Вяжущие и бетоны из карбонатно-кремнеземистых пород —

В других опытах автор вводил в обычный и быстротвердеющий (приготовленный на молотом в вибромельнице цементном тесте) бетоны 5 и 10% специально приготовленного гидрата (практически стопроцентного) цемента Николаевского завота (БТЦ), в составе которого можно было предположить значительную роль. Введение этого гидрата заметно понизило прочность как пропаренных так и непропапенных обычных и быстротвердеющих бетонов.

В серии опытов, выполненных сов честно И. А Смирновой В Б Ратиновым и автором, было проверено влияние на некоторые свойства бетонной смеси и бетона введения других «кристаллических затравок» — тоберморита, гипса, гидросульФоалюмниина не обнаружен при введении тоберморита, остальные добавки давали некоторый эффект, причем наиболее полезной оказалась добавка гипса.

Таким образом, введение «кристаллических затравок» из лоберморита не повышает прочности бетона, а добавки, содержащие, видимо афвиллит,— снижают его прочность. Эти Факты нельзя объяснить с позиций Ле-Шателье, так как кристаллические затравки рассматриваются как готовые центры кристаллизации. Если же считать гидратацию твердофазовой, то эти «затравки» являются инертными заполнителями, не могущими повысить прочность бетоне; отрицательное влияние крупных кристаллов афамллита может быть, предположительно, следствием слабого сцепления с тоберморитом.

Рассмотрим пример. Цементное тесто содержит 100 кг цемента Белгородского завода и 50 л воды. Через сутки будет гидратировано (по опытам ВНИИЖелезобетона) около 25% всего цемента, т. е. 25 кг, а в нем 0,59 — 100 0 25 = = 14 8 кг С S, куда входит 10,9 кг СаО н 3,9 кг Si02 Предельная раствори мость окпеп кальция в воде 1,2 г/л или 00 г на 50 л Прн твердении по Ле Шателье количество условных циклов растворения н осаждения окиси кальция должно быть 181, а длительность одного цикла 8 мин, в то время как в цементном тесте концентрация СаО в 1.2 г/л достигается лишь через несколько часов Так как концентрация Si02 в насыщенном растворе гидрата окиси кальция по Холстеду—Лоу рейсу состлвяет 0,0025 г/л, то условный цикл растворения и выпадения в осадок Si02 должен составить 2.8 сск

Возможную скорость растворения и соединения Si02 с СаО можно подсчитать по опытам Холстеда и Лоуренса В раствор СаО в воде с концентрацией 0.50 г/л вводили коллоидный порошок кремнезема с удельной поверхностно 2.2 млн. см2/г: с помощью магнитной мешалки порошок Si02 удерживали во взвешенном состоянии с однородной концентрацией в объеме. Через I ч количество СаО в растворе уменьши лось в 2 раза, до 0 28 г/л, а концентрация в растворе SiOo изменялась мало и составляла около 0.006 г/л.

В нашем примере в 50 л волы может связаться по 500 28=14 г СаО в 1 ч. или ло 335 г СаО в сутки вместо 10900 г т. е. в 32 раза меньше, чем это имеет место в реальном цементном камне Но так как в цементном тесте нет суспензии коллоидного 02. а содержание в растворе СаО значительно

В Научно-исследовательской лаборатории строительных материалов Дальневосточного политехнического института проводится комплексное изучение карбонатно-кремнеземистых пород Камчатки как сырья для производства вяжущих н бесцементных бетонов.

Карбонатно-кремнеземистые породы состоят в основном из пелитоморфных зерен кальцита с неравномерно распределенной примесью опала, с сетью прожилок из зернистого кальцита В породе встречаются частички глины, кварца, роговой обманки, аморфный глинозем.

Удельный вес породы 2,8—2,9 г/см3, объемный вес 2,7—2,8 г /см3, пористость незначительна, прочность прн сжатии составляет 500—900 кг/см2, коэффициенте, чем 0,58- 0,26 г/л. то скорость реакции через водный раствор уменьшится в десятки раз, т е. она будет по крайней мере в 100 раз меньше, чем это требуется для гидратации цемента по Ле Шателье; с этим количественно можно не считаться.

В связи с этими расчетами следует обратить особое внимание на данные о том, что «гидравлическая активность выделенного нз СаО кремнезема оказалась немного больше, чем у брянского трепела и реактивной Si02. Гидравли ческая активность прокаленного образна Si02 снизилась по сравнению с не- прокаленным примерно в 2 раза»4.

Из сказанного можно сделать только один вывод: после извлечения одной молекулы СаО нз QS — термодинамически неустойчивого по отношению к C2S и СаО — возникает «молекулярнопористая» структура CS. которая способствует чрезвычайно энергичному химическому соединению Si02 в твердом состоянии с растворенной в воде СаО- Итак, можно считать твердо установленным. что уже через 0,5—2 ч послед затворения цемента водой подавлябщая часть процесса гидратации C S и CS является либо топохимической, либо иной, но с образованней, гидратов кальциевых силикатов непосредственно на месте встречи компонентов, образующих молекулу гидрата, без заметного переноса вещества новообразований.

Приведенные в статье данные, по мнению автора, решают проблему механизма гидратации портландцемента следующим образом в течение самого раннего периода (05—2 ч) гидратация C.,S и C2S может протекать в значительной мере по кристаллизационной схеме, но да гее. подавляющая часть гидратации протекает по топохимической схеме без заметного переноса вещества через раствор со сращиванием набухающих концентрически исходных зерен цемента, чем и определяются прочность и другие свойства цементного камня.

Своеобразное природное сочетание в породе окиси кальция — 25—38% и кремнезема — 23—49%, а также образование силикатов и алюминатов кальция в процессе поводы позволяют получать воздушное гидравлическое вяжущее, а также бетоны пропаренные и автоклавного твердения

Для приготовления вяжущего порота дробилась то крупности мелкого щебня, обжигалась при температуре 300 в течение 4 ч, а затем измельчалась в ш фовой мслышце то тонкости помола цемента. Для бетона без заполнителя осуществлялось измельчение породы до остатка 10% на снте с отверстиями 0,3 ни

В качестве заполнителя применялся обычный песок средней крупности с содержанием кремнезема 78,4% и вулканический шлак фракции песка с объемным весом 1000 кг/м3 и содержанием кремнезема 54,3%.

Изменением расхода вяжущего, расхода воды, а соответственно и режима уплотнения получены различные марки бетона от 150 до 600 кг/с при объемном весе 1700—2100 кг/м3.

Бетоны автоклавного твердения получены при режиме тенловлажностной обработки 3+84-3 ч при давлении 8 атм. Для пластичных смесей оптимальным оказался расход вяжущего в количестве 40% (при активности бетонной смеси 13%).

Представляют интерес высокопрочные бетоны автоклавного твердения для крупноразмерных армированных конструкций на основе вяжущего из карбонатно-кремнеземистой породы без заполнителя и с заполнителем: песком, вулканическим шлаком, щебнем тяжелых горных пород.

Предел прочности при растяжении бетона ( Rp) на вяжущем из карбонатнокремнеземистой породы определялся при испытании размером 10х10х40 си на изгиб, кубов 10х10х10 см методом раскалывания и призм I0X X10X70 си с уширенными концевыми частями на осевое растяжение.