Гидравлическая известь, как компонент вяжущего для бетонов автоклавного твердения

Производство автоклавного силикатного бетона основано на использовании преимущественно чистой кальциевой извести. Карбонатные породы, удовлетворяющие требованиям получения воздушной извести, должны содержать не более 80% глинистых примесей (Si02+ + R203), т. е. соответствовать классу А или В ГОСТ 5331—63.

Однако имеются месторождения карбонатных пород, содержание глинистых в которых превышает названные нормы, в силу чего они не входят в баланс запасов сырья для производства извести.

Хорошо известны также некоторые недостатки технологии изготовления крупноразмерных изделии из автоклавного бетона по кипелочной схеме, обусловленные высокой реакционной способностью чистой извести, в частности высокой температурой ее гидратации (гашения) и быстрым схватыванием формовочной смеси, влияющими па качество изделий, смесей этих материалов с известью (так называемое смешанное вяжущее) во многих отношениях улучшает технологию силикатного бетона. Следует ожидать, что гидравлическая известь может дать такой же результат более простым путем.



Характеристика исходных карбонатных пород, использованных для получения из них обжигового компонента, приведена в табл. 1, минералогический состав продуктов, полученных путем обжига исходных карбонатных пород, — в табл. 2. Минералогический состав продуктов обжига рассчитывался на основе состава исходных карбонатных пород с учетом остаточных потерь при прокаливании н нерастворимого остатка.

Экспериментальное определение свободной окиси кальция этилово-глицератным методом (табл. 2) вполне согласуется с расчетными значениями, в силу чего можно считать, что расчетный минералогический состав приблизительно верен.

Указанные в табл. 2 минералы идентифицированы по рентгеновским линиям: белит — 2,78—2,74; 2,44; 2,18; 2,01 и 98 А; алюмоферрнтная фаза — 2,02 н 1,79 А; окись кальция — 2,76; 2,40 и 1,69 А.

На рис. 1 показаны температура и время гидратации продуктов обжига, определенные термосным методом по ГОСТ 9179—59. Из этого рисунка видно, что при понижении гидравлического модуля, т. е переходе от воздушной пл- вести к гидравлической, максимальная температура гашения, обусловленная реакцией СаО + Н20—> Са(ОН)2+<7, резко понижается, что также согласуется с уменьшением содержания свободной СаО в продуктах обжига. Во всех случаях время гашения не превышает 8— 10 мин, т. е. все продукты обжига являются быстрогасящимися.

Для испытания продуктов обжига в автоклавных материалах полученные порошки смешивались с молотым (2000 см2/г по ПСХ-2) люберецким песком (Si02=98,5%), смеси увлажнялись и из них прессовались образцы размером 1,41X1,41X1,41 см. Подбор воды затворения производился по признаку «капли» или «отпотевания». Образцы запаривали в промышленном автоклаве по режиму 3+8+3 ч при 8 ати. Зависимость прочности образцов от вида использованного обжигового материала и от добавки к нему молотого песка показана на рис. 2.

Положение максимумов прочности образцов во всех случаях соответствует

составу низкоосновных гндросиликатов кальция типа CSH(B) и тоберморита, идентифицируемых по рентгеновским линиям 3,02 и 3,07 А и экзотермическому эффекту при 865+110°С.

В этих образцах присутствует около 1°/о неусвоенной окиси кальция. Ее наличие в гидратированных образцах в количестве около 1% как при использовании воздушной гидравлической извести, так и портландцементного клинкера вызвано, очевидно, необходимостью пересыщения реагирующей системы в условиях образования максимального количества низкоосновных гидросиликатом кальция.

Понижение прочности вправо от максимальных значений обусловлено в основном разбавляющим действием непрореагировавшего кремнеземистого компонента (молотого песка) в среде гидросиликатной связки. Основность гидросиликатов при этом изменяется незначительно.

Понижение прочности влево от максимума обусловлено как изменением фазового состава гидросиликатов кальция (повышение нх основности), так и резко увеличивающимся количеством неусваивающегося гидрата окиси кальция, который, подвергаясь самостоятельно перекристаллизации в период автоклавной обработки, разрыхляет структуру твердеющего материала.



Оба эти положения обусловлены изменением фазового состава обжигового компонента, а именно, частичной заменой свободной окиси кальция на белит.

В период автоклавной обработки реагирующая система обогащается активным кремнеземом из белнта, и силу чего основность смеси (С/S) понижается. Требуется повысить содержание основного компонента для увеличения этого соотношения. Но одновременно с этим создаются условия, при которых большая часть реагирующих веществ, в частности кремнезема, участвует в образовании гидросиликатов кальция и меньшая доля его (в виде кварцевого песка) остается инертной, разбавляющей систему. Это и определяет повышение абсолютной прочности.

Таким образом, белит в составе автоклавного вяжущего выполняет двоякую положительную роль: в период

формования (затворение водой) гидрат окиси кальция из него не выделяется, термический эффект гидратации окиси кальция снижается; в период автоклавной обработки белит более активно, чем природный кварц, участвует в реакциях образования гидросилпкатов кальция, при этом образуется большее количество цементирующей связки, прочность повышается.

Стандартные испытания, проведенные согласно «Инструктивных указаний по выбору вяжущих для бетонов автоклавного твердения показали высокие технические свойства автоклавных материалов на основе гидравлической извести. На рис. 3 показаны кривые прочности автоклавного вяжущего на основе воздушной и гидравлической извести.




Образцы с первоначальной прочностью 522 кг/см2 после 18 мес. воздушного хранения имели прочность 592 кг/см5; после того же срока водного хранения — 545 кг/см7 и после 470 циклов попеременного замораживания и оттаивания — 492 кг/см7.

Проведенные исследования показали, что гидравлическая известь является эффективным материалом для производства автоклавных плотных и ячеистых высокопрочных и долговечных бетонов по обычной технологии.