Взаимодействия кремнеземсодержащих добавок в цементных композициях в условиях щелочного расширения

• Автор: Воронков, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. ЩЕЛОЧЕ-СИЛИКАТНЫЕ РЕАКЦИИ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНАХ

1Л Основные факторы, влияющие на протекание ЩСР

1ЛЛ Реакционная способность заполнителя

1Л .2 Щелочность бетона

1 Л.З Моделирование щелочной коррозии

1.2 Механизм щелоче-силикатного расширения и роль кальция

1.3 Ингибирование щелоче-силикатных реакций активными минеральными добавками

1.3.1 Механизмы действия минеральных добавок

1.3.2 Активные минеральные добавки, используемые для ингибирования ЩСР

1.3.2.1 Микрокремнезем
1.3.2.2 Метакаолин
1.3.2.3 Золы-унос
1.3.2.4 Доменный шлак
Выводы по Главе
Глава 2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ, ПРЕДМЕТЫ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Предметы и задачи исследования
2.2 Испытания по ускоренной методике (метод растворных балочек)
2.3 Испытания добавок по долгосрочной методике
Глава 3 ПРЕВРАЩЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ В УСЛОВИЯХ УСКОРЕННОЙ МЕТОДИКИ
3.1 Цементные композиции с добавками микрокремнезема, осажденного кремнезема и метакаолина
3.2 Цементные композиции с добавкой золы-унос
Выводы по главе
Глава 4 ПРЕВРАЩЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ В УСЛОВИЯХ ДОЛГОСРОЧНОЙ МЕТОДИКИ
Выводы по главе
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Для долговечности бетона серьезную опасность представляет реакция между щелочным раствором поровой жидкости и некоторыми видами заполнителей, содержащих реакционноспособные включения (например, халцедон). В результате этой реакции образуется объемный щелоче-силикатный гидрогель, вызывающий разупрочнение бетона, появление в нем трещин и в конечном итоге - его разрушение. Проблема щелочной коррозии бетона становится все более актуальной в связи с постепенным истощением запасов чистых видов сырья и усиливающимся воздействием на бетон техногенных факторов.
Наиболее эффективным способом подавления щелоче-кремнеземных реакций, применяемым на практике, является использование высокодисперсных активных минеральных добавок - зол-унос, микрокремнезема, метакаолина, - известных также своей высокой пуццоланической активностью, т.е. способностью взаимодействовать с Са(ОН)2 с образованием кальциево-силикатного гидрогеля. Специальных стандартизованных методов, предназначенных для оценки ингибирующей активности минеральных добавок, в России не существует. С этой целью в настоящее время используются методики, предназначенные для оценки реакционной способности заполнителей цементных растворов и бетонов по отношению к щелочной среде, где мерой реакционной способности заполнителя является линейное расширение образцов бетона (ускоренный и долгосрочный методы). Эти методы имеют универсальный характер, поскольку с незначительными отличиями используются во многих странах. В условиях этих методов, предусматривающих применение повышенных температур, процессы с добавками могут происходить иначе, чем в обычных условиях, что может повлиять на оценку их ингибирующих свойств. Между тем, исследования, выполненные до настоящего времени, преимущественно были направлены на изучение влияния минеральных добавок на состав

Рисунок 11 - Щелочное расширение бетонных образцов, содержащих 4% (а) и 8% (б) микрокремнезема в уплотненной форме [80]
Более того, как уже говорилось, были отмечены случаи участия микрокремнезема, содержащего крупные агрегаты (более 150 мкм), в щелоче-силикатных реакциях [81]. На практике применение находят уплотненные (в США) и суспендированные (в европейских странах) формы микрокремнезема.
1.3.2.2 Метакаолин
Метакаолин (28Ю2-А1203), образуемый обжигом каолинитовых глин при 600-800 °С [19], является высокоэффективным ингибитором щелочесиликатных реакций [71]. В отличие от других широко применяемых минеральных добавок, метакаолин не является побочным продуктом промышленности. По своей эффективности в качестве ингибитора ЩСР метакаолин наиболее близок к микрокремнезему; как и микрокремнезем, метакаолин, особенно при высоких дозировках (20%), снижает pH поровой жидкости на ранних этапах гидратации, а также активно связывает Са(ОН)2. В поздний период, однако, может наблюдаться регенерация щелочей и возобновление расширения. Это происходит при небольших дозировках