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

цементного камня. Это подтверждается термографическим анали­ зом гидратированных цементных образцов (рис. 4).

Пробы для анализа готовились путем дробления образцов, их сушки в сушильном шкафу и отделения гидратированного цемента от песка легким растиранием в фарфоровой ступке. Для прекра­ щения дальнейшей гидратации пробы обрабатывались спиртом и эфиром, а затем снова высушивались в сушильном шкафу при>

50°С.

Некоторое количество измельченного песка, несмотря на предосторожности, оставалось в пробах (проходило через сито-

Г\

I

/ \

Рис. 4. Крывые ДТА гидратированных цементов:

/ —брянский пуццолаповый, 2 —семипалатинский пуццолановый, 3 —кувасайский пуццолаиовый, 4—кувасайский бедобавчный.

вместе с цементом). В связи с этим термографический и рентгено­ графический анализы данных проб могут рассматриваться только- с качественной стороны.

На термограммах кувасайского и семипалатинского пуццолановых цементов, твердевших в воздушных условиях, в течение годасохраняются эндотермические эффекты гидрата окиси кальция при 460—500°С (рис. 4). Кроме того, фиксируются эндотермичес­ кие эффекты кальцита при 800—870°, образующегося вследствие карбонизации Са(ОН)г и двухкальциевого гидросиликата; экзо­ термический эффект при 900° и выше характерен для протекания» фазовых реакций извести и кремнезема.

24

На термограммах брянского пуццоланового портландцемента наблюдается совершенно другая картина. Экзотермический эф­ фект здесь фиксируется при температуре 860—900°С и свидетель­ ствует о присутствии гидросиликатов группы CSH(B). На термо­ граммах этого цемента, твердевшего на воздухе, эндотермический эффект появляется при 640°С, что характерно для ватерита; эндо­ эффект кальцита отсутствует. Кроме того, уже через 28 суток твердения на термограммах этого цемента не обнаруживается эффекта гидрата окиси кальция. Последнее хорошо подтвержда­ ется рентгенографическим анализом (рис. 5). На рентгенограммах брянского пуццоланового портландцемента отсутствуют линии

О

4,89 и 2,62 А, характерные для Са(ОН)2.

На термограммах бездобавочного портландцемента фиксируют­ ся эндотермические эффекты гидрата окиси кальция при 480— 520°С и кальцита при 800—820°С, а экзотермических эффектов не наблюдается.

Изучались также линейные деформации этих цементов. Уса­ дочные деформации определялись по методике Гипроцемента в образцах-балочках размером 4X4X16 см из цементного теста пла­ стичной консистенции. При формовке образцов в торцовые стенки вставлялись металлические шарики диаметром 5 мм. После изго­ товления образцы хранились в течение 24 час. в ванне с гидрав­ лическим затвором, а затем переносились на воздух, где происхо­ дило дальнейшее твердение. Усадочные деформации определялись на приборе с индикатором часового типа.

Результаты определения, приведенные в табл. 16, показыва­ ют, что брянский пуццолановый портландцемент при твердении на воздухе обнаруживает усадочные деформации, более чем вдвое превышающие деформации семипалатинского и кувасайского це­ ментов, которые незначительно превышают усадку бездобавочно­ го портландцемента.

Усадка образцов, приготовленных из брянского пуццоланового портландцемента, через два года твердения на воздухе составила 7,12 мм/м, а семипалатинского и кувасайского — 2,17 и 2,93 мм/м соответственно.

Выполненные исследования позволяют следующим образом представить процессы твердения пуццолановых цементов на воз­ духе. При применении высокоактивных минеральных добавок типа трепела или опоки выделяющаяся при гидролизе C3S свободная гидроокись кальция быстро связывается в низкоосновные гидро­ силикаты группы CSH (В), идентифицируемые по экзотермичес­ кому эффекту при 860—900°С. Эти гидросиликаты, как известно,, обладают волокнистой, гелеобразной структурой, и при их карбо­ низации и высыхании обнаруживается значительная усадка твер­ деющего пуццоланового портландцемента. При карбонизации CSH (В) на воздухе происходит разложение его на ватерит и аморфный кремнезем, не обладающие вяжущими свойствами, что>

25

Рис. 5. Рентгенограммы гидратированных цементов:

/-брянский, 2 —семипалатинский, 3 —кувасайский.

Т а б л и ц а 16

Величина усадочных деформаций цемейтов, твердевших на воздухе (эталон — 161,5 мм)

способствует снижению прочности пуццоланового портландцемен­

10000 см2/г), намного повышают водопотребность цемента, что в свою очередь значительно понижает его морозостойкость и уве­ личивает усадочные деформации при высыхании.

При использовании активных минеральных добавок вулкани­ ческого происхождения таких, как витрофиры, а также глиежей, свободная известь в твердеющем пуццолановом портландцементе связывается значительно медленнее и вплоть до года находится в свободном состоянии. В этих условиях, когда жидкая фаза твер­ деющего цемента пересыщена известью, не могут образоваться низкоосновные гидросиликаты группы CSH (В), и активный крем­ незем минеральных добавок, взаимодействуя с известью, образует двухкальциевый гидросиликат.

Карбонизация глиеж-портлаидцемента или цемента с добавкой витрофиров приводит в основном к образованию кальцита вслед­ ствие карбонизации свободного гидрата окиси кальция и двукаль­ циевого гидросиликата. Формирование кристаллических скопле­ ний кальцита при твердении цемента на воздухе и приводит к уве­ личению прочности цементного камня.

Другими словами, кристаллический Са(ОН)2 и кальцит созда­ ют жесткий каркас, прорастающий волокнистыми гидросиликатами кальция (по-видимому, C2SH2). Наличие такого каркаса умень­ шает усадочные деформации цементного камня, тем самым увели­ чивая его атмосферо- и морозостойкость.

Незначительно повышают водопотребность портландцемента добавки вулканического происхождения и глиежи, что положитель­ но сказывается на усадочных деформациях и морозостойкости це­ ментного камня. Частицы добавок вулканического происхождения и глиежи, обладая значительной прочностью, служат также его структурными составляющими как микронаполнители, тем самым в какой-то степени положительно влияя на атмосферостойкость цемента.

Таким образом, физико-химические процессы, происходящие при взаимодействии витрофиров и глиежей с портландцементом при твердении на воздухе, значительно отличаются от процессов, про­

рофиров или глиежей имеют такую же атмосферо- и морозостой­ кость, как и бездобавочный портландцемент. Брянский же трепел очень сильно ухудшает эти свойства.

На основании изложенного целесообразно разделить активные минеральные добавки по их влиянию на морозо- и атмосферостой­ кость портландцемента, а следовательно, и области применения пуццолановых портландцементов на два класса. Пуццолановые портландцементы, содержащие 25—27% добавок вулканического

28