4.7. Сернистые и другие вредные примеси в песке

Наряду с мельчайшими фракциями пыли и глины вредное влияние на бетон оказывают: слюда; рудные и содержащие серу минералы; опаловидные породы; ракушечник в морских и речных песках; органические примеси.

Слюды, которые способны мелко расщепляться по спайности и которые имеют плохое сцепление с цементным камнем, снижают прочность и морозостойкость бетона. При наличии слюды в песке необходимо контрольными испытаниями бетона установить степень вредного влияния её и определить рациональное использование такого песка.

Минералы, содержащие серу (например, пирит), под действием щелочной среды в бетоне или под влиянием атмосферных факторов, могут разлагаться. В результате образуется сульфатная среда, которая вызывает коррозию цементного камня. В качестве сульфатов в песке могут присутствовать самостоятельные минералы – гипс и ангидрит.

Разрушения, которые вызываются действием сульфатных вод, связанные с наличием в песке гипса и других сульфатов и сульфидов, носят название гипсовой коррозии. Наиболее опасно взаимодействие сульфатов с трёхкальциевым гидроалюминатом. В результате образуется труднорастворимый сульфоалюминат

кальция, который кристаллизуется с 31 молекулой воды. Объём его при этом увеличивается в 2,5 раза по сравнению с трёхкальциевым алюминатом [ 38 ].

В 20-х годах ХХ столетия было обращено внимание на незатухающее расширение бетона некоторых гидротехнических и других сооружений, которые подвергались систематическому действию воды. При этом образовывалась сетка трещин на поверхности конструкций. Анализ этих деформаций бетона позволил установить, что они порождались химическим воздействием щелочей цемента с заполнителями, содержащими активный кремнезём в виде опаловидных минералов. Химические процессы вызывают процессы физико-химического характера. Следствием последних является расширение бетона.

При высокощелочном цементе в бетоне в водных условиях образуется насыщенный щелочной раствор. Если заполнитель бетона содержит активный кремнезём типа опала, то последний начинает энергично взаимодействовать со щелочами. В результате образуются соединения силикатов натрия и калия – растворимые стёкла. Таким образом, между водной средой и раствором в порах бетона образуется разность концентраций растворимых веществ. Поскольку цементный бетон обладает свойством полупроницаемости, то в его порах немедленно развивается осмотическое давление. Жидкое стекло может вызывать в бетоне давление до 3 МПа. Это превышает предел прочности бетона при растяжении и неизбежно вызывает образование трещин.

15

Органические примеси в песке представляют гуминовые кислоты. Со щелочными металлами гуминовые кислоты образуют легкорастворимые в воде соли. Так, с оксидом кальция они образуют в цементом бетоне вещества типа сахаратов кальция, которые не способны к твердению. Это отрицательно отражается на качестве бетона: снижает его прочность, замедляет твердение. Если песок содержит много органических примесей, то они вступают в соединение с едким натром.

Для бетона, который применяется в наиболее ответственных сооружениях, следует использовать пески, которые при обработке 3%-ным раствором едкого натра не окрашиваются. При светло-жёлтой окраске раствора песок пригоден только для неответственных конструкций. При тёмной окраске (тёмно-жёлтой, красной или коричневой) песок без промывки не пригоден. Прочность бетона, приготовленного на таком песке, может получиться более чем на 25% ниже.