Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Технические свойства индивидуальных гидратных фаз

Технические свойства индивидуальных гидратных фаз

19.12.2017

В литературе почти нет данных о физико-механических свойствах индивидуальных гидросиликатов кальция, составляющих цементирующее вещество силикатных бетонов. Это объясняется трудностью получения мономинеральных плотных образцов, пригодных для проведения испытаний (хотя индивидуальные гидросиликаты кальция в суспензиях синтезируются относительно легко). Представление о некоторых свойствах индивидуальных гидросиликатов кальция можно составить на основании работ Ю.М. Бутта, Л.Н. Рашковича и др. При исследованиях авторы синтезировали образцы в форме кубов с ребром 1,41 см и балочек размером 1х1х3 см из гидроокиси кальция и кварца. Условия синтеза и полученные данные приведены в сводной табл. 26, составленной по указанным публикациям. В табл. 26 показан объемный вес образцов-кубов; образцы-призмы имели меньшую на 3—23% плотность, в связи с чем значения прочности при изгибе несколько занижены по сравнению с величинами прочности при сжатии.

Из приведенных данных видно, что изученные образцы состояли из одного заданного гидросиликата кальция, хотя и содержали от 3,5 до 29,1% непрореагировавшего кварца и кальцита. Расхождения в плотности образцов были относительно небольшими (в пределах 15%), и только образцы из гидросиликата C2SH(C) отличались заметно меньшим объемным весом. Поэтому можно считать, что результаты испытаний образцов дают достаточно объективное отражение индивидуальных свойств гидросиликатов.

Наибольшей прочностью при сжатии обладает гидросиликат CSH(B), несколько худшие показатели характерны для других низкоосновных гидросиликатов кальция — тоберморита и ксонотлита. Двухосновные гидросиликаты кальция образуют весьма непрочный кристаллический сросток. Таким образом, приведенные экспериментальные данные полностью подтверждают положение А.В. Волженского о прямой зависимости между прочностью цементного камня при сжатии и величиной удельной поверхности слагающих его частичек новообразований. Последняя же увеличивается при переходе от хорошо окристаллизованных двухосновных гидросиликатов кальция C2SH(A) и C2SH(C) к микрокристаллическим низкоосновным гидросиликатам (ксонотлиту и тобермориту) и достигает максимума у субмикрокристаллического гидросиликата кальция CSH(B).

Прочность при изгибе зависит главным образом от формы кристаллов гидросиликата кальция. Максимальные значения этого показателя характерны для образцов из волокнистых или игольчатых кристалликов ксонотлита, минимальные — для призматических кристалликов гидросиликата C2SH(A). Гидросиликаты кальция CSH(B), тоберморит и C2SH(C) придают образцам среднюю, но вполне удовлетворительную прочность при изгибе — в пределах 25—32 кГ/см2.

Морозостойкость образцов из индивидуальных гидросиликатов кальция колеблется в широких пределах — от 10 до 75 циклов. Повышенной стойкостью к воздействию попеременного замораживания и оттаивания отличается кристаллический сросток из хорошо окристаллизованного гидросиликата C2SH(A). Остальные гидросиликаты кальция имеют близкие показатели: они выдерживают 10—15 циклов испытаний. Можно полагать, что меньшая морозостойкость субмикрокристаллического гидросиликата CSH(B) обусловлена слоистым строением его кристаллической решетки, обладающей способностью обратимо отдавать определенное количество воды (в пределах 0,5—2,5 моля на 1 моль SiO2) с изменением расстояния между слоями от 9,3±0,3 до 14,0±0,4 А. В связи с этим, а также из-за высокой удельной поверхности, субмикрокристаллические гидросиликаты группы CSH(B) характеризуются повышенной сорбцией водяных паров и увеличенными деформациями набухания и усадки.

Карбонизация, неизбежная в процессе эксплуатации любых конструкций из силикатного бетона, существенно влияет на технические свойства индивидуальных гидросиликатов. По данным Л.Н. Рашковича, скорость карбонизации возрастает в такой последовательности: C2SH(A)—>C2SH(C) —> ксонотлит —> тоберморит —> СSН(В), которая соответствует увеличению удельной поверхности гидросиликатов, т. е. поверхности взаимодействия гидросиликатов кальция с углекислотой (очевидно, с ионами HCO-). В результате карбонизации все гидросиликаты кальция замещаются агрегатами кристалликов CaCO3, цементирующихся аморфной кремнекислотой. Последняя содержит 9—14% воды.

Поскольку процесс карбонизации гидросиликатов кальция сопровождается увеличением объема твердой фазы, прочность образцов при сжатии в большинстве случаев повышается (см. табл. 26). Особенно резкий рост прочности показали образцы из двухосновных гидросиликатов кальция, связывающих наибольшее количество углекислоты, и ксонотлита.
В системе CaO—Al2O3—SiO2—H2O известны водные алюмосиликаты— гидрогеленит, глиноземистый тоберморит и гидрогранаты.

Гидрогеленит стабилен в средах с пониженной концентрацией CaO в жидкой фазе при температуре менее 50° С. Поэтому он может наблюдаться только в продуктах нормального твердения шлакопортландцементов. Технические свойства гидрогеленита в мономинеральных образцах не определены, однако сходство формы и размера кристаллов гидрогеленита с формой и размером кристаллов тоберморита (в случае хорошей его окри-сталлизованности) позволяет предполагать, что и физико-механические свойства гидрогеленита близки к свойствам тоберморита. Это подтверждается результатами испытаний образцов, состоящих в основном из гидрогеленита. Положительной особенностью гидрогеленита как компонента затвердевшего цемента является высокая его стойкость к карбонизации, отрицательной — способность к взаимодействию с известково-гипсовым раствором и раствором MgSO4 с образованием трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция. В растворах CaSO4 и Na2SO4 гидрогеленит устойчив.

Свойства глиноземистого тоберморита также не изучены. Вероятно, они ближе к свойствам CSH (В), чем тоберморита, поскольку внедрение алюминия в решетку этого минерала сопровождается значительным ухудшением степени его кристаллизации.

Высокие прочностные показатели образцов при преобладании гидрогранатов, отмеченные некоторыми исследователями, объясняются присутствием примесей — гелевидных гидросиликатов кальция, склеивающих кристаллики гидрогранатов. Это подтверждается резким снижением прочности образцов из гидрогранатов при уменьшении их объемного веса за счет ослабления гидросиликатной связки.

Гидрогранаты характеризуются высокой стойкостью к действию минерализованных вод и углекислоты.

Приведенные данные показывают, что в общем волокнистые или пластинчатые низкоосновные гидросиликаты кальция обеспечивают цементирующему веществу силикатных бетонов лучшие физико-механические свойства, чем крупнокристаллические высокоосновные фазы — двухосновный гидросиликат кальция C2SH(A) и гидрогранаты. Однако в промышленных бетонах и изделиях невозможно получить однофазный состав цементирующего вещества, и в последнем обычно сосуществуют гидросиликаты кальция двух-трех, а иногда и более видов, и гидрогранаты.