Факторы, влияющие на свойства силикатных бетонов

Факторы, влияющие на свойства силикатных бетонов

В силикатных бетонах основными факторами, определяющими прочность, долговечность и другие свойства, являются плотность строения, прочность цементирующего вещества и сила сцепления его с зернами заполнителя.

Плотность силикатного бетона прежде всего зависит от зернового состава, крупности и пустотности смеси заполнителей. Для обеспечения оптимального зернового состава смеси заполнителя, обладающей наименьшей пустотностыо, рекомендуется смешивать несколько песков с различной гранулометрией, вводить в состав смеси заполнители недостающих фракций, а также молотый кремнеземистый компонент.

Кроме того, плотность силикатного бетона зависит от содержания смешанного вяжущего вещества в 1 м³ бетона, от начального содержания воды в бетонной смеси, а также от степени ее уплотнения при формовании изделий. Содержание смешанного вяжущего можно увеличить введением тонкомолотых кремнеземистых добавок (песок, зола-унос и др.). Последние в процессе автоклавной обработки вступают во взаимодействие с гидратом окиси кальция, увеличивая содержание цементирующего вещества и способствуя этим повышению плотности и прочности силикатного бетона.

Прочность цементирующего вещества определяется видом применяемой извести, ее содержанием, количеством и тонкостью помола кремнеземистой добавки, величиной водовяжущего отношения, а также режимом автоклавной обработки.

Многочисленными исследованиями установлено, что плотность и прочность цементирующего вещества, а следовательно, и силикатного бетона значительно выше на извести-кипелке, чем на гашеной извести (пушонке). Объясняется это прежде всего тем, что применение молотой негашеной извести снижает начальную водопотребность смеси по сравнению с водопотребностью смеси на весьма дисперсной гашеной извести (пушонке). Кроме того, часть воды затворения при гидратации молотой извести-кипелки переходит из свободной в гидратную, уменьшая тем самым общее количество свободной воды в смеси.

Повышенная плотность и прочность силикатного бетона на молотой извести-кипелке по сравнению с бетоном на извести-пушонке объясняется еще и тем, что при гидратации извести-кипелки и образовании гидрата окиси кальция объем твердой фазы увеличивается и силикатный бетон, уложенный в прочные металлические формы, самоуплотняется.

Содержание извести в силикатной смеси устанавливают в зависимости от ее активности и дисперсности, а также от количества молотых кремнеземистых добавок. Для получения бетона заданной прочности расход извести может колебаться в пределах от 5 до 18%. Содержание в смеси активной окиси кальция называется активностью смеси, с увеличением количества которой повышается плотность и прочность силикатного бетона. Однако расход извести можно увеличить лишь до определенного предела, после которого в бетоне остается несвязанная известь, вследствие чего прочность и долговечность силикатного бетона начнут заметно снижаться.

Прочность силикатного бетона в значительной степени зависит: от дисперсности и равномерности распределения извести в смеси. Чем меньше размер частиц извести и чем равномернее они распределены по поверхности зерен заполнителя, тем полнее протекает при автоклавной обработке процесс взаимодействия гидрата окиси, кальция с кремнеземом тонких фракций заполнителя, тем больше возникает и цементирующих новообразований, соединяющих все зерна заполнителя в единый монолит. Поэтому рекомендуется производить совместный помол в шаровых двухкамерных мельницах извести и части песка, что обеспечивает измельчение извести абразивными частицами  песка, повышая дисперсность ее до 4000—5000 cм²/г, а также теснее смешивает компоненты вяжущего.

Рекомендуемые материалы

На прочность, долговечность и другие свойства силикатного бетона большое влияние оказывает вид, количество и тонкость помола дисперсной кремнеземистой добавки. С этой целью обычно применяют тонкомолотый кварцевый песок, количество которого устанавливают с учетом активности силикатной смеси и гранулометрического состава заполнителя.

Для повышения прочности бетона следует вводить при приготовлении смеси 10 – 20% тонкомолотого песка. Однако количество его можно увеличивать только до тех пор, пока содержание активной СаО в смеси обеспечивает связывание всего гидрата окиси, кальция в низкоосновные гидросиликаты кальция.

На величину, оптимального соотношения активной СаО и молотого песка оказывает большое влияние удельная поверхность последнего. Увеличение ее, как правило, приводит к повышению прочности силикатного бетона. Однако, принимая во внимание значительные дополнительные затраты электроэнергии на измельчение песка, оптимальная тонкость его помола должна иметь пределы 2000 – 3000 см/г.

Существенно влияет на свойства силикатного бетона водовяжущее отношение. Минимально допустимое количество воды в смеси определяется расходом ее на гашение извести и количеством воды, которое требуется для обеспечения заданной подвижности смеси. Так же как и в легких бетонах, каждому виду и расходу извести, зерновому составу заполнителей и методу уплотнения соответствует оптимальный расход воды, при котором силикатный бетон будет иметь наибольшую прочность.

При производстве крупноразмерных вибрированных изделий из силикатного бетона влажность смеси составляет 14—16%.

На свойства силикатного бетона существенно влияет также режим автоклавной обработки, определяющей степень и полноту завершения процесса образования в цементирующем веществе гидросиликатов кальция и их фазовый состав.

Подбор состава плотного силикатного бетона

Состав плотного силикатного бетона подбирают по общей схеме, принятой для цементных бетонов. Предварительно определяют по имеющимся графикам и таблицам расход материалов для пробных замесов, а затем уточняют состав бетона для них по результатам испытания контрольных образцов.

Расчет расхода материалов для пробных замесов производят в следующей последовательности:

1) определяют по таблицам и графикам расход смешанного вяжущего и содержание в нем извести в пересчете на СаО, обеспечивающее получение силикатного бетона заданной прочности, учитывая при этом фактическую тонкость помола кварцевого песка;

Вам также может быть полезна лекция "52 Не вполне упругий удар двух шаров".

2) определяют оптимальный расход воды на 1 м³ смеси с учетом принятого метода формования и режима уплотнения. При изготовлении изделий с вибрационным уплотнением количество воды может быть принято из расчета 10 – 15% от веса сухих компонентов;

3) определяют расход немолотого песка, исходя из предполагаемого объемного веса уплотненной бетонной смеси.

Состав силикатного бетона уточняют на серии пробных замесов следующим образом:

1. Определяют оптимальный состав смешанного вяжущего по наибольшей прочности, полученной при испытании образцов из бетона с различным соотношением молотого песка и извести. Для этого изготовляют три состава на принятых материалах, один из которых принимают по табличным данным, а два других должны отличаться от него на ±10 – 15%.

2. Определяют необходимый расход смешанного вяжущего и воды. Для этого на ранее выбранном оптимальном составе смешанного вяжущего изготовляют три пробных замеса с различными расходами его, один из которых берут по таблице, а два других, отличающихся от него на ±10%. Затем для каждого состава определяют оптимальное по условиям уплотнения содержание воды, которое устанавливают по трем пробным замесам с различным расходом воды.

По результатам испытания контрольных образцов, изготовленных в условиях, близких к производственным, строят кривые зависимости прочности силикатного бетона от расхода вяжущего, содержания тонкомолотого песка и водосодержания бетонной смеси, Анализируя эти кривые, устанавливают оптимальный состав силикатобетонной смеси