |
1%). |
|||
После погружения |
в воду |
они |
расширяются до |
6,5%, |
||||
координируя расширение с ходом усвоения S и Н. |
|
|||||||
Авторы не дают объяснений |
такому |
удивительному |
поведению цементного камня до суточного возраста при образовании в нем C 3 A ( C S ) 3 H 3 1 . Можно предполагать, что в этот период вследствие нехватки воды образуются гидросульфоалюмината более низкого насыщения водой, которые после погружения в воду перекристаллизовываются в высокосульфатную форму гидросульфоалюмината кальция. Это предположение должно быть детально изу чено.
В Грузинском политехническом институте исследова ли расширение и прочность при твердении в нормальных
условиях и при тепловлажностной |
обработке |
(ТВО 100° С |
в течение 3 и 6 ч), в часовом и 24 |
-часовом |
возрасте об |
разцов АНЦ-1 и АНЦ-2 в тесте, растворах и бетонах. Со ставы цементов (в % ) : АНЦ-1: клинкер 75, алунит 15 (700° С, 30 мин), двуводный гипс 10; АНЦ-2: клинкер 77, алунит 13 (600° С, 1 ч), двуводный гипс 10. Исследова лись составы 1 : 0 : 0' 1 : 1 : 0*1» 1,65 : 2,7 и 1 : 0,5 : 2 (АНЦ : : песок: щебень). Образцы-испытывали в следующие сро ки: с момента распалубки до ТВО; после ТВО; после твердения в течение 1, 3, 7, 14, 20 и 28 суток. Прочность образцов на 14-е и 21-е сутки не определяли.
Результаты испытаний некоторых образцов АНЦ-2 приведены на графике (рис. 2.57) для НЦ состава 77:13: : 10, обожженного при 600° С. Цементное тесто при нор мальной густоте 0,27 в суточном возрасте имеет проч ность 178 кгс/см2 и расширение 0,14%. При погружении
123
в воду оно расширяется в течение 20 суток; прочность достигает 400 кгс/см2. К 20 суткам процесс стабилизиру ется, но к 28 суткам прочность повышается до 650 кгс/см2. При ТВО (100° С, 3 ч) расширение образцов к концу про грева достигало, 0,5%, увеличивалось и в 28-суточном возрасте достигало 1,55%, при прочности образцов 812 кгс/см2. Характер нарастания прочности и расшире-
^ 1 3 |
7 |
н |
го |
гв |
Время в сутках
Рис. 2.57. Расширение и прочность образцов теста, раствора и бето на на АНЦ-2 в различных условиях ТВО при дальнейшем влажном хранении
ния для раствора 1:1 и для бетонов 1:1,65:2,7 и 1:0,5:2 та кой же, что и для теста, только в бетонах к 20 суткам за фиксирована стабилизация расширения. Средняя проч ность бетона составила 350—400 кгс/см2, а среднее рас ширение —0,3—0,4%.
Для АНЦ всех составов характерным является отсут ствие свободной извести в составе расширяющего компо нента. Известно, что известь создает для протекания всех реакций образования трнсульфата алюмината кальция чрезвычайно выгодные условия и среду, которая затруд няет и задерживает образование трнсульфата в первые дни твердения и способствует формированию моносуль фата алюмината кальция. Роль извести в АНЦ играет свободная гидроокись кальция, выделяемая портландце ментом, однако поступление ее из твердеющего цемента
124
идет медленно и растягивается на долгий срок. Поэтомуцелесообразно вводить в состав АНЦ известь-кипелку, которая сама очень быстро гидратируется и уменьшает количество воды в среде цемента.
Влияние добавки извести к АНЦ-1 и АНЦ-2 детально исследовалось Н. Г. Нергадзе [134, 151]. Из данных рас ширения АНЦ-2 состава 75:15:10 с алунитом, обожжен
ным в течение |
1 ч без добавки извести и с ее добавкой |
|
(1, 3, 5 и 10%) |
(рис. 2.58, а), видно, что добавка извести, не |
|
изменяя прочность (что очень важно), существенно |
уве |
|
личивает расширение; так, при добавке 3% извести |
рас |
ширение составляет 1,7% против 0,9% для состава без извести.
При добавке извести к АНЦ-1 (рис. 2.58,6) поведение цементного теста совершенно иное, чем в чистом виде, когда оно расширяется сразу же после затворения: через 24 ч, т. е. к моменту погружения в воду оно имеет уже окончательное расширение 7%, добавка же извести почти полностью устраняет начальное расширение и обеспечи вает его постепенное развитие в воде в течение 7 суток, причем величина расширения меньше (2—3%) и зависит от дозировки извести.
Добавка извести существенно увеличивает самона пряжение. На рис. 2.59 показано увеличение самонапря жения цементного камня АНЦ-2 состава 80:10:10 с до
бавкой извести 3 и 5% |
и АНЦ-1 составов 75:15:10 и 70: |
: 20 : 10 с добавкой 1 % |
извести. Так же, как и расшире |
ние, нарастание самонапряжения при наличии извести растягивается примерно на 7 суток, достигая к этому вре мени в 2—3 раза большей величины. На графике очень четко видно, что чистый АНЦ-1 (с обжигом при 700° С) состава 7 0 : 2 0 : 1 0 быстро разрушается, в то время как совсем малая (1%) добавка извести обеспечивает спо койное расширение, плавное нарастание самонапряже ния и хорошую прочность (725 кгс/см2).
В соответствии с исследованиями растворов и бетонов на АНЦ состав этого цемента включает портландцементный клинкер (65—82%), обожженную алунитизированную породу (10—20%), двуводный гипс (8—15%) и из весть ( 1 — 5 % ) ; расход цемента 400—500 кг/м3. Преиму щество должно быть отдано цементу, в котором исполь зуется алунит, обожженный при 700° С. Такие бетоны являются стойкими к сульфатной агрессии, в морской во де и достаточно долговечными. После 200 циклов замо-
125