.
Свойства силикатных смесей и бетонов
Силикатный бетон выгодно отличается от обычного цементного бетона более
однородной мелкозернистой структурой. Несмотря на меньшую плотность, малый
расход вяжущего вещества и пониженную объемную массу (1800—2200 кг/м3),
показатели физико-механических свойств силикатных бетонов не уступают
аналогичным показателям обычного бетона. Так, силикатные бетоны автоклавного
твердения при расходе извести 8—10% от массы твердых компонентов и уплотнении
вибрированием имеют прочность 10—20 МПа (100—200 кг/см2). При добавке в
силикатные бетоны 10—30% тонкомолотого кварцевого песка их прочность при сжатии
возрастает в 2—3 раза и достигает 50—60 МПа (500—600 кг/см2), что трудно
достигнуть в обычных бетонах с большим расходом портландцемента высоких марок
(при неавтоклавном твердении). Силикатный бетон обладает необходимым сцеплением
со стальной арматурой и имеет близкий к ней коэффициент линейного расширения,
что обеспечивает возможность его применения в армированных строительных деталях.
При наличии в изделиях защитного слоя достаточной толщины стальная арматура в
силикатном бетоне повышенной плотности хорошо сохраняется и не подвергается
коррозии.
По стойкости в условиях систематического воздействия воды силикатные бетоны
несколько уступают цементным. Долголетняя служба силикатного кирпича в кладке
наружных стен зданий, находящихся в условиях переменных температур и влажности
воздуха, свидетельствует о высокой морозостойкости силикатных бетонов.
Физико-механические показатели силикатных бетонов определяются в основном их
плотностью, а также активностью и количеством образующегося при твердении
цементирующего вещества. Плотность силикатного бетона зависит от зернового
состава смеси твердых компонентов, а также от относительного содержания извести
и воды в смеси.
Количество и активность цементирующего вещества в бетоне зависят от количества и
активности извести, удельной поверхности частиц кварцевого песка или других
кремнеземистых компонентов, реагирующих с гидратом окиси кальция, а также от
режима тепловлажностной обработки. Важным условием получения силикатного бетона
достаточной плотности является правильный выбор типа уплотняющего оборудования и
его мощности.
Для получения плотных силикатных бетонов заполнитель должен обладать наименьшей
пустотностью. Для обеспечения оптимального зернового состава заполнителя
выбирают материалы с достаточным количеством мелких и крупных фракций или
приготавливают искусственные смеси из сырья с различной крупностью зерен, а
также смеси с добавками молотого кремнеземистого компонента. При составлении
смеси берут обычно 60—70% по массе песка средней крупности с раз мерами зерен
более 0,6 мм и 30—40% мелкого песка с размерами зерен менее 0,6 мм.
Значительное увеличение прочности силикатных бетонов на
известково-кремнеземистом вяжущем объясняется повышением плотности смеси,
увеличением реагирующей поверхности зерен кремнеземистого компонента, а также
остроугольной формой и свежеобнаженной поверхностью частиц. Это обеспечивает
лучшие условия для взаимодействия гидрата окиси кальция с кремнеземом частиц
песка и приводит к образованию большого количества цементирующего вещества.
Необходимое содержание известково-кремнеземистого вяжущего в силикатных бетонах
определяется его активностью и дисперсностью, количеством кремнеземистой
составляющей и степенью удобоукладываемости смеси. В зависимости от требуемой
прочности и степени уплотнения смеси при формовании количество извести в составе
известково-кремнеземистого вяжущего колеблется от 5 до 15% по массе. Содержание
известково-кремнеземистого вяжущего в смеси характеризуют чаще величиной
активности смеси.
Активностью силикатной смеси называют содержание в ней активной окиси кальция,
обеспечивающей при данном способе уплотнения получение необходимой прочности
силикатного бетона. С повышением активности смеси плотность силикатного бетона
возрастает. Однако содержание извести в вяжущем целесообразно увеличивать лишь
до определенного предела, пока количество остающейся в бетоне несвязанной
извести будет небольшим. При дальнейшем увеличении содержания свободной извести
в вяжущем прочность и стойкость его начнут снижаться.
Большое влияние на качество бетона оказывает дисперсность и равномерность
распределения известково-кремнеземистого вяжущего в смеси, а также количество
содержащейся в ней воды. Чем меньше размер частиц извести и равномернее они
распределены по поверхности зерен кремнеземистого компонента, тем полнее
протекает процесс их взаимодействия и увеличивается количество цементирующего
продукта. Как и в обычных бетонах, плотность и прочность силикатных бетонов
связана с водовяжущим отношением.
Минимально допустимое количество воды в смеси определяется расходом ее на
гашение извести для получения достаточного количества известкового теста для
смазки поверхности частиц кремнеземистого компонента с целью обеспечения
заданной подвижности смеси. Каждому виду и зерновому составу кремнеземистого
компонента, расходу извести, методу и режиму уплотнения соответствует
оптимальный расход воды, при котором силикатный бетон будет иметь наибольшую
прочность. Смеси с оптимальным расходом воды относятся к числу жестких,
уплотнение которых вызывает большие затруднения. Удобоукладываемость силикатных
смесей определяется так же, как и для обычных бетонных смесей.
Увеличить подвижность смесей можно повышением водовяжущего отношения, введением
добавок тонкодисперсной глины и применением молотой негашеной извести.
В силу меньшей водопотребности смесей с вяжущим на молотой негашеной извести и
учитывая, что из общего количества воды, введенной в смесь для придания ей
необходимой подвижности, часть ее расходуется на образование гидрата окиси
кальция в твердой фазе, замена гашеной извести молотой кипелкой обеспечивает
повышение плотности и прочности силикатного бетона.
Подбор состава плотного силикатного бетона осуществляют опытным путем в
следующей последовательности:
определяют оптимальное содержание воды, обеспечивающее получение наиболее
плотной бетонной смеси при принятом способе уплотнения формуемых образцов. При
изготовлении изделий с вибрационным уплотнением количество воды колеблется от
10
до 15% от массы сухой смеси компонентов;
выявляют необходимое содержание известково-кремнеземистого вяжущего в смеси, а в
случае применения тонкомолотых добавок песка или иных кремнеземистых компонентов
также и оптимальный размер молотой добавки. В зависимости от тонкости
измельчения песка и активности извести добавка молотого песка составляет обычно
50—150% от массы извести. Содержание всех компонентов смеси устанавливают на
основе пробных замесов с тремя различными расходами извести и с тремя
соотношениями молотого песка и извести для каждого расхода вяжущего (9
составов);
на основе результатов испытаний образцов, изготовленных и твердевших в условиях,
близких к производственным, строят кривые зависимости прочности силикатного
бетона от расхода извести и количества добавки молотого песка;
выбирают требуемый состав и производят расчет количества материалов на один
замес гасильного барабана и смесителя.
|