Файл: Канцепольский, И. С. Глиеж-портландцемент для гидротехнических сооружений.pdf

ственно.

Образцы-балочки разме­

сказывается уже при затворении цемента 1%-ным рас­ твором NaOH и становится

особенно заметным при затворении цемента 3 и 5%-ными раство­ рами NaOH. Из хода кривых рис. 29 видно, что ввод едкого натрия

Рис. 29. Линейные удлинения образцов во влажном простран­ стве при температуре 18—2о°С в течение 9 мес. в зависи­ мости от конценграиии NaOH в затворителе:

/ —портландцемент Кувасайского завода от 30/X—1968 г., 2 —портландцемент Ахангаранского завода, .У—портландцемент Кувасайского завода для Токто­ гульской ГЭС (ТГП), </—глиеж-портландцемент из Ахангаранского портланд­ цемента и кзылкийского глиежа 1; <5—Кувасайский глиеж-портландцемент (ТГПЦ).

особенно резко сказывается на образцах из портландцемента, а на образцах из глиеж-портландцемента — значительно меньше.

Г л а в а III

ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ ЦЕМЕНТОВ

Скорость реакции цемента с водой зависит от минералогичес­ кого состава цемента, степени гидратации и от водоцементного отношения.

Как и при всех экзотермических реакциях скорость гидрата­ ции увеличивается с повышением температуры.

По Мериману [25] нормальные портландцемента различных американских цементных заводов при твердении в тесте вызы­ вают подъем температуры от 66 до 115°С. Поэтому в массивных сооружениях выделяется большое количество тепла. При медлен­ ном выравнивании температур в затвердевших слоях бетона возникают внутренние напряжения, которые ведут к образованию трещин и даже к катастрофе, как это имело место в 1928 г. в Южной Калифорнии.

В связи с этим особое внимание уделяется вопросу выделения тепла в массивных гидротехнических сооружениях.

Портландцементный клинкер состоит в основном из C3S, С3А, C2S и C4AF. Он содержит небольшое количество свободной СаО, MgO и гипса.

Суммируя теплоту гидратации отдельных минералов, можно подсчитать общую теплоту гидратации цемента.

Приводим величины теплоты гидратации компонентов порт­ ландцемента (кал/г) при их минимальном и предельном содержа­ нии в цементном клинкере:

72

Эти данные свидетельствуют о широком колебании тепловыде­ ления в зависимости от минералогического состава цементного клинкера.

По теплоте гидратации минералы портландцемента располага­

ко 17%.

В бюро стандартов США установлено, что добавка 1,5—2% хлористого кальция несколько повышает выделение тепла C2S и C4AF через 24 часа, понижает тепловыделение С3А и оказывает незначительное влияние на выделение тепла C3S.

При введении 1,5—2% CaCU в портландцементе увеличивается только скорость выделения тепла в течение первых часов тверде­ ния. По данным П. П. Будникова [3], добавка СаС12, А1С13, доло­ мита, обожженного при 700°, в количестве 1—2% повышает проч­ ность цемента, сокращает сроки схватывания и увеличивает теп­ лоту гидратации.

Впервые в США был применен белитовый цемент с содержа­ нием C3S — 20, C2S — 52, С3А — 6 и C4AF— 14%, теплота гидра­ тации которого составила через семь дней— 52, через 28 — 65 кал]г.

С учетом низкой механической прочности в начальные сроки твердения такого цемента в США был получен новый модифициро­ ванный цемент с C3S, равным 45—55%. Теплота гидратации по­ следнего через 7 дней составила 75 и через 28 — 85 кал/г.

В настоящее время в США выпускается пять видов портланд­ цемента: 1) обычный; 2) для умеренной сульфатной агрессии; 3) быстротвердеющий; 4) с малым тепловыделением; 5) высоко­ сульфатостойкий.

Приводим величины теплот гидратации этих видов портланд­ цемента (кал/г) в зависимости от дней твердения по данным Фербека и Фостера [23]:

Установлено, что увеличение удельной поверхности на 100 см2/г Повышает теплоту гидратации в среднем через один день — на 3,2 и через 28 дней — на 1,8 кал/г.

73

Значительный интерес представляют расчетные данные о мак­ симальном повышении температуры бетона в зависимости от рас­ хода цемента (кг/ж3) и водоцементного отношения [27]:

В отношении тепловыделения производственных цементов за­ служивают внимания исследования Каверта [22], получившего во вращающейся печи цементы разного минералогического состава.

Удельная поверхность, прочностные характеристики и тепло­ выделение (методом растворения) полученных цементов приводим в табл. 36.

Т а б л и ц а 33

Результаты испытания производственных цементов (данные Каверта)

П р и м е ч а н и е , Шведские нормы для малотермических цементов по со­ противлению сжатию за 7 дней — 1Ь0; за 28 — 290; за 90 — 420 к Г ) с м -; по теп­ лоте растворения за 3 дня — 50; за 7 — 60 к а л Ц .

Эти данные показывают, что с уменьшением содержания СзА с 9 до 2% может быть получен быстро твердеющий алитовый порт­ ландцемент с таким же тепловыделением, как и у белитового це­ мента, лишь с 7% C3S, но с повышенным содержанием СзА (9%).

Белитовый портландцемент, в котором полностью отсутствует С3А, при повышенной удельной поверхности обнаруживает незна­ чительное тепловыделение и большой прирост прочности с тече­ нием времени. Поэтому он был изучен более подробно.

74

MgO— 1,0; K2O — 0,8; Na20 — 0,05; S 03—2,9; CaO евоб.^-0,2; C3S — 36; C2S — 36; C3A — 0; C4AF— 18; K2S04—1; CaS04—4.

Сопротивление изгибу через семь дней — 35, через 28—51, через 90—87 и через 180—98 кГ/см2; по требованиям шведского стан­ дарта через семь дней — 30, через 28—50 и через 90 — 65 кГ/см2.

Портландцементный клинкер данной пробы перемалывался до разной удельной поверхности. Перемолотые пробы подвергались определению теплот гидратации методом растворения. В резуль­ тате получены следующие зависимости тепловыделения от удель­

Отсюда видно, что при увеличении удельной поверхности с 2400 до 3200 см2/г тепловыделение остается практически без изме­ нения. При большей удельной поверхности тепловыделение замет­ но повышается.

Т а б л и ц а 39

Теплота гидратации разных цементов, опрегеленная разными методами,

В нашей стране изучением тепловыделения цементов занима­ лась А. И. Коршунова [7]. Она определяла тепловыделение цемен­ тов с помощью растворения, адиабатическим и термосным ме­ тодами.

Из табл. 39 видно, что наиболее сопоставимые результаты получаются при определении теплоты гидратации адиабатическим и термосным методами. Метод растворения дает несколько зани­ женные результаты.

75