УСАДКА ПРИ КАРБОНИЗАЦИИ

Действие на бетон атмосферного С02 в присутствии влаги приводит к развитию физических и химических процессов. При карбонизации поверхность бетона начинает покрываться сетью тонких трещин. Это явление особенно нежелательно для сборных изделий, для которых важен декоративный внешний вид. Карбонизация снижает рН норовой жидкости и повышает опасность коррозии арматуры. В пористых изделиях С02 способен более активно взаимодействовать с составляющими цементного камня, вызывая усадку (карбонизационную усадку), которая может быть нежелательной; на ее долю приходится до 1/3 общей усадки бетона.

Искусственная карбонизация полезна для стабилизации объема бетонных блоков. Это достигается путем их предварительной карбонизации. Хотя при карбонизации происходит разложение гидративных новообразований цементного камня, этот процесс может улучшить прочность бетона.

Несмотря на то, что накоплено большое число данных о масштабах изменений бетона под действием С02, механизм карбонизационной усадки еще не вполне ясен; этим и объясняется неослабевающий интерес к данной проблеме.

Особенности кристаллической структуры возникающих карбонатов зависят от условий хранения и вида материалов. Данные рентгеновского анализа и инфракрасной спектроскопии позволили идентифицировать ватерит, кальцит и арагонит. Последний из них превалирует в малогидратированных пробах; ватерит переходит в стабильную форму, т. е. в кальцит.

Высказано предположение, что все три перечисленные модификации карбонатов кальция существуют в виде плохо закристаллизованных соединений. В спрессованных растворных образцах из C3S и P-QS доминирующей фазой был кальцит. Таким образом, возможно образование комплексов между CSH и С02.

Карбонизация изменяет поровую структуру гидратированных цементных паст. В результате того, что карбонаты кальция кольматируют эти поры, общая пористость и объемная концентрация крупных пор (125—1000 Ас) обычно уменьшаются.

Морфологические исследования карбонизированного цементного камня и его отдельных компонентов не привели к получению данных, которые позволили бы объяснить физические свойства или механизм карбонизации. Гидратированный C3S, подвергшийся карбонизации и выдерживанию в кислоте, может иметь такую же неопределенную морфологию, как и негидратированных C3S, несмотря на то, что для него характерна очень высокая удельная поверхность. Аналогичные друг другу структуры имели карбонизированный и некарбонизированный пористый бетон. Возможно, это объясняется тем, что исходный материал мог быть уже карбонизирован.

Усадка: связь с влажностью. Усадка гидратированных портландцементных материалов зависит как от высушивания, так и от карбонизации. Усадка при высушивании уже обсуждалась, высушивание в равновесных условиях при относительной влажности от 0 до 100%, за которым следует карбонизация и высушивание с одновременной карбонизацией. Как видно, в последнем случае максимальное значение карбонизационной усадки намного меньше, чем усадки при высушивании с последующей карбонизацией, причем наиболее благоприятны для ее развития условия 50 %-ной относительной влажности воздуха. Карбонизация способствует развитию усадки только при относительной влажности воздуха менее 100%. По-видимому, позиции развития карбонизационной садки прессование гидратированных цементов может служить в качестве удовлетворительной модели гидратированных цементных паст в реальных условиях по сравнению с гидратированными портцементными образцами и другие СаО., установлено, что карбонизация усадка спрессованных и хранившихся затем в одинаковых условиях относительной влажности образцов из гидратированного портландцемента п Са (ОН)2 развивается сходным образом 2 и 42 суток для образцов из гидратированного портландцемента.

Обе сравниваемые системы характеризуются незначительной усадкой при низкой и высокой относительной влажности воздуха.

На ход кривых карбонизационной усадки в функции от относительной влажности воздуха влияют несколько факторов: размер образцов, концентрация С02, давление, проницаемость материала и основность гидросиликатов кальция. От толщины образцов зависит как глубина диффузии в них углекислого газа, так и степень потери влаги В тонких образцах результаты, полученные на начальных стадиях карбонизации, могут быть сопоставимыми с данными более длительных испытаний массивных образцов. Кроме того, должно быть достигнуто равновесие между относительной влажностью воздуха и влагой в порах образцов: только в этом случае можно получить воспроизводимые данные.

Обнаружено, что кривые карбонизационная усадка — влажность сдвигаются относительно осп влажности. причем этот эффект связан с размерам образцов; от него зависит также максимальная величина усадки в функции от оптимальной влажности воздуха. Карбонизационная усадка в целом возрастает с увеличением концентрации СО, и давления.