|
| |
  |
Перейти на главную Журналы Результаты исследований Богга показали, что обычные портландце-менты выделяют около половины общего количества теплоты за 1-3 суток, около 4-за 7 суток и 83-91% за 6 месяцев. Тепловыделение зависит от химического состава цемента и представляет собой сумму теплот гидратации всех составляющих цемента. Из этого следует, что если известен состав цемента, его тепловыделение может быть определено с высокой степенью точности. Ниже приведены типичные значения теплоты гидратации чистых клинкерных минералов. Следует отметить, что между тепловыделением и вяжущими свойствами каждого клинкерного минерала зависимости нет.
Вудс, Стейнор и Старк провели испытания ряда заводских цементов, и, используя метод наименьших квадратов, рассчитали участие тепловыделения каждого отдельного клинкерного минерала. Они получили уравнение следующего типа: тепловыделение 1 г цемента равно 136(Сз5) + +62 (c2s) +200 (СзА) +30 (C4AF). Так как в раннем возрасте гидратация отдельных составляющих протекает с различной скоростью, то скорость тепловыделения, так же как и общее количество тепла, зависит от состава цемента. Из этого следует, что снижением процентного содержания наиболее быстро гидрати-рующихся компонентов (С3А и C3S) скорость тепловыделения бетона в раннем возрасте может быть снижена. Тонкость помола цемента также влияет на скорость тепловыделения при гидратации: увеличение тонкости помола ускоряет реакции гидратации и выделение тепла, однако общее количество выделенного тепла не зависит от тонкости помола цемента. Влияние СзА и C3S на тепловыделение можно видеть на рис. 1.9 и 1.10. Для многих областей применения бетонов умеренное тепловыделение является положительным фактором и производство соответствующих цементов было организовано. Один из таких цементов - портландцемент с умеренной экзотермией - подробно рассматривается в следующей главе. Скорость тепловыделения этого и других цементов показана на рис. 1.11. Расход цемента в смеси также будет влиять на общее количество выделяющегося тепла -это может быть использовано для регулирования тепловыделения. ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА В предшествующих разделах было показано, что тепловыделение цемента является аддитивной функцией его минералогического состава. По-видимому, различные гидраты сохраняют свою идентичность в цементном геле, который можно рассматривать как дисперсную физическую смесь, состоящую из сополимеров гидратов. Дальнейшие подтверждения этого были получены на основе измерения удельной поверхности гидратированных цементов, содержащих различные количества C3S и C2S. Результаты измерений согласуются с определениями удельной поверхности гидратированных C3S и C2S. Кроме того, количество воды для гидратации соответствует принципу аддитивности отдельных компонентов. Этот аргумент, однако, не распространяется на все свойства цементного камня, а именно на усадку, ползучесть и прочность; тем не менее минералогический состав дает некоторое представление об изучаемых свойствах материала. В частности, минералогический состав цемента определяет скорость тепловыделения при гидратации и стойкости цемента к сульфатной коррозии. Предельно допустимые значения содержания отдельных клинкерных минералов для различных видов цемента приводятся в технических условиях ASTM 150-56 (табл. 1. 5). Таблица L5. Предельно допустимое содержание в % отдельных клинкерных минералов в цементах различных типов по ASTM С 150-56
 28 90 180 Возраст 6 сутках Рис. 1.12. Интенсивность роста прочности отдельных клинкерных минералов при гидратации О различии в скорости гидратации в раннем возрасте C3S и C2S - двухсиликатов, в основном обеспечивающих прочность цементного камня,- уже упоминалось ранее. Считают, что рост прочности в течение первых четырех недель обусловлен в основном C3S, а рост прочности в последующий период твердения обеспечивается преимущественно C2S. В возрасте около года оба эти клинкерных минерала примерно в равной степени оказывают влияние на величину конечной прочности. Было установлено, что прочность цементного камня из C3S и C2S в возрасте 18 мес. составляет 703 кгс/см, в возрасте 7 суток C2S имеет низкую прочность, в то время как прочность C3S - около 422 кгс1см. Интенсивность роста прочности отдельных клинкерных минералов приведена на рис. 1.12. Влияние других основных клинкерных минералов на рост прочности цемента недостаточно полно изучено. СзА способствует росту прочности цементного камня в возрасте 1-3 суток, но оказывает противоположное влияние в позднем возрасте, особенно в цементах с высоким содержанием СзА или (C3A+C4AF). Влияние C4AF на рост прочности цемента также имеет спорный характер, хотя это влияние и является незначительным. Вероятно, коллоидное гидратированное соединение СаО-Ее20з осаждается на цементных зернах, что замедляет процесс гидратации других клинкерных минералов. Зная влияние каждого клинкерного минерала на прочность цемента, можно предсказать прочность цемента на основе его минералогического состава. Это можно выразить в виде следующей формулы: прочность равна: а(Сз5)+&(C2S)+ +с(СзА)+й(С4АР), где а, Ь, с, d -постоянные параметры, характеризующие изменение прочности цементного камня при изменении содержания соответствующего клинкерного минерала на 1%. Приведенная формула могла бы быть использована для предсказания прочности цемента в процессе его производства, что уменьшило бы потребность в стандартных испытаниях. Практически была изучена только роль силикатов. Влияние содержания c3s на прочность можно видеть из рис. 1.13, на котором приводится прочность стандартного раствора, приготовленного на цементах различного состава на различных заводах. Оценка влияния других, несиликатных, клинкерных минералов на прочность весьма затруднительна. Согласно Ли, возможные несоответствия объясняются присутствием стекла в клинкере. Другими словами, наблюдаемые отклонения объясняются статистической природой явлений, в которых мы игнорируем влияние некоторых переменных. К тому же есть некоторые признаки, что аддитивность не может быть здесь достаточно полной. Пауэре обнаружил, что некоторые продукты образуются на всех стадиях гидратации цементного камня; это следует из того, что для данного цемента поверхность гидратированного цемента пропорциональна количеству связанной воды независимо от ВЩ и возраста. Таким образом, степени гидратации каждого компонента в данном цементе одинаковы - это довольно неожиданный вывод, отличающийся от описанных 25 30 55 40 45 50 55 Содержание С3З 6 % Рис. 1.13. Зависимость прочности цементного камня в возрасте 7 суток от содержания C3S в цементе (результаты различных исследователей отмечены разными знач ками) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
