Проведены эксперименты с цементным раствором. Цель исследования заключалась в выявлении воздействия воды-среды на показатели цементной композиции используемой для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций.
Для опытов применяли следующие материалы:
1. Цемент – бездобавочный портландцемент марки 500. Минералогический состав: C3S – 59 %, C2S – 21,5 %, C3A – 5 %, C4AF – 10 %, CaSO4•2H2O – 4,5 %. Остаток на сите №008 – 12 %. Химический состав цементного клинкера указан в таблице.
|
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe3O4 |
MgO |
SO3 |
|
58,8 |
28, 9 |
4,1 |
3,6 |
1,6 |
2,4 |
2. Мелкий заполнитель: песок с модулем крупности Мкр=2,45.
3. Вода – водопроводная.
Состав раствора Ц:П=1:3 при водоцементном отношении равном 0,45.
Приготовление смеси осуществляли с соблюдением принципа раздельной технологии. Из цемента с водой готовили связующее, которое совмещали с заполнителем. Приготовленную таким образом смесь укладывали в стандартные металлоформы (4•4•16 см) с последующим уплотнением на виброплощадке (частота вращения 3000 мин-1, амплитуда колебаний – 0,5 мм). Отформованные призмы помещали в пропарочную камеру для тепловлажностной обработки (ТВО), которую проводили по режиму: предварительное выдерживание + подъём температуры + изотермический прогрев = 3 + 3 + 8 час. Температура изотермии – 358 К. Остывание изделий происходило вместе с камерой, после чего формы разбирали и призмы хранились в естественных условиях. по прошествии 15 суток после ТВО, часть образцов испытывали на изгиб и сжатие, а оставшиеся – помещали в воду (рН = 7,0). Соотношение объёма воды к суммарному объёму призм поддерживали в пределах 1:4÷6. Периодически проводили испытания на изгиб и сжатие.
Как оказалось, первое время воздействия воды-среды на материал образцов приводит к значительному снижению механической прочности с одновременным увеличением их массы. Причём, закономерность в изменении массы остаётся постоянной на протяжении всего времени испытания, чего нельзя сказать о прочностных показателях.
Так, в начальный период погружения – прочность снижается. Однако после 3 месяцев выдерживания в воде направление вектора меняется и далее происходит стабильный рост. Предположительно, наблюдаемые изменения являются следствием адсорбционного снижения прочности („эффект Ребиндера»). В целом же, динамика возрастания массы иллюстрирует затухающий характер процесса, сохраняющий общую тенденцию к увеличению.
Происходящее с массой можно объяснить следующим образом.
После ТВО в структуре материала образцов содержится большое количество пор заполненных воздухом. При погружении вода энергично вытесняет воздух, заполняя поровое пространство, что сопровождается увеличением массы призм. Высокая скорость изменения в первое время связана с тем обстоятельством, что вода легко проникает в сообщающиеся между собой большие поры. Быстро заполнив крупные открытые поры, вода испытывает всякого рода затруднения при заполнении пор малого диаметра и при движении по капиллярам. Вследствие чего и наблюдается замедление скорости нарастания массы образцов, хотя стабилизации массы не происходит.
Таким образом, из результатов эксперимента следует, что прочность цементного раствора твердевшего в ходе тепловлажностной обработки и последующем нахождении в воде – снижается в начальный период воздействия среды. Этот факт необходимо учитывать при загружении строительных деталей, изделий и конструкций эксплуатирующихся в аналогичных условиях.