Влияние остаточных солей на свойства высокопрочного гипса, применяемого в гипсоцементнопуццолановом вяжущих —
Повышение прочности бетона и растворов на основе гипсоцементнопуццолановых вяжущих (ГЦПВ) позволяет расширить область применения гипса. Работами А. В. Волженского и его сотрудников было показано, что это может быть достигнуто, например, путем замены в смешанном вяжущем строительного гипса высокопрочным. По нашим данным, даже значительное повышение марки портландцемента (М 600 вместо М 400) увеличивает раннюю прочность образцов из ГЦПВ всего иа 10—15%, тогда как переход на высокопрочный гипс обеспечивает повышение прочности образцов нз смешанного вяжущего более чем в 1,5 раза (табл. 1) Оказалось также, что способ изготовления гипсового вяжущего играет подчиненную роль: основой получения бетонов из таких композиций является применение вяжущего, полностью или частично состоящего из а-полугидрата.
Из известных способов изготовления высокопрочного гипса подкупают своей простотой методы, основанные на варке удается подучить материал с прочностью по ТУ 31-57 400—500 кг/см2.
К наиболее сложной и трудоемкой операции получения а -полугидрата в растворах солей относится необходимость промывки полученного вяжущего горячей водой оставшихся солей. По данным О. Ф. Баумана и Ю Я. Эйдука, после однократной промывки центрифугированием в вяжущем остается 0.1—0,3% солей, после второй — 0,04—0,08%, после третьей —0.02—0,05%, после четвертой—0,01—0.02%. Поэтому авторы предлагают 4-кратную промывку гипсового вяжущего с одновременной регенерацией раствора. А. В Волженский и его сотрудники предлагают ограничить содержание СаС12 в гипсовом вяжущем 0,03%.
В настоящей статье излагаются результаты ваших экспериментальных исследований в этой области.
Из солей были выбраны такие, которые известны своей эффективностью прн варке гипса, одновременно ускоряют твердение цемента. СаС12 и Са(КО)2. В качестве вяжущего использовался состав 70% а-полугидрата сульфата кальция н 30% пуццоланового портландцемента Брянского завода с с содержанием С3А— 5″о, C3S—53″о к весу, кислой гидравлической добавки — 32% к весу цемента.
Как известно, прочность гипсовых изделий во влажных условиях постепенно снижается в результате перекристализации (рекристаллизации). Из данных табл. 2 следует, что СаС12 н Ca(NO )2 понижая растворимость гипса, не способствуют его перекристаллизации и соответственно снижению прочности, тогда как КС1 п KN03 увелнчвают растворимость гипса, который прн этом понижает прочность во времена в результате интенсификации процессов рекристаллизации, причем тем больше, чем меньше плотность материала.
Следовательно, сохранение солей типа СаС12 после варки гипса не может привести к понижению прочности за счет перекристаллизации гипсовой составляющей. особенно учитывая, что этот процесс, как видно из табл. 3, приостанавливают экранирующие пленки из продуктов гидратации цемента. Из табл. 3 следует, что прочность образцов нз ГЦПВ в присутствии изученных солей в количестве 0,05—0,3% в течение 1 года остается не ниже или превосходит прочность таких же по составу образцов без электролитов. Увеличение количества солей приводит лишь к незначительному снижению прочности образное.
Tаким образом, если исходить из прочности изделий, то можно ориентироваться на технологию варки гипса в солях типа СаС12 без их последующего удаления или только с однократной промывкой полученного. Аналогичный вывод можно сделать и по данным о линейных изменениях образцов из ГЦПВ в воздушно сухих условиях хранения.
Как видно из табл. 4, усадка таких образцов при наличии и в отсутствии электролитов характеризуется близкими значениями. Такая же зависимость наблюдается и для гипсовых образцов.
В условиях хранения при влажности 100% гигроскопические соли приводят к деформациям расширения гипсоцементнопуццолановых образцов и увеличению их веса тем более значительным, чем выше содержание соли. Расширение образцов при относительной влажности 100% сменяется усадкой прн переходе к воздушно-влажным условиям их испытания. Смена знака деформации в образцах происходит тем позднее, чем больше CaCla содержится в их составе; при значительном количестве СаСЬ усадка очень длительное время может не выходить за пределы полученного ранее расширения (рис. 1). Другие исследованные соли сильно чем СаСК на кинетику деформации из смешанного вяжущего при хранении, хотя величина деформации без электролитов.
Ранее было показано, что смена деформаций расширения усадкой стороны, процессам» перекристаллизации в гипсе И гидратации цемента, приводящими к усадочным явлениям, и. с другой стороны, расширением изделий за счет капиллярной конденсации влаги вследствие изменения лоровой структуры материала.
В этих условиях наличие в материале веществ, ускоряющих твердение цемента, должно несколько увеличить его уса тку, что, однако, компенсируется или даже перекрывается обратными по знаку процессами, происходящими в результате уменьшения эффективного диаметра капилляров при гидратации цемента и конденсации влаги за счет понижения давления пара -в связи с наличием в материале указанных солей.
Однако результаты исследования ползучести образцов из гипсоцементнопуциолановых вяжущих в присутствии солей свидетельстве ют о ion, что при этом протекают процессы, могущие в пределе привести к их разрушению. На рис. 2 и 3 показаны суммарные кинетические кривые развития деформаций ползучести и усадки влажных гипсоцех ентилпуццолановых образцов без солей и в присутствии различных количеств СаС1г, Са(ЫОз)2 и KNCh. Как видно, с увеличением содержания соли растут и деформации ползучести образцов из ГЦПВ, причем ползучесть увеличивается в 2—5 раз по сравнению с эталоном — в зависимости от вида, концентрации электролита и плотности материала. Столь интенсивное развитие деформаций ползучести в образцах из гипсоцементнопуццолановых составов в присутствии солей нельзя объяснить специфическим влиянием последних только па гипсовую или только на цементную составляющую этих композиций. В самом деле, ползучесть влажных гипсовых образцов в присутствии электролитов увеличивается незначительно. При исследования показали, что образцы и на основе цемента при наличии солей характеризуются почти такой же, как и без них, кинетикой развития деформаций ползучести.
Таким образом, основной причиной значительного увеличения ползучести образцов из ГИПВ может быть лишь реакция между гипсом и аллюминосодержащими фазами цемента, приводящая к образованию кальция (его высокосульфатной формы— ГСАК). кинетика развития которой изменяется под влиянием вводимых солей.