книги из ГПНТБ / Канцепольский, И. С. Глиеж-портландцемент для гидротехнических сооружений

В табл. 17 приведены данные о сульфатостойкости глиеж-псф'т1 ландцемента производственного изготовления с содержанием 30— 32% глиежа, полученного на портландцементном клинкере, состоящем из 2% трехкалышевого алюмината, 18% четырехкальциевого алюмоферрита и 51% трехкальциевого силиката (рис. 6). Такой цемент обнаруживает очень большую сульфатостойкость. В раство­ ре сернокислого натрия с содержанием 20000 мг/л ионов SO^, в

пять раз превышающем верхний предел для сульфатостойкого пуццоЛанового портландцемента, даже значительно разбавленные це­ ментные растворы 1 : 7 цо истечении шести лет твердеют так же,

1969 г. на Кувасайском цементном заводе. В настоящее время суль­ фатостойкие алюмоферритные глиеж-портландцементы произво­ дятся в объеме, полностью покрывающем потребность Узбекистана в них. Значение .этих цементов для республик Средней Азиц труд­ но. переоценить. : j

ВЛИЯНИЕ ГЛИЕЖЕЙ НА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

• Д'ля исследования взят обычный портландцемент Кувасайского цементного завода и глиеж Кзылкийского месторождения с содер­ жанием активного глинозема 3,07% и с активностью по поглоще­ нию извести 30 мг СаО на 1 г добавки.

Примененный портландцемент имел прочность на сжатие через

мельнице с добавкой 3% гипса. Были составлены смеси с содер­ жанием глиежа 10—70%. Из полученных смесей формовались об­ разцы пластичной консистенции. Состав раствора цементной сме­ си и нормального Вольского песка был взят в соотношении 1:4.

До испытания на водопроницаемость образцы хранились сутки во влажном пространстве и остальное время — в воде.

Испытание на водопроницаемость проводилось на приборе Лисса (подобен прибору Амслера), позволявшем изучать одновре­ менно шесть образцов конической формы с высотой 2 см, верхним диаметром — 5 и нижним — 6 см.

Вода при испытании проходила через площадь круга, равную 5 см2. Остальная часть нижней поверхности образца закрывалась резиновыми и кожаными прокладками, не позволяющими воде проникать между образцами и латунной формой, в которую они закладывались во время испытания. В момент испытания образцы

31

плотно (прижимались к стенкам под давлением действующей на них сниЗу воды. Для большего уплотнения их боковая поверхность смазывалась битумом, что исключало возможность фильтрации воды между ними и стенками форм. Образцы подвергались посте­ пенно увеличивающемуся давлению в приборе: первые два часа— 2, затем — 4—5 и 4—10 атм. Прежде чем поднять давление на следующую ступень, подсчитывалось количество воды, прошедшей через образцы.

Таким образом, при избранном методе испытания водопрони­ цаемость цементного раствора характеризовалась количеством воды, проходящей через образцы, при заданных давлениях (атм) и времени воздействия воды (час.).

добавки глиежа увеличивают водопроницаемость цемента пропор­ ционально добавке.

При 28-дневном твердении водопроницаемость цементных раст­ воров с содержанием глиежа в портландцементе до 70% ниже, чем у растворов из чистого портландцемента.

Влияние глиежа на водопроницаемость портландцемента изу­ чалось также во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники в Ленинграде. Исследовалась зависимость водопро­ ницаемости от расхода цемента и гранулометрического состава

32

инертных заполнителей при ручной укладке и с применением вибрадии (табл. 19 и 20). Как видно из таблиц, глиеж-портландце* мент менее водопроницаем, чем портландцемент без добавки

глиежа.

Таким образом, результаты изучения водопроницаемости порт­ ландцемента и приготовленного на его основе пуццоланового порт-

ландцемента с глиежем показывают, что глиеж действительно придает портландцементу большую плотность и водостойкость.

Эти результаты полностью подтвердились при строительстве Учкурганской ГЭС. По данным лаборатории этого строительства при использовании пуццоланового глиеж-портландцемента с рас­ ходом цемента 220—240 кг/м? через 28 дней получается бетон В5—В6, а через 180 — В8.

При расходе цемента 190 кг/м3 через 28 дней получается бе­ тон В2. По данным той нее лаборатории, при работе на пуццолано-

Т а б л и ц а 20

Влияние гранулометрического состава на водопроницаемость бетона на портландцементе и глиеж-портландцементе

(70% портландцемента + 30% глиежа)

вом глиеж-портландцементе необходимая водопроницаемость до­ стигается быстрее, чем прочность бетона.

ЩЕЛОЧЕСТОЙКОСТЬ ГЛИЕЖЕЙ И ГЛИЕЖ-ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

I

Растворимость кремнезема глиежа в растворе крепкой щелочи была определена еще в 30-х годах. По данным работы [15], раство­ римость пуццолановых пород вулканического происхождения в 30%-ном растворе КОН (150 мл в течение шести часов при навес­ ке 0,5 г) составляет: красноводский зеленый трасс— 15,08; крас­ ный— 18,98; артыкский туф розовый— 15,48; красный— 16,78; черный — 25,18; карадагский трасс — 31,36; зыхский пепел — 54,82; пемза, мелочь — 49,62; пемза, орешек — 25,44%.

Для получения сравнительных данных мы обрабатывали пробы глиежа 30%-ным раствором КОН в продолжение шести часов (150 мл раствора на 0,5 г навески). Параллельно устанавливалось выщелачивание кремнезема из Вольского кварцевого песка.

Глиеж и кварцевый песок измельчали до остатка на сите 4900 отв/см2— 25%, в результате чего были получены следующие количества растворимого кремнезема: для пробы 2 — 16,77%; 3— 10,96; 4—34,62; 5—17,91; 5а—19,69; для кварцевого песка — 4,41%.

34

Пробы 2 и 3 были обожжены до звонкого черепка при температуре выше 1000°. Проба 4 слабообожженная.

Пробы 5 и 5а являлись средними для обнажения и применя­ лись в качестве активной добавки к портландцементу. Мы уста­ новили, что растворимость глиежа в крепком растворе щелочи резко уменьшается с повышением температуры обжига. В нор­ мально обожженном глиеже с содержанием активного глинозема

ные клинкеры Кувасайского завода с содержанием щелочей' боль­ ше 0,6%. Химический и расчетный минералогический состав их для проб 1 и 2 соответственно следующий: Si02—22,13 и 21,40;

А120 з—5,75 и 5,60; Fe20 3—5,20 и 5,10; СаО — 64,76 и 65,16; MgO —

данная проба глиежа при длительном обжиге в естественных усло­ виях претерпела такие же физико-химические превращения, как и каолинитовые глины, обожженные при температуре выше 1000°.

На основе портландцементных клинкеров в лабораторной ша­ ровой мельнице с 3%0 гипса были приготовлены цементы с нор­ мальной тонкостью помола: 1) портландцемент без глиежа, 2) гли- еж-портландцемент с 30 % глиежа и 3) то же с 50 % глиежа.

Щелочестойкость цементов определяли в кубиках (3X3X3 см) и стандартных восьмерках пластичной консистенции. Кубики го­ товились в растворе с Вольским песком 1:3, а восьмерки— 1:3 и 1:5. Часть образцов после суточного влажного хранения и 27дневного водного твердения погружали в 2н. растворы КОН и NaOH и 4н. NaOH, где их хранили до испытаний, другую часть оставляли для дальнейшего твердения в воде. На каждый обра­ зец брали 200 мл агрессивного раствора. Воду и агрессивные растворы, где хранились образцы, меняли через каждые три месяца.

Результаты испытаний отражены в табл. 21, 22. В плотных цементных растворах 1:3 образцы-восьмерки как у портландцемен­ та, так и пуццоланового глиеж-портландцемента почти одинаково

35

хорошо сопротивляются действию растворов щелочей. В разбав­ ленных цементных растворах 1:5 глиеж-портландцемент обнаружи­ вает большую щелочестойкость, чем портландцемент без глиежа, особенно в 2н. растворе КОН.

При испытании кубиков в цементных растворах 1:3 глиеж-порт­ ландцемент при всех сроках нахождения в растворах щелочей име-

Т а б л и ц а 21

Щелочестойкость цементов в различных агрессивных растворах

ет большую стойкость, чем портландцемент без глиежа, даже в 16%-ном растворе NaOH.

Заслуживает особого интереса то, что с увеличением содержа­ ния глиежа до 50% щелочестойкость глиеж-портландцемента не только не понижается, а наоборот, повышается.

36

Глава II

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ БЕТОНА СО ЩЕЛОЧАМИ, СОДЕРЖАЩИМИСЯ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЕ

Необходимым условием долговечности портландцементного бе­ тона является применение материалов, обладающих равномерно­ стью изменения объема.

Испытания цемента на равномерность изменения объема явля­ ются обязательными, и это требование стандартизовано. Но важ­ ность таких же испытаний для заполнителей до последнего време­ ни не учитывалась.

Серьезное внимание качеству заполнителей для бетона стали уделять только после того, как Стентон [14] в 1941 г. описал раз­

В нашей стране изучением взаимодействия активных заполни­ телей для бетона со щелочами занимались В. М. Москвин, Г. С. Рояк, И. П. Штейерт, Н. А. Саталкина и др.

Рассмотрим некоторые наиболее интересные данные из работ зарубежных исследователей, которые не были опубликованы в на­ шей литературе. Коротко опишем вопрос о составе щелочесодер­ жащих фаз портландцементного клинкера. Процесс взаимодейст­ вия щелочесодержащих фаз, близких по составу к портландцементным шихтам, изучали многие исследователи. Результаты ис­ следований могут быть обобщены в виде следующих выводов.

1. В системе СаО — А120з — Fe20 3 — Si02 — MgO— Na20 об­ разуется Na2O8CaO3Al20 3. Это соединение существует также в быстро охлаждаемом клинкере системы СаО — А120 3 — Fe20 3 —■

— Si02 — MgO — Na20 — S 03 при Na20 /S 0 3 меньше единицы.

При медленном охлаждении клинкера указанной системы об­ разовавшееся соединение Na20 ‘8Ca0'3Al20 3 полностью разлагает­ ся по реакции Na0-8Ca0-3Al20 3 + CaS04 = 3 (ЗСа0'А120 3) +N a2S04.

2. Темная промежуточная фаза портландцементного клинкера

39