Кремнеземистые заполнители в реальных условиях образуют со щелочными растворами щелочесодержащие стекла: или относительно сухие или содержащие некоторое количество кальция. Состав этих гелей варьирует от кальциево-щелочных с повышенным содержанием кальция, ие склонных к расширению, до щелочно-кремнеземистых, подвергающихся сильным деформациям расширения. Согласно абсорбционной теории, набухание геля происходит вследствие абсорбции свободной воды. В ряде случаев в эти процессы оказывается вовлеченной только часть заполнителя. Некоторые из них сохраняют свою микрокристаллическую природу и при взаимодействии со щелочами вызывают расширение, остальные образуют устойчивые гели.
По Ганзену, развивающему теорию осмотического давления, цементные пасты, содержащие частицы реакционно-способного заполнителя, проявляют свойства полупроницаемых мембран, позволяющих диффундировать сквозь них щелочным растворам и воде, по препятствующих выходу наружу силикатных ионов (образующихся в результате щелочекремнеземной реакции). Позднее было высказано предположение, что если полупроницаемые мембраны образуются в форме известково-, щелочно-кремнеземнетого геля, то едкие щелочи диффундируют через них легче, чем раствор гидросида кальция. Состав комплексного гидратированного геля, состоящего (в пересчете на оксиды) из Si02, NasO, К20 и СаО, может колебаться от устойчивого (богатого кальцием) до высокощелочного, способного вызывать значительные деформации расти рения.
Последними работами установлено, что и тогда, когда в основе механизма щелочно-кремнеземной реакции лежат осмотические явления, наличия полупроницаемой мембраны при этом не требуется. Термодинамические расчеты показали, что движущей силой, обеспечивающей перенос воды, может служить разность парциальной свободной энергии между водой в двух частях системы. Щелочекарбонатная реакция. В целом карбонатный заполнитель устойчив к действию щелочей. Он характеризуется высокой прочностью связи с цементным камнем, в том числе благодаря эпитаксиальному срастанию Са, часто в сочетании с иллнтовым или хлоритовым глинистыми минералами.
В результате происходит регенерация гидроксида натрия, участвующего в дальнейшей реакции с кристаллами доломита. Дополнительно могут образовываться гидрокарбонаты и сложные соединения типа гидроксокарбонатов магния. Как уже указывалось, эти реакции при наличии щелочей крайне нежелательны, поскольку они приводят к деформациям расширения бетона: это же относится и к призмам, выпиленным из породы, при их помещении в растворы щелочей. Причина расширения заключается в том, что объем конечных продуктов реакции больше, чем исходных. Гидрокарбонаты образуются только тогда, когда » результате испарения влаги концентрация раствора сильно возрастает, это также приводит к отрицательным последствиям в практике.
Известно однако, что при высушивании бетона в нем не наблюдаются деформации расширения, хотя в этих условиях происходит кристаллизация двойных солей-гидратов. В дальнейшем было доказано, что при этом образуется слишком мало таких двойных солен, чтобы они привели к заметным деформациям. Согласно Свентону и Джиллоту, сама по себе приведенная выше реакция не может объяснить, почему в одних случаях происходит расширение пород, а в других — не происходит.
Исходя из теоретической посылки, согласно которой кристаллы доломита в природе образовались при высоких давлениях, они постулировали, что реакционно-активны и лишены свободной воды те из них, в которых имеются включения глин (иллпта и хлорита). Роль самой реакции важна в связи с тем, что в результате ее протекания кристаллы доломита разрушаются, обеспечивая контакт частиц глины с влагой и растворами. Далее было принято допущение, что абсорбция глиной воды вызывает ее набухание и соответственно приводит к появлению давления набухания.
Этот механизм подтверждают данные Фельдмана и Середы. Они сопоставили разницу между изотермами сорбции и расширения известняковых заполнителей, не содержащих щелочен и содержащих их. Оказалось, что последние имели большие остаточные расширения- с их гистерезисом и более крутой рост деформаций с повышением влажности, чем первые. Это могло быть следствием того, что в результате реакции заполнителя со щелочами обнажилось некоторое количество глины, которая, поглощая воду, вызывала деформации расширения образцов. Несмотря на большое число проведенных работ, механизм расширения еще недостаточно ясен и требует дополнительного изучения. Любой из предложенных механизмов должен объяснить роль текстуры заполнителя, отношения в нем кальцита к доломиту, наличия глины и различных щелочей.
Щелочесиликатная реакция. Этот тип реакции несколько отличен от рассмотренных ранее; он был зафиксирован на некоторых объектах в Канаде. Щелочесиликатная реакция по Джиллоту характерна тем, что приводит к расширению, а затем и к разрушению бетона. В противоположность перечисленным выше реакциям, при этом типе реакций найдена корреляция между величиной расширения лабораторных образцов и количеством образовавшегося геля. Она отличается от двух других типов реакций еще и тем, что и в отсутствие даже очень малых количеств минералов, способствующих реакции между щелочью и заполнителем, все же наблюдается, хотя и небольшое, но заметное расширение образцов. Иногда это может быть частично объяснено наличием деформированного кварца, обладающего поэтому повышенной реакционной способностью. Во многих других случаях расширение можно приписать реакции между щелочами и филлосилика-тами, содержащимися в серой вакке, филитах и оргалмтах. Вода без щелочей не в состоянии привести к появлению этих пиков.
Можно полагать, что филлосиликаты содержат межслоевые минеральные осадки, принадлежащие к категории пермпкулитов. Давление набухания возникает в результате впитывания воды этими осадками, обнажившимися при реакции филлосиликатов со щелочами. Однако не все силикаты слоистого строения при реакции со щелочами подвергаются расслоению. В связи с этим потребовалось провести большое число тонких исследований, чтобы надежно отнести реакции этого типа к новой категории.
Они знают все! А какая у Вас интуиция? Несмотря на то, что гороскоп покажет Ваши…
Прогноз на наделю