Факторы, влияющие на свойства силикатных бетонов

В силикатных бетонах основными факторами, определяющими прочность, долговечность и другие свойства, являются плотность строения, прочность цементирующего вещества и сила сцепления его с зернами заполнителя.

Плотность силикатного бетона прежде всего зависит от зернового состава, крупности и пустотности смеси заполнителей. Для обеспечения оптимального зернового состава смеси заполнителя, обладающей наименьшей пустотностыо, рекомендуется смешивать несколько песков с различной гранулометрией, вводить в состав смеси заполнители недостающих фракций, а также молотый кремнеземистый компонент.

Кроме того, плотность силикатного бетона зависит от содержания смешанного вяжущего вещества в 1 м³ бетона, от начального содержания воды в бетонной смеси, а также от степени ее уплотнения при формовании изделий. Содержание смешанного вяжущего можно увеличить введением тонкомолотых кремнеземистых добавок (песок, зола-унос и др.). Последние в процессе автоклавной обработки вступают во взаимодействие с гидратом окиси кальция, увеличивая содержание цементирующего вещества и способствуя этим повышению плотности и прочности силикатного бетона.

Прочность цементирующего вещества определяется видом применяемой извести, ее содержанием, количеством и тонкостью помола кремнеземистой добавки, величиной водовяжущего отношения, а также режимом автоклавной обработки.

Многочисленными исследованиями установлено, что плотность и прочность цементирующего вещества, а следовательно, и силикатного бетона значительно выше на извести-кипелке, чем на гашеной извести (пушонке). Объясняется это прежде всего тем, что применение молотой негашеной извести снижает начальную водопотребность смеси по сравнению с водопотребностью смеси на весьма дисперсной гашеной извести (пушонке). Кроме того, часть воды затворения при гидратации молотой извести-кипелки переходит из свободной в гидратную, уменьшая тем самым общее количество свободной воды в смеси.

Повышенная плотность и прочность силикатного бетона на молотой извести-кипелке по сравнению с бетоном на извести-пушонке объясняется еще и тем, что при гидратации извести-кипелки и образовании гидрата окиси кальция объем твердой фазы увеличивается и силикатный бетон, уложенный в прочные металлические формы, самоуплотняется.

Содержание извести в силикатной смеси устанавливают в зависимости от ее активности и дисперсности, а также от количества молотых кремнеземистых добавок. Для получения бетона заданной прочности расход извести может колебаться в пределах от 5 до 18%. Содержание в смеси активной окиси кальция называется активностью смеси, с увеличением количества которой повышается плотность и прочность силикатного бетона. Однако расход извести можно увеличить лишь до определенного предела, после которого в бетоне остается несвязанная известь, вследствие чего прочность и долговечность силикатного бетона начнут заметно снижаться.

Прочность силикатного бетона в значительной степени зависит: от дисперсности и равномерности распределения извести в смеси. Чем меньше размер частиц извести и чем равномернее они распределены по поверхности зерен заполнителя, тем полнее протекает при автоклавной обработке процесс взаимодействия гидрата окиси, кальция с кремнеземом тонких фракций заполнителя, тем больше возникает и цементирующих новообразований, соединяющих все зерна заполнителя в единый монолит. Поэтому рекомендуется производить совместный помол в шаровых двухкамерных мельницах извести и части песка, что обеспечивает измельчение извести абразивными частицами песка, повышая дисперсность ее до 4000—5000 cм²/г, а также теснее смешивает компоненты вяжущего.

На прочность, долговечность и другие свойства силикатного бетона большое влияние оказывает вид, количество и тонкость помола дисперсной кремнеземистой добавки. С этой целью обычно применяют тонкомолотый кварцевый песок, количество которого устанавливают с учетом активности силикатной смеси и гранулометрического состава заполнителя.

Для повышения прочности бетона следует вводить при приготовлении смеси 10 – 20% тонкомолотого песка. Однако количество его можно увеличивать только до тех пор, пока содержание активной СаО в смеси обеспечивает связывание всего гидрата окиси, кальция в низкоосновные гидросиликаты кальция.

На величину, оптимального соотношения активной СаО и молотого песка оказывает большое влияние удельная поверхность последнего. Увеличение ее, как правило, приводит к повышению прочности силикатного бетона. Однако, принимая во внимание значительные дополнительные затраты электроэнергии на измельчение песка, оптимальная тонкость его помола должна иметь пределы 2000 – 3000 см/г.

Существенно влияет на свойства силикатного бетона водовяжущее отношение. Минимально допустимое количество воды в смеси определяется расходом ее на гашение извести и количеством воды, которое требуется для обеспечения заданной подвижности смеси. Так же как и в легких бетонах, каждому виду и расходу извести, зерновому составу заполнителей и методу уплотнения соответствует оптимальный расход воды, при котором силикатный бетон будет иметь наибольшую прочность.

При производстве крупноразмерных вибрированных изделий из силикатного бетона влажность смеси составляет 14—16%.

На свойства силикатного бетона существенно влияет также режим автоклавной обработки, определяющей степень и полноту завершения процесса образования в цементирующем веществе гидросиликатов кальция и их фазовый состав.