Файл: Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона.pdf

тически прекращается при достижении концентрации СаО 0,08 г/л, когда могут устойчиво существовать только гидро­ силикаты типа 'CSH(B) с соотношением C/S —0,8 и гидро­ алюминаты типа С2АН7.

Действенным средством против коррозии выщелачивания является пуццоланнзация портландцементов. В пуццолановых партландцементах активная минеральная добавка связывает свободную известь с образованием CSH(B) и переводит гидросиликаты C2 SH2 в CSH(B), а гидроалюминаты С4АН13 п С3 АН6 переходят в С2 АН7 , в результате чего выщелачива­ ния не происходит.

Кроме того, пуццолановые портландцемента за счет на­ бухания гидравлической добавки и большего, чем в портланд­ цементе, выхода цементного теста увеличивают водонепрони­ цаемость бетона и, следовательно, уменьшают возможность фильтрации воды через его толщу.

Пуццоланнзация портландцемента положительно влияет и на его стойкость .в сульфатных водах. Основная причина сульфатной коррозии — образование высокосульфатного гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) из твердого высо­ коосновного гидроалюмината и растворенного гипса

3Ca0Al.,03-6H ,0--3C aS0^-25H 20 = = ЗСаОАШз • 3CaS04 • 31Н20.

Объем образовавшегося эттрингита примерно в 4,6 раза больше объема твердой фазы СзАН6, существовавшей до реакции, что приводит к разрушению затвердевшего цемент­ ного камня. Гипс в водных растворах'образуется при взаимо­ действии сульфатов с известью.

При применении пуццолановых портландцементов умень­ шается вероятность образования в цементном камне гипса; присутствие гипса .в водном растворе в результате его взаимо­ действия с С2АН7 приводит к образованию низкосульфатных форм гидросульфоалюмината ЗСаОАЬОз CaS0 4 l2H20 , не разрушающих бетон. Сульфатостойкость пуццолановых поргландцементов зависит от минералогического состава цемента

иактивности минеральной добавки.

Всилу аналогичных физико-химических явлений повы­ шается сульфатостойкость и в бетонах, подвергнутых авто­ клавной обработке.

Как известно, значительного повышения сульфатостойкости бетонов обычно добиваются применяя сульфатостойкие портландцемента, т. е. цементы с минимальным содержанием

183

трехкальциевого алюмината. Но, как показал С. В. Шесто­ перов. можно получать сульфатостойкие цементы и на алгоминатных цементах при производстве мокрого домола их с добавкой ССБ и введением повышенных количеств гипса.

тесте, где его образование для бетона неопасно.

В. В. Стольников указывает на повышение сульфатостойкости •бетонов при введении воздухововлекающих добавок, связывая это явление с гидрофобизацией пор в камне, а также с наличием пустот для образования эттрингита.

Помимо указанных видов химической коррозии, связанной с действием на конструкцию внешней среды, бетон может разрушаться вследствие развития внутри его процессов кор­ розии и взаимодействия щелочей цемента с заполнителями, содержащими реакционноспособный кремнезем.

Этот вид разрушения бетона, называемый щелочной кор­ розией, изучен не полностью. Сущность щелочной коррозии заключается в том, что заполнители, содержащие заметные количества опала, халцедона, тридимита, кристобалита или стекловидной фазы, химически взаимодействуют со щелоча­ ми цемента, образуя в местах контакта заполнителя с цемент­ ным камнем водорастворимые силикаты натрия. Со стороны цементного камня эти новообразования оказываются ограни­ ченными полупроницаемой пленкой из гидросиликатов каль­ ция. Пленки гидросиликатов проницаемы для воды и ионов натрия, но непроницаемы для агрегатированных групп мо­ лекул силиката натрия. В результате в ячейках, заполненных силикатом натрия, развивается сильное осмотическое давле­ ние, разрушающее бетон. Коррозия внешне проявляется рас­ ширением и растрескиванием бетона и вытеканием из него силиката натрия.

Если в заполнителях есть активный кремнезем в коли­ честве более 3%, некоторые технические условия не рекомен­ дуют применять для приготовления бетонов цементы, имею­ щие щелочность более 0,6% (в расчете на Na20 ). Не реко­ мендуется также применение добавок солей, содержащих щелочные металлы.

Как показано В. М. Москвиным и Г. С. Рояком, наиболь­ шее развитие щелочной коррозии наблюдается при неблаго­ приятных соотношениях щелочей цемента и реакционноспо­ собного кремнезема заполнителей,'так что вышеприведенные рекомендации не гарантируют полной стойкости бетона.

184

с увеличением объема, что вызывает разрушение конструк­ ций. При температурах 800—900° растрескиваются заполни­ тели вследствие перехода кристаллического кварца в другую модификацию — триднмит.

Чтобы уменьшить вредное влияние свободной окиси каль­ ция, в цемент вводят различные, тонкомолотые добавки: шамот, трепел, туф, золу-унос, молотый доменный шлак и др. Эти добавки при температурах 600—1000° реагируют с окисью кальция, связывая ее в силикаты, алюминаты и дру­ гие соединения, которые .практически не реагируют с водой. В качестве заполнителей применяют породы и материалы, не претерпевающие при нагревании объемных изменений: ба­ зальт, андезит, шамот, кирпичный бой, отвальный доменный шлак.

Соответствующим подбором добавок микронаполнителеп к цементу и заполнителей для бетона удается добиться сни­ жения усадочных деформаций и температурных деформаций цементного камня, одинаковых с деформацией заполнителя.

В нашей стране работами К- Д. Некрасова и др. созданы жароупорные бетоны на основе портландцемента, стойкие при температурах до 1200°.

XII. ДРУГИЕ ВИДЫ ТЯЖЕЛЫХ БЕТОНОВ

Помимо рассмотренных в предыдущих главах тяжелых бетонов «классического типа» на портландцементах с круп­ ным и мелким заполнителем, в строительной практике нахо­ дят применение и другие виды тяжелых бетонов: мелкозер­ нистые, декоративные и полимерцементные. Кроме того, для защиты от сильноагрессивных сред изготовляются спе­ циальные солестойкие, кислотостойкие и щелочестойкие бето­ ны; для приготовления таких бетонов применяются специаль­ ные вяжущие и заполнители, стойкие в соответствующих средах; бетонные изделия с поверхности часто покрывают ан­ тикоррозийными покрытиями. Характеристику бетонов высо­ кой коррозионной стойкости можно найти в специальной ли­ тературе; в нашем изложении они «е рассматриваются.

Мелкозернистый (песчаный) бетон

Мелкозернистые бетоны характеризуются наибольшей крупностью заполнителей 10 мм и менее. Обычно заполните­ лем в мелкозернистых бетонах является только песок

186

крупностью до 5 мм; такие бетоны носят название пес­ чаных.

Мелкозернистые бетоны используются для изготовления немассивных конструкций, главным образом армоцементных, при заводском производстве железобетонных скорлуп и тон­ костенных панелей, формуемых на вибропрокатных станах, а также тротуарных плиток и других изделий по комплексной вибротехнологии Н. В. Михайлова.

Свойства мелкозернистых бетонов подчиняются тем же зависимостям, что и свойства обычных крупнозернистых бето­ нов; однако повышенная пористость и удельная поверхность мелких заполнителей оказывают влияние на количественные выражения этих зависимостей.

В мелкозернистых бетонах количество цемента и воды выше, чем в основных бетонах. Чтобы прочность мелкозер­ нистых бетонов из малоподвижных смесей была примерно равной марке применяемого цемента, расход его должен со­ ставлять около 600—750 кг, а воды 270—320 л на 1 м3 бетона.

Отсутствие скелета крупного заполнителя способствует увеличению деформативности, усадки и ползучести бетонов.

Вместе с тем мелкозернистые бетоны обладают и положи­ тельными свойствами, связанными со значительно большей однородностью структуры из-за отсутствия крупного запол­ нителя.

В качестве заполнителей для мелкозернистых бетонов не­ обходимо использовать пески, удовлетворяющие по зерновому составу требованиям ГОСТ 10268-62, причем лучше более крупные. Целесообразно применять фракционированные пес­ ки и производить опытные подборы сочетания фракций для получения минимальных значений пустотности и удельной поверхности заполнителей.

Использование мелких рядовых песков приводит к значи­ тельному повышению водопотребности бетонных смесей и еще большему расходу цемента. Особенно ухудшают технологи­ ческие свойства мелкозернистых бетонов пески с большим содержанием частиц мельче 0,3—0,6 мм и пылеватых и гли­ нистых фракций1.

Цементы для мелкозернистых бетонов желательно приме­ нять зысокомарочные из чистых клинкеров с большим содер­

1 В настоящем разделе рассматриваются мелкозернистые бетоны, а не строительные растворы, для которых содержание глины полезно вследствие повышения водоудерживающей способности и пластификации смеси.

187

жанием алита для обеспечения наибольшей плотности цемент­ ного камня в бетоне.

Удобоукладываемость мелкозернистых бетонных смесей можно определять различными способами. Для подвижных смесей пользуются конусом СтройЦНИЛа, для малоподвиж­ ных — показателем растекаемости конуса на встряхивающем столике; удобоукладываемость жестких смесей определяют при помощи технического вискозиметра или по упрощенному способу Б. Г. Скрамтаева, используя конусы с диаметром нижних отверстий 10 и 7 см, установленные в формы соответ­ ственно 10X10X10 и 7X7X7 см.

Удобоукладываемость мелкозеристых бетонных смесей увеличивается при повышении их водосодержания и зависит от соотношения цемента и песка. Правило постоянства водо­ содержания для этих смесей неприменимо. Только при опре­ деленном соотношении песка и цемента смесь будет иметь наилучшую удобоукладываемость. Оптимальное соотношение Ц/П 1 :4 для крупных и 1: 1 для мелких песков.

В структуре песчано-цементной бетонной смеси Ю. М. Ба­ женов рассматривает четыре характерные реологические зо­ ны, зависящие от соотношения цемента, песка и воды, обес­ печивающего требуемую удобоукладываемость смеси (рис. 62).

Первая зона — это «жирные» смеси с соотношениями це мента и песка выше 2,3; зерна песка в таких смесях находят­ ся на значительных расстояниях друг от друга и вязкость смеси определяется главным образом ее цементоводным от­ ношением. Уменьшение содержания цемента в смеси снижает ее водопотребность почти по прямой зависимости. Вызванное уменьшением цемента увеличение песка в смеси незначитель­ но влияет на ее вязкость и только несколько искривляет ука­ занную зависимость. При вибрировании такие смеси склонны к расслоению из-за оседания зерен песка.

Вторая зона характеризуется отношениями цемента и пес­ ка от 1/4 до 2,3, т. е. включает составы практически применяе­ мых конструктивных мелкозернистых бетонов. В цементно­ песчаных смесях второй зоны увеличение содержания песка уже более значительно сказывается на вязкости смесей, и хо­ тя их водопотребность падает с уменьшением цементопесча­ ного отношения, кривая водопотребности более полога, чем в первой зоне. При использовании мелких песков их влияние на повышение вязкости больше и кривая водопотребности пойдет выше и более полого, чем в случае применения средних песков.

188