Влияние структуры новообразований силикатных бетонов на их прочностные свойства

Изучению влияния состава гидратов возникающих при твердении минеральных вяжущих веществ, на свойства бетонов посвящено значительное количество исследований. Однако попытки связать прочностные характеристики бетонов, а также некоторые другие их свойства только с химическим составом продуктов гидратации являются недостаточными. Это в полной мере относится к известково-песчаным бетонам автоклавного твердения.

Известно, что иногда бетоны, сцементированные гидросиликатами кальция одного и того же химического и даже минера логического состава, имеют разные показатели прочности Одним из решающих факторов, обусловливающих те или иные свойства материала, может оказаться не химический состав новообразований а форма и размеры их частиц и создаваемая ими структура цементирующей связки.

Познание структуры не только важная, сложная проблема. Петрографическими методами анализа не удается детально изучить микроструктуру силикатных бетонов, так как несмотря на более выраженный рост кристаллов гидросиликатов кальция три автоклавной обработке все же размеры большинства из них лежат за пределами разрешающей способности оптических микроскопов

Что касается изучения системы СаО — Si02—Н20 под электронным микроскопом, то исследователи, применявшие метод суспензий, были фактически лишены возможности наблюдать структуру цементного камня. Кроме Того, большие различия условиях возникновения гидросиликатов в суспензиях и плотных образцах обусловливают большое различие размеров частиц новообразований, возникающих в том и другом случаях

В настоящих экспериментах для изучения структуры силикатных бетонов использовались адсорбционные методы (низкотемпературная адсорбция азота и сорбция паров воды) в сочетании с электронно-микроскопическим исследованием свежесколотых поверхностей Плотных образцов с помощью одноступенчатых шла гино-гутольных реплик О кинетике образования гидросиликатов кальция их фазовых переходах судили на основании данных ронттеноструктурного, дифференциально-термического и химического анализов

Для приготовления образцов использовались гидрат окиси кальция активностью 70—74% и Вольский песок. В пересчете на СаО активность сухих смесей составляла 10, 20 и 30%. Более высокое содержание СаО в смесях по сравнению с составами, используемыми на производстве, было необходимо при выполнении четких характеристик минералогического состава новообразовании в бетоне. Песок применен чистый (5000 см2/г по Товарову) и немолотый в соотношении 1:1.

Использование составов повышенным содержанием 1 промолотого процесс взаимодействия SiO с СаО при автоклавной обработке образцов и позволяло получать бетоны, значительно отличающиеся Друг от друга по структуре и химико-минералогическому составу в более короткие и доступные для проведения экспериментов сроки

Для лучшего сопоставления структур и свойств бетонов, запаренных в автоклаве по различным режимам, все образцы формовались прессованием (до заданного объема) навесок сзвестково- песчаной смеси, имевшей влажность 10% (от веса сухих составляющих)- объемный вес сформованных влажных образцов составлял 1000 г/л. Автоклавная обработка производилась при 8, 12 и 20 атм. Длительность изотермического выдерживания при максимальном давлении составляла 0 (пиковый режим), 2, 4. 8, 16. 24 и 32 ч Скорости подъема и снижения температуры в автоклаве были одинаковыми (60% составов бетонов и режимов автоклавной обработки (puc. 1).



Степень развитости удельной поверхности частиц новообразований определялась также по методу сорбции ими паров воды. Эти определения сделаны для бетонов всех изученных составов и режимов запаривания. Сорбционная способность определялась путем помещения в эксикатор с относительной влажностью 29% предварительно измельченных до прохождения через сито № 0035 и высушенных прн 105°С проб силикатных бетонов.

Навески (3.5 г) находились в стеклянных бюксах и выдерживались в эксикаторе над раствором серной кислоты до прекращения увеличения веса, т. е. до установления динамического равновесия с .паровоздушной средой. Это достигалось в сроки не ранее 1,5 .месяцев. Каждая .кривая строилась по результатам. полученным .на пробах, хранившихся одновременно в одном и том же эксикаторе.

Выбранная относительная влажность спеты находится в средней части влажностного интервала, обеспечивающего образование твердых частиц слоя воды. ПОЭТОМУ количество адсорбированной воды в процентах от веса СУХОЙ пробы СЛУЖИТ пока развитости поверхности матери Следует, однако иметь в виду, что и молекул воды кристаллов бетонами паров воды представлена да рис. 2.

Бетоны, наиболее характерные по своему минералов четкому составу (данные рентгена ДТА и др.), а также по показателям прочности, подверглись химическому анализу с определением свободной СаО, растворимого Si02 (вступившего в реакцию с СаО) и кристаллизационной воды.

На основании этих анализов определено содержание новообразований в бетонах и рассчитаны величины удельной поверхности их частиц (по адсорбции азота) а также показатели сорбции воды. В этих .расчетах относительно час тип исходного кварца не учитывалась. Определение удельной поверхности новообразований упрощалось тем, что в бетонах, ДЛЯ КОТОРЫХ ПРОВОДИЛИСЬ эти вычисления. свободный гидрат окиси кальция отсутствовал.

При определении показателей сорбции новообразованиями паров воды вносилась поправка, учитывавшая сорбцию свободным гидратом окиси кальция. Исходный Са(ОН)2 сорбировал 0,69% воды по веоу. Возможная его перекристаллизация при автоклавной обработке «е принималась во внимание. Данные этих определений (ом. таблицу н рис. 1 и 2), а также результаты рентгенографических, дифференциально- термических, петрографических и электронно-микроскопических последований позволяют сделать следующие выводы.