Автоклавная обработка, фазовый состав и физико-механические свойства газошлакобетона —
Силикатная и алюмосиликатная связки. образующиеся при тепловлажностной обработке, определяют основные физико-механические и деформитивные свойства материала. Вид и количество возникающих соединений в свою очередь зависят от температуры и длительности периода изотермического прогрева автоклавной обработки.
В настоящей статье приводятся результаты изучения влияния запаривания газошлакобетона на прочностные и физико-механические свойства при одновременном исследовании возникающих новообразований, уточняется связь прочностных показателей и режима обработки, что облегчает выбор оптимального срока явтоклавирования в зависимости от требуемых свойств.
Определение динамического модуля упругости проводилось ультразвуковым резонансным методом с помощью прибора ИЧМК-3, прочность на изгиб определялась согласно ГОСТ 8462—57.
Опыты проводились в основном па газошлакобетоне объемного веса 700—750 кг/м3 четырех составов, приведенных в табл. 2 (в % по весу).
Тепловлажностная обработка осуществлялась по режимам:
1 — пропаривание при атмосферном давлении и температуре 95°С в течение 8 ч и 16 ч,
2— автоклавная обработка при 4 атм течение 8 ч,
3— то же, при 8 атм в течение 4, 8 и 12 ч. —, при 12 атм в течение 4 и 8 ч.
Основным методом изучения фазового состава явился рентгеноструктурный анализ.
В ходе автоклавной обработки газошлакозолобетона наблюдается снижение содержания SOj. После пропаривания содержится 3—4° z-SiOj, после запаривания при 4 и 8 атн — около 2V0, а при 12 атм — менее 1%.
По данным химического анализа после пропаривания газошлакобетон как на золе, так и на песке содержит около 1—1,5%. СаО в случае автоклавной обработки при 4 атм это количество снижается вдвое, при 8 и 12 атм составляет лишь 0.4—0.2/«»-
Новообразования в пропаренном газо-шлакозолобетоне представлены одноосновным гидросиликатом CSH(B). количество которого при 8 и 16 ч выдержки почти одинаково. Эффекты (8,9 А; 4,5 А;3.99 А) на рентгенограммах (р 1) и эндотермический эффект при 190°С на термограммах (рис. 2) свидете ьствуют о присутствии после пропарнзания трехкальуиевого гидросульфоалюманата в основном в низкосульфатной форме ЗСаО Alj03 CaS04 • 12НаО.
Необходимо отметить, что содержание гндросилмкатов после пропарнзания при использовании разных шлакоз отличается незначительно. В пропаренном газошлакозолобетоне наб подаются следы кубического гидроалюмииаа СгАН6.
Обработка газошлакозолобетона при 4 атм вызывает раздвоение эффекта. А на два эффекта: 3.04 А н 3.06 А, что свидетельствует о переходе CS11(B) в тоберморит, причем величина эффекта гидросиликата увеличивается в 1.5— 2 раза (рис. 1). В этом случае образуется небольшое количество гидрограната С3А08Н44 (2J6; 2,25; 1,097 А), гипс выделяется в виде ангидрита CaS04 (3,49 А). Наблюдаются следы гидросульфоалюмината кальция в низкоосновной форме и кубического. В случае использования вместо золы четко выражен отсутствуют.
Материалы на основе отвального и мартеновского шлаков содержат примерно те же новообразования, что и на основе гранулированного шлака, но в меньшем количестве Наличие изотермического эффекта на термограммах газошлакозолобетона при 860—9|0°С свидетельствует о высокой степени замещения SiC>2 на AI2O3 в тобермориге (рис. 2).
При давлении 12 атм и выдержке 4 ч количество новообразований почти такое же. как и при 8 атм и выдержке S ч. Увеличение времени выдержки при 12 атм с 4 до 6 ч увеличивает количество новообразований на 25—30°/«. Газошлакобетон, полученный па основе песка с содержанием 35 свободной Si02, содержит после автоклавной обработки при давлении 12 атм только 20% свободной Si02, т. е. связывается около 15% кварца. В газошлакозолобетоне количество гидрограиатов С3АН4 пои давлении 12 атм несколько увеличивается.
Предел прочности прн сжатии у исследованных бетонов при повышении давления тепловлажностной обработки от 0 до 12 атм возрастает (рис. 4). Исключение составляет газошлакобетон на основе гранулированного шлака и песка, показавший наивысшую прочность (80 кг/см2) при давлении 8 атм. Снижение прочности этого материала при увеличении давления до 12 атм связано с чрезмерным увеличением размеров кристаллов тоберморита и ухудшением связи между отдельными кристаллами. Газошлакобетон на основе гранулированного шлака и золы при повышении давления от 8 до 12 ст;.: о увеличивает прочность, так как количество имеющихся в его составе гидрогранатов возрастает. Газошлакозолобетон на основе отвального и мартеновского шлаков повышает прочность как с увеличением давления от 0 до 12 атм, так и времени выдержки с 4 до i2 ч прн давлении 8 атм (рис. 5), что с более полным использованием шлака в процессе автоклавной обработки при повышенном давлении. Однако абсолютная величина прочности материала на этих малоактивных значительно уступает прочности, полученной при использовании гранулированного шлака.
Прочность при сжатии пропаренного газошлакобетона практически не зависит от продолжительности выдержки и не превышает 30—35 кг/см2.
На рис. 5 видно, что для газошлакобетона на основе гранулированного шлака оптимальной является выдержка при давлении 8 атм в течение 8 ч.
Изменение прочности на растяжение при изгибе происходит в основном аналогично изменению прочности при сжатии с той тишь разницей, что относительно большие величины прочностей изгиб достигаются при несколько боле» низких величинах давления и продолжительности автоклавной обработки. Действительно, наибольшая величина прочности на изгиб для газошлакобетона на основе гранулированного шлака н песка достигается при давлении 4 атм и выдержке в течение 8 ч, для газошлакобетона на основе гранулированного шлака и золы — при 8 атм и выдержке 4 ч.
Для материала на отвальном шлаке — при 8 атм и выдержке 8 ч.
Отношение прочности при изгибе к прочности при сжатии может служить мерой хрупкости материалов Величины отношений прочности при изгибе к прочности при сжатии во всех случаях достаточно величин, причем наибольшие значения достигаются при 4 атм (8 ч) или 8 атм (4 ч). При усилении интенсивности автоклавной обработки хрупкость материала возрастает.