В предлагаемой книге обобщен опыт внедрения в производство и длительной эксплуатации шлакощелочных строительных материалов. Изложены теоретические основы шлакощелочных цементов и сопутствующих им щелочных и смешанных щелочно-щелочноземельных алюмосиликатных гидравлических вяжущих. Приведены основные требования к исходным материалам, шлакощелочному бетону и железобетону, свойства шлакощелочных бетонов, их особенности, достоинства и недостатки, основы проектирования и подбора составов шлакощелочных бетонов, даны основные характеристики, которые необходимо знать и учитывать при проектировании конструкций на их основе, излагаются сведения по коррозионной стойкости шлакощелочных бетонов, а также оценки их экономической эффективности. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занятых в строительстве, промышленности строительных материалов и проектировании строительных конструкций.

Введение

Глава I. Теоретические основы щелочных и щелочно-щелочноземельных цементов и бетонов
§ 1. Горные породы, щелочные и щелочно-щелочноземельные элементы как их аналоги
§ 2. Щелочная среда как основное условие гидратации вяжущих веществ
§ 3. Вяжущие на основе соединении щелочных металлов
§ 4. О гидратационной способности соединений щелочных металлов
§ 5. Зависимость активности шлаковых вяжущих веществ от pH среды

Глава II. Шлакощелочные цементы
§ 1. Вяжущие на основе шлаков и соединений щелочных металлов
§ 2. Шлакощелочные цементы
§ 3. Цементы на синтетических стеклах
§ 4. Взаимодействие соединений щелочных металлов с силикатами
§ 5. Влияние продуктов взаимодействия щелочей со стекловидными алюмосиликатами на активность шлакощелочных цементов
§ 6. Влияние продуктов взаимодействия щелочей с минералами глин на активность шлакощелочных материалов
§ 7. Фазовые изменения продуктов гидратации шлакощелочных цементов при нагревании
§ 8. Физико-химические представления о механизме процессов гидратации и структурообразования в шлакощелочных вяжущих
Образование водостойких щелочных гидратов
Процессы гидратации

Глава III. Шлакощелочные бетоны
§ 1. Основные характеристики компонентов
§ 2. Факторы, влияющие на свойства шлакощелочных бетонов
§ 3. Принципы подбора составов бетонов
§ 4. Прочностные свойства бетонов
§ 5. Упругопластические свойства бетонов
§ 6. Объемные деформации
§ 7. Ползучесть бетона
§ 8. Основные характеристики шлакощелочных бетонов
§ 9. Сцепление бетона с арматурой и ее сохранность
§ 10. Физико-технические свойства бетонов
§ 11. Эксплуатационные свойства бетонов

Глава IV. Изделия и конструкции из шлакощелочных бетонов
§ 1. Технология производства шлакощелочных бетонов
§ 2. Опыт производства конструкций и изделий
§ 3. Несущая способность и жесткость бетонов
§ 4. Технико-экономическое обоснование применения шлакощелочных бетонов

Литература

Введение

Размах строительства, предусмотренный решениями XXV съезда КПСС, требует увеличения производства бетонов, снижения их стоимости, повышения надежности и долговечности.

Эффективность выполнения этой задачи в значительной степени будет зависеть от успешного развития исследований, направленных на изыскание новых экономичных минеральных вяжущих, позволяющих расширить сырьевую базу строительных бетонов за счет использования в виде заполнителей 'местного сырья. К таким вяжущим могут быть отнесены чистые и смешанные щелочные и щелочно-щелочноземельные гидравлические цементы, предложенные и разрабатываемые Проблемной научно-исследовательской лабораторией грунтосиликатов Киевского инженерно-строительного института (ПНИЛГ КИСИ).

Активными веществами в них служат щелочные металлы — элементы первой группы периодической системы Д.И. Менделеева. Едкие щелочи, возникающие в процессе гидратации этих вяжущих, активно взаимодействуют с минералами глин и другими силикатными веществами, что позволяет использовать в бетонах на их основе в качестве заполнителей, наряду с обычно применяемыми в портландцементных бетонах веществами, местные дисперсные грунты и отходы производств.

В настоящее время в производстве строительных бетонов в виде вяжущих применяют соединения щелочноземельных металлов, главным образом, кальция. Соединения щелочных металлов используют только в виде добавок.

По данным ПНИЛГ, в присутствии традиционных кальциевых вяжущих гидратационные свойства соединений щелочных металлов, их высокая растворимость, основность и активность при взаимодействии с силикатами полностью не используются. Поэтому в рассматриваемые щелочные и щелочно-щелочноземельные вяжущие известь и портландцемент не вводятся. Соединения щелочных металлов выполняют в них самостоятельную функцию, они формируют в продуктах их гидратации водостойкие щелочные гидратные новообразования.

Щелочные гидравлические цементы представлены системой щелочных, амфотерных и кислых окислов, а щелочно-щелочноземельные, кроме того, содержат окислы щелочноземельных металлов.

Эти цементы представляют собой продукты помола необожженных, предварительно обожженных не до спекания, до спекания или плавленых веществ силикатного состава природного или искусственного происхождения, которые могут самостоятельно гидратироваться водой, слабо или вовсе не гидратируются ею. В последних двух случаях соединения щелочных металлов вводятся извне в виде едких щелочей, низкомодульных щелочных силикатов, несиликатных щелочных солей слабых кислот.

На их основе получены материалы, подобные по своим свойствам легким и тяжелым бетонам. Предел прочности при сжатии при объемной массе 500—2400 кг/м³ равен 25—2000 кгс/см².

Разновидностью щелочных и щелочно-щелочноземельных алюмосиликатных цементов являются шлакощелочные, алюмосиликатным компонентом ft которых служат гранулированные металлургические, электротермофосфорные и топливные шлаки.

Первым этапом развития шлакощелочных вяжущих и бетонов явились их разработка, исследование, накопление опыта производства и эксплуатации.

Экспериментальное внедрение шлакощелочных бетонов в строительство начато в 1958 г., а опытное производство — в 1964 г. В настоящее время доказаны высокие технологические и эксплуатационные свойства таких бетонов, прошедших проверку временем в условиях службы в конструкциях и сооружениях различных областей строительства в течение 10—15 лет.

В книге обобщены исследования авторов и исследования, выполняемые под руководством профессора В.Д. Глуховского аспирантами и сотрудниками ПНИЛГ, кафедры технологии производства бетонных и железобетонных конструкций и других кафедр КИСИ: В.П. Ильиным, Г.С. Ростовской, Г.В. Румыной, Ж.В. Скурченской, В.А. Ракшой, Р.Ф. Руновой, В.В. Чирковой, H.Л. Македон и др., а также Киевского научно-исследовательского института строительного производства Госстроя УССР.

Для теоретического обоснования физико-химических процессов, протекающих в шлакощелочных бетонах, систематизированы также сведения о других щелочных и щелочно-щелочноземельных композициях, возникающих при гидратации шлакощелочного цемента и силикатных веществ — добавок или заполнителей, обладающих гидравлическими вяжущими свойствами, продукты взаимодействия которых наряду с новообразованиями шлакощелочных цементов служат жесткими связями в бетонах и обусловливают синтез их свойств.

Для раскрытия общих принципов формирования структуры и свойств щелочных и щелочно-щелочноземельных материалов, которые вследствие сходства по минералогическому составу с естественными силикатными каменными породами или грунтами с жесткими связями названы «грунтосиликатами», в работе приводятся краткие геологические данные об образовании этих пород.

Введение, главы I, II, III § 1—3, 11, глава IV § 1, 2, 4 написаны проф., докт. техн. наук В.Д. Глуховским, § 4—10 главы III и § 3 главы IV — доц., канд. техн. наук В.А. Пахомовым.

Авторы выражают благодарность за предоставленную возможность использовать материалы по теме монографии тт. Н.А. Астапову, Г.В. Давыдову, Я.И. Соловьеву, А.В. Зыскину, А.С. Марченко, И.А. Пашкову, В.В. Гончарову и О.Н. Сикорскому.