Добавки в бетон Справочное пособие
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И БЕТОНА
2.3.1. Удобоукладываемость смеси. В целом можно отметить, что хлорид кальция несколько повышает удобоукладываемость и уменьшает водопотреб - ность для получения равнопод - вижной смеси. В сочетании с воздухововлекающими добавками СаС12 также может иногда улучшить этот показатель и немного увеличить количество вовлеченного воздуха и максимальный размер воздушных пузырьков.
2.3.2. Сроки схватывания. Хлорид кальция существенно сокращает время до начала и до конца схватывания, причем а
I о%
1 0,5% 11,0'Л | 7,5% 2,0%
Б)____________________________
10%
10,5% 11,0% 11,5%
J2~0%
І------ 1____ I____ I____ I____ I____ I
0 1 2 3 U 5 5 Сроки схватывания, ч
Рис. 2.14. Сроки до начала (а) и до конца (б) схватывания цементного теста с разными дозами хлорида кальция
Тем сильнее, чем выше его дозировка. Это важно при бетонировании в условиях нормальной и пониженной температур. Влияние хлорида кальция на эти характеристики показано на рис. 2.14 [4].
Не наблюдается прямой корреляции между ускорением сроков схватывания цемента и последующей прочностью бетона. Хлорид кальция как ускоритель схватывания можно применять совместно с другими добавками, например с лигносульфоната - ми; он компенсирует их замедляющее действие, сохраняя во - допонижающий эффект. По некоторым данным, в малых дозах хлорид кальция обладает замедляющим действием. Согласно [95], отношение прочности раствора с 0,0005; 0,005; 0,01; 0,05; 0,5 и 1 % СаС12 к прочности раствора без добав-
! ? 11 ї I '? 1 |
_ |
I |
|
-\> |
- |
> |
|
А ч. |
- |
- „ 1 , , і—і, |
--- UA_ |
20 40 60 80 100 120 140 1601,сут Рис. 2.15. Влияние хлорида кальция (/) и хлорида кальция + лигносульфо - нат Са (2) на усадку при высушивании |
Ки составило соответственно 0,8; 0,6; 0,9; 2; 1,8 и 2,1.
2.3.3. Усадка при высушивании. В целом можно констатировать, что усадка в присутствии хлорида кальция возрастает (хотя имеются и некоторые различия во взглядах по этому вопросу); об этом свидетельствуют и данные рис. 2.15 [4, 96]. Во времени этот процесс имеет тенденцию к затуханию. Аналогичная ситуация наблюдается и при совместном введении хлорида и лигносульфоната кальция. Большая усадка в раннем возрасте может быть обусловлена повышением степени гидратации цемента в присутствии хлорида кальция. Усадку удается уменьшить путем введения сульфата натрия.
2.3.4. Водоотделение. Хлорид кальция уменьшает водоотделение вследствие увеличения плотности и вязкости жидкой фазы. При введении 1 % хлорида кальция водоотделение смесей на цементах типа I, II, III по ASTM снизилось соответственно в 1,08; 1,35 и 1,47 раза [97].
Рис. 2.16. Зависимость пористости цементного камня от содержания хлорида кальция |
—I------ 1----- 1----- Г
------ 0% CaCL2
А) |
12 14 |
60 50 О? S 40 Є |
...... 2%
0 Є CJ 1 |
Зо 20 10 |
------ 3,5%
Є 8 10 12 0 2 14 В Содержание неиспаряемой влаги., %
Рис. 2.17. Зависимость количества неиспаряемой влаги от пористости бетона для В/Ц = 0,25 (а) и 0,4 (б)
По данным [60], при введении до 3,5 % СаС12 пористость уменьшается соответственно увеличению степени гидратации цемента (рис. 2.16), поскольку плотность гидратных фаз ниже, чем безводных. Более сильно снижается пористость в течение первых 24 ч, что совпадает с наиболее интенсивной гидратацией цемента. После 28 сут в большинстве проб пористость уменьшилась на 50 %. Из рис. 2.17 следует, что существует линейная зависимость между пористостью и степенью гидратации цемента, измеренной по количеству неиспаряемой воды [60], независимо от дозировки СаСЬ (до 3,5 %) и водоце - ментного отношения: от В/Ц = = 0,25 до В/Ц=0,4, причем
аналогичная закономерность наблюдается и для цемента без добавок.
Сравнительно большая пористость у образцов с В/Ц= = 0,4, чем с В/Ц=0,25 объясняется повышенным содержанием в них воды. Абсолютная плотность образцов с В/Ц= = 0,4 равна 2190 кг/м3, что соответствует их пористости, равной 22,5 %. Это минимальная пористость, которая может быть получена при В/Ц=0,4 независимо от наличия или отсутствия добавок; чем выше содержание СаСЬ (до 3,5 %), тем сильнее снижается пористость образцов. Однако, согласно [98], при сопоставлении данных, полученных к 7 сут, большей пористостью характеризовались образцы с хлоридом кальция, в основном вследствие повышенного содержания микропор (размеры пор 1—5 нм). Установлено также, что различие в пористости связано главным образом с абсолютной плотностью продуктов гидратации цемента с добавкой СаСЬ.
2.3.6. Удельная поверхность. В присутствии хлорида кальция возрастание удельной поверхности гидратирующегося цемента обусловлено аналогичным увеличением удельной поверхности продуктов гидратации C3S. Введение СаСЬ приводит к увеличению удельной поверхности гидратирующихся портландцемента, пуццолано- вого и шлакопортландцемента с 43,2; 45,4 и 45 м2/г до 73,6; 61 и 198 м2/г соответственно [99]. При этом СаСЬ в большей степени влияет на изменение удельной поверхности при гидратации C3S, чем цемента; его сравнительно незначительное воздействие на удельную поверхность пуццо - ланового цемента связано со слабым влиянием СаСЬ на реакцию между Са(ОН)г и пуццоланами, и, наоборот, сильное влияние на шлаки обусловлено активацией последних в присутствии хлорида кальция. Как видно из данных табл. 2.4, удельная поверхность возрастает с увеличением дозировки СаСЬ, в том числе и при одинаковой степени гидратации цемента [60]; меньшая удельная поверхность образцов при введении 2 и 3,5 % СаСЬ и степени гидратации 70 % по сравнению с образцами, степень гидратации которых всего 40 %, объясняется их старением.
Таблица 2.4 УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ В ПРИСУТСТВИИ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ
|
2.3.7. Морфология. Введение хлорида кальция вносит особенности в структуру цементного камня: в присутствии 2% СаСЬ в нем исчезают волокнистые новообразования, из которых, как и из более широких и плоских гидратов, состоит цементный камень без добавок [98]. Кроме того, в раннем возрасте в цементном камне с хлоридом кальция в большем количестве представлены сетчатые структуры.
По данным работы [60], при степени гидратации цемента, соответствующей 8,2 % неиспаряемой воды, в цементном камне без добавок хорошо различимы игольчатый эттрингит и C-S-H, а также столбчатые частицы Са (ОН)2- Введение 1 % СаСЬ приводит к образованию тонких пластинок C-S-H-фазы, а с увеличением добавки до 2 % структура камня уплотняется и состоит из более тонких частиц. При дальнейшем повышении содержания СаСЬ до 3,5 % структура цементного камня становится губчатой. Однако и с помощью электронной сканирующей микроскопии нелегко установить особенности, присущие структуре цементного камня в результате введения СаСЬ, возможно, из-за гелеобразного характера гидратных новообразований.
В работе [100] при использовании метода горячего прессования цементного теста с добавками хлорида кальция, три - этаноламина и лимонной кислоты была обнаружена разница в прочности образцов по сравнению с эталоном (без добавки), однако не удалось получить никакой полезной информации, позволяющей связать эти различия с микроструктурой камня.
2.3.8. Ползучесть. Добавки хлорида кальция и триэтанола - мина повышают ползучесть бетона. Авторы работы [101] различают ползучесть во влаж - 58 ных и в сухих условиях в присутствии 1,5 % СаСЬ - Ползучесть бетона с хлоридом кальция, нагруженного в возрасте 7 и 28 сут, увеличилась по сравнению с эталоном соответственно на 36 И 22 % .
2.3.9. Выцветы. Влияние хлорида кальция на появление выцветов на совсем ясно. В литературе имеются противоречивые данные по этому вопросу. По-видимому, возможность образования пятен и выцветов связана с высокой гигроскопичностью и растворимостью хлорида кальция.
2.3.10. Морозостойкость. В раннем возрасте бетоны с добавкой 2 % СаСЬ более морозостойки, чем бетоны без ускорителей твердения. В более зрелом возрасте картина меняется. Согласно [102], в присутствии воздухововлекающих добавок бетон менее подвержен шелушению при попеременном замораживании и оттаивании; введение 2 % СаСЬ не снижает эффекта воздухововлекающих добавок.