ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

 

Щелочная реакция заполнителя с цементом

 

 

Исследования в области технологии бетона показали, что очень немногие породы или минералы, если таковые вообще имеются, полностью химически инертны при взаимодействии с цементом.

 

Это само собой разумеется, так как затвердевание цемента представляет собой химический процесс, который приводит к выделению тепла и высвобождению щелочей, особенно гидроокислов кальция, натрия и калия. Эти реакции несущественны для кварца, полевого шпата, кальцита и большинства темноцветных силикатных минералов или пород, сложенных этими минералами. Но имеется группа кремнеземистых материалов, которые, входя в состав заполнителя, химически реагируют со щелочами, выделяемыми цементом. Эти материалы представлены кремнеземистыми глинистыми сланцами, опаловыми и халцедоновыми кремнистыми породами, кремнеземистыми известняками и кремнеземными криптокристаллическими вулканическими породами, особенно риолитами, дацитами и андезитами.

 

В природе этой щелочной реакции заполнителей с бетоном еще много неясного.

 

Очевидно, натрий и калий, выделяемые при затвердевании цемента, реагируют с вышеупомянутыми неустойчивыми материалами и дают в результате щелочной гедь кремнезема. Эти гели адсорбируют воду из цементного теста и развивают интенсивные напряжения, которые могут превысить прочность бетона на разрыв и вызвать растрескивание его или появление раковин, подобных «popouts». В результате возникновения этих напряжений бетонные перекрытия и даже электростанции могут выйти из строя, а покрытия дорог вспуливаются буграми. Если такая трещиноватость иногда и не представляет вреда сама по себе, то она может усилить разрушение бетона при других процессах, таких, как замораживание и оттаивание или увлажнение и усыхание.

 

Проблема щелочной реакции заполнителя с цементом подробно разобрана Матером (Mather, 1958), а прекрасные описания этого явления с фотографиями разрушенных сооружений приводятся Мак-Конелом и др. (Мс Connell et al., 1950), а также Мерриамом (Merriam, 1953).

 

Поскольку способные к химической реакции кремнеземистые породы устойчивы при геологических процессах, они обычно встречаются в гравии. Если обломков кремнеземистых пород много, то залежи гравия обычно не разрабатываются, хотя иногда такой гравий используется там, где хороший заполнитель недоступен из-за высокой стоимости. В этом случае можно понизить или предотвратить щелочную реакцию заполнителя с цементом двумя способами.

 

Один из них заключается в использовании специального цемента с содержанием щелочей 0,6% и менее (тогда как обычно содержание щелочей в цементе составляет 1,5%). Другой способ заключается в добавлении пуццоланового материала в портландцемент для ослабления этой реакционной способности, как это было уже рассмотрено в разделе «Пемза и пумицит» на стр. 79.

 

 

 

 

 Смотрите также:

 

Реакция щелочей цемента с заполнителями бетона.

Реакция начинается с взаимодействия щелочных гидроокисей, полученных из щелочей (Na2O и КгО), и кремнеземистых минералов заполнителя.
Можно предсказать, что при использовании определенных материалов будет происходить реакция щелочей цемента с...

 

СУЛЬФАТОСТОЙКИЕ ЦЕМЕНТЫ. Коррозия, вызываемая...

...с бетоном, а процессами, возникающими внутри бетона вследствие взаимодействия щелочей цемента с реакционноспособным кремнеземом заполнителя.
Для такой реакции достаточен щелочной раствор слабой концентрации. Вторая стадия заключается в разрыве кремнекисло...

 

Коррозия бетона при действии щелочей цемента на кремнезем...

На фотоснимках хорошо видно, что зерна заполнителя как бы окружены продуктами реакции— гелем щелочных силикатов и некоторым количеством гидрата оксида кальция.
В реакцию с щелочами цемента могут вступать опал, халцедон, тридимит, кристобалит, некоторые...

 

Добавки, защищающие от воздействия щелочей...

Для предотвращения реакций расширения в бетоне, вызываемых реакционноспособными заполнителями, используют цемент с содержанием щелочей менее 0,6 % и пуццолановые материалы.