Влияние низких водоцементных отношений на свойства камня при длительном твердении

В статьях, опубликованных ранее, освещалась проблема зависимости долговечности твердеющих вяжущих, а следовательно, и бетонов от объемной концентрации гидратов, обусловленной водовяжущим отношением в исходных слитных смесях и индивидуальными свойствами вяжущих. На примере твердения полуводного гипса, трехкальциевого алюмината и эттрингита были установлены оптимальные значения водовяжущих отношений (В/В) для каждого вяжущего, обеспечивающие высокие показатели прочности н долговечности в условиях длительного твердения. Общепринятое мнение о том, что с уменьшением водовяжущего отношения даже до самых низких значений (при обязательном сохранении слитности системы) непрерывно увеличивается прочность, оказывается несостоятельным. Эксперименты показывают, что в системах, изготовленных при В/В, пониженных по сравнению с оптимальными, создаются предпосылки к их саморазрушению в сроки, зависящие от свойств вяжущих и степени отклонения от оптимальных значений.

Ниже эта закономерность иллюстрируется экспериментальными данными, полученными при длительном твердении двух цементов. Практическое значение цементов возрастает с каждым годом в связи с ростом производства бетонных п железобетонных изделий из жестких смесей с В/Ц=0,15—0,3 вместо обычных 0,35—0,7. Прочность образцов, изготовленных при низких В/Ц, изучали многие исследователи. Так, Д. Рой и другие показали, что прочность образцов, изготовленных горячим (100—250°С) прессованием при В/Ц=0,1, может достигать 500 МПа.

Ранее исследователи обращали внимание, главным образом, на прочность цементного камня и отчасти — на изменения его объема при твердении в относительно короткие промежутки времени (до 3—6 и реже 12 мес.). Между тем даже у гипсовых образцов, изготовленных при В/Г=0,1—0,15, признаки разрушения обнаруживаются через 2—3 г. Явление саморазрушения объясняется тем, что в образцах, сформованных при В/В, ниже необходимых для полной гидратации, от воды, поступающей в затвердевшую систему извне, создаются предпосылки к образованию новых частиц гидратов. Последние, не имея пространства для размещения внутри затвердевшей структуры, способствуют возникновению в ней внутренних напряжений растяжения, которые постепенно ее расшатывают и обеспечивают дальнейшую гидратацию вяжущего. Такой процесс приводит или к снижению прочности структуры или к полному нарушению ее целостности.

В опытах цементы были получены измельчением клинкеров и 5% двуводного гипса до удельной поверхности 4000 см2/г (табл. 1).

Из цементов формовала образцы с В/В в пределах 0,05—0.25. Начальное содержание цемента (концентрацию) в образцах изменяли от 1,65 до 2,25 г/см3. Из смесей с В/Ц=0,05—0,15 готовили цилиндры 2X2 см прессова- ином при давлении J0—250 МПа (в зависимости от объемной массы). Образцы из пластичных смесей при В/Ц=0,2 и 0,25 размером 2X2X2 ему формовали вибрацией. Цилиндры и кубики через сутки после изготовления взвешивали и измеряли, помещали в 1 эксикаторы над водой, а через трое суток погружали в воду. Образцы испытывали на прочность в водонасыщенном состоянии через 3, 7, 28, 90, 180,J 360 сут., 3 и 5—6 лет твердения при, 20±3°С. Перед каждым испытанием их: взвешивали и измеряли. Затем из измельченных кусочков камня отбирали- пробы, которые высушивали при 105°СЛ до постоянной массы для определения содержания несвязанной воды в расчете на высушенное вещество. Эти про- бы использовали также для определения прокаливанием при 900°С количества связанной воды, которое рассчитывали на прокаленную часть. Плотность исходного и высушенного цемента определяли пикнеметрическим способом. По полученным данным рас-Д считывали объемную массу и общую (абсолютную) пористость образцов. Я Объемную концентрацию новообразованнй, а также относительную пористость в структуре между частичками гидратов (гелевая пористость в затвердевших образцах) определяли по формуле А. В. Волженского и Ю. Д. Чистова При этом учитывали увеличение объема образцов при твердении и, следовательно, уменьшение в них первоначального содержания исходного вещества. Результаты исследования образцов представлены на рис. 1—4 и в табл. 2. Их анализ позволяет сделать 1 следующие выводы.