Уточнение состава кальциевоалюминатных фаз клинкеров различных цементов (стр. 2 )

4.  Кравченко цемент. – М.: Госстройиздат, 1961. – 220 с.

УДК 691.620.19.

д-р техн. наук, профессор, канд. техн. наук, доцент,

канд. техн. наук, профессор, аспирант

Алтайский государственный технический университет им.

Влияние химических добавок на карбонизационную

стойкость бетонов

В технологии бетона термин «химические добавки», в основном, относится к растворимым веществам. В настоящее время большая часть изготавливаемых бетонов содержит химические добавки различного назначения: водопонизители (понижающие водопотребность), замедлители схватывания, ускорители твердения, противоморозные добавки и др. В условиях Сибири наибольшее значение имеют добавки-ускорители и противоморозные добавки, позволяющие проводить бетонирование в холодную погоду и даже при отрицательных температурах. Значительный рост прочности в ранние сроки твердения уменьшает сроки выдерживания бетона, необходимые для достижения паспортной прочности и начала следующих операций в технологическом цикле возведения объектов.

В качестве добавок-ускорителей используются щелочные гидроксиды, растворимые силикаты, нитрат кальция, тиосульфат кальция, формиат натрия, карбонаты натрия и калия, хлориды натрия, кальция и алюминия. Кроме этого, в качестве противоморозных добавок используются нитрат и нитрит натрия, аммиачная селитра, карбамид и др. Широкое применение получили многокомпонентные комплексные добавки. Одним из компонентов большого количества таких добавок является хлорид кальция, благодаря его доступности, низкой стоимости и возможности предсказания эксплуатационных характеристик получаемых бетонов.

Большая часть используемых добавок способна вступать в химическое взаимодействие с продуктами гидратации цемента.

К настоящему времени не выработаны единые принципы оценки эффективности действия различных добавок и не уделяется достаточного внимания изучению их влияния на процессы гидратации цемента и свойства цементного камня, особенно в отдаленные сроки службы.

По мнению многих авторов в процессе твердения бетона происходит многократная перестройка первоначально сформировавшейся структуры с переходом первичных новообразований в более термодинамически устойчивые формы. Изменения состава цементного камня продолжаются и в процессе службы бетонов в условиях действия агрессивных факторов окружающей среды, важнейшим из которых является действие углекислого газа, так как процессы карбонизации часто приводят к уменьшению прочности бетона, увеличению усадки и, в целом, к снижению долговечности.

В работе [1] нами приведены результаты изучения устойчивости продуктов гидратации смешанных вяжущих веществ при действии углекислого газа. Показано, что продукты гидратации вяжущих, содержащих добавки хлористого кальция, гипса, нитрата и нитрита кальция, взаимодействуют с углекислым газом значительно быстрее и в большей степени, чем продукты гидратации этих же вяжущих веществ без добавок.

Карбонизация цементного камня сопровождается образованием нескольких новых фаз, среди которых можно выделить гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2, гидроксогидрокарбонат кальция состава mCa(OH)2∙Ca(НCO3)2∙nH2O, гидрокарбосиликаты кальция, моногидрокарбоалюминат кальция, и возможно, в небольшом количестве, карбонат кальция.

В данной работе представлены результаты определения влияния добавок сульфата, карбоната, формиата натрия, хлорида и нитрата кальция, щавелевой кислоты и карбамида на карбонизационную стойкость цементного камня.

Добавки вводились с водой затворения в количестве 0,5 % от массы цемента, использовался портландцемент марки 500 производственного объединения «Искитимцемент». Из теста нормальной густоты формовались образцы с ребром 2 см, которые твердели в нормальных условиях 28 суток. Обработка углекислым газом проводилась в лабораторном карбонизаторе при давлении 0,4 МПа по методике, описанной в работе [2]. Для исключения влияния пористости на скорость карбонизации, действию углекислого газа подвергались пробы, измельченные до прохождения через сито № 000.

Процесс карбонизации заканчивается через 48 часов, поглощение CO2 прекращается. В естественных условиях время, необходимое для полной карбонизации зависит от пористости бетона, толщины конструкции и влажности окружающей среды. Для обычного бетона при повышенной влажности этот период составляет 12-18 мес.

Зависимости количества CO2 (в мг на 1г исходного цемента), связанного продуктами гидратации, при наличии различных добавок, от времени карбонизации показаны на рис. 1.

Рис. 1. Зависимости количества связанного CO2 в процессе карбонизации гидратированных цементов:

1 – добавка Ca(NO3)2; 2 – добавка CaCl2; 3 – добавка Na2SO4; 4 – без добавок; 5 – добавка щавелевой кислоты; 6 – добавка формиата натрия.

Продуктами гидратации цемента без добавок до окончания процесса карбонизации связывается 326 мг CO2 на 1 г цемента, добавки сульфата натрия, хлорида и нитрата кальция способствуют увеличению количества связываемого CO2 (338, 346 и 358 мг CO2, соответственно). При введении добавок щавелевой кислоты и формиата натрия этот показатель снижается до 300 и 260 мг/1 г цемента. Добавки карбоната натрия и карбамида близки по своему действию к щавелевой кислоте.

При полной карбонизации цементного камня без добавок (количество связанного CO2 – 326 мг/г) в зависимости от состава продуктов карбонизации в карбонатсодержащие фазы может быть связано от 200 до 400 мг кальция, в расчете на CaO (в среднем – 300 мг).

В 1 г цемента содержится около 500 мг CaO. При степени гидратации 75 % в состав гидратных фаз может перейти 375 мг CaO. Таким образом, при полной карбонизации около 80 % CaO из состава гидратных продуктов переходит в фазы, содержащие CaO в составе карбонатов, и 80 % ранее образовавшихся продуктов претерпевают существенную перестройку. Трудно переоценить опасность изменения состава и структуры цементного камня в таких масштабах. Непродуманное использование добавок может усугубить ситуацию.

Из сказанного следует, что при выборе добавок-ускорителей необходимо учитывать их влияние на карбонизационную стойкость цементного камня. Желательно, чтобы в составе комплексных добавок, содержащих компоненты, приводящие к снижению стойкости цементного камня к карбонатной коррозии, были также компоненты, способствующие её повышению.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. , О составе продуктов гидротермального синтеза и их устойчивости при действии углекислого газа // Резервы производства строительных материалов: Межвуз. сборник – Барнаул: Изд – во АлтГТУ, 1997-Ч.1. – 37 с.

2. , О возможности получения высокопрочного золосиликатного кирпича // Труды Алтайского политехнического института. 1973.Вып. 27. 8-10с.

УДК 666.973

, д-р техн. наук, профессор, канд. техн. наук, доцент

Самарский государственный архитектурно - строительный университет

ПЕРСПЕКТИВЫ крупнопанельного жилого домостроения на однослойных керамзитобетонных панелях

Основными ограждающими конструкциями, применяемыми в строительст­ве, являются стеновые изделия из керамзитобетона. Однако их качественные показатели, в основном, теплозащитные, зачастую находятся на не­удовлетворительном уровне.

Одним из путей решения данной проблемы является применение новых технологических решений по умень­шению теплопроводности бетона и организации на его основе производства эффективных наружных ограждающих конструкций.

В современных условиях весьма эффективной является технология приготовления беспесчаных керамзитобетонных смесей и изготовления на их основе однослойных наружных панелей с улуч­шенными теплотехническими характеристиками [ 1 ].

Эффективность данной технологии обусловлена применением новых ус­тойчивых синтетических пенообразователей. При этом для приготовления керамзитопенобетонов возможно использование стандартного оборудования практически без его переделки. Мелкий заполнитель полностью исключается из состава бето­на. Применение керамзитобетона позволяет уменьшить толщину однослой­ных стеновых, что делает их конкурентоспособными со стенами из кирпича и трехслойных панелей.

Всесторонние исследования технологических возможностей и стоимостных показателей технических пенообразователей показали, что наиболее эффективным пенообразователем является технические пенообразователи общего назначения, которые обеспечивают создание слитной структуры керамзитобетона с хорошо развитой системой мелких воздушно замкнутых пор [ 2 ].

Сущность технологии приготовления керамзитобетонной смеси состоит в том, что после загрузки в смеситель керамзита, цемента и воды и предварительного перемешивания смеси в течение 2...3 мин в смеситель подают концентрат технического пенообразователя (например, ПО-6К, ПО-3НП, ПБ-1к, ПБ-2000 и т. п.) и перемешивают смесь до готовности 4...5 мин.

По сравнению со стандартной подачей в смеситель пены, приготовленной из традиционных пенообразователей (клееканифольного, смолосапонинового и т. п.) в пеногенераторе, разработанная технология обеспечивает эффективное вспенивание пенообразователя с образованием устойчивой пены. При этом межзерновое пространство керамзита заполняется поризованным цементным тестом, состоящим из мельчайших замкнутых пор, что обеспечивает получение бетона со степенью поризации до 30 %, пониженной на 10 % плотностью и уменьшенной на 12 % теплопроводностью. Для ускорения твердения бетона используется комплексная добавка “Реламикс”.

Максимальное насыщение беспесчаного керамзитобетона, поризованного пеной, крупным пористым заполнителем при использовании особо стойких технических пенообразователей обеспечивает слитность его структуры, ми­нимальные плотность и коэффициент теплопроводности. Благодаря пласти­фицирующему действию технической пены расход воды затворения снижа­ется до 150 л/м3 и менее, а производственная влажность изделия - до 13 % по объему и менее.

Авторами была проведена работа по обоснованию перехода 10-ти этажных 80-ти квартирных крупнопанельных жилых домов серии “Волга-В”, выпускаемых в 1245 УНР Филиал ФГУП “529 ВСУ” МО РФ, с трехслойных на однослойные керамзитопенобетонные панели для условий строительства в г. Самаре.