Бетоны. Бетоноведение

Ремонт и гидроизоляция железобетонных изделий

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В период подготовки данной книги в Великобритании возникло много разногласий относительно возможности применения для строительных конструкций бетона на глиноземистом цементе. К сожалению, это было вызвано разрушением двух балок покрытия в здании школы. Поскольку в британской прессе и даже в некоторых технических журналах появилось много недостоверной информации, автор считает целесообразным представить краткую и объективную оценку основных характеристик бетона на глиноземистом цементе и показать, в чем его существенное отлнчпе от бетона на портландцементе.

Глиноземистый цемент включен в Британский стандарт BS915. Примерно 60% мировых поставок этого цемента (за исключением СССР) производит фирма «Лафарг Фонду Интернешнл». Около 90% этого количества применяется в жароупорных бетонах, где высокая конструктивная прочность необязательна.

Глиноземистый цемент существенно отличается от портландцемента по своему химическому составу — он в основном состоит из алюминатов кальция. Этот вид цемента гораздо темнее (темно-серый), чем обыкновенный и быстротвердеющий портландцемента. Светлые глиноземистые цементы и темные оттенки сульфатостойкого портландцемента почти одинаковы по цвету. Глиноземистый цемент схватывается и набирает прочность при смешивании с водой и при нормальной температуре имеет такой же срок схватывания, как н обыкновенный портландцемент. Однако при повышении температуры окружающей среды в обычных климатических условиях Великобритании срок схватывания глиноземистого цемента увеличивается, тогда как у портландцемента уменьшается. Следует, однако, помнить, что в странах с более теплым климатом при температуре выше 30°С срок схватывания сокращается. Схватывание происходит быстрее, а в особых случаях наблюдается даже «мгновенное» схватывание. С другой стороны, глиноземистый цемент очень быстро набирает прочность н через 24 ч она обычно составляет 80% расчетной, в то время как портландцемент достигает 80—85%  прочности только через 28 сут.

Быстрое увеличение прочности сопровождается интенсивным выделением теплоты гидратации. В этом есть свои преимущества и недостатки. Быстрая экзотермня особенно благоприятна при работе в условиях низких температур. Она также дает возможность осуществлять аварийный ремонт и другие аналогичные работы в короткий срок. Во избежание преждевременного высыхания поверхности бетон следует выдерживать во влажных условиях, а в целях быстрого рассеяния тепла укладывать относительно тонкими слоямн. Рекомендуется ограничивать толщину слоя 500 мм. Практически это означает, что стена толщиной 1 м может возводиться непрерывно без всяких горизонтальных швов (как при использовании бетона на портландцементе). Однако в некоторых случаях (например, в фундаментах под печи) возникает необходимость укладывать большие объемы бетона на глиноземистом цементе. Чтобы уменьшить термическое растрескивание, в массив фундамента укладывают специальную сетчатую арматуру, а также трубы, по которым пропускают очень холодную воду.

Правильно подобранный, уложенный и выдержанный бетон на глиноземистом цементе обладает большей, чем у бетона на портландцементе, устойчивостью к действию многих химических веществ, включая сульфаты, сахара, растительные масла и некоторые слабые кислоты, в том числе молочную. Глиноземистый цемент не входит в категорию химически стойких цементов.

Такие вещества, как хлориды и слабые едкие и неедкие щелочи, оказывающие на бетон на портландцементе лишь незначительное воздействие, разрушают бетон на глиноземистом цементе.

Для обеспечения долговечности и максимальной стойкости против химической агрессин следует предъявлять те же требования, что и к бетону на портландцементе. Это высокое содержание цемента (не менее 400 кг/м3), низкое водоцементное отношение (не более 0,4), тщательное уплотнение и выдерживание во влажных условиях. Соблюдение этих правил позволяет получить плотный непроницаемый бетон, что весьма существенно для обеспечения долговечности. Долговечность бетона на глиноземистом цементе в морской воде рассмотрена в главе 5. Глиноземистый цемент требует более крупного, чем обыкновенный портландцемент, помола (его удельная поверхность около 3000 см2/г по сравнению с 3500 см2/г среднего обыкновенного портландцемента). Это обстоятельство совместно с другими физическими характеристиками частиц цемента дает возможность приготовлять удобоукладываемые смеси с более низкими водоцементными отношениями, чем у смесей на портландцементе   с   такой   же   удобоукладываемостыо.

В связи с этим уместно остановиться на наиболее противоречивом свойстве глиноземистого цемента, а именно — на «перекристаллизации». По этому поводу было опубликовано немало работ, н суть этого явления можно кратко свести к следующему: гидраты, вызывающие быстрое нарастание прочности глиноземистого цемента, метастабнльны и переходят в более плотную и устойчивую форму. Неопубликованная работа Ширли, сообщение Френча и его коллег в журнале «Бетон» (август 1971, с. 3—8) и доклад д-ра Джорджа в 1975 г. свидетельствуют о том, что явление перекристаллизации можно учитывать относительно простым способом в процессе проектирования бетонной смеси. Короче говоря, степень воздействия перекристаллизации зависит преимущественно от ее скорости, а скорость, в свою очередь, от температуры в период твердедия бетона и температуры окружающей среды во время его эксплуатации. Исходное водоцементное отношение (ВЩ) определяет в основном прочность бетона после перекристаллизации. Есть основания полагать, что перекристаллизация не имеет большого практического значения при условии, что бетонная смесь была запроектирована с учетом тщательного уплотнения и с водоцементным отношением, соответствующим максимальной температуре во время срока службы конструкции. К сожалению, приемлемая формула, включающая водо-цементное отношение и температуру и соотносящая их с минимальной прочностью, не установлена. Более всего учитывались эти зависимости в статье, опубликованной в журнале «Ныо Сивнл Инджиннер» (21 марта 1974 г., с. 40 и 43) и в публикации д-ра Джорджа из «Лафарг Фонду Интернешнл». Глиноземистый   цемент   следует   применять:

а)         для ремонта конструкций, бетон которых изготовлен на

глиноземистом   цементе;

б)         при необходимости срочного ремонта бетонных полов на

портландцементе;

в)         для ремонта полов в неотапливаемых складах;

г)         при восстановлении и ремонте морских сооружении;

д)         при торкретировании или оштукатуривании в тех слу

чаях, когда требуется большая по сравнению с портландце

ментом   жаростойкость   или   химическая   стойкость.

Было проведено много исследований, направленных на разработку относительно быстрого, простого и надежного метода натурных испытаний, при помощи которого можно было бы обнаружить глиноземистый цемент в бетонном элементе. Больших успехов в этом добилась Научно-исследовательская строительная станция. Ниже приведен отрывок из ее информационного листка TS 15/74, опубликованного в октябре 1974 г.: «Испытание включает экстрагирование 1 г образца порошкообразного бетона десятью миллилитрами 0,1 н. раствора NaOH, и после фильтрования обработку экстракта «окенном» (8-ок-енхинолнном) при соответствующих условиях. Обильное образование желтого осадка указывает на наличие в бетоне глиноземистого   цемента.

Желтый осадок указывает на то, что в бетоне содержится значительное количество алюминия. При проведении испытания с бетонами на портландцементах раствор остается довольно   прозрачным   или   слегка   мутнеет».