Юрины заметки про Бетон

В течение последних 20 лет обнаружены некоторые разрушительные химические реакции между заполнителем и окружающим его цементным камнем. Наиболее распространенной является реакция между активными кремнеземистыми составляющими заполнителя и щелочами цемента.

Реакционноспособными модификациями кремнезема являются опал (аморфный), халцедон (скрытокристаллический, волокнистый) и триди-мит (кристаллический). Эти реакционноспособные минералы встречаются в кремнистых сланцах с включениями опала и халцедона, кремнистых известняках, риолитах и риолитовых туфах, даците и дацитовых туфах, андезите и андезитовых туфах и филлитах. Реакция начинается с взаимодействия щелочных гидроокисей, полученных из щелочей (Na20 и К2О), и кремнеземистых минералов заполнителя. В результате образуется гелеобразное вещество, состоящее из силикатов щелочных металлов, при этом происходит увеличение объема заполнителя.

Гель характеризуется значительной способностью к разбуханию. Он поглощает воду с последующим увеличением своего объема. Так как гель заключен в окружающий его цементный камень, то возникает внутреннее давление, которое в конце концов приводит к возникновению трещин и разрушению цементного камня. По-видимому, расширение вызвано гидравлическим осмотическим давлением, хотя оно может быть также вызвано повышающимся давлением еще твердых продуктов реакции щелочей с кремнеземом. Наиболее разрушительным для бетона является разбухание твердых зерен заполнителя. Некоторая часть мягкого геля выщелачивается водой и откладывается в трещинах, появившихся в результате разбухания заполнителя.
Прочитать подробнее »

Введение хлористого кальция в состав бетонной смеси повышает интенсивность нарастания прочности, и этот ускоритель применяют при необходимости бетонирования при пониженных температурах (в районах с температурой от —11 до —7° С) или при срочном ремонте.

Хлористый кальций повышает скорость тепловыделения смеси в течение первых нескольких часов: по-видимому, он является катализатором реакции гидратации C3S и C2S. Гидратация С3А при введении хлористого кальция в некоторой степени замедлена, однако нормальный процесс гидратации цемента не нарушается. Хлористый кальций может быть добавлен к быстротвердеющему и обычному портландцементу. Чем выше скорость твердения самого цемента, тем раньше проявляется действие ускорителя.

Однако хлористый кальций нельзя использовать с глиноземистым цементом. Быстротвердеющий портландцемент в результате добавки СаС12 может достичь прочности 70 кгс/см2 в возрасте 1 суток, в то время как обычный портландцемент может достичь этой прочности только на 3—7-е сутки. К 28-суточному возрасту прочность быстротвердеющего цемента с добавкой и без добавки СаС12 практически одна и та же, но обычный портландцемент с добавкой СаС12 обладает большей прочностью, чем без добавки.

Количество СаС2, вводимое в состав смеси, следует тщательно контролировать. При вычислении требуемого количества можно считать, что добавка 1% веса цемента (СаСЬ) оказывает на скорость твердения такое же воздействие, как повышение температуры на 6°. Добавка хлористого кальция в количестве 1—2% является обычно достаточной. Хлористый кальций ускоряет схватывание, и чрезмерное количество СаСЬ может вызвать мгновенное схватывание. Ниже приведены данные, показывающие влияние СаСЬ на сроки схватывания. Добавка СаС12,
ускоряя схватывание, полезна при ремонтных работах, например когда течь воды должна быть быстро остановлена.
Прочитать подробнее »

В начале этого столетия исследование способов защиты бетонных конструкций на портландцементах от действия вод, содержащих гипс, привело Жюля Вида во Франции к открытию глиноземистого цемента.

По своему составу и некоторым свойствам этот цемент значительно отличается от портландцемента, но техника бетонирования такая же.
В состав цемента входит примерно 40% окиси алюминия (глинозема), 40% окиси кальция, до 5% двуокиси кремния (кремнезема), а также некоторое количество окислов железа.

Следует отметить, что производство глиноземистого цемента отличается от получения портландцемента тем, что сырьевая шихта в первом случае полностью расплавляется в печи. Поэтому во Франции один из-видов глиноземистого цемента получил название «плавленый цемент».
Прочитать подробнее »

Как уже отмечалось, схватывание смесей из портландцемента и глиноземистого цемента происходит ускоренно, а при содержании одного из этих цементов в пределах 20—80% веса смеси может произойти мгновенное схватывание.

Общий вид кривых, подтверждающих эту закономерность, однако для конкретных цементов необходимо проводить пробные испытания. Ускоренное схватывание происходит в результате образования гидрата с4а при взаимодействии извести из портландцемента и алюмината кальция из глиноземистого цемента. Кроме того, гипс, содержащийся в портландцементе, может взаимодействовать с гидроалюминатом кальция, и в результате может произойти схватывание портландцемента.

Смеси этих цементов в надлежащих пропорциях применяют тогда, когда необходимо быстрое схватывание, например для заделки течей, или в конструкциях, возводимых в зоне прилива-отлива, однако конечная прочность бетона из таких смесей весьма низкая.
Прочитать подробнее »

Высокая интенсивность нарастания прочности глиноземистого цемента является следствием его быстрой гидратации, которая в свою очередь вызывает интенсивное тепловыделение.

Оно может составить 9 кал/г на 1 ч твердения, в то время как у быстротвердеющего портландцемента тепловыделение за тот же период не превышает 3,5 кал/г. Однако общее тепловыделение находится в одних и тех же пределах у обоих типов цемента.

Высокая скорость тепловыделения бетона на глиноземистом цементе обусловливает необходимость укладки бетона лишь малыми объемами и не позволяет бетонировать на этом цементе массивные конструкции. Это требование является особенно важным, так как, во-первых, температурные деформации вызывают трещинообразование, что характерно также для бетонов на портландцементе, и, во-вторых, повышенная температура сама по себе отрицательно влияет на прочность глиноземистого цемента.

Влияние температуры очевидно, где приведены значения прочности бетонов, твердевших в течение первых 24 ч при температуре 21,1 и 37,8° С и твердевших в дальнейшем при температуре 21,1° С. Эти данные подтверждают значительное снижение прочности при повышенных температурах.
Прочитать подробнее »

Как отмечалось ранее, глиноземистый цемент был впервые разработан как сульфатостойкий цемент, и он действительно является таковым. Повышенная стойкость к сульфатной агрессии объясняется отсутствием Са(ОН)2 в гидратированном глиноземистом цементе, а также защитным влиянием сравнительно инертного геля и гидрата окиси алюминия, образованного в процессе гидратации.

Следует отметить, что смеси более тощего состава, чем 1 : 8, характеризуются значительно меньшей сульфатостойкостью.
Глиноземистый цемент не подвергается воздействию растворенного в воде углекислого газа, и, следовательно, его применение целесообразно в производстве труб. Этот цемент не является кислостойким, однако он может довольно хорошо противостоять действию слабых растворов ряда кислот (рН более 3,5—4), содержащихся в промышленных сточных водах, за исключением хлорноватой, фтористой и азотной кислот.

С другой стороны, едкие щелочи, даже в слабых растворах, оказывают сильное агрессивное действие на глиноземистый цемент, растворяя гелеобразный глинозем. Химическая стойкость этого цемента к воздействию различных химических соединений изучена Хасси и Робсоном.
Прочитать подробнее »

Замедление схватывания цементного теста может быть достигнуто введением в смесь специальных веществ — замедлителей. Они также, как правило, замедляют твердение теста, хотя некоторые соли могут ускорять схватывание и в то же время снижать интенсивность роста прочности.

Применение замедлителей целесообразно при бетонировании в жарких условиях, когда в результате воздействия повышенной температуры нормальные сроки схватывания сокращаются. Замедленное твердение, вызываемое замедлителями, может быть использовано для получения архитектурной отделки бетонных элементов.

Для этого замедлитель наносят на внутреннюю поверхность стенок формы, что способствует замедлению твердения прилегающего к стенкам слоя цемента. После распалубки форм пограничный слой бетона вычищают, при этом бетонная поверхность приобретает текстуру заполнителя.

Замедляющее воздействие оказывают сахар, производные углеводов, растворимые цинковые соли, растворимые соли борной кислоты и др. На практике наиболее часто применяют те замедлители, которые являются одновременно и пластифицирующими добавками.
Прочитать подробнее »

Наиболее распространенными видами портландцемента являются обычные портландцемента, которые составляют почти 90% (около И млн. т в год) от общего количества всех цементов, применяемых в Англии.

Использование обычного портландцемента (тип I) целесообразно в тех бетонных конструкциях, которые не подвергаются агрессивному воздействию сульфатов, содержащихся в грунтовых или подземных водах. Технические условия на обычный портландцемент приводятся в BS 12:1958*. Химический состав портландцемента должен быть таким, чтобы коэффициент насыщения известью находился в пределах 0,66—1,02.

Ограничение максимального значения коэффициента насыщения известью необходимо для того, чтобы количество извести в клинкере было недостаточным для образования при температуре обжига свободной окиси кальция. Несмотря на важное значение равномерного изменения объема цемента при твердении, стандарт ASTM и многие европейские технические условия на цементы не содержат показателя, ограничивающего содержание свободной окиси кальция.

Со временем в составе и свойствах обычного портландцемента произошли некоторые изменения. В частности, современные цементы характеризуются повышенным содержанием C3S и более высокой тонкостью помола, чем цементы, которые производили 30 лет назад.

Прочитать подробнее »