Файл: Руководство по проектированию состава гидротехнических бетонов. П 21-74 ВНИИГ.pdf

нии 30—50 см от пограничной поверхности сказываются лишь в размере 5—10%. Поэтому суточные колебания температуры имеют значение лишь для поверхностных слоев, и вызываемые ими температурные напряжения не имеют существенного значе­ ния для массивного бетона.

Месячные и особенно годичные колебания внешней темпера­ туры сказываются более сильно. Первые проявляются на глубине 1—2 ж, а вторые — на глубине до 5, а в некоторых случаях до

10м.

6.Общее количество тепла, выделяемое портландцементом при гидратации, и интенсивность тепловыделения существенно зависят от минералогического состава клинкера и тонкости его помола.

Трехкальциевый алюминат (С3А) и трехкальциевый силикат (C3S) отличаются весьма энергичным тепловыделением в пер­ вые дни твердения и его замедлением в последующее время, остальные два основных клинкерных минерала: четырехкальцие­ вый алюмоферрит (C4AF) и двухкальциевый силикат (C2S) — в первые сроки выделяют очень малые количества тепла. По величине тепловыделения в цементе минералы располагаются в убывающем порядке: С3А, C3S, C2S, C4AF. Самым низким экзо­ термическим эффектом твердения обладает четырехкальциевый алюмоферрит. Цементы относительно бедные C3S и богатые C2S менее экзотермичны и твердеют медленнее.

7.Минералогический состав портландцемента определяют расчетом по результатам химического анализа. Более точным яв­ ляется определение минералогического состава путем петрогра­ фического исследования. Минералогический состав портландце­ мента можно устанавливать расчетом по данным полного хими­ ческого анализа при условии, что цемент не содержит в своем со­ ставе каких-либо тонкомолотых добавок.

8.Вычисление процентного содержания клинкерных минера­ лов в цементе по данным его химического анализа производится следующим образом:

1)Определяют коэффициент насыщения известью кремнезе­

2) Определяют степень основности силикатов кальция в це­ менте СО.

Под степенью основности силикатов кальция понимается чис­ ло молекул СаО, приходящихся на одну молекулу S i02.

60

Степень основности равна утроенному коэффициенту насыще­ ния СО = 3 КН.

В цементах, характеризующихся повышенным содержанием ИегОз и, следовательно, весовым отношением окислов AL2O3 и Fe203 меньше 0,64, формула для определения КН следующая:

Такой быстрый рост прочности и тепловыделения в первые дни твердения сопровождается замедленным нарастанием проч­ ности и теплового эффекта в последующие сроки твердения.

Чем меньше коэффициент насыщения, тем более замедленное нарастание прочности и тепловыделения наблюдается в первые дни твердения и интенсивное их нарастание в последующем.

Для массивных гидротехнических сооружений это является ценным свойством вяжущего с точки зрения уменьшения опас­ ности термического трещинообразования.

Наоборот, если процесс тепловыделения в первые дни проте­ кает быстро, то температура в бетоне сильно повышается и при­ менение такого цемента (с высоким коэффициентом насыщения)

61

может привести к возникновению трещин в блоках, в особенно­ сти, при их больших размерах.

Обычно применяемые портландцементы можно подразделить в зависимости от силикатной части клинкера, а следовательно, от коэффициента насыщения, на следующие три основные группы:

а) характеризующиеся высоким коэффициентом насыщения (0,92—1,00), а следовательно, быстрым нарастанием прочности, энергичным тепловыделением в первые дни твердения;

б) характеризующиеся низким коэффициентом насыщения (0,67—0,81), а следовательно, замедленным нарастанием прочно­ сти и уменьшенной экзотермией в первые дни твердения;

в) нормальные, занимающие по темпам нарастания прочно­ сти и тепловыделения промежуточное положение.

3) Процентное содержание в цементе клинкерных минералов C3S и C2S определяется по следующим зависимостям:

для трехкальциевого силиката

C3S = 3,80 (СО—2) SiO2 = 3,80 (ЗКН—2) Si02

Для двухкальциевого силиката

C2S =2,87(3 - СО)Si02 = 8,61 (1 — KH)Si02.

4) Процентное содержание в цементе минералов четырехкаль­ циевого алюмоферрита, трехкальциевого алюмината и заменяю­ щего последний двухкальциевого феррита определяется по сле­ дующим формулам:

при

С3А = 2,65 (AL20 3—0,64Fe2O3) ,

C 2F = 1,70 (Fe20 3 — 1,57 AL20 3) .

5) Процентное содержание сернокислого кальция по фор­ муле:

CaSO4=l,70SO3.

6) Процентное содержание периклаза по формуле:

MgO = MgO.

62

9. При наличии данных о минералогическом составе порт ландцемента, может быть вычислена теплота гидратации це­ мента по формуле:

10. Определенная расчетом по п. 9 теплота гидратации цемен та может использоваться только для предварительных ориенти­ ровочных соображений, так как в ней не учитывается ряд важ­ ных факторов. Для термических расчетов следует применять дан­ ные о тепловыделении цементов, установленные эксперименталь­ ным методом (см. табл. 11—2).

п„300“ 35 55 70

63

11. Увеличение тонкости помола портландцемента заме повышает его тепловыделение, особенно в начальные сроки твер­ дения. По данным исследований при увеличении тонкости помола портландцемента от 2800—3000 см2/г до 5000—5500 см2/г вели­ чина удельного тепловыделения бетона в возрасте 7 суток возра­ стает примерно на 20—25 кал!г, или же увеличение удельной поверхности цемента на 100 см2/г вызывает повышение тепловы­

14.Для определения теплоты гидратации цемента действую­ щим ГОСТом 4798—69 * предусмотрен термосный метод, который заключается в определении теплоты гидратации цемента путем непосредственного измерения температуры цементного раствора, твердеющего в термосе.

15.Основными мероприятиями, уменьшающими опасность появления трещин в бетоне от тепловыделения цемента, явля­ ются:

а) уменьшение до допустимого минимума содержания це­ мента а 1 ж3 бетона, эффективность этого мероприятия видна из рис. 2, 3;

б) применение цементов с низким тепловыделением;

64