ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Кальций сернокислый (гипс) CaSO4

То, что гипс нельзя добавлять в цемент, знают все более-менее грамотные строители - бурное ускорение схватывания и твердения цемента на первых по­рах совсем скоро сменится практически полным его разрушением. Виновником этого безобразия будет гидросульфоалюминат кальция - эттрингит. 0бразо - вываясь в цементном камне, в присутствии повышенных дозировок гипса это вещество сильно увеличивается в объеме и буквально разрывает цементный камень в порошок.

Между тем, как известно, гипс замедляет схватывание цемента (не путать с твердением!). Поэтому при изготовлении цемента гипс в обязательном порядке добавляют к клинкеру при его помоле. Механизм действия гипса на сроки схваты­вания цемента заключается в понижении растворимости безводных алюминатов кальция в растворе CaSO4 и в образовании пленок гидросульфоалюмината каль­ция на поверхности зерен цемента. Сроки схватывания цемента, а отсюда и требу­емая добавка гипса, зависят от его минералогии (точнее, от содержания в цементе трехкальциевого алюмината С3А) и концентрации извести СаО в начальной ста­дии гидратации. Так, стоп, Остапа понесло... Перехожу на нормальный язык.

Итак, гидросульфоалюминат кальция - эттрингит (дальше я буду называть его по-нашему - «цементной бациллой», а то недолго и язык сломать) вещь, ко­нечно, хорошая и полезная для прочности бетона. Но в разумных пределах, раз­умеется. Степенью этой разумности управляют еще на цементном комбинате, регулируя количество гипса, вводимого при помоле в зависимости от конкрет­ной сырьевой базы производства клинкера. (Цементные комбинаты иногда эту «степень разумности» трактуют на свой лад, и тогда строители получают так называемый цемент-быстряк - от добавления воды он схватывается мгновенно, прямо в бетономешалке.)

Когда мы вмешиваемся в химизм взаимодействия цемента с водой (а это в пенобетонных технологиях сплошь да рядом), следует откорректировать и содержание гипса в цементе. Например, при дополнительном измельчении цемента путем домола или при использовании глубоко гидратированного це­мента (домол в водной среде и даже простое скоростное перемешивание, что, в принципе, по конечному эффекту одно и тоже) мы увеличиваем количество выхода в реакцию трехкальциевого алюмината С3А. Он сам по себе является первопричиной формирования начальной прочности цементного камня, затем, конечно, вступает в действие «тяжелая артиллерия» - силикатные составляю­щие цемента, но их отложим на потом.

Так вот, раз больше вышло трехкальциевого алюмината, значит, без боязни образования «цементной бациллы» можно увеличить и количество гипса.

Очень часто при приготовлении пенобетона мы умышленно увеличиваем количество извести (СаО) в цементной суспензии. Это может быть как известь, введенная случайно - с золой-уносом, молотыми доменными шлаками и т. д., так и вводимая умышленно - в качестве стабилизатора пены, например, при ис­пользовании пенообразователей на основе смеси омыленных жирных и смоля­ных кислот (СДО), а также добавленная для повышения щелочности жидкой фазы при производстве вибровспученных пеногазобетонов. В любом случае, раз уж попала в цементную композицию «внешняя» известь, имеет смысл раз­умно ею распорядиться - пусть подстрахует от образования «цементной бацил­лы», когда мы добавим еще и гипс.

В зависимости от минералогического состава цемента, тонины его помола и условий твердения оптимальное содержание добавки дисперсного полуводного

Гипса колеблется в пределах 5-8 %. В начальные сроки твердения бетона наилуч­шие результаты получаются при использовании высокопрочного гипса и несколь­ко худшие - при использовании обычного полуводного строительного гипса. 0б - разующиеся при добавке гипса кристаллы гидросульфоалюмината кальция обу­славливают быстрое нарастание прочности бетона в начальные сроки твердения.

(Логично предположить, что изобретенное советскими учеными ВНВ вяжу­щее низкой водопотребности, обусловившее настоящий бум в монолитном до­мостроении, продукт сухого домола цемента в присутствии нафталинформальде - гидного суперпластификатора С-3 - также в какой-то мере реализует эту идею. Всегда присутствующие в С-3 остаточные сульфаты грамотно «встречают» повы­шенный выход трехкальциевого алюмината из-за домола. Вполне возможно, что и иные сульфаты, те же тиосульфат и роданид натрия, водимые в составе интенси - фикаторов заводского помола, способны на подобного рода эффекты.)

Свойства бетона с повышенным содержанием гипса в цементе изучались проф. Скрамтаевым Б. Г. и канд. тех. наук Будиловым А. А. При этом были ис­следованы бетоны на портландцементах марок 400, 500 и 600 с содержанием трехкальциевого алюмината более 8 % (высокоалюминатный цемент). Цемент смешивали с добавкой гипса в мельнице, что увеличивало тонкость заводско­го помола. Бетонные смеси имели хорошую жесткость при расходе цемента 350 кг/м3 (с В/Ц = 0.4) и 400 кг/м3 (с В/Ц = 0.35). Как видно из таблицы 6.5.3-1, Дополнительная добавка гипса в суточном возрасте дает увеличение прочности бетона в 2,14-4,66 раза, а в 28-суточном - в 1,1-1,45 раза. Добавка гипса и до - мол цемента позволили получить быстротвердеющий бетон повышенной мар­ки. В возрасте 28 суток прочность бетона достигла 600, 700 и 800 кг/м2.

На основании полученных результатов можно рекомендовать в случае отсут­ствия быстротвердеющих цементов заводского изготовления на заводах и поли­гонах сборного железобетона применение домола цемента и введение повышен­ного количества гипса - не более 8 %. Добавка гипса большего объема приводит к слишком быстрому схватыванию цемента, загустению бетонной смеси и потере ее удобоукладываемости. Поэтому она не может быть рекомендована для тяжелых бетонов, но эту их особенность можно с успехом использовать в производственно - технологических цепочках, где производство бетона и его потребление сконцен­трированы в одном месте, а быстрое схватывание вполне уместно: производство пенобетона, малых архитектурных форм, элементов мощения, прессованных и ги­перпрессованных цементно-песчаных изделий - кирпича, черепицы и т. д.

Еще более эффективным методом является мокрый домол цементов с до­бавкой не только гипса, но и ускорителя. Опыты, проведенные в свое время в ЦНИПСе Г. А. Аробелидзе, показали, что для получения быстротвердеющих бетонов без тепловой обработки очень эффективно применение совместной добавки гипса и хлористого кальция. Так, дополнительная добавка 3 % гипса при домоле высокоалюминатного (С3А = 9%) цемента увеличила его суточную прочность на 89 %. Введение дополнительно еще 2 % хлористого кальция по­высило суточную прочность на 324 % по сравнению с прочностью бетона без всяких добавок. Для низкоалюминатного (С3А=4) цемента цифры не столь впе­чатляющие, но все равно очень высокие - 77 % и 205 %.