Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Коррозионная стойкость стальной ненапрягаемой арматуры в бетонах с хлоридами 9
1.2. Общие сведения об алинитовых цементах 16
1.3. Коррозия арматуры в бетонах на алинитовых цементах 19
1.4. Способы защиты стальной арматуры в бетонах на алинитовых цементах 21
1.5. Цель и задачи исследования 24
2. Методы исследования и используемые материалы 26
2.1. Методы исследования коррозионного состояния арматуры в бетоне 26
2.2. Метод оценки тепловыделений при гидратации цементных паст 28
2.3. Методы исследования структуры бетона и фазового состава новообразований 30
2.4. Методика исследования выноса ингибитора и хлоридов из бетона 31
2.5. Определение в бетоне общего содержания хлора и его легкорастворимых соединений 34
2.6. Определение содержания в бетоне ингибитора коррозии - нитрита натрия 39
2.7. Используемые материалы, их характеристика 40
3. Алинитовый цемент - коррозионная среда для арматурно стали 45
3.1. Исследование особенностей процессов гидратации алинитового цемента 45
3.2. Исследование коррозионного поведения стали в бетонах на алинитовых цементах 57
3.3. Натурные обследования конструкций на алинитовых цементах 77
3.4. Некоторые характеристики проницаемости бетонов на алинитовых цементах 88
4. Способы защиты стальной арматуры в бетонах на алинитовых цементах 108
4.1. Повышение защитных свойств бетона на алинитовых цементе по отношению к стали с помощью добавки ингибитора типа HaHOz 109
4.2. Хлореодержащие комплексные соединения и условия их стабильного существования 120
4.3. Повышение защитных свойств бетона на алинитовом цементе по отношению к стали введением алюминатных и ферритных добавок 123
5. Расчет экономической эффективности применения алинитовых цементов 147
Общие выводы 153
Литература 156
Приложение 167
- Коррозионная стойкость стальной ненапрягаемой арматуры в бетонах с хлоридами
- Метод оценки тепловыделений при гидратации цементных паст
- Исследование особенностей процессов гидратации алинитового цемента
- Повышение защитных свойств бетона на алинитовых цементе по отношению к стали с помощью добавки ингибитора типа HaHOz
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС, в последующих Пленумах ЦК КПСС и постановлениях уделяется большое внимание вопросам экономии энергетических ресурсов, а, следовательно, и развитию энергосберегающих технологий в области производства строительных материалов и изделий.
Одним из интересных достижений за последние годы в области материаловедения стала низкотемпературная технология обжига сы -рьевых материалов в среде какого-либо катализатора. В частности, в Советском Союзе впервые в мире в шестидесятых годах был полу -чен высокоосновной силикат кальция в области температур 1000-1100С - алинит. Благодаря созданию каталитического процесса синтеза алинитового клинкера с регенерацией основной массы катализатора, стала возможной реализация низкотемпературного обжига не только в лабораторных, но и в производственных условиях. Шло установлено явление образования высокоосновного силиката кальция из на -тионных полиэдров со смешанными мостиковыми анионами хлора и кислорода, участвующими в формировании связей катионов, которое было зарегистрировано как открытие 210. По данным авторов этого откры -тия,расход хлористого кальция при этом ориентировочно составляет 3—4% от массы цемента. Согласно литературным данным, низкотемпературная технология получения цемента имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной. Удельный расход топлива может снизиться на 30-35%, удельный расход электроэнергии - на 25-35%, производительность тепловых агрегатов и цементных мельниц увеличится на 50-60% /46/.
В настоящее время опытно-промышленное освоение низкотемпературной технологии ведется на производственном объединении "Ахангардаце-мент" и на Сас-Тюбинском цементном заводе.
Алинитовый цемент - новый и малоизученный материал. Изменение технологии получения вяжущего за счет введения в сырьевую смесь хлористого кальция предопределяет и изменение его свойств. У нас в стране ведутся широкие исследования по изучению этого материала и определению областей его применения. При этом ключевыми вопросами являются вопросы долговечности и, в частности, коррозионной стойкости стальной арматуры.
Как известно, ионы хлора, являющиеся структурным элементом кристаллической решетки алинита, могут вызывать коррозию арматуры в бетоне на этом цементе. Однако существует мнение, что хлор-ионы находятся в клинкерных минералах цемента, в основном, в связанном нерастворимом состоянии и при гидратации не переходят в жидкую фазу цементного камня, не являясь стимуляторами коррозии, поэтому изучение химии гидратации и влияние состава продуктов новообразований на коррозионную стойкость стали в бетоне на алинитовом цементе представляется весьма актуальным.
Актуальность работы. Все возрастающий объем производства сборного и монолитного железобетона требует огромных энергетических затрат, причем самым энергоемким компонентом бетона является цемент. В связи с этим определение области приме -нения алинитовых цементов взамен традиционным портландцементам, позволит экономить (по данным НИИцемента) более 3 руб. на I тн вяжущего /86/. Кроме того, алинитовые цементы согласно литературным данным имеют пониженную нормальную густоту цементного теста, что позволяет снижать расход вяжущего в бетоне до Ъ% /50/. К преиму -ществам этих цементов следует также отнести и более быстрые темпы набора прочности, большую степень гидратации, что позволяет их отнести к быстротвердеющим /бб/. Благодаря изложенным преимуществам, эти вяжущие уже сегодня могли бы вытеснить и заменить в бетонах (где это было бы целесообразно) портландцемент. Однако неизучен -
- б -
ность этого безусловно перспективного материала не позволяет пока еще его широко рекомендовать в бетоне и железобетоне. Одной из задач в этой большой проблеме по применению алинитового це -мента в промышленности строительных материалов и, в частности, в производстве сборного и монолитного железобетона^является задача, связанная с долговечностью конструкций, изготовленных на этом вяжущем и в первую очередь, с обеспечением сохранности стальной арматуры в них.
Целью работы является изучение бетона на али -нитовом цементе как коррозионной среды для арматурной стали и определение рациональных областей применения этого цемента в армированных конструкциях. Основными средствами достижения постав -ленной цели являются:
изучение химии гидратации алинитового цемента и влияние продуктов новообразований на коррозионное поведение стали в бе -тоне;
изучение" защитных свойств бетона на алинитовом цементе по отношению к ненапрягаемой стальной арматуре и определение условий её сохранности;
изыскание путей повышения защитных свойств бетона на. алинитовом цементе по отношению к стали и анализ их целесообразности с экономической точки зрения.
Научную новизну работы составляют:
исследование электрохимического поведения стали в тяжелом бетоне на алинитовом цементе;
изучение особенностей процессов гидратации алинитового цемента с целью выявления продуктов новообразований в цементном камне и их влияние на коррозионное поведение арматурной стали;
применение алюминатных и ферритных добавок, повышающих защитные свойства бетона по отношению к арматуре и объяснение механизма их действия.
_ 7 -Автор защищает:
результаты исследования коррозионной стойкости стальной арматуры в тяжелых бетонах на алинитовых цементах;
результаты исследования жидкой фазы алинитового цемента без добавки и с алюминатной добавкой, на ранних стадиях гидратации;
методику исследования длительности защитного действия ингибитора в железобетонных конструкциях, эксплуатирующихся в ус -ловиях температурно-влажностных градиентов;
результаты исследования структурных характеристик бетонов на алинитовых цементах;
способы повышения защитных свойств бетонов на алинитовых цементах по отношению к стали;
рекомендации по применению алинитовых цементов в бетоне и железобетоне.
Практическая значимость работы заключается в определении областей применения железобетонных конструкций из бетонов на алинитовьтх цементах, экономическое обоснование целесообразности применения алинитового цемента в армиро -ванных конструкциях с использованием различных добавок.
В результате исследований, проведенных при участии автора, разработаны: "Рекомендации по изготовлению и применению бетонов на алинитовом цементе опытно-промышленной партии".
Производственное внедрение результатов исследований осуществлялось на Янгиерском КСМ и К треста "Главсредазводхозстрой".Было произведено опытное формование плит оросительных каналов, конструкций помещений для размещения электрооборудования скважин вертикального дренажа.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложения и изложена на Іббстраницах, в том
- 8 -числе: текста 100стр., рисунков 33 , таблиц!32! и списка исполь -зованной литературы из 117наименований.
Работа выполнена в Центральной лаборатории коррозии НИИЖБ Госстроя СССР.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю к.т.н., ст.научн.сотр. Степановой В.Ф., а также д.т.н.,проф.Москвину В.М., д.т.н.,проф.Иванову 3>.М., к.х.н. Курбатовой И.И. за постоянное внимание и помощь, оказанные при выполнении данной работы.
Коррозионная стойкость стальной ненапрягаемой арматуры в бетонах с хлоридами
В практике изготовления и применения железобетонных конст -рукций известны случаи попадания хлоридов в бетон с компонентами бетонной смеси (применение загрязненных материалов), что порой является причиной серьезных повреждений конструкций /21,42,74, 101/. Но, если подобные случаи вызваны нарушениями в технологии изготовления бетона, то допустимым и рекомендуемым для ряда конструкций является введение в бетонную смесь хлористых солей (СаСІ), ускорителей твердения.
В нашей стране и за рубежом проведены большие исследования по изучению коррозионного состояния арматуры в бетонах с хлоридами. Основные принципы электрохимического поведения стали в бетоне были впервые сформулированы Москвиным В.М. /39/. В дальнейшем они получили своё развитие в трудах Иванова Ф.М., Алексеева С.Н., Ратинова В.В., Розенталя Н.К., Степановой В.Ф., Субботкина М.И., Бабушкина В.И. и др. в СССР. Немало внимания уделено этому вопросу и в работах зарубежных авторов: Боймеля, Рихартса, Робертса, Хаусмана и др.
Анализ литературных данных показал, что плотный бетон на портландцементе в исходном состоянии является средой, благоприятствующей сохранности арматуры, так как щелочная среда жидкой фа -зы бетона с рН = 12-12,5 обеспечивает пассивность стали /4 8,10, 12,20,41,61/. По определению Т.Д.Томашова "пассивность - состоя -ние повышенной коррозионной устойчивости металла..., вызванное преимущественным торможением анодного процесса растворения ме -талла" /81/. Из всех существующих ныне теорий , объясняющих пассивное состояние металлов, наиболее обоснованными и общепризнан ними являются пленочная и адсорбционная.
Согласно пленочной теории, повышенная коррозионная устой -чивость является следствием образования на поверхности металла защитной пленки, состоящей из продуктов взаимодействия внешней среды с металлом. Адсорбционная теория, не отрицая возможности пленочного торможения анодного процесса при возникновении явления пассивности, утверждает, что основной причиной торможения анодного процесса является более тонкий электрохимический механизм. Предполагается, что адсорбция атомов кислорода (а иногда и дру -гих атомов) ведет к такой перестройке скачка электродного потенциала двойного слоя, которая сильно затрудняет протекание анодного процесса растворения металла.
Эти две теории не противоречат, а дополняют друг друга, объясняя пассивность металла образованием на его поверхности слоев окисной или гидроокисной природы. В щелочной среде образование первичного пассивирующего окисла происходит за счет кислорода и гидроокисла по реакции /70/:
При наличии в жидкой фазе бетона активных по отношению к стали хлор-ионов может наступить пробой этих защитных слоев.Анодный процесс образования защитного слоя, согласно реакции (I), бу -дет заменяться теперь анодным процессом образования растворимого соединения железа с хлор-ионом:
Механизм действия хлора на коррозию стали в бетоне обсуждался неоднократно /3,26,32,94,98,103,106,113,115/. По этому вопро -су имеются различные мнения. Так, Бойд У.К., Триплер И.Р., Фин -лей Х.Ф. /94,98/ считают, что коррозия арматуры обуславливается возникновением макроэлементов вследствие неравномерного распределения хлористых солей в бетоне. По их мнению, связано это с эффектом дифференциальной аэрации, возникающим вследствие различной растворимости кислорода в растворах с разной концентрацией хлоридов. Участки с меньшим содержанием кислорода являются анодными. Уэйкмен К.М. и др. /115/ основной причиной возникновения коррозионного элемента считает разницу в концентрации хлорид -ионов и величины рН у различных участков арматуры. Эксперимен -тально это было подтверждено К.М.Акимовой /3/.
Хаусман П.А. /99/ придерживается другой точки зрения. Он считает, что элементы дифференциальной аэрации или концентрации хлор-ионов не могут явиться первоначальной причиной коррозии стальной арматуры. Причиной коррозии, по его мнению, является возникновение микроэлементов в присутствии хлор-ионов, разрушающих защитную окисную пленку или вообще препятствующих её возникновению и кислорода, ассимилирующего электроны, освобождающиеся в результате анодной реакции.
Активирующее действие хлор-ионов на процесс коррозии стальной арматуры в бетоне некоторые авторы /83,101,102,111/ связывают с увеличением электропроводности и снижением рН насыщенного раствора Са(0Н)п«
Многие исследователи придерживаются той точки зрения, что основной причиной коррозии арматуры является снижение стойкости защитных пленок на поверхности стали в результате наличия в жидкой фазе бетона анионов хлора.
Метод оценки тепловыделений при гидратации цементных паст
Коррозионное состояние арматуры оценивали электрохимическим методом /36/. Сущность данного метода заключается в снятии потен-циодинамических (анодных) поляризационных кривых. Для этого изготавливались бетонные (7x7x14 см) или цементно-песчаные образцы (4x4x16 см) с расположенной вдоль длинной грани арматурной проволокой BI $ 5 мм и I =120 мм, предварительно очищенной и отшлифованной до класса чистоты V7. Такая степень чистоты требуется для того, чтобы устранить фактор шероховатости поверхности стали, ко -торый играет большую роль в коррозионном процессе /70/, а разная степень шероховатости различных образцов дает большой разброс экспериментальных данных, поэтому для эквивалентности условий шероховатости был принят данный класс чистоты поверхности. Затем, после того, как образцы набирали марочную прочность, их помещали в ва -куум-шкаф при остаточном давлении 0,005 атм. Через 3 часа вакуу -мирования образцы заливали водой и выдерживали в комнатных условиях в течение 72 час до полного водонасьпцения. Затем торец образца скалывали на длине около 3-5 см и место выхода стали из бетона изолировали лакокрасочным покрытием. Таким образом, образец готов к снятию анодной поляризационной кривой.
Для снятия этой кривой использовался потенциостат марки П-5827 и миллиамперметр. Физический смысл этого метода заключается в следующем. При контакте стального электрода с раствором электролита ионы металла (в данном случае железа) переходят в раствор. В металле остается эквивалентное количество электронов. Таким образом, на границе системы "металл-жидкость" образуется двойной электрический слой, потенциал которого препятствует растворению металла. Однако, если в растворе имеются ионы окислителя (кислорода, хлора или водорода), они, за счет избыточных электронов на поверх -ности металла, восстанавливаются,и равновесие в двойном слое нарушается. Процесс растворения металла в растворе электролита-анодный. Насколько среда, в которой находится сталь, способна тормозить анодный процесс, можно судить по анодным поляризационным кривым. При этом, электрод (в данном случае наш бетонный образец, подготовленный к испытанию по вышеописанной методике), погруженный в электролит, включают в электрическую цепь и, изменяя величину потенциала, наблюдают за изменением тока в цепи. По степени изменения последнего судят о состоянии стали в бетоне. Испытания проводились в исходном состоянии, через 3 и б месяцев хранения образцов при режиме переменного увлажнения и вы -сушивания; ежесуточно образцы на 3 час погружались полностью в водопроводную воду, а 21 час высыхали в комнатных условиях. Та -кой режим являлся наиболее жестким, так как при высушивании в образец извне поступает кислород, и, растворяясь в жидкой фазе, диффундирует к арматуре, депассивируя защитную пленку на поверхности стали. Совместно с кислородом "работают" хлор-ионы, общее со -держание которых вследствие высокой растворимости CaCL в жидкой фазе цементного камня при его увлажнении, резко повышается. Кроме того, погружение образцов в воду способствует вымыванию из него ингибиторов и снижению щелочности жидкой фазы. Таким образом, столь жесткий режим испытаний ускоряет депас-сивацию стали в бетоне. Параллельно с ускоренными использовали длительные методы испытаний в атмосферных условиях г.Москвы. Изготовлялись при этом такие же образцы и помещались на крышный стенд. Коррозионное состояние стали оценивали ежегодно по: о а) потерям массы металла, в г/см , б) площади поражений, выраженной, в %; в) глубине коррозионных язв в мкм, в соответствии с известными и ранее описанными в литературе методами /37/. Как известно, существенное влияние на коррозионную стойкость арматуры оказывает плотность и проницаемость бетона, которая, в свою очередь, в большой степени зависит от дефектности структуры цементного камня. Поэтому с целью изучения структурообразования и формирования алинитового цементного камня была проведена сравни -тельная оценка тепловыделений при гидратации цементных паст. Для этого использовалась экспериментальная установка, изображенная схематично на рис. 2.1. В теплогидроизолированную кассету I по -мещались ячейки 3 с гидратирующимися цементными пастами. Сверху ячейки плотно закрывались теплогидроизоляционными пробками. Та -ким образом, образцы гидратирующихся паст были изолированы от тепло- и влагообмена с окружающей средой. Тепловыделения оценивали по кинетике изменения температуры в образцах с помощью хро-мель-копелевых термопар 5. Температура фиксировалась и записывалась самопишущим прибором 4 марки КСП-4. На основании записанных на ленту температур в течение около 40 часов шести образцов одновременно строились графики в координатах температури - время, по которым оценивались тепловыделения в гидратирующихся цементных пастах сравнением температур в различных образцах в одни и те же промежутки времени. На основании полученных сравнительных результатов при гидратации цементных паст обычного портландцемента и алинитового цемента можно судить об особенностях процессов гидратации цемента низкотемпературного синтеза и влияние этих особенностей на формирование структуры цементного камня.
Исследование особенностей процессов гидратации алинитового цемента
Увеличение концентрации хлор-ионов в жидкой фазе повышает растворимость извести и в период 1-8 час содержание ионов Са увеличивается пропорционально росту хлор-ионов (кривая достигая к б час после затворения 296 мг.экв/л, после чего еодержание Са стабилизируется. При этом хлор, вероятно, переходит в соединение типа СаСЕ2 6Н20; СаСМЩ) і СаCf HJ) /72/. Возможно образование соли Зфиделя, но н небольших количествах, так как со -держание алюминия в жидкой фазе незначительно - менее 0,1 мг/л (табл. 3.1).
Как известно, по мере гидратации цемента происходит растворение исходных клинкерных минералов. В алинитовом цементе происходит растворение и хлореодержащих фаз, являющихся составляющими клинкера, в результате чего идет интенсивное накопление хлор-иона в жидкой фазе. Причем поступление Хлор-иона в жидкую фазу будет происходить до тех пор, пока не гидратируется весь исходный клинкер.
В портландцементе с добавкой хлористого кальция, наоборот, в начальный период хлор-ион полностью находится в составе легкорастворимых соединений и поэтому активно участвует в процессе гидратации, реагируя с алюминатной фазой исходного клинкера. Это обстоятельство подтверждается проведенными ранее исследованиями на Ахангаранском портландцементе с добавкой 2foCoClz /50/, которые показали, что содержание хлор-иона в жидкой фазе твердеющего цементного теста на ранних стадиях гидратации постепенно снижается и вызвано это, главным образом, связыванием последнего в гид -рохлоралюминат кальция.
Алинитовые цементы характеризуются пониженным (0,1-0,26$) по сравнению даже с Ахангаранским цементом содержанием щелочей (табл. 2.1). Поэтому при гидратации алинитового цемента концентрации ионов щелочных металлов не превышает 33,5 мг.экв/л, тогда как при гидратации Ахангаранского портландцемента их концентрация по литературным данным равна 315 мг.экв/л /50/. Такое низкое содержание щелочей в жидкой фазе цементного камня на алинитовом цементе создает в системе благоприятные условия для образования эттрингита /41/, а образование гидрохлоралюминатов затруднено, в то время как в цементном камне на Ахангаранском портландцементе с добавкой 2% СаСЕ2 не происходит столь интенсивного связывания гипса в эттрингит, и содержание ионов S04 к 24 час после затворения цементного теста составляет 25 мг.экв/л, что почти на два порядка выше, чем в цементном тесте на алинитовом цементе. Это обстоятельство, на наш взгляд, и является решающим фактором для формирования соли Фриделя.
Таким образом, на основании полученных результатов можно констатировать, что при гидратации портландцемента с добавкой хлористого кальция происходит более интенсивное связывание хлор-иона в соль Фриделя, чем в аналогичной системе на алинитовом цементе.
В табл. 3.1 показано изменение рН жидкой фазы гидратирую-щегося алинитового цемента, откуда видно, что максимальное значение рН=12,3 достигается через I час после затворения, затем несколько снижается и к 16 час стабилизируется. Снижение рН жидкой фазы цементного камня можно, на наш взгляд, объяснить уве -личением концентрации хлор-ионов, а также пониженным содержанием щелочей в алинитовом цементе. Однако, величина рН жидкой фазы находится в тех пределах ( П,8), когда устойчивое пассивное состояние стали в бетоне, как правило, должно быть обеспечено. Коррозия арматуры в данном случае может быть визвана только присутствием в жидкой фазе цементного камня ионов хлора, являщихся активаторами коррозии стали.
Получить результаты более длительных испытаний путем отжатия жидкой фазы не представляется возможным.
Дальнейшие исследования по содержанию хлор-иона можно получать только на водных вытяжках из цементного камня. Учитывая, что подобные сравнительные результаты на алинитовых цементах были получены в НИИЖБе Курбатовой /29/, нами был проведен их сравнительный анализ с результатами исследования на Ахангаранском портландце -менте с добавкой
Повышение защитных свойств бетона на алинитовых цементе по отношению к стали с помощью добавки ингибитора типа HaHOz
Таким образом, на стадии подъема температуры в бетоне на портландцементе вследствие вышеперечисленных причин создаются условия, которые неблагоприятны с точки зрения формирования струк -туры /38/.
Стадия экзотермического прогрева характеризуется тепловым равновесием между паровоздушной средой и изделием. Однако, это равновесие может нарушаться вследствие экзотермии цемента. При этом температура изделия становится несколько выше температуры среды. Теперь возникают температурные градиенты обратного знака, нежели в 1-й период тепловлажностной обработки. С поверхности изделия начинает испаряться конденсированная влага, а при полном ее испарении по толщине изделия возникают влажностные градиенты с уменьшением влагосодержания бетона от центра к поверхности изделия. Вследствие этого влага начинает мигрировать из середины и испаряться в паровоздушную среду. Вследствие этого в бетоне образуются каналы, направленные от центральных участков изделия к периферии, в результате чего цементный камень имеет больше пор и характеризуется направленной пористостью. Эти процессы становятся более очевидными в период охлаждения изделия, а потери влаги могут составить от 20 до 4С$ от воды затворения /38/.
При тепловлажностной обработке бетонов на алинитовом цементе в первый период твердения разность температур между поверхностью изделия и его центром может быть меньше. В результате уменьшения температурного градиента могут снизиться и температурные напряжения, а также уменьшится и миграция влаги с периферийных слоев в середину. Кроме того, в этот период, характеризующийся де -структивными процессами, процессы гидратационного твердения будут идти более интенсивно и к моменту выравнивания температур на поверхности и в центре изделия степень гидратации алинитового це -мента может быть выше, чем аналогичный показатель обычного портландцемента. Поэтому ко времени возникновения температурного градиента, направленного из серединных слоев к периферийным, цементный камень, вероятно, будет характеризоваться более жестким структурным скелетом, а количество воды, способное мигрировать и испаряться с поверхности,может быть пониженным. Исходя из этого, при твердении бетона на алинитовом цементе может сформироваться более плотная и равномерная структура цементного камня.
Перейдем теперь к рассмотрению физических процессов, протекающих при нормальном твердении бетона на алинитовом цементе.
Мы уже подробно останавливались на вопросе, касающемся кинетики перехода хлор-ионов в свободное состояние в процессе гидратации и твердения алинитового цемента. Заметим лишь, что все физико-химические процессы формирования новообразований и структуры необходимо рассматривать в органическом единстве с явлениями пе -рехода хлоридов в лидкую фазу твердеющего цементного камня.
В начальный период (период растворения) вследствие адсорб -ционного связывания воды отщепляемыми от зерен коллоидными час -тицами цементное тесто как бы теряет воду, т.к. значительно увеличивается его удельная поверхность.
Для алинитового цемента вследствие образования более дисперсного геля этот процесс может происходить интенсивнее, чем для обычного портландцемента и потому начало схватывания у него на -ступает раньше. Далее, хлор-ион, постепенно поступая в жидкую фазу, увеличивает ионную силу последней, интенсифицирует процесс коагуляционного структурообразования. Увеличение скорости обра -зования коагуляционной структуры ускоряет конец схватывания. Как показывают исследования /50/, алинитовые цементы по сравнению с равноактивными и близкими по химическому составу портландцементатами имеют сокращенные сроки схватывания.
После этого начинается период твердения, характеризующийся формированием структуры цементного камня. В этот период, харак -териэующийся дальнейшим увеличением концентрации хлор-ионов в жидкой фазе, ионная сила последней ещё больше увеличивается. Как показано Ратиновым В. Б. с сотрудниками /55/, в присутствии хлоридов растворимость алита увеличивается. Можно по аналогии предпо -ложить и повышение растворимости в этих условиях и алинита. При этом процессы гидратации и тепловыделения і интенсифицируются:. Температура внутри изделия растет пропорционально увеличению концентрации хлор-ионов в жидкой фазе цементного геля.
Нами была исследована кинетика изменения температуры при гидратации цементных паст из алинитового и портландвкого цементов. На рис. 3.16 представлены графики, из которых видно, что в период коагуляционного структурообразования (3-Ю час с момента затворе-ния) температура алинитовых паст несколько выше, чем портландце -ментных.
В этот период на границе раздела бетон-окружающая среда возникает температурный скачок. С поверхности изделия, имеющего бо -лее высокую температуру, начинает испаряться влага. В результате этого по толщине бетона может возникнуть влажностный градиент, который, вероятно, является причиной миграции воды от серединных слоев к периферийным. Процессы миграции создают в изделии нап -равленную пористость, которая фиксируется при твердении бетона.
Следует отметить, что при уменьшении доли цемента в бетоне эти деструктивные процессы не столь ярко выражены. Объяснение заключается в том, что бетон, являющийся конгломератом, включающим в себя, кроме цемента, заполнители и воду, часть тепла, выделяв -мую при гидратационном твердении, расходует на нагревание этих компонентов.
