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

Глава II

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ БЕТОНА СО ЩЕЛОЧАМИ, СОДЕРЖАЩИМИСЯ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЕ

Необходимым условием долговечности портландцементного бе­ тона является применение материалов, обладающих равномерно­ стью изменения объема.

Испытания цемента на равномерность изменения объема явля­ ются обязательными, и это требование стандартизовано. Но важ­ ность таких же испытаний для заполнителей до последнего време­ ни не учитывалась.

Серьезное внимание качеству заполнителей для бетона стали уделять только после того, как Стентон [14] в 1941 г. описал раз­

В нашей стране изучением взаимодействия активных заполни­ телей для бетона со щелочами занимались В. М. Москвин, Г. С. Рояк, И. П. Штейерт, Н. А. Саталкина и др.

Рассмотрим некоторые наиболее интересные данные из работ зарубежных исследователей, которые не были опубликованы в на­ шей литературе. Коротко опишем вопрос о составе щелочесодер­ жащих фаз портландцементного клинкера. Процесс взаимодейст­ вия щелочесодержащих фаз, близких по составу к портландцементным шихтам, изучали многие исследователи. Результаты ис­ следований могут быть обобщены в виде следующих выводов.

1. В системе СаО — А120з — Fe20 3 — Si02 — MgO— Na20 об­ разуется Na2O8CaO3Al20 3. Это соединение существует также в быстро охлаждаемом клинкере системы СаО — А120 3 — Fe20 3 —■

— Si02 — MgO — Na20 — S 03 при Na20 /S 0 3 меньше единицы.

При медленном охлаждении клинкера указанной системы об­ разовавшееся соединение Na20 ‘8Ca0'3Al20 3 полностью разлагает­ ся по реакции Na0-8Ca0-3Al20 3 + CaS04 = 3 (ЗСа0'А120 3) +N a2S04.

2. Темная промежуточная фаза портландцементного клинкера

39

3. K20*23CaO-12SiC>2 не является тройным соединением, а пред* ставляет собой твердый раствор К2О в а' — 2CaOSiC>2.

4. Призматическая промежуточная фаза системы СаО—А120з—

— (РегОз)— Si02 — К2О являются метастабильной фазой К С8Аз, содержащей около трех процентов Si02 в твердом растворе. Это соединение менее стабильно, чем NC8A3, и при медленном охлаж­ дении разлагается с образованием С3А.

При содержании КгО в цементной шихте увеличивается коли­

Реакция связывания К20 в портландцементной шихте идет в пер­ вую очередь с образованием K2SO4 при K20 /S03> 1; К20 взаимо­ действует в первую очередь с SO3.

При избытке К20 и быстром охлаждении образуется КС8А3 или К20 находится в твердом растворе в а и а' — C2S. Следовательно, растворение щелочей при затворении цемента водой будет проте­ кать с различной скоростью в зависимости от того, в каких соеди­ нениях находятся КгО и Na20, что, несомненно, будет влиять и на взаимодействие реакционноспособных заполнителей с портланд­ цементом.

Известно также, что щелочи, содержащиеся в портландцемен­ те, отрицательно влияют на водопотребность цемента, способствуют ложному схватыванию, прочность цемента снижается. Поэтому не­ зависимо от содержания реакционноспособных заполнителей же­ лательно получить цемент с возможно малым содержанием ще­ лочей.

Большой интерес представляют работы Ф. Матоушека [24]. Он подробно изучал химико-аналитическим и петрографическим ме­ тодами взаимодействие разных стекол с растворами сульфата нат­ рия, гидроокиси кальция, цементных суспензий. Следует особо отметить его наблюдения за расширением бетонных призм, приго­ товленных с нормальными заполнителями и со стеклом. В работе был применен нормальный портландцемент. Расход цемента на 1 л<3 бетона—300 кг. Готовились бетонные призмы размером ЮХЮХ

40

показывают, что процесс деструкции в призмах со стеклом заметно’ наступает только к девяти месяцам — одному году, причем до этого срока в призмах вместо расширения наблюдается некото­ рая усадка. Но после перехода усадки в расширение этот процесс неуклонно продолжается до 6—6,5 лет. В более длительные сроки - процесс деструкции затихает. Призмы 1 и 2 без стекла, как это вид­ но на рис. 8, в первые сроки имеют незначительные удлинения, но затем удлинение сменяется очень малой усадкой, которая к

7,5 годам составляет 0,017—0,026%.

Длина образцов измерялась через каждые шесть месяцев. Об­ разцы находились в атмосферных условиях, где температура ле­ том доходила до +45°, а зимой — до —20°, поэтому размеры их измерялись в этих же условиях через каждый месяц после суточ­ ного хранения в подвале при температуре 18—22°.

Призмы со стеклом и без стекла после 10 лет были испытаны на сопротивление сжатию и изгибу. Прочность призм без стекла равна 71,7 кГ/см2 на изгиб и 592—на сжатие, а со стеклом—22,0 и 310 кГ/см2 соответственно, т. е. призмы со стеклом сильно корро­ дированы. Их прочность составляет всего лишь 31% на изгиб и 52% на сжатие от прочности призм без стекла, принятой за 100%.

Хотя заполнители для бетона в Англии не являются реакцион­ носпособными, Ф. Е. Джонс и Р. Д. Тарлетон [21] провели интерес­ ное исследование в этом направлении. Для исследования был применен цемент с содержанием 0,18% Na20 и 0,77% К2О, что в пересчете на Na20 составляет 0,7 %• Бетон затворяли на растворе

41

NaOH с таким расчетом, чтобы содержание щелочей в пересчете на

Na20 было равно 1,2%.

Изучалось влияние щелочесодержащего цемента на расшире­ ние призм из цементных растворов с разными заполнителями при хранении в воде с температурой 20°. Призмы готовились с разным водоцементным отношением. Наблюдение продолжалось до се­ ми лет.

Одновременно изучались некоторые реакционноспособные за­ полнители из США.

Данные о расширении призм при сроках твердения 1 и 7 лет •{%), приводимые ниже —

42