Комплексное исследование влияния содержания карбонатного щебня, вводимого в виде смеси двух фракций: фракции 10-20 мм – 60 % и фракции 5-10 мм – 40 % по массе соответственно, в присутствии модификатора СДО в количестве от 0 до 0,06 % от массы цемента, на свойства бетона, получаемого из равноподвижных смесей жесткостью с методом виброуплотнения позволило установить, что карбонатный заполнитель бетона, при содержании щебня в диапазоне 0,7 – 0,9 м3, обеспечивает высокие показатели водостойкости. Для получения бетона с повышенными показателями морозостойкости и прочности, при расходе цементного вяжущего в количестве 350 кг на 1 м3, рекомендуются составы с содержанием карбонатного щебня в количестве не менее 0,8 м3 на 1 м3 бетона, при введении в рецептуру добавки СДО в количестве 0,03 %. Прочность получаемых составов бетона составляет в среднем 36,4 МПа, морозостойкость соответствует марке F150. При этом, минералогический состав применяемого щебня характеризовался присутствием 59 % доломита и 40 % кальцита. Примеси в пределах 1 % были представлены минералами кварца и полевого шпата.
Влияние модификатора на карбонатный бетон
В ходе проведения экспериментальных исследований на равноподвижных смесях установлено, что введение химической добавки СДО в количестве 0,03 % при постоянном расходе цемента 350 кг/м3 приводит, ориентировочно, к 5 %-му уменьшению водопотребности. Увеличение содержания добавки СДО до 0,06 % от массы вяжущего приводит к несущественному снижению исследуемого показателя. При снижении количества щебня вводимого в состав 1 м3 карбонатного бетона с 0,9 до 0,7 м3, при условии отсутствия химической модификации, прочность получаемого материала понижается с 34 МПа до 28,8 МПа. Включение в рецептуру составов модификатора СДО приводит к росту показателя прочности на 5-7 %. Кроме того выявлено, что максимально эффективным, с точки зрения понижения объема капиллярно открытых пор в бетоне, при содержании карбонатного щебня в количестве 0,7 – 0,9 м3, является модифицирование составов химической добавкой СДО, вводимой в количестве 0,03 % от массы используемого цемента. В частности, введение данного количества химического модификатора в рецептуру состава с содержанием щебня 0,9 м3 на 1 м3 бетона приводит к снижению капиллярно открытой пористости до значения 13,4 %, при величине значения данного параметра базового состава (без модификации) – 14,4 %. Повышение содержания модификатора в составе до величины 0,06 % от массы цемента не способствует дальнейшему понижению рассматриваемого параметра.
В рамках исследования получена зависимость морозостойкости от содержания карбонатного заполнителя бетона и модификатора СДО, представленная на рисунке 1.
Рис. 1. Зависимость морозостойкости бетона при постоянном расходе цемента 350 кг/м3 от расхода карбонатного щебня и содержания добавки СДО
Установлена возможность повышения показателя морозостойкости бетона, изготавливаемого из составов с содержанием карбонатного щебня 0,8-0,9 м3 на 1 м3. Увеличения марки по морозостойкости с F100 до F 150 можно добиться введением в рецептуру рационального количества химической добавки СДО (0,03 % от массы цемента).
В технической литературе имеются сведения о возможности протекания процесса щелочно-карбонатной коррозии при использовании доломитов в цементных бетонах проходящей с увеличением объема. При этом описан механизм щелочно-карбонатной коррозии, сопровождающейся увеличением объема, началом которой является химическое взаимодействие доломита со щелочами цемента по схеме: СаМg(CO3)2 + 2ROH→ Mg(OH)2+CaCO3+R2CO3.
Протекание подобной реакции маловероятно. Часто предполагают, что наиболее активные металлы (Na, K) в электрохимическом ряду напряжений могут вытеснять менее активные металлы из солей в водных растворах. Однако следует учитывать, что радиус ионов К+ и Na+ меньше, чем ионов Mg2+. Электрическое поле, возникающее вблизи ионов Na+, K+ , более сильное, чем у ионов Mg2+. Благодаря этому гидратация ионов Na+ , K+ протекает более энергично по сравнению с гидратацией ионов Mg2+. По этой причине прогидратировавшие щелочные металлы в обычных условиях не вытесняют другие металлы (Mg), стоящие правее в электрохимическом ряду напряжения из водных растворов солей.
