Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Гидратация трехкальциевого силиката (основного минерала портландцемента)
протекает по схеме
2 (ЗСаО • SiO2) + 6Н20 = ЗСаО • 2SiO • ЗН20 + ЗСа(ОН) 2.
В качестве продуктов гидратации образуются гидросиликаты кальция и гидроксид кальция, которые и определяют в значительной мере свойства цементного камня.
В процессе гидратации портландцементного клинкера наряду с гидросиликатами кальция и гидроксидом кальция образуются также другие формы кристаллогидратов: гидросульфоалюминаты, гидроалюминаты, гидроферриты кальция и др. Условия их образования и влияние на свойства цементного камня достаточно хорошо изучены и подробно рассмотрены в литературе.
С химической точки зрения, основным компонентом жидкой фазы твердеющего портландцемента, определяющим в основном ее влияние на армирующие волокна, является гидроксид кальция, активно взаимодействующий с компонентами стекла. В результате воздействия щелочесодержащей жидкой фазы твердеющего цемента происходит коррозионное разрушение стеклянных волокон вследствие выщелачивания и разрушения их кремнекислородного каркаса при длительном контакте с этой средой.
При решении вопросов применения портландцементов в для дисперсно-арми-рованных бетонов важное значение имеет определение оптимальных соотношений между фазами алита в цементном вяжущем и белита. Повышенное содержание алита в портландском цементе обычно является положительным фактором с точки зрения защиты от коррозии металлической арматуры и соответственно стальных фибр. В то же время снижение содержания алита и повышение количества белито-вой фазы в портландцементе уменьшает, как правило, интенсивность агрессивного влияния среды гидратации цемента по отношению к стеклянным волокнам.
Исследования, связанные с разработкой оптимальных составов белитовых портландцементов для стеклоармированных композиций были выполнены в нашей стране под руководством А.А.Пащенко и В.П Сербина [15]. Такой цемент получали из сырьевой смеси на основе известняково-базальтовых горных пород. Перспективным также оказался специальный состав сульфатированного портландцемента, в котором отсутствовали традиционные клинкерные минералы C3S и C3A1 а основными минералами являлись сульфосиликат кальция 2(C2S) • CaSO4; сульфоалюминат кальция 3(СА) • CaSO4 и белит. Исходными сырьевыми материалами для получения сульфатированного портландцемента являлись: известняк, глина, гипсовый камень, фосфогипс. Важно, что свободной извести в продуктах гидратации такого цемента обнаружено не было, значения рН гидратирующегося цемента составляют 9,8 — 10, т. е. они, как видно, ниже по сравнению с рН стандартного портландцемента и близки к значениям рН глиноземистого цемента.
Глиноземистый цемент. Объемы промышленного производства и применения в строительстве глиноземистого цемента ниже, чем портландских цементов. Стоимость глиноземистого цемента значительно выше стоимости портландцемента. Вместе с тем, глиноземистые цементы обладают многими ценными свойствами. Основным преимуществом глиноземистого цемента по сравнению с портландскими цементами является быстрый рост прочности в процессе твердения. Проектная прочность бетонов на глиноземистом цементе регистрируется обычно через 3 сут, что создает предпосылки для более быстрого изготовления и ввода конструкций в эксплуатацию. Бетоны на глиноземистом цементе более плотны и водонепроницаемы. Глиноземистый цемент является одним из компонентов для получения расширяющихся цементов, в том числе для бетонов на напрягающем цементе. Затвердевший глиноземистый цемент оказывается в ряде случаев более стойким ко многим агрессивным средам, а также более инертным в химическом отношении и менее аргессивным ко всем видам минеральных волокон, чем обычный портландцемент. В связи с этим применение глиноземистого цемента может оказаться в ряде случаев технически оправданным и экономически обоснованным, например, при небольшом его расходе в тонкостенных стеклоармированных конструкциях, а также при реконструкции, восстановительных работах и т. д. Стоимость глиноземистого цемента значительно ниже стоимости всех видов полимерных материалов, получающих применение в конструкционных стеклопластиках.
В отличие от портландцементов глиноземистый цемент состоит в основном из алюминатов кальция, среди которых наиболее важным и определяющим свойства вяжущего является моноалюминат кальция CaO • AI2O3 (СА). Содержание его в глиноземистом цементе составляет 50 — 60 %. Помимо моноалюмината кальция глиноземистый цемент в своем составе имеет: 12СаО • 7AI203 (C12А?); CaO • 2AI203 (CA2); 2СаО • AI2O3 • SiO2 (C2AS); 2СаО • SiO2 (C2S); MgO-AI2O3; CaO • TiO2; 2СаО • Fe2O3; 4СаО • AI2O3 • Fe2O3.
Гидратация моноалюмината кальция протекает по схеме: H2O
CaO • AI2O3 CaO • AI2O3 • IOH2O -> 2СаО • AI2O3 • 8Н20 + Al (OH)3 • aq ->
-> ЗСаО • AI2O3 • 6Н20 + AI(OH)3 • aq, т. е., при гидролизе и гидратации алюминатов кальция выделяются гидроалюминаты кальция и гидроксид алюминия (гиббсит). Гиббсит в отличие от Ca(OH)2 — нерастворимое в воде основание с амфотерными свойствами. Значения рН гидратирую-щейся среды глиноземистого цемента изменяются в пределах 9,5 — 11, т.е. они ниже, чем у стандартных портландцементов.
