Получение, состав и свойства железоуглеродистых сплавов 3 страница

Из плотных силикатных мелкозернистых бетонов, выполняемых на кварцевом песке без крупного заполнителя, изготовляют крупноразмер­ные панели внутренних стен, перекрытия, балки, колонны.

Легкобетонные силикатные изделия и конструкции: стеновые блоки и панели, плиты покрытий и перекрытий изготавливают или с ис­пользованием пористых заполнителей, или путем создания ячеистой струк­туры за счет введения в бетонную смесь газо- и пенообразующих добавок (газосиликат и пеносиликат). В качестве вяжущего для их получения ис­пользуют смешанные известковые, содержащие известь-кипелку, кремне­зем или шлак в количестве до 50 % в сочетании с регулятором твердения - гипсом. Класс бетона по прочности на легком заполнителе в соответствии с СТ СЭВ 1406 от В05 до В15, марка по плотности от D300 до D1200, мо­розостойкости (в зависимости от назначения) от F15 до F100. Стеновые силикатные ячеистые блоки размером от 100х188х588 до 588х100х1200 мм применяют для кладки любых стен при отсутствии агрессивных сред и влажности помещений не более 60 %. Последнее ограничительное требова­ние связано с возможностью коррозии арматуры. При увеличении влажно­сти до 75 % необходима защита поверхности пароизоляционным покрыти­ем. Марка по прочности блоков от В1 до В 12,5, средней плотности от D350 до D1100. В зависимости от назначения блоки подразделяют на наружные (Н) с маркой по морозостойкости F50, 35, 25; внутренние (В); для выполне­ния перегородок (П) и внутренних стен подвалов (СП). В зависимости от точности размеров изделий их укладывают на раствор или специальный клей.

Получение водостойких материалов на основе воздушной извести возможно также за счет дополнительного введения шлаковых или пуццо- лановых добавок. При совместном помоле с целью замедления скорости гашения дополнительно вводят двуводный гипс в количестве 3 - 5 % от массы извести. Смешанные известково-пуццолановые и известково- шлаковые вяжущие твердеют во влажных условиях и обеспечивают водо­стойкость готовых изделий, т.е. являются гидравлическими. При их при­менении для изготовления низкомарочных бетонов и растворов необходи­мо учитывать такие свойства, как повышенные водо- и солестойкость, по­ниженную морозостойкость, а в случае известково-пуццоланового вяжу­щего - и воздухостойкость полученных материалов. Поэтому его исполь­зуют в подводном и подземном строительстве. Известково-шлаковые вя­жущие рациональнее применять при производстве изделий на заводе по пропарочной технологии, т. к. именно в этих условиях шлак значительно повышает свою химическую активность и полнее участвует в реакциях гидратации.

4.2.3. Магнезиальные вяжущие вещества

К магнезиальным вяжущим относятся каустический магнезит

(оксид магния МgО) и каустический доломит (МgО + СаСО_з). Первый получают обжигом при температуре 700 - 800 °С природного магнезита, представляющего собой карбонат магния (МgСО_з), второй - доломита (СаСО_зхМgСО_з). В отличие от других вяжущих магнезиальные затворяют не водой, так как в этих условиях процесс набора прочности проходил бы крайне медленно, а растворами хлористого или сернокислого магния. Скорость схватывания и конечная прочность изделий зависят от концен­трации применяемых растворов. Чем она выше, тем медленнее схватыва­ется вяжущее, но тем выше конечная прочность получаемого камня. Нача­ло схватывания каустического магнезита наступает не ранее 20 мин, конец - не позднее 6 часов от начала затворения водой. Для каустического доло­мита эти показатели соответственно равны 3 - 10 и 8 - 20 час. Тонкость помола магнезиальных вяжущих составляет на сите 02 не более 5 %, 008 - не более 25 %. Марку этого вида вяжущих определяют на образцах- балочках размером 40х40х160 мм состава по массе вяжущее: песок = 1: 3, твердевших 28 суток на воздухе. Прочность на сжатие образцов на каусти­ческом магнезите равна 40 - 60 МПа, каустическом доломите 10 - 30 МПа. Снижение активности последнего происходит за счет наличия неразло- жившегося при обжиге карбоната кальция, который в данном случае игра­ет роль инертного балласта.

Магнезиальные вяжущие в сочетании с древесными отходами применяют для устройства теплых бесшовных, так называемых ксилоли­товых полов. Эти полы малотеплопроводны, обладают высокой износо­стойкостью, негорючи. Из смеси вяжущего с водой и органическими во­локнистыми отходами (стружки, костра и др.) путем формования и воз­душно-сухого твердения получают фибролитовые и ксилолитовые пли­ты, которые используют для теплоизоляции строительных конструкций или выполнения внутренних перегородок.

4.2.4. Жидкое стекло, кислотостойкий цемент

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов на­трия или калия - SiO2xK(Na)2O - ГОСТ 13078-81. Качество этого вяжу­щего оценивают по плотности, вязкости раствора и модулю стекла (2,6 - 4,0), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида калия или натрия. С увеличением модуля по­вышаются клеящие свойства жидкого стекла и стойкость изделий к кисло­там. Технология получения этого вяжущего включает сплавление смеси кварцевого песка с карбонатом натрия (калия) или сульфатом натрия (ка­лия) при 1300 - 1400 °С, охлаждение расплава и его растворение паром под давлением 0,6 - 0,8 МПа в автоклаве. Растворимое стекло затвердевает только на воздухе. Сущность процесса заключается в испарении воды, по­вышении концентрации свободного коллоидного кремнезема, его после­дующей коагуляции и уплотнения. Значительно ускоряет процесс твер­дения растворимого стекла добавка кремнефтористого натрия, так как в результате реакции получается дополнительное количество кристалличе­ских и клеящих гелеобразных продуктов.

На основе жидкого стекла получают многокомпонентный кислото­стойкий цемент, состоящий из тонкоизмельченной смеси кислотостойко­го наполнителя: кварцевого песка или другой горной породы и кремнефто- ристого натрия, затворяемой водным раствором растворимого стекла плотностью не менее 1340 кг/м. Начало схватывания цемента наступает не ранее 20 мин, конец - 8 час. Основным достоинством этого вяжущего яв­ляется его высокая кислотостойкость (за исключением фтористоводород­ной и кремнефтористоводородной кислот), причем с повышением концен­трации кислоты стойкость повышается.

При затворении жидким стеклом тонкомолотого металлургического шлака получают воздушное шлакосиликатное вяжущее, которое имеет сле­дующие свойства: начало схватывания 40 - 60 мин, конец - 70 - 120 мин, прочность на сжатие от 15 до 30 МПа. Вяжущее используют для производ­ства бетонов, растворов, арболита (в сочетании с древесными отходами), эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях.

При использовании кислотостойких заполнителей и стеклопластико- вой арматуры в сочетании с кислотостойким цементом получают кислото­стойкие бетоны. Этот вид вяжущего используют также при производстве жаростойких бетонных конструкций, эксплуатируемых при температуре до 1000 ^оС, а также огнезащитных обмазок. Жидкое стекло является ос­новой для силикатных красок и кислотостойких мастик. Интересно применение жидкого стекла для укрепления, уплотнения (силикатизации) слабых грунтов на строительных площадках. Вначале в грунт под давле­нием закачивают раствор хлористого кальция определенной концентрации, затем жидкое стекло. В результате реакции этих веществ образуются плохо растворимые соединения, которые повышают механическую прочность грунтов.

4.3. Гидравлические вяжущие вещества

Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые по­рошки, состоящие в основном из силикатов (_кСа0pSi02), алюминатов (_пСаО_тА1₂0₃) и ферритов (_пСаО_тРе₂0₃) кальция, взаимодействующих с водой с образованием прочного водостойкого искусственного камня.

Химический состав гидравлических вяжущих представляют в виде оксидов. Например, силикат кальция записывают Са0хSi02 или сокращен­но СS, трехкальциевый алюминат - 3СаОхА1₂0₃ или С₃А, гидросиликат кальция - 2Са0хSi02х2Н20 или С2SН2.

Способность гидравлических вяжущих образовывать в результате реакции с водой прочный камень оценивают по показателю активности, равному прочности (кгс/см) образцов состава Ц:П = 1:3, твердевших 28 суток в нормальных условиях (температура 18 - 20 ^оС, влажность 95 - 98 %). По активности при условии, что вяжущее удовлетворяет комплексу других, предусмотренных ГОСТом требований: тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема, присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.

К гидравлическим вяжущим относятся гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воздушными и гид­равлическими вяжущими, романцемент, разновидности портландцемен­та и специальные виды цементов.

4.3.1. Гидравлическая известь и романцемент

Гидравлической известью называют тонкомолотый продукт обжига при температуре 900 - 1000 ^оС мергелистых известняков, содержащих

до 20 % глинистых примесей. При этой температуре известняк (СаСО₃) и глина (основные минералы: пА1₂0₃^Ю₂-тН₂О, nFe₂O₃-kSiO₂-pH₂O) разла­гаются с образованием свободных оксидов СаО, A1₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃, кото­рые при такой высокой температуре, обладая химической активностью, вступают в реакции между собой с образованием ряда минералов: силика­тов, алюминатов и ферритов кальция (СаО^Ю₂, СаО-Al^, СаО-Fe^) и обеспечивают в дальнейшем гидравлическое твердение этого вяжущего, а продукты гидратации - прочность и водостойкость изделий. Так как гли­нистый компонент составляет в сырье только 20 %, то часть СаО остается в несвязанном, свободном состоянии. Наличие в гидравлической извести негашеной, воздушной извести - СаО обусловливает необходимость обес­печения вначале воздушно-сухих условий твердения (около 7 сут) для гид­ратации оксида кальция с образованием гидрооксида, а затем - влажных для гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция (оставшиеся 21 сут). Чем больше оксида кальция, тем продолжительнее должно быть начальное твердение в воздушной среде. В этом случае сильнее проявля­ются в извести свойства воздушного вяжущего, следовательно, водостой­кость образованного камня будет ниже.

Активность извести оценивают по гидравлическому или основ­ному модулю (ОМ), равному отношению процентного содержания по массе оксида кальция к сумме оксидов, входящих в состав минералов: ОМ = СаО / (SiO2 + AI2O3 + Fe2O3).

Для гидравлической извести численное значение основного модуля колеблется в пределах 1,7 - 9. В зависимости от величины различают сильногидравлическую и слабогидравлическую известь. У первой мо­дуль равен 1,7 - 4,5, у второй - 4,5 - 9. При показателе больше 9 получают воздушную известь, если он меньше 1,7 - романцемент.

Гидравлическая известь медленносхватывающееся вяжущее. В зави­симости от содержания свободного оксида кальция сроки схватывания ко­леблются в пределах: начало - 0,5 - 2 и конец - 8 - 16 час. Равномерность изменения объема при твердении зависит от наличия грубоизмельченных зерен, свободного оксида кальция. Активность сильногидравлической из­вести составляет 5 МПа, слабогидравлической - не менее 1,7 МПа.

Этот вид вяжущего используют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, эксплуатируемых как в сухих, так и во влажных ус­ловиях, а также для получения низкомарочных легких и тяжелых бетонов.

С целью повышения гидравлических свойств и исключения из соста­ва свободного оксида кальция при производстве романцемента в качестве сырья используют мергели (известково-глинистые породы) с содержани­ем глинистых примесей не менее 25 %. В этом случае образующийся при 1000 - 1100 ^оС в результате разложения известняка свободный оксид каль­ция полностью связывается в минералы, обеспечивающие только гидрав­лическое твердение полученного минерального вяжущего. При помоле спекшегося продукта для обеспечения заданных сроков схватывания (на­чало - не ранее 20 мин, конец - не позднее 24 час) вводят добавку двувод- ного гипса в количестве 3 - 5 %.

Гидравлический модуль романцемента равен 1,1 - 1,7, что обеспечи­вает ему через 28 суток твердения во влажных условиях прочность от 2,5 до 15 МПа.

Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании. Применяют романцемент для изготовления бетонов низ­ких марок и растворов, используемых при возведении наземных и под­земных частей зданий, а также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно методом пропаривания.

4.3.2. Портландцемент, свойства цемента и цементного камня

Портландцементом называют порошкообразный материал, полу­ченный в результате совместного помола клинкера, продукта спекания смеси известняка и глины при температуре 1400 - 1500 ^оС, гипса и мине­ральных добавок.

В качестве сырья при производстве портландцемента используют чистые известняки и глину в соотношении 3:1, а также мергели с кор­ректировкой состава до заданного.

Производство портландцемента состоит из следующих основных технологических процессов: добычи известняка, глины или мергеля; из­мельчения сырьевых материалов и приготовления из них однородной сме­си заданного состава; обжига подготовленной массы при температуре 1400 - 1500 ^оС до спекания с получением клинкера; охлаждения и помола клинкера с гипсом (3 - 5 %) и минеральными добавками. Учеными уста­новлено, что при дополнительном вводе в сырьевую смесь хлорсодержа- щих добавок, например, хлорида кальция, можно снизить температуру спекания до 1000 - 1200 ^оС. Такая энергосберегающая технология была на­звана низкотемпературной или солевой. Полученный алинитовый цемент обладает теми же свойствами, что и портландцемент. Однако повышенное содержание хлор-ионов в его составе вызывает опасность коррозии арма­туры в железобетонных конструкциях и изделиях. Обеспечить химическую стойкость можно за счет защиты арматуры красочными составами, введе­нием в бетонную смесь специальных добавок - ингибиторов коррозии ста­ли или применением стеклопластиковой арматуры.

В настоящее время применяют два способа подготовки сырьевой смеси: мокрый - помол и перемешивание сырья производят в воде до по­лучения однородного шлама, содержащего до 45 % воды, и сухой - исход­ные материалы измельчают, подсушивают и смешивают в сухом состоя­нии. Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицатель­ные стороны. В водной среде облегчается измельчение и перемешивание материалов. При их совместном помоле быстро достигается высокая сте­пень однородности смеси, состав которой легко корректируется, снижается запыленность, но расход топлива на обжиг в 1,5 - 2 раза выше, чем при су­хом. Кроме того, значительно увеличиваются размеры вращающихся гори­зонтальных печей для обжига, так как на начальной стадии процесса эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции испарителей воды. Энергозатраты на получение клинкера представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Энергозатраты на получение клинкера

Страна	Удельный расход тепла для получения клинкера, ккал/кг
сухой способ	мокрый способ
Польша
Франция		-
Германия	711,1	-
Япония		1318,2
США
Россия
Беларусь

 

Снизить энергоемкость при производстве цемента по мокрому спо­собу, а, следовательно, и его себестоимость, в которой энергозатраты со­ставляют 50 - 75 %, можно прежде всего за счет уменьшения влажности шлама на 9 - 15 % введением специальных пластифицирующих добавок.

Эффективно также заменить часть топлива высококалорийными от­ходами - изношенными автомобильными покрышками. Это позволяет час­тично решить экологические и экономические вопросы. Их применение не только экономит энергоресурсы, но и позволяет снизить температуру об­жига на 100 ^оС без ухудшения свойств клинкера.

Сухой способ, который целесообразен только в том случае, если влажность сырья не более 15 %, благодаря его технико-экономическим преимуществам по сравнению с мокрым, несмотря на сложность переме­шивания сухих порошкообразных материалов до заданной однородности и сложности пылеулавливающего оборудования, находит все большее рас­пространение. Так в Беларуси из трех действующих цементных заводов два работают по мокрому способу и один - Белорусский цементный завод в г. Костюковичи по сухому способу.

В последние годы ведутся исследования возможности применения новых видов энергии и в целом технологий для получения клинкера. Это в частности радиационная обработка сырья в микроволновой печи, обжиг в кипящем слое. Одним из перспективных методов, который может найти широкое практическое применение, является получение клинкера спосо­бом плавления, которое проводят как с использованием конверторов, так и плазменных печей.

Электродуговые и электроплазменные печи, имеющие кпд 50 - 70 %, в настоящее время успешно эксплуатируют при производстве огнеупоров, кварцевого стекла, в металлургической промышленности. Работающая опытно-промышленная плазменная установка доказывает эффективность этой технологии для получения цемента и ее преимущества по сравнению с традиционной, которые заключаются, прежде всего, в значительной ин­тенсификации процесса (образование минералов происходит в течение не­скольких минут), повышенном содержании в клинкере основополагающе­го минерала - QS на 10 %, возможности исключения тонкого измельчения сырьевой смеси в шаровых мельницах в связи с тем, что из-за высокого перепада температур при подаче смеси через канал плазмотрона происхо­дит термическое саморазрушение материала.

Качество клинкера оценивают соотношением кристаллической и аморфной - стекловидной составляющими клинкера, зависящими от ско­рости охлаждения спекшегося продукта, и степенью его последующего измельчения. Последний процесс вследствие высокой прочности клинкера требует больших энергозатрат - до 20 % расходуемой энергии, снизить ко­торые можно или за счет создания напряженно дефектной структуры пу­тем грануляции расплава на выходе из печи в паровоздушной среде, или введения в мельницы специальных органических добавок (СДБ, мыло­нафт) в количестве 0,02 - 0,5 %, облегчающих помол.

Уменьшение энергозатрат возможно также в результате вторичного использования тепла отходящих газов из печи обжига и выделяющегося при охлаждении клинкера, а также применения безотходной, комплексной переработки сырья.

Обжиг до спекания подготовленного сырья сопровождается слож­ными физическими (испарение свободной и кристаллизационной воды) и химическими процессами (разложение минералов на оксиды, образование новых соединений), в результате которых из исходных компонентов полу­чается спекшийся материал - клинкер, состоящий в основном из следую­щих четырех минералов: 3СаО^Ю₂ (QS) - трехкальциевого силиката - алит (45 - 60%); 2СаО^Ю₂ (^₂S) - двухкальциевого силиката - белит (10 - 30 %); 3СаО-А1₂О₃ (С₃А) - трехкальциевого алюмината - целит (5 - 12 %); 4СаО-А1₂О₃-Ее₂О₃ (С₄АБ) - четырехкальциевого алюмоферрита - (10 - 20 %) и стекловидной застывшей массы.

После обжига полученный клинкер направляют в специальные холо­дильники для быстрого охлаждения материала, т.к. скорость охлаждения влияет на количество застывшей стеклофазы, которая обеспечивает повы­шенную химическую активность, тепловыделение при реакции с водой и сульфатостойкость портландцемента. Охлажденный клинкер, двуводный гипс или гипсосодержащие отходы (фосфогипс, борогипс, фторогипс) в количестве 3 - 5 % (для регулирования схватывания цемента) и в ряде слу­чаев минеральные добавки (шлак и золы, природные осадочные и вулка­нические породы) поступают в шаровые мельницы, измельчение в которых происходит за счет истирающего и ударного воздействия мелящих тел в виде стальных шаров и цилиндров разного размера. С увеличением степе­ни размола клинкера повышается активность получаемого цемента, однако надо учитывать тот факт, что в этом случае в значительной степени увели­чивается расход электроэнергии. Поэтому определен оптимальный размер цементных зерен от 5 до 40 мкм. Согласно ГОСТ 30515-97 этот показатель оценивают по тонкости помола (остаток на сите 008 не должен превы­шать 15 % или удельной поверхности, которая составляет от 2500 до 5000 см /г. Обязательными определяемыми значениями для общестрои­тельных цементов являются также активность цемента, сроки схваты­вания цементного теста нормальной густоты (начало - не ранее 45 мин, конец - не позднее 10 час), равномерность изменения объема, зависящая от содержания свободной СаО (не более 1 %) и дозировки гипса. На осно­вании полученных результатов цементу присваивают марку (300, 400, 500, 550, 600), численно равную активности - среднеарифметическому значе­нию предела прочности на сжатие в кгс/см² с учетом прочности на изгиб образцов-балочек размером 40х40х160 мм, состава по массе Ц: П = 1: 3 с подобранным количеством воды, твердевших 28 суток во влажных есте­ственных условиях. Классы цемента по гарантированной прочности на сжатие 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5 МПа. Насыпная плотность цемента составля-

ет 1300 кг/м, истинная 3100 - 3200 кг/м.

Качество цементов оценивают по основным и рекомендуемым показателям.

К основным относятся следующие:

- химический вещественный и минералогический состав;

- предел прочности на сжатие и изгиб;

- равномерность изменения объема в процессе гидратации;

- удельная эффективная активность естественных радионуклидов;

- активность цемента при пропаривании для портландцементов с до­бавками;

- нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водо- цементное отношение, выраженное в процентах, при котором достигается заданная (нормируемая) пластичность цементного теста.

К рекомендуемым относятся как показатели общего характера: сро­ки схватывания, тонкость помола, так и специального назначения: корро­зионная стойкость, содержание свободной СаО, огнеупорность, гидрофоб- ность и т.д.

Для рационального использования цемента при производстве сбор­ного железобетона введено определение прочности (активности) после термовлажностной обработки в специальных пропарочных камерах по за­данному режиму. На основании полученных данных делают вывод о сте­пени эффективности использования цемента на предприятиях стройинду- стрии при получении сборных бетонных и железобетонных изделий и кон­струкций или в монолитном строительстве на строительной площадке.

При смешивании портландцемента с водой составляющие его ми­нералы гидратируют с образованием новых кристаллических соедине­ний, обусловливающих твердение цементного теста и прочность искус­ственного камня. Состав новообразований зависит от минералогическо­го состава цемента, влажности и температуры окружающей среды. Так алит гидратирует с образованием кристаллических гидросиликатов кальция - СаОрБЮ₂пН₂О - ГСК и гидрооксида кальция - Са(ОН)₂ - СН, придающих начальную прочность и стойкость цементному камню. Опре­деленная концентрация Са(ОН)2 в растворе не только обеспечивает ста­бильность образованным в результате гидратации соединениям, но и кор­розионную стойкость стальной арматуры, применяемой при получении железобетона.

Гидратация белита протекает постепенно на протяжении всех 28 су­ток с образованием ГСК. Наиболее активен по отношению к воде трехкаль- циевый алюминат. Именно этот минерал влияет на сроки схватывания це­мента. Продукты его гидратации представляют собой крупнокристалличе­ские нестабильные соединения, повышающие начальную прочность, но снижающие морозостойкость и коррозионную стойкость цементного камня.

Гидратация четырехкальциевого алюмоферрита протекает аналогич­но двухкальциевому силикату. Все реакции гидратации сопровождаются выделением тепла. По экзотермическому эффекту минералы клинкера рас­полагаются в следующей последовательности: С₃А - С₃Б - С₄АБ - С₂Б.

Зная минералогический состав цемента, можно сделать предвари­тельные, ориентировочные выводы по его применению. Так, цементы с повышенным содержанием С₃Б и С₃А будут обладать высоким тепловыде­лением и скоростью набора прочности. Следовательно, их рационально использовать при низких температурах бетонирования или при производ­стве сборного железобетона, уменьшив температуру и продолжительность термообработки. Однако эти цементы из-за высокого тепловыделения нельзя использовать при бетонировании массивных фундаментов и гидро­технических сооружений, так как резкий перепад температуры внутри твердеющего бетона и на поверхности конструкции вызовет деформации, приводящие к появлению трещин. Нельзя эти цементы применять и при наличии сульфатосодержащих агрессивных сред. Так называемые бели- товые цементы с повышенным содержанием С₂Б медленно твердеют, более коррозионностойки. Следовательно их эффективно использовать при летнем монолитном строительстве, при опасности коррозионного воздействия.

В результате частичного перехода воды при гидратации в химически связанное состояние, а также ее испарения из смеси в процессе твердения происходит усадка цементного камня, сопровождаемая появлением микро­трещин на его поверхности, которая приводит к формированию пористой структуры. Причем, чем больше водовяжущее, в данном случае водоце- ментное отношение, тем пористость будет больше, а прочность соответст­венно меньше. Кроме открытых капиллярных пор, образованных за счет испарения «лишней», не участвующей в реакциях воды, в цементном кам­не имеются замкнутые поры, заполненные воздухом, который попадает в цементное тесто при его приготовлении и перемешивании.

Структура цементного камня оказывает определяющее влияние на такие свойства, как водонепроницаемость, воздухостойкость, морозостой­кость. Если циклы высыхания и увлажнения, сопровождающиеся усадкой и набуханием цементного камня, повторяются, то это приводит к накопле­нию остаточных деформаций, появлению трещин и, как следствие, сниже­нию прочности. Для исключения этих процессов необходимо снизить В/Ц и обеспечить заданный температурно-влажностный режим твердения. К недостаткам цементного камня относится также ползучесть, которая про­является в увеличении деформаций под влиянием длительно действующих постоянных по величине нагрузок. Снижения ползучести достигают за счет введения жесткого недеформируемого заполнителя и снижения рас­хода цемента. Одним из важнейших эксплуатационных свойств цементно­го камня является его морозостойкость. Разрушающее действие воды, пе­реходящей в лед с увеличением в объеме до 9 %, зависит в первую очередь от ее количества, следовательно за счет снижения В/Ц и повышения со­держания резервных замкнутых воздухонаполненных пор, недоступных проникновению воды, возможно регулирование этого свойства в широких пределах.

В бетоне цементный камень не только должен обеспечить монолит­ность, прочность этого композиционного искусственного каменного мате­риала, но и долговечность его службы в конструкциях при разных услови­ях эксплуатации. Прежде всего, это изменение температурно- влажностного режима, о чем говорилось выше, и действие агрессивных сред: жидких, газообразных и твердых. В связи с расширением промыш­ленного производства и особенно предприятий химического профиля во­прос этот очень важен. В Беларуси особенно остро эта проблема стоит при возведении фундаментов, т.к. подъем минерализованных грунтовых вод в большинстве районов высок.

Действие агрессивных сред усиливается, если конструкции находят­ся под нагрузкой. Отсюда вытекает сложность и актуальность рассматри­ваемого свойства. По механизму действия и характеру разрушения опреде­лены три вида коррозии цементного камня. Первый вид - выщелачива­ние. В данном случае разрушение происходит в результате растворения и вымывания гидроксида кальция из цементного камня при фильтрации во­ды под давлением. Так как все образованные в результате реакции гидра­тации портландцемента кристаллогидраты химически устойчивы только при определенной концентрации гидроксида кальция, то ее снижение вы­зывает их частичное разрушение и, как следствие, падение прочности.

Степень разрушения зависит в первую очередь от объема открытых капиллярных пор и количественного содержания в них раствора свободно­го гидроксида кальция определенной концентрации. Следовательно, повы­сив плотность цементного камня, можно значительно увеличить стойкость изделий на основе портландцемента к этому виду разрушения.

Второй вид - кислотная коррозия, которую можно наблюдать при действии на цементный камень кислот и солей с кислой реакцией, образо­ванных сильной кислотой и слабым основанием, например, хлорид или нитрат аммония. Кислоты вступают в реакцию с кристаллическими про­дуктами гидратации цемента, образуя или легко растворимые соединения, или гелеобразные, не обладающие прочностью. Эти агрессивные среды вызывают самые сильные разрушения, интенсивность которых зависит от концентрации агрессивного раствора, его температуры и скорости движе­ния потока по отношению к разрушаемой поверхности. Так как действие растворов связано с химической реакцией между цементным камнем и аг­рессивной средой, то наиболее надежный способ защиты - изменение со­става самого вяжущего, т.е. применение специального цементокислото- стойкого.