Бетонополимеры

Гидратация шлакощелочных вяжущих

Отличие жидких щелочей, щелочных силикатов и алюминатов от кальциевых соединений является их большая растворимость. Поэтому состав веществ, которые участвуют в процессах конденсации в водостойкий камень вяжущих дисперсии отличается от состава веществ, обеспечивающих синтез водостойкого камня на основе кальциев вяжущих.

В частности, гидрозоли кремневой кислоты имеют отрицательный заряд, а гидрозоли многовалентных металлов (железа, алюминия и хрома) – положительный. Поэтому они могут коагулировать кремнекислоты. Водостойкие продукты, возникающие в результате агрегирования гидрозолей, представляют их с коагулированные смеси-гели. Гелевидные частицы адсорбируют щелочные ионы, присутствие которых приводит к синтезу щелочных соединений, в том числе и кристаллической структуры. Особенно сильное коагулирующее действие на щелочной гидрозоль кремневой кислоты оказывают катионы алюминия. При смешении щелочных кремне и алюмозолей, коагулируют водостойкие щелочные гидраты. В результате легко синтезируются практически не растворимые новообразования в виде четырех компонентных систем R 2O *Al2O3*SiO2*H2O.

Гидроокиси щелочноземельных металлов (кальция, стронция, бария) так же коагулируют кремне – и алюмозоли, образуя гели, которые содержат в своем составе окислы щелочноземельных и щелочных металлов, что приводит к синтезу, пятикомпонентных систем R 2O*RO*Al2O3*SiO2*H2O.

Обе системы проявляют гидравлические вяжущие свойства.

Детальные исследования процессов гидратации кремневой кислоты и гидроокисей амфотерных металлов щелочными гидроокисями или их смесями с щелочноземельными, позволил восстановить, что при этом возникает целая гамма вяжущих систем, продукты, гидратации которых возникают в виде хорошо растворимых в воде 2O*Al2O3*H2O, R2O*SiO2*H2O, плохо растворимых R2O *RO *Al2O3*H2O, R2O*RO*SiO2*H2O, малорастворимых R 2O*RO*Al2O3*SiO2*H2O и практически не растворимых R2O*Al2O3* SiO2*H2O щелочных гидратов, а так же в виде малорастворимых щелочноземельных низко основных гидросиликатов RO*SiO2*H2O, а иногда и практически нерастворимых гидроалюмосиликатов RO*Al2O3* SiO2*H2O,

- где R2O – это Zi2O, Na2O, KaO, Rb2O, Cs2O;

RO - это CaO, SrO, BaO.

Гидратация обязательное, но не достаточное условие проявления смесями, содержащими соединения щелочных металлов, гидравлических вяжущих свойств. Вторым условием, определяющим эти свойства, является присутствие в составе продуктов гидратации катионов амфотерных металлов, способных связывать щелочной гидрозоль кремневой кислоты, возникающий в процессе гидратации.

Когда в результате гидратации возникает избыточный щелочной гидрозоль амфотерного металла, что для формирования водостойких новообразований необходимы коагулянты, обладающие кислотными свойствами типа гидрозоля кремневой кислоты. Вяжущие на основе соединений щелочных металлов должны содержать на ряду с щелочными окислами и окисы, обладающие амфотерными и кислыми свойствами. В щелочно-щелочноземельных вяжущих наряду с перечисленными окислами содержатся щелочноземельные окислы, силикаты или алюминаты, которых образуют с щелочными алюмосиликатами твердые кристаллические растворы. К щелочноземельным гидравлическим вяжущим, таких требований не представляется. Достаточная для практических целей водостойкость искусственного камня на их основе обеспечивается уже в случае синтеза трехкомпонентных гидратных систем, типа гидросиликатов или гидроалюминатов.

В качестве заполнителей в шлакощелочных бетонах могут применяться как обычные традиционные заполнители (см. гл. ), так и дисперсные – мелкие пески, супеси, легкие суглинки. При этом такие бетоны на дисперсных заполнителях не уступают бетонам на портландцементе по прочности, водопроницаемости, морозостойкости, и другим показателям (табл. ).

Таблица:

Прочность шлакощелочных бетонов в зависимости от гранулометрического состава заполнителей.

На прочность бетона влияют природа щелочного компонента, расход и основности шлака, содержание шлака, содержание глины, воды (табл. ).

Таблица:

Зависимость прочности шлакощелочного бетона от влажности бетонной смеси.

Таблица:

Зависимость прочности шлакощелочного бетона от природы щелочного компонента.

Раствор состава 1:3 по массе с Мкр=0,9.

Таблица:

Зависимость прочности бетона от расхода шлака и содержания глины в вяжущем.

Таблица:

Зависимость прочности шлакощелочного бетона на гранитном щебне от вида шлака и природы щелочного компонента. Состав смеси: 1:1,7:3,3=Ц: П.: Щ (по массе).

Подбор состава шлакощелочных бетонов.

Сначала подбирается состав шлакощелочного цемента с требуемыми характеристиками с использованием приведенных в пособии материалов и в соответствии с [ ].

Шлакощелочной цемент должен иметь удельную поверхность 3…3,5 тыс.2/г. Для ускорения помола в массу можно вводить активные добавки - эффузивные горные породы, известняки, горелые породы (не более 25% от массы шлака). Марки цемента от 300 до 1000.

Далее подбирается состав бетона с учетом данных настоящего пособия (табл. ) и в соответствии с [ ]. Прежде всего, устанавливается зависимость бетона от соотношения “шлак: затворитель определенной концентрации – 10,15,20%”.

Для этого рекомендуется использовать составы бетонных смесей, приведенные в таблице.

Таблица:

Расход материалов на один замес бетонной смеси.

Общий порядок подбора состава смеси изложен в ГОСТ 27006 (см. гл. ).

Свойства шлакощелочного бетона.

Прочность на сжатие 20…100 МПа, на растяжении –2…6 МПа, марки по водонепроницаемости W4…W20. шлакощелочной бетон имеет хорошее сцепление с арматурой и защищает ее от коррозии. Он обладает повышенной водо и коррозионной стойкостью, водонепроницаемостью, а поэтому его следует использовать в дорожном и ирригационном строительстве, при изготовлении труб, лотков и других конструкций.