Влияние хлористого кальция на кинетику набора прочности в первые часы твердения
Процессы твердения бетона на ранней стадии протекают интенсивней и с большей полнотой, когда его температура повышается, а не наоборот. Это относится как к бетону с ускорителями, так и к бездобавочному. Объясняется это тем, что при более высокой начальной температуре процессы гидролиза минералов, входящих в состав цементного клинкера, протекают интенсивно - начинают образовываться коллоидные массы, но с понижением температуры эти процессы как бы искусственно тормозятся.
Кроме того, известь, выделяющаяся при гидратации цемента, имеет так называемую аномальную растворимость - ее растворимость с уменьшением температуры, наоборот, увеличивается. Поэтому она вновь переходит в раствор из начавших выкристализацию новообразований, частично их разрушая. Таким
|
Минералы цементного клинкера |
||||
|
C3S |
C2S |
C3A |
C4af |
|
|
Без добавки (контрольные) |
0,8 |
0,19 |
1,62 |
0,01 |
|
С добавкой 1 % CaCl2 |
0,78 |
0,26 |
1,47 |
0,25 |
|
Таблица 6.7.1.6-1 Элементарное тепловыделение основными минералами цементного клинкера (за первые 24 часа в кал на 1 % содержания в 1 г цемента) |
Образом, нарушается целостная и упорядоченная структура начавшего образовываться цементного камня, и это приводит к некоторому снижению его прочности на общем фоне твердения.
При постепенном повышении температуры наблюдается обратная картина: процессы твердения протекают плавно, постепенно развиваясь, благодаря чему создается более равномерная, упорядоченная и плотная структура цементного камня. Этому способствует и то, что известь, сначала перешедшая в раствор в большом количестве, затем, с повышением температуры, начинает из него выкристаллизовываться и образовывать либо коллоиды и гели, либо кристаллические сростки. Эти процессы способствуют уплотнению гелей и тем самым увеличению прочности цементного камня.
Исследованиями было установлено количество тепла, дополнительно выделяющегося в присутствии хлористого кальция при гидратации 4 основных минералов цементного клинкера (см. таблицу 6.7.1.6-1).
Анализ таблицы показывает, что добавка хлористого кальция несколько повышает количество тепла за первые 24 часа, выделяемые двухкальциевым силикатом (C2S) и четырехкальциевым алюмоферитом (C4AF), и уменьшает количество тепла, выделяемого трехкальциевым алюминатом (C3A). На тепловыделение трехкаль- циевого силиката (C3S) добавка хлористого кальция почти не оказывает влияния.
Возьмем уже упоминавшийся ранее цемент ПЦ-400 завода «Комсомолец» и на основании данных из этой таблицы произведем подсчеты выделяющегося тепла.
Минералогический состав этого цемента следующий:
C3S - 62,7 %
C^S - 16,4 %
^A - 3,4 %
C. AF - 16,2 %
Для бездобавочного цемента, выделение тепла составит: (62,7-0,8) + (16,4-0,19) + (3,4-1,62) + (16,2-0,01) = 50,16 + 3,12 + 5,51 + +0,16 = 58,94 кал
Добавка 1 % (ХК) позволяет с каждого грамма цемента дополнительно получить 3,27 кал тепла
(62,7-0,78) + (16,4 • 0,26) + (3,4-1,47) + (16,2-0,25) = 48,91 + 4,26 + 4,99 + +4,05 = 62,21 кал
Если принять расход цемента в 480 кг/м3 (типовой для пенобетона), то прирост тепла от добавки в его состав всего 1 % хлористого кальция составит 1569 ккал. Много это или мало? Если перевести цифры в общепонятный формат, то этого количества тепла, в его бензиновом эквиваленте, хватит среднему легковому автомобилю, чтобы проехать более 20 км.
Таким образом, хлористый кальций может быть применен как в работах при нормальных температурах (от +10° С до +25 °С) для ускорения процессов схватывания и твердения, так и в работах при пониженных температурах (ниже + 10 °С). И хотя в обоих случаях он дает значительную интенсификацию процессов схватывания и твердения, в последнем случае (при пониженных положительных температурах) его сравнительная эффективность значительно выше.
