Сорта вяжущих (цементов) применяемых при подводном бетонировании

Правильный выбор сорта цемента в соответствии со способом приготовления и укладки бетона и условиями его работы в сооружениях — одно из важнейших мероприятий по повышению долговечности бетона.

Не надо забывать и того, что при этом должна решаться задача экономии цемента, так как последняя служит так­же мерой повышения долговечности бетона.

Избыток цемента в бетоне вреден, он ведет к увеличению усадки и термическому образованию трещин.

В целях увеличения срока службы и сохранения от разрушения, в особенности гидротехнических бетонных сооружений, уже сравнительно давно применяются портландцемента с гидравлическими добавками, пуццолановый портландцемент заводского изготовления и шлаковый портландцемент.

Эти цементы обладают по сравнению с обычным портландцементом большей устойчивостью в пресной и минерализованной (морской) воде и могут быть использованы для подводного бетонирования.

Не останавливаясь на хорошо известных их свойствах, указываемых в общесоюзных стандартах, описанных в различных монографиях, руководствах и т. д., необходимо подчеркнуть, что структура и свойства бетона обусловлены комплексом физико-химических процессов, происходящих в бетонной смеси за предшествующий схватыванию период и за время твердения. Здесь играют роль минералогический состав цемента и тонкость его помола, крупность и градация заполнителей в бетоне, соотношение твердых и жидких фаз в цементном камне и бетонной смеси и т. п.

Очистка поверхности перед бетонированием

Исследование того или другого сорта цемента нужно обязательно проводить в тесной взаимосвязи всех явлений, вредно действующих на бетон, так как изолированное изучение лишь одного какого-либо фактора, хотя бы и весьма серьезного, недостаточно.

По-видимому, именно этим и объясняется то, что в течение многих лет не была замечена неморозостойкость пуццолановых цементов, задержавшая развитие исследований в области сульфатостойких цементов.

В настоящее время неуклонно повышается прочность цемента, определяемая его сопротивлением сжатию. Если несколько десятилетий тому назад прочность цемента средней марки не достигала 300 кГ/см², то теперь она уже составляет 400 кГ/см² и значительное количество цемента выпускается заводами с более высо­кой прочностью — 500 — 600 кГ/см².

Нет сомнения в том, что прочность цемента является очень важным фактором, но для массивных гидротехнических и различ­ных инженерных сооружений она имеет нередко подчиненное значение. Главную же роль часто играют водонепроницаемость и, при действии наружного воздуха, морозостойкость, а также медленное тепловыделение в бетоне как мера предупреждения терми­ческого трещинообразования, ведущего к понижению стойкости бетона. Такие свойства особо выделяются при широко распространенной замене части цемента в бетоне тонкомолотыми активноминеральными добавками или добавками-микронаполнителями. Это эффективный способ экономии клинкера и комплексного ре­агирования свойств бетона. Кроме того, сейчас имеется большое число поверхностно-активных органических добавок, улучшающих эти свойства. Ниже приводятся характеристики видов цементов и добавок, применяемых для приготовления укладываемого под воду бетона, находящегося постоянно в воде или в зоне перемен­ного ее уровня, а также для подземных частей сооружений при наличии грунтовых вод.

Активные минеральные добавки к вяжущим веществам предназначаются для производства цементов с повышенной водостойкостью (пуццолановые портландцемента и шлакопортландцементы), повышенной сульфатостойкостью (сульфатостойкие пуццолановые портландцемента).

Эти добавки в тонкоизмельченном виде, смешанные с клинкером при затворении водой, образуют тесто, способное, твердея на воздухе, продолжать твердеть и под водой. По ГОСТ 6269-63 они делятся на две большие группы: природные (естественные) и искусственные. По мнению автора, для укладываемых под воду бетонных смесей наиболее пригодны из числа природных:

-осадочного происхождения — диатомиты и трепелы — рыхлые горные породы; первые состоят преимущественно из скопления микроскопических панцирей диатомовых водорослей и содержат главным образом кремнезем в аморфном состоянии, вторые состоят из микроскопических округлых зерен, содержащих также кремнезем в аморфном состоянии;

-вулканического происхождения — пеплы — породы, содержащие алюмосиликаты и находящиеся в природе в виде рыхлых, частично уплотненных отложений;

-трассы — метаморфизованные разновидности вулканических туфов;

-бентониты (пока в стандарт не помещены и потому о них будет сказано позднее более подробно) — глины, образовавшиеся путем осаждения и разложения продуктов вулканической деятельности (измененные пеплы). Основной составной частью их является монтмориллонит.

Из числа искусственных:

-доменные гранулированные шлаки — силикатные алюмосиликатные расплавы, получаемые при выплавке чугуна, обращаемые в мелкозернистое состояние путем быстрого их охлаждения;

-зола-унос — отход, остающийся при сжигании некоторых видов твердого топлива, в пылевидном состоянии улавливаемый электро­фильтрами или другими устройствами.

Активные минеральные добавки вводят в состав цементов при их изготовлении на цементных заводах путем совместного помола с клинкером или путем смешивания тех же материалов, предварительно измельченных раздельно. Они могут также вводиться в измельченном состоянии непосредственно в бетонную или растворную смесь в сухом виде или в виде водных суспензий на строительных площадках.

Активные минеральные добавки участвуют в химических процессах твердения цемента, существенно изменяя химический состав и структуру цементного камня, связывая образующуюся известь в гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. Они регулируют кинетику и общее уменьшение тепловыделения в период твердения приготовленного с их применением вяжущего.

Следует, выбирая ту или иную добавку, тщательно оценивать, в зависимости от дозировки, ее комплексное влияние на свойство бетона.