книги из ГПНТБ / Методика определения реакционной способности заполнителей для бетона проект

П р е д и с л о в н е

Под реакционной способностью горных пород и заполни­ телей для бетона подразумевается потенциальная возможность коррозии заполнителей в бетонах щелочами цемента. 3 общих чертах коррозия объясняется растворением активного кремне­ зема и образованием гелеобразных продуктов силикатов на­ трия и кальция. Бетон, в котором происходят эти явления, расширяется, в нем появляются беспорядочно ориентированные трещины, вследствие чего сооружение может разрушиться,

Взависимости от активности заполнителя, содержания щелочей в цементе и других факторов, разрушение бетона но* жет быть обнаружено через 10 и более лет, хотя первые при­ знаки коррозии, в виде выделений гелеобразных продуктов, могут наблюдаться значительно раньше. Следует отметить, что реакция "щелочь - заполнитель" не всегда вызывает раз­ рушение бетона.

Внастоящее время отсутствуют действенные мероприя­

ти я, предупреждающие разрушение бетона вследствие корро­ зии заполнителей щелочами цемента. Действующие стандарты ГОСТ 4797-64- "Бетон гидротехнический, материалы для его приготовления. Технические требования"; ГОСТ 10268-62 "Заполнители для тяжелого бетона. Технические требования"; ГОСТ 8267-64 "Щебень из естественного камня для строитель­ ных работ. Общие требования" и другие требуют проводить специальные исследования при наличии в заполнителе аморф­ ных разновидностей кремнезема. Между тем , методика таких исследований не разработана, а термин "аморфные разновид­ ности кремнезема" при всей его неопределенности далеко не охватывает всего перечня реакционноспособных пород и минералов, которые могут быть использованы в качестве за ­ полнителей для бетона.

Известно, что реакционноспособные породы широко рас­ пространены на территории Союза. Примеромч этою можно на­ звать гравийные месторождения Центра, содержащие окрем-

ненные известняки и кремни, песчаники с опало-халцедоно-

2

зыы цементом, встречающиеся в Поволжье, кислые эффузивные породы Кавказа, Казахстана и т .д . Исследования, проведен­ ные ВНИИНерудлм , ЦНИИСом, Гидропроектом и другими институ­ тами, показали, что используемые в качестве заполнителей для бетона породы многих месторождений являются потенциаль­ но реакционноспособными. В связи с этим, шестым Всесоюзным координационным совещанием» по гидротехническому бетону ( г . Тбилиси,1964 г . ) было принято решение о необходимости

унифицированной методики определения реакционной способно­ сти заполнителей для бетона. Этим решением определено уча­ стие в разработке методики ВНИИНеруда, ЦШШСа, НЙИЖБа и других институтов.

Существующие методы определения реакционной способно­ сти заполнителей не могут быть рекомендованы для пользова­ ния из-за сложности и длительности испытаний или из-за игно­ рирования конкретных усл^зий применения заполнителей. Это вызвало необходимость разработки экспресс методов, косвенно ' оценивающих потенциальную способность заполнителей к взаимо­ действию со щелочами, и создания условий, ускоряющих ход реакции при испытанни образцов бетона.

В 1965 г . ВНШНерудом была разработана и разослана для обсуждения первая редакция проекта методики определе­ ния реакционной способности заполнителей для бетона.-В со­ ответствии с полученными замечаниями она была переработана при участии ЦНИИСа и НИМБа и в апреле. 1966 г . рассмотрена

на координационном совещании в НИИЖБе. Основные предложения и замечания участникбв этого совещания учтены в настоящем проекте методики.

4

Минепядаго-петрограФическМ анализ

а) Назначение метода

йинералого-петрографический анализ является предваритель­ ным методом определения потенциальной способности к коррози­ йному взаимодействию со щелочами цемента горных пород и за ­ полнителей для бетона из раз ведываемых месторождений и мате­ риалов, ранее не использовавшихся в качестве заполнителей для бетона. На основании минералого-петрографического анализа устанавливается необходимость проведения испытаний химическим методом или делается заключение об отсутствии реакционной спо­ собности.

К коррозионному взаимодействию со щелочами способны сле­ дующие породы и минералы

1,406 -1,460 . Образуется при низких температурах из гидротер­ мальных растворов (чаще всегс в миндалинах, вулканических по­ род) и в отложениях горячих источников (кремнистый туф ); мо­ жет иметь биогенное происхождение (диатомиты). При раскристаллизации переходит в халцедон. Встречаются в виде отдельных зе­ рен в песке и гравии, цементе песчаников, в туфах, в окремненных породах

Х а л ц е д о н - р L<JZ - скрытокристаллическая разно­ видность кварца тонковолокнистого строения. Цвет молочно-се­ рый, голубой, желто-красный, иногда наблюдается полосчатость или пятнистость. Твердость 6 ,5 -7 , удельный вес 2 ,5 7 -2 ,6 4 .

Под микроскопом видно обычно радиально-лучистое строение. По­ казатель преломления 1,531 -1,539, оптически положительный.

дбразуетия при раскристаллизации опала. Встречается обычно в кремнях (смесь опала, халцедона и кварца), в виде желваков, линз или неправильных образований в осадочных по­ родах.

лее низкими удельными весами и показателями преломления. Тридимит кристаллизуется в псевдогексагональной сингонии, кристобалит - в ромбической. Образуется из кислых вулкани­ ческих стекл ь кайнотипных эффузивах. Часто переходят в кварц. Встречаются исключительно в кислых излившихся поро­ дах .

К р е м н и плотная, часто сланцеватая масса оса­ дочного происхождения, сложенная опалом, халцедоном и квар­ цем. В виде примесей могут присутствовать карбонаты, глини­ стые минералы и пр.

К р е м н и с т ы е п. о р о д и - породы осадочного и метаморфического происхождения, имеющие в своем составе кремни. К ним относятся кремнистые (окремненные)известняки,

щиеся в основном при перекристаллизации глинистых сланцев и близких к ним пород.

Д а ц и т ы и к в а р ц е в ы е п о р ф и р и т ы -

эффузивные аналоги гранодиоритов и кварцевых диоритов.

6

б) Применяемая аппаратура:

Микроскоп поляризационный. Шлифовальный кр уг.

Весы торговые и технические.

Набор стандартных сит. Сушильный шкаф.

Лупы минералогические. Микроскоп бинокулярный. Муфельная печь.

Набор реактивов.

в ) Подготовка пробы.

Для минералого-петрографического анализа отбирают не менее 3-х образцов весом около 100 г от каждой петрографи­ ческой разновидности горной породы. Для анализа щебня (гра­ вия) материал рассеивают на стандартные фракции и от каждой фракции отбирают пробу в соответствии с ГОСТом 8269-64 "Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний" (Табл. I ) .

Таблица I

При анализе песка пробу отбирают с таким расчетом, чтобы количество зерен в каждой стандартной фракцш было не менее 500 шт. Ориентировочный вес фракций в соответ­ ствии с ГОСТом 8735-65 "Песок для строительных работ. Мето­ ды испытаний" приводится в табл. 2»

на пробы каждой фракции разделяют на группы пород и минера­ лов по генетическим признакам и определяют процентное содер­ жание каждой из выделенных разновидностей по фракциям в со­ ответствии с указаниями ГОСТ 8269-64 и ГОСТ 8735-65. Зерна пород и минералов, способные к коррозионному взаимодействию со щелочами цемента, выделяют в отдельные группы по каждой предположительно реакционноспособной разновидности раздель­ но по каждой фракции. Форма журнала для записи результатов петрографического анализа приводится в приложении I .

Образцы исходных горных пород и выделенные в результате петрографической разборки зерна щебня (гравия) и песка, со­ мнительные по содержанию вышеперечисленных пород и минералов, изучают в плоско-параллельных шлифах с помощью поляризацион­ ного микроскопа. (Для изготовления шлифов из зерен песка, последние предварительно цементируют). Состав порода опреде­ ляют, обращая главное внимание на наличие изотропной, тем­ ной, не действующей на поляризованный св е т , массы опала, вулканического стекла, гидрослюд, аргиллита и поляризующего тонковолокнистого халцедона. Указанные образования распре­ деляются в цементирующей массе породы или в порах между ос­ новными породообразующими минералами.

Часть зерен, сомнительных по наличию в них примесей реакционноспособных пород и минералов, прокаливают в му­ фельной печи при температуре 700-800°С в течение 2-3 минут. Растрескивание зерен в течение этого времени указывает на присутствие аморфных разновидностей кремнезема.

В отдельных случаях для выделения зерен реакционноспо­ собных пород и минералов используются специальные методы: микрохимический, термографический, рентгеноструктурный и ДР»

д) Оценка результатов

Горная порода или заполнитель для бетона относится к потенциально реакционноспособным, если при минералого-пе-