Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Цементных систем






 

Стадийное электрохимическое взаимодействие цементных минералов с водой, стадийное связывание молекул воды в гидратированные соединения определяют развитие в межзерновых пустотах цементной системы вакуума, организующего клинкерные зерна. Структурообразование и твердение цементного камня представляет собой процесс периодического сближения (стяжения) цементных частиц, появления, последующего уплотнения и упрочнения контактных зон посредством накапливающихся на поверхности дисперсной твердой фазы аморфных гидросиликатных продуктов. Таким образом, обнаруженная в 30-х годах прошлого столетия «скачкообразность» процесса [38] и есть следствие «скачкообразности» химизма явления.

В то же время, структурообразующий процесс и отвердевание цементной системы не являются однозначными преобразованиями. Стадийное заполнение поверхности клинкерных частиц гидратными «клеевыми» продуктами, бесспорно, позитивный аспект, определяющий качество структурных связей и необходимые свойства конечного продукта. Периодическое же накопление на клинкерных зернах гидратных продуктов приводит к возникновению внутренних напряжений, связанных с давлением вновь образующихся объемов гидратированного вещества на ранее сформировавшийся гидрат. Выдавливание гидратных продуктов в поровое пространство в зонах механического взаимодействия отмеченных микрообъемов приводит в пластической стадии к появлению чешуйчатых образований и «скоплений самых неожиданных конфигураций» [69], легко обнаруживаемых электронно-микроскопическими методами испытаний.

В начальной стадии (первые часы) твердения спады пластической прочности (рис.1.7) могут вызываться эффектом пластификации, взаимным отталкиванием цементных частиц с одноименным, неоднократно увеличивающимся и понижающимся потенциалом поверхности [137]. На более поздних этапах, в условиях сформировавшейся структуры (при появлении достаточно жестких контактов клинкерных зерен) сбросы прочности обусловлены временным ослаблением структурных связей системы вновь образующимся гидратом.

Одновременное и взаимосвязанное протекание созидательных (позитивных) и разрушительных (деструктивных) процессов – объективная реальность, сопровождающая всю стадию твердения цементного камня и бетонов. Обнаруженное «пилообразное» нарастание прочности бетона при пропаривании [1, 270] (рис.1.8) и является, скорее всего, следствием этих разрушительных процессов. Следует обратить внимание на увеличение со временем периодов сброса прочности, что объясняется, как отмечалось ранее, последовательной гидратацией активных центров клинкерных частиц, снижением их поверхностной энергии, уменьшением в системе количества активных диполей, удлинением, вследствие этого, подготовительных (индукционных) интервалов химизма процесса и тесно связанными с ними деструктивными последствиями.

Непосредственная взаимосвязь деструктивных явлений и химических взаимодействий находит прямое экспериментальное подтверждение. Так, опытным путем установлено [271], что «спад прочности в образцах из С3S и SiО2, подвергнутых гидротермальной обработке < …> происходит одновременно с появлением новой порции Са(ОН)2». Образование гидрата связано с выбросом в жидкую фазу ионов кальция; в свою очередь, появляющиеся продукты гидратации раздвигают, разрушают сформировавшуюся клеевую гидратную оболочку, ослабляют связи между цементными зернами, вызывают, тем самым, снижение прочности материала. Спад прочности имеет временный характер; появляющийся гидрат «залечивает» микродефекты, возвращая материалу исходные, а, нередко, и более высокие прочностные параметры.

Циклический характер гидратации цементных минералов определяет пилообразный, волнообразный рост прочности бетона не только в процессе пропаривания, но и при обычном твердении [272-274] и не только в начальной стадии (первых сутках, месяцах) твердения [275], но и спустя многие годы и даже десятилетия. При длительном (от полугода до полутора лет) хранении бетонных образцов-восьмерок в «нормально-влажных условиях» наблюдалось «резкое снижение прочности при растяжении, а также эффект «самоиспытания» < …> образцов: образцы разрывались от внутренних напряжений…» [276].

Интересны данные [85], касающиеся периодического испытания на прочность при сжатии образцов, выдерживаемы в различных температурно-влажностных условиях в течение 12, 5 и 20 лет. Опыты показали, что «в пяти и десятилетнем возрасте отмечен небольшой спад прочности при хранении во всех средах. Через 2, 5 года, т.е. в возрасте 12, 5 лет прочность бетона снова увеличилась, превысив трехлетнюю. Следует отметить, что при тщательном рассмотрении всех экспериментальных данных в ряде серий бетонных и растворных образцов отмечались временные спады прочности. При исследовании роста прочности бетона после тепловой обработки, спады прочности наблюдались значительно чаще». Причину такого «странного» поведения бетона авторы видят в том, что «при длительном твердении новые порции продуктов гидратации образуются в условиях уже сложившейся структуры. В связи с этим с увеличением объема продуктов гидратации в цементном камне возникают собственные напряжения», приводящие к отмеченным деструктивным явлениям. Таким образом, трудно не согласиться с заключением [86, 277] о том, что «волнообразный» (пилообразный) рост прочности бетонов на клинкерных вяжущих – не аномальное (как даже сейчас, зачастую, считается), а закономерное явление при любых температурно-влажностных условиях твердения.

На электронной микрофотографии строения цементного камня (рис.1.9) отчетливо просматривается оболочка новообразований, экранирующая негидратированный внутренний объем цементного зерна. Гидратная оболочка представляет собой бесформенную, аморфную массу, включающую огромное количество микротрещин самого разнообразного направления, что свидетельствует о бурно протекающих разрушительных явлениях и наглядно иллюстрирует изложенное.

Разрушительные и структурообразующие процессы сопровождают всю стадию твердения цементных бетонов. При определенном стечении обстоятельств деструктивные явления могут быть причиной весьма нежелательных последствий. Некачественно приготовленная бетонная смесь, недостаточное количество воды затворения, использование форсированных режимов твердения, раннее пересушивание бетона, воздействие на бетон внешних (тепловых, электромагнитных, динамических) факторов могут привести к поздним гидратационным актам. Образующийся на поздних этапах гидратный продукт, увеличиваясь в объеме, «раздвигает» ранее сформировавшуюся оболочку, ослабляет межчастичные связи, что обязательно приведет к снижению, сбросу прочности бетона. При обычных условиях эти деструктивные последствия, как правило, «залечиваются» новыми порциями «клеящего» материала. В случае же загруженности эксплуатируемой конструкции ослабление структуры может привести к негативным результатам. Не этим ли обстоятельством объясняется иногда наблюдаемое странное явление – разрушение бетонных и железобетонных сооружений при отсутствии внешних агрессивных воздействий, «без видимых на то причин»?






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.