Автори Ж.В. Скурчинская, А.А. Волянский, Ю.А. Сидоренко, Н.Г. Котик Зборник докладов Шлакощелочные цементы, бетоны и конструкции: Доклады и тезисы докладов 3-й Всесоюзной научно-практической конференции Рік виходу статті 1989 Спеціальність УДK вказані автором Текст наукової статті

Растущие объемы производства строительных изделий и контрукций из шлакощелочных бетонов предусматривают расширение сырьевой базы шлакощелочных вяжущих и, в первую очередь, щелочного компонента.

Присутствие в составе шлакощелочных вяжущих соединений щелочных металлов создает предпосылки, вследствие их высокой растворимости, образования высолов на поверхности изделий и конструкций, особенно при эксплуатации их в условиях капиллярного подсоса воды. Помимо ухудшения внешнего вида изделий высолы приводят к снижению показателей физико-механических свойств бетонов. Последнее связано с тем, что образование высолов в виде кристаллогидратов Na₂CO₃·10Н₂О и Na₂SO₄·10Н₂О (в зависимости от вида используемого щелочного компонента) сопровождается увеличением объема твердой фазы в 1,5—3,0 раза.

В результате исследований, проведенных ПНИЛГ КИСИ, изучен механизм и разработаны эффективные способы предотвращения высолообразования на поверхности шлакощелочных бетонов. При этом решались две задачи: изыскание как эффективных покрытий для поверхностной обработки бетонов, так и модифицирующих добавок для введения в их состав.

С учетом характера высолов выбор поверхностных покрытий осуществлялся для обеспечения условий:

1) препятствующих образованию кристаллогидратов;

2) связывания ионов щелочных металлов поверхностного слоя в слаборастворимые в воде соединения;

3) поверхностной гидрофобизации бетонов.

Исследования показали, что наиболее эффективными покрытиями для шлакощелочных бетонов являются следующие соединения:

• слаборастворимые комплексные соли щелочных металлов, энергия образования кристаллогидратов которых значительно ниже, чем у щелочных солей, мигрирующих на поверхность бетона;
• органические кислоты нафтенового ряда, образующие с ионами щелочных металлов слаборастворимые соли;
• лигносульфонаты, нанесение которых обеспечивает гидрофобизующий эффект без создания на поверхности бетона сплошной пленки.

Справедливость теоретических положений подтверждена длительными — в течение года — наблюдениями за бетоном, обработанным вышеуказанными соединениями, в условиях попеременного увлажнения и высушивания, а также в условиях циклического воздействия атмосферных факторов.

Основной целью при выборе добавок для предотвращения высолов с учетом специфики шлакощелочных вяжущих была интенсификация процесса их твердения на ранних стадиях и максимальное связывание щелочи и анионов, образующихся при диссоциации щелочных солей в условиях сохранения высокого рН в дисперсионной среде. Анализ показал, что наиболее эффективными высолоустраняющимй добавками являются природные щелочные гидроалюмосиликаты – цеолиты, катионные ПАВ и органические кислоты.

Цеолиты, присутствующие в составе шлакощелочных вяжущих, вносят свой «вклад» в создание новых условий твердения, способствующих увеличению количества структурных элементов щелочного гидроалюмосиликатного состава, аналогичных природным цеолитам, что повышает степень связывания щелочи, а окклюзионные качества цеолитов обеспечивают более оптимальную упаковку системы, благодаря которой искусственный камень уплотняется.

Введение в состав бетона катионных ПАВ типа четвертичных амониевых оснований или четвертичных оснований гетероциклических соединений позволяет связать анионы СО₃^2-, SO₄^2-, Cl^-.

Добавка органических кислот различных классов (кислоты жирного ряда, нафтеновые кислоты) приводит к связыванию ионов щелочных металлов в слаборастворимые соединения.

Проведенные испытания показали эффективность использования шлакощелочных бетонах рекомендуемых добавок. Помимо ликвидации или в ряде случаев значительного снижения высолообразования использование модифицирующих добавок позволяет улучшить их физико- механические и эксплуатационные свойства.

Это дало возможность получить на основе несиликатных соединений щелочных металлов (Na₂CO₃, NaOH) высокопрочные шлакощелочные вяжущие, реализация которых в составе бетонов позволяет повысить их прочность до 90...95МПа. При этом ионообменные системы, будучи введенными в состав вяжущего, служат дополнительным источником щелочи, что позволяет снизить расход щелочного компонента и получить искусственный камень по прочности, не отличающийся от бездобавочного — изготовленного при оптимальном расходе того же щелочного компонента.

В силу жесткости алюмосиликатного каркаса, свойственной природным цеолитам, которые служат центрами кристаллизации химически подобных им новообразований, формирующихся при твердении шлакощелочных вяжущих, жесткость цементного камня повышается, что приводит к снижению его деформативности. Кратковременные и длительные (в течение года) испытания бетонов на основе таких вяжущих показали, что их деформативные характеристики улучшаются на 20% по сравнению с характеристиками для шлакощелочных бетонов аналогичных марок без добавки.

Разработанные вяжущие и бетоны могут быть рекомендованы для строительства, особенно в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к их эксплуатационным свойствам.