Влияние углекислоты на стойкость шлако- и золопесчаных образцов

Как уже отмечалось, существует взгляд, что снижение прочности изделий, изготовленных из бетонов на известково-пуццолановых, известково-шлаковых и других подобных вяжущих, при длительном нахождении их в воздушно-сухой среде обусловливается разложением углекислотой воздуха цементирующих новообразований, возникающих во время твердения вяжущих. В связи с этим К.В. Гладких были поставлены опыты для определения стойкости в среде углекислого газа образцов, изготовленных из теста и пластичных растворов с применением вяжущих из доменных и топливных гранулированных шлаков, а также золы. Размер образцов был 5х5х5 см, состав раствора 1 : 3. Исследовались вяжущие вещества состава, рекомендованного для изготовления пропаренных изделий (85 : 10 : 5 — гранулированный шлак : известь : гипс). Одновременно определяли стойкость образцов из известково-зольного вяжущего того же состава, но с использованием пылевидной золы Московской ТЭЦ-11, а также образцов, изготовленных из смешанного вяжущего, состоящего из 75% гранулированного шлака, 10% извести, 5% гипса и 10% портландцемента.
Через 7 суток после изготовления образцы обрабатывали в карбонизаторе углекислотой в течение 3, 7, 14 и 28 суток. Влажность пропаренных образцов, изготовленных из теста шлакового вяжущего, составляла 13%, влажность растворных образцов колебалась около 9,5%, влажность образцов, изготовленных на основе пылевидной золы, составляла 30,6 и 19,5%.

В образцах автоклавного твердения влага содержалась в пределах 9,1% (тесто) и 5,1% (раствор); в образцах из пылевидной золы — соответственно 15,5 и 10,7%.

Действие углекислого газа на образцы определялось по изменению: прочности при сжатии, величины удельной поверхности цементирующих веществ в процессе карбонизации методом низкотемпературной адсорбции азота, содержания связанной углекислоты, содержания гидратной воды методом прокаливания при температуре 600° С и содержания свободной CaO глицератным методом.
Результаты определений, представленные в табл. 40, 41, 42, 42а и на рис. 37, 38, 39, показывают, что под действием углекислого газа происходят глубокие изменения в химическом и минералогическом составе компонентов шлакопесчаных и золопесчаных вяжущих и растворов. Эти изменения оказывают большое влияние на свойства растворов в зависимости от вида применяемого вяжущего вещества и условий тепловлажностной обработки.

Вместе с тем не происходит значительных изменений в прочности пропаренных и запаренных образцов из растворов на шлаковых вяжущих при обработке образцов углекислым газом. В частности, после снижения прочности пропаренных образцов через 3—7 суток на 5—10% в дальнейшем она не только компенсируется, но даже увеличивается к 28 суткам воздействия углекислым газом.

Из полученных данных следует также, что образцы автоклавного твердения из топливных и доменных гранулированных шлаков более стойки при воздействии углекислого газа. Через 14 суток карбонизации прочность при сжатии образцов составляет 110—115% прочности исходных образцов-близнецов (см. табл. 40).
Прочность образцов, изготовленных из портландцемента, повысилась в 1,5—2,5 раза. Иначе ведут себя пропаренные образцы на известково-зольном вяжущем. Их прочность снизилась на 25—40% уже через 3 суток карбонитизации. В последующие 7 и 14 суток снижение прочности, однако, резко замедлилось. Te же образцы, но обработанные паром в автоклаве, оказываются более стойкими, хотя карбонизация все же снижает их прочность на 15—20% (табл. 42а).

Характерным для процессов карбонизации является значительное увеличение удельной поверхности в связи с возникновением новых соединений.

Процессы карбонизации приводят к внутреннему уплотнению цементного камня. И в случае применения вяжущих веществ из доменных и топливных гранулированных шлаков, а также портландцемента перерождение цементирующих новообразований в карбонаты способствует их упрочнению.
При карбонизации известково-трепельных, известково-зольных и других подобных материалов, характеризующихся высокой собственной пористостью, и малой плотностью частиц и цементирующего вещества, внутренние напряжения, обусловленные ростом кристаллитов карбоната кальция, превышают когезионную и адгезионную способность ранее возникших цементирующих веществ и оказывают разрушающее действие на структуру цементного камня.

Рассматриваемые выше исследования проводились с применением концентрированного углекислого газа (90%). В реальных же условиях эксплуатации бетоны подвергаются воздействию углекислого газа весьма низкой концентрации (около 0,03%) при невысоком парциальном давлении.

Поэтому процессы разложения основных цементирующих составляющих и образование новой структуры растворов и бетонов на шлаковых вяжущих будут протекать медленно, в течение многих десятилетий.

Кроме того, в этом случае будет также сказываться пониженная воздухопроницаемость растворов и бетонов на вяжущих веществах из доменных и топливных гранулированных шлаков, частички которых характеризуются высокой плотностью. Изделия на указанных вяжущих должны отличаться достаточной стойкостью при работе их в воздушно-сухих и влажных условиях, и в этом отношении они будут приближаться к изделиям на портландцементе.

В отношении воздухостойкости пропаренные изделия на известково-зольных вяжущих из зол с малым содержанием в них окиси кальция (ниже 20%) значительно уступают изделиям на вяжущих из гранулированных шлаков и из зол с содержанием окиси кальция более 20%.

Таким образом, изделия, изготовленные на вяжущих из гранулированных основных (доменных и др.) и кислых (в том числе с предельно низким содержанием окиси кальция никелевых и топливных и др.) шлаков и подвергнутые пропариванию в камерах при 95° С и, особенно, в автоклавах, показывают достаточную их стойкость во времени.