Шлакощелочные цементы и бетоны - Глуховский В.Д., Пахомов В.А.

Author: Глуховский В.Д. Пахомов В.А.
Tags: строительные материалы и изделия производство гипса, извести, цемента вяжущие материалы строительные растворы и смеси строительство строительные конструкции строительные материалы материаловедение
Year: 1978
Similar
Грунтосиликаты
Справочник по технологии сборного железобетона
Строительные материалы из отходов промышленности
Text
                    В. Д. ГЛУХОВСКИЙ, В. А. ПАХОМОВ
ШЛАКОЩЕЛОЧНЫЕ
ЦЕМЕНТЫ
И БЕТОНЫ
КИЕВ «БУД1ВЕЛЫЧИК» 1978
6П7.3+6СЗ
Г55
УДК 691.5:666.943
Шлакощелочные цементы и бетоны. В. Д Г л у -
хов с к и й, В. А. Пахомов. Киев. «Буд1 вель-
вик», 1978, 184 с
В предлагаемой книге обобщен опыт внедрения
в производство и длительной эксплуатации шлако-
щелочных строительных материалов.
Изложены теоретические основы шлакощелочных
цементов и сопутствующих им щелочных и сме-
шанных щелочно-щелочноземельных алюмоси-
ликатных гидравлических вяжущих. Приведены
основные требования к исходным материалам,
шлакощелочному бетону и железобетону, свойства
шлакощелочных бетонов, их особенности, достоин-
ства и недостатки, основы проектирования и под-
бора составов шлакощелочных бетонов, даны
основные характеристики, которые необходимо
знать и учитывать при проектировании конструк-
ций на их основе, излагаются сведения по корро-
зионной стойкости шлакошелочных бетонов, а
также оценки их экономической эффективности
Книга рассчитана на научных и инженерно-техни-
ческих работников, занятых в строительстве, про-
мышленности строительных материалов и проек-
тировании строительных конструкций.
Ил. 39. Табл. 47
Список лит.: с. 178—182
Рецензент инж. В. А. Чаловский
Редакция литературы по строительным конструк-
циям, деталям и изделиям
Заведующий редакцией Б. В. Власков
, 30209—017
М203(04)—78 54—78
& Издательство «Будтвелышк», 1978
ВВЕДЕНИЕ
Размах строительства, предусмотренный решени-
ями XXV съезда КПСС, требует увеличения произ-
водства бетонов, снижения их стоимости, повышения
надежности и долговечности.
Эффективность выполнения этой задачи в значи-
тельной степени будет зависеть от успешного разви-
тия исследований, направленных на изыскание
новых экономичных минеральных вяжущих, позво-
ляющих расширить сырьевую базу строительных
бетонов за счет использования в виде заполнителей
'местного сырья. К таким вяжущим могут быть от-
несены чистые и смешанные щелочные и щелочно-
щелочноземельные гидравлические цементы, пред-
ложенные и разрабатываемые Проблемной научно-
исследовательской лабораторией грунтосиликатов
Киевского инженерно-строительного института
(ПНИЛГ КИСИ) [4, 5, 6, 12].
Активными веществами в них служат щелочные
металлы — элементы первой группы периодической
системы Д. И. Менделеева. Едкие щелочи, возника-
ющие в процессе гидратации этих вяжущих, активно
взаимодействуют с минералами глин и другими си-
ликатными веществами, что позволяет использовать
в бетонах на их основе в качестве заполнителей, на-
ряду с обычно применяемыми в портландцементных
бетонах веществами, местные дисперсные грунты и
отходы производств.
3
В настоящее время в производстве строительных
бетонов в виде вяжущих применяют соединения
щелочноземельных металлов, главным образом,
кальция. Соединения щелочных металлов использу-
ют только в виде добавок.
По данным ПНИЛГ, в присутствии традиционных
кальциевых вяжущих гидратационные свойства сое-
динений щелочных металлов, их высокая раствори-
мость, основность и активность при взаимодействии
с силикатами полностью не используются. Поэтому
в рассматриваемые щелочные и щелочно-щелочно-
земельные вяжущие известь и портландцемент не
вводятся. Соединения щелочных металлов выполня-
ют в них самостоятельную функцию, они формируют
в продуктах их гидратации водостойкие щелочные
гидратные новообразования.
Щелочные гидравлические цементы представлены
системой щелочных, амфотерных и кислых окис-
лов, а щелочно-щелочноземельные, кроме того, со-
держат окислы щелочноземельных металлов.
Эти цементы представляют собой продукты помо-
ла необожженных, предварительно обожженных не
до спекания, до спекания или плавленых веществ
силикатного состава природного или искусственно-
го происхождения, которые могут самостоятельно
гидратироваться водой, слабо или вовсе не гидрати-
руются ею. В последних двух случаях соединения
щелочных металлов вводятся извне в виде едких
щелочей, низкомодульных щелочных силикатов, не-
силикатных щелочных солей слабых кислот.
На их основе получены материалы, подобные по
своим свойствам легким и тяжелым бетонам. Пре-
дел прочности при сжатии при объемной массе
500—2400 кг/м3 равен 25—2000 кгс/см1.
Разновидностью щелочных и щелочно-щелочно-
земельных алюмосиликатных цементов являются
4
Шлакощелочные, алюмосиликатным компонентом ft
которых служат гранулированные металлургические
[6, 8, 13], электротермофосфорные [43] и топлив-
ные шлаки р 5].
Первым этапом развития шлакощелочных вяжу-
щих и бетонов явились их разработка, исследова-
ние, накопление опыта производства и эксплуата-
ции.
Экспериментальное внедрение шлакощелочных
бетонов в строительство начато в 1958 г., а опытное
производство — в 1964 г. В настоящее время доказа-
ны высокие технологические и эксплуатационные
свойства таких бетонов, прошедших проверку вре-
менем в условиях службы в конструкциях и соору-
жениях различных областей строительства в тече-
ние 10—45 лет.
В книге обобщены исследования авторов и ис-
следования, выполняемые под руководством про-
фессора В. Д. Глуховского аспирантами и сотруд-
никами 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, Н. Л. Македон и др.,
а также Киевского научно-исследовательского ин-
ститута строительного производства Госстроя УССР.
Для теоретического обоснования физико-химичес-
ких процессов, протекающих в шлакощелочных бе-
тонах, систематизированы также сведения о других
щелочных и щелочно-щелочноземельных компози-
циях, возникающих при гидратации шлакощелочно-
го цемента и силикатных веществ — добавок или
заполнителей, обладающих гидравлическими вяжу-
щими свойствами, продукты взаимодействия кото-
рых наряду с новообразованиями шлакощелочных
5
Цементов служат жесткими связями в бетонах й
обусловливают синтез их свойств.
Для раскрытия общих принципов формирования
структуры и свойств щелочных и щелочно-щелочно-
земельных материалов, которые вследствие сход-
ства 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, И, глава IV § 1,
2, 4 написаны проф., докт. техн, наук В. Д. Глухов-
ским, а § 4—10 главы III и § 3 главы IV — доц.,
канд. техн, наук В. А. Пахомовым.
Авторы выражают благодарность за предостав-
ленную возможность использовать материалы по
теме монографии тт. Н. А. Астапову, Г. В. Давыдо-
ву, Я- И. Соловьеву, А. В. Зыскину, А. С. Марченко,
И. А. Пашкову, В. В. Гончарову и О. Н. Сикорскому.
Г Л AB A I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЩЕЛОЧНЫХ
И ЩЕЛОЧНО-ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ
ЦЕМЕНТОВ
И БЕТОНОВ
§ 1.	ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, ЩЕЛОЧНЫЕ
И ЩЕЛОЧНО-ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
КАК ИХ АНАЛОГИ
Теоретическим обоснованием возможности полу-
чения и использования в строительстве бетонов на
основе соединений щелочных металлов послужили
сведения из геологии об условиях возникновения
осадочных и метаморфических силикатных горных
пород и вещественном составе основных породооб-
разующих минералов.
На основании геологических данных можно кон-
статировать, что в земной коре широко представле-
ны водные и безводные силикаты кальция, натрия
и калия, а также натриево-кальциевые, калиево-
кальциевые и натриево-калиево-кальциевые мине-
ральные образования, стойкие к воздействию атмо-
сферных агентов, в которых содержание щелочных
окислов изменяется в широких пределах [15].
Некоторые из процессов образования осадочных
камневидных пород проходят при температурах и
давлениях, близких к тем, которые имеют место при
изготовлении строительных материалов гидратаци-
онного твердения, и, следовательно, могут модели-
роваться в строительной промышленности. Напри-
мер, цеолиты осадочного происхождения, такие, как
анальцим, филлипсит, морденит, гейландит, шаба-
зит, гармотом, эпидесмин, натролит, сколецит и др.,
возникают в коре выветривания в результате низко-
температурных гидротермальных реакций. Возмож-
7
ность возникновения тех или иных цеолитов зависит
от химического состава гидротермальных растворов.
Анализ сведений об осадкообразовании свиде-
тельствует о том, что химическое выветривание ще-
лочных и щелочно-щелочноземельных алюмосили-
катных горных пород под действием щелочных рас-
творов приводит к изменению их химического и
вещественного состава [13]. При этом наиболее
характерным процессом распада плагиоклазов —
щелочно-щелочноземельных образований, является
серицитизация — замещение плагиоклазов мускови-
том [2, 3], т. е. превращение безводных алюмосили-
катов, содержащих аноргит, в водные щелочные
алюмосиликаты. Продукты распада натриево-кали-
евых полевых шпатов — щелочные образования по
своему составу также приближаются к соотноше-
нию SiC>2 .'AI2O3 : К2О : Н2О, близкому к серицит -
мусковиту [13].
По существу этот процесс не отличается от про-
цесса гидратации минералов портландцементного
клинкера и можно предположить, что он будет
иметь место и при твердении щелочных и щелочно-
щелочноземельных вяжущих систем, разновидно-
стью которых являются шлакощелочные цементы.
По данным В. В. Полынова, в зоне выветривания
наибольшую подвижность из щелочных элементов
имеют кальций, затем натрий, магний и, наконец,
калий. В такой последовательности изменяется стой-
кость безводных минералов на основе этих элемен-
тов в зоне выветривания. Повышенной, по сравне-
нию с кальциевыми, стойкостью к выветриванию от-
личаются и щелочные гидраты — слюды (мусковит
и парагонит) и цеолиты [49].
В общем случае рассмотренные процессы имеют
такие основные стадии, связанные с изменением
щелочности среды: гидратация щелочных и щелоч-
8
поземельных минералов, частичное замещение ще-
лочей и щелочных земель водородными ионами или
гидроксониями, переход алюминия из четверной ко-
ординации в шестерную, возникновение менее ще-
лочных практически нерастворимых гидроалюмо-
силикатов типа RO(1—3)А12О3-(2—6)SiO2-nH2O,
слабо растворимых щелочноземельных гидросили-
катов типа ИгО-ЗЮг-пНгО, а также растворимых
гидратов типа R(OH)2; ROH; НгО-ЗЮг-пНгО
или ЕгО-АЬОз-пНгО и т. п. в аморфном или суб-
микрокристаллическом состоянии.
Процессы метаморфизма также приводят к глу-
боким изменениям минеральных образований вслед-
ствие привноса или выноса щелочных веществ цирку-
лирующими перегретыми водными растворами. Они
выражаются в отщеплении или связывании щело-
чей, кристаллизации цеолитов, слюд, которые в ус-
ловиях термального метаморфизма затем перекрис-
таллизовываются в альбит, ортоклаз, фельдшпати-
ты и т. п. [49].
Обобщая изложенное, можно констатировать, что
в земной коре и на ее поверхности происходят не-
прерывные стадийные процессы конденсации и ди-
спергации силикатных веществ, сопровождающиеся
взаимными превращениями водных и безводных ми-
неральных систем, которые протекают в большинст-
ве своем при участии щелочных и щелочноземель-
ных окислов и приводят, как и процессы гидратации
и твердения строительных вяжущих, к синтезу
камневидных образований.
Эти данные служат предпосылкой к синтезу ана-
логов природных водных натриево-калиево-кальцие-
вых минералов путем гидратации щелочно-щелочно-
земельных систем, каковыми являются шлакоще-
лочные бетоны, содержащие в своем составе,
в самом общем случае, шлаки, интрузивные и
9
эффузивные горные породы, минералы глин, крем-
незем и т. и. При взаимодействии таких веществ
с едкими щелочами моделируются процессы формо-
вания минералов земной коры и камнеподобных
горных пород. Возможность такого моделирования
в условиях производства бетонов доказана работа-
ми ПНИЛГ [6, 10, 15].
§ 2.	ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА КАК ОСНОВНОЕ УСЛОВИЕ
ГИДРАТАЦИИ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ
Щелочная среда, создаваемая соединениями ще-
лочных и щелочноземельных металлов, является
определяющим условием процессов синтеза мине-
ральных веществ щелочного и щелочно-щелочно-
земельного алюмосиликатного состава, которые
играют роль структурообразующих элементов при
формировании камневидных горных пород.
Щелочная среда также необходима для протека-
ния процессов гидратации в традиционных кальцие-
вых вяжущих, продукты которых связывают диспер-
сии бетонных смесей в искусственные конгломераты
типа бетонов. В последнем случае ее возникновение
обусловлено присутствием в системе кальция,
гидроокиси, силикаты и алюминаты которого дают
щелочную реакцию.
Особенностью шлакощелочных материалов явля-
ется наличие в них более активных, по сравнению
с кальцием, щелочных элементов первой группы пе-
риодической системы Д. И. Менделеева, гидроокиси,
силикаты и алюминаты которых дают более силь-
ную щелочную реакцию.
Основным условием протекания химических про-
цессов во всех перечисленных случаях является на-
личие щелочной среды, что свидетельствует об опре-
10
деленном сходстве процессов окаменения рассма-
триваемых силикатных систем и позволяет ис-
пользовать известные данные о процессах гидра-
тации и твердения вяжущих веществ на основе каль-
ция для установления теоретических предпосылок
получения шлакощелочных материалов.
Фактический материал по этому вопросу весьма
обширен, поэтому абстрагируясь от второстепенных
(с точки зрения автора) фактов, следует осветить
только определяющие положения этих процессов.
С этих позиций рассматриваются известные строи-
тельные вяжущие вещества на основе кальция: про-
стейшее химически активное вяжущее вещество —
известь — растворимое основание, которое при за-
творении водой дает щелочную реакцию; известко-
во-пуццолановый цемент — механическая смесь
активных алюмосиликатов аморфной структуры с
известью, в котором вяжущие свойства системы
определяет наличие щелочи; гидравлическая из-
весть — продукт обжига мергелистых известняков,
минералогический состав которого представлен ₽—
—C2S, СА, C2F и СаО, при растворении в воде обес-
печивающая возникновение щелочной реакции;
романцемент — продукт обжига мергелей, по мине-
ралогическому составу отличающийся от гидравли-
ческой извести отсутствием свободной извести и
наличием высокоосновных алюминатов, при затво-
рении водой отщепляющих известь и обусловливаю-
щих создание щелочной среды; портландцемент —
продукт спекания мергелей, содержащий высоко-
основные силикаты и алюминаты кальция, подвер-
гающиеся гидролизу и отщепляющие известь,
обеспечивающую щелочность среды; известково-
шлаковый цемент — смесь извести с доменным гра-
нулированным шлаком и шлакопортландцемент —
смесь цементного клинкера с этим шлаком, при
11
твердении которых щелочная среда возникает ана-
логично тому, как она образуется соответственно
в известково-пуццолановом цементе и портландце-
менте.
Таким образом, очевидным признаком, объединя-
ющим все перечисленные вяжущие, является нали-
чие щелочной среды, а признаком, дифференцирую-
щим их по активности, служит основность слагаю-
щих эти системы минералов.
Изложенное дает основание утверждать, что исто-
рия развития вяжущих веществ — это история со-
вершенствования методов использования щелочи —
гидроокиси кальция. Сначала ее использовали
в чистом виде, затем в сочетании с активными сили-
катными веществами и, наконец, в виде суммы ис-
кусственных минералов, при затворении водой даю-
щих щелочную реакцию и отщепляющих гидроокись
кальция, которая затем частично входит в состав
новообразований и частично остается в свободном
состоянии. При этом по мере повышения основности
этих минералов повышалась активность вяжущих.
В. Д. Журавлев [51] установил, что вяжущие
свойства проявляют также соединения стронция и
бария, а О. П. Мчедлов-Петросян — соединения
магния, т. е. элементы основной подгруппы второй
группы периодической системы Д. И. Менделеева.
Эти соединения в водных растворах также дают
щелочную реакцию. Все это позволяет считать, что
основным признаком наличия гидравлических вяжу-
щих свойств у минеральных веществ является их
способность при контакте с водой создавать щелоч-
ную среду с достаточно высоким pH, обеспечиваю-
щим гидратацию вещества вяжущего.
По щелочной активности окисей и гидроокисей
щелочные и щелочноземельные металлы можно рас-
положить в ряд «основности»: Cs, Rb, К, Na, Li, Ba,
12
Sr, Ca, Mg [13, 15] в порядке (слева направо)
уменьшения pH среды и растворимости гидроокисей.
Из ряда основности следует, что едкие щелочи
являются сильными основаниями и что на их основе,
как и на основе гидроокисей щелочноземельных
металлов, можно получить гидравлические вяжущие
вещества [6, 13, 15].
§ 3.	ВЯЖУЩИЕ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЯ
ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
В ПНИЛГ КИСИ на основе соединений щелочных
металлов получены щелочные и щелочно-щелочно-
земельные, моно- и полиминеральные, чистые и
смешанные гидравлические цементы.
Щелочные цементы представлены системой окис-
лов R2O — R2O3 — SiO2, а щелочно-щелочноземель-
ные — R2O — RO — R2O3 — SiO2, где R2O — щелоч-
ные окислы — ЫгО, МагО, К2О, CS2O, Rb2O; RO —
щелочноземельные — MgO, CaO, SrO, BaO; R2O3—
амфотерные — AI2O3, Ре2Оз и т. п.
Чистые цементы — дисперсные вещества, полу-
чаемые путем тонкого помола стекол, спеков или
продуктов обжига не до спекания, упомянутых
окислов, взятых в соотношениях R2O : R2O3: SiO2=
= (1—1,5) : 1 : (2—4), a R2O : RO : R2O3: SiO2=l:
: (2—4): I : (2—4).
Смешанные цементы — смеси соединений ще-
лочных металлов, дающих щелочную реакцию
с дисперсными веществами, получаемыми помолом
стекол, спеков, продуктов обжига не до спекания
или веществ природного происхождения, в которых
соотношение между амфотерными окислами и крем-
неземом находится в пределах R2O3  SiO2 —
— 1:(2—4), а между щелочноземельными, амфотер-
13
ними и кислыми (кремнеземом) —RO : R203-SiO2=
= (2—8) : 1 : (2—6) [6—9, 13].
Процессы, сопровождающие их твердение, сложны
и многогранны. Однако по своей сути они во многом
подобны реакциям, происходящим при формовании
структуры известных кальциевых вяжущих, что по-
зволяет провести между ними определенную анало-
гию. Так, смесь гидроокиси натрия и калия с крем-
неземом подобна известково-кремнеземистым вяжу-
щим, так как процессы их твердения сходны. Так
же, как и твердение извести, взаимодействие щелоч-
ных гидроокисей с кремнеземом идет в трех направ-
лениях, гидроокись натрия вследствие удаления
влаги кристаллизуется и связывает заполнитель
кристаллогидратами, взаимодействуя с углекисло-
той воздуха по реакции: 2NaOH-r-CO2=Na2CO3 +
+ Н2О, связывает его щелочными карбонатами,
гидратируя кремнезем по реакции: 2NaOH + nSiO2=
= Na2O-«SiO2-H2O, образует связку в виде щелоч-
ных гидросиликатов.
Аналогами известково-пуццоланового, а также из-
вестково-шлакового цементов являются механиче-
ские смеси едких щелочей с активными метаста-
бильными алюмосиликатными системами. В первых
исследованиях [6, 13] их вяжущие свойства изуча-
лись на шлакощелочных вяжущих — смесях едких
щелочей с гранулированными шлаками, а также
на смесях едких щелочей с различными аморфизо-
ванными веществами: цемянками, дегидратирован-
ными глинистыми минералами, топливными шлака-
ми и пр. Полученные на основе таких смесей
щелочные и щелочно-щелочноземельные гидравли-
ческие вяжущие обладали высокой активностью. Их
прочность при сжатии находилась в пределах 500—
1000 [8, 31, 40], а иногда превышала 1000 кгс/см2.
В результате обжига при температуре 800—
14
1200° С (не до спекания) смесей карбонаюв каль-
ция и натрия с минералами глин получены гидра-
влические вяжущие состава R2O-A12O3-2SiO2 и
R2O-2RO-A12O3(2—4)SiO2, аналогичные гидравли-
ческой извести и романцементу. Механическая
прочность этих вяжущих, затворенных водой, в есте-
ственных условиях твердения сравнительно невысо-
ка — 200—350 кгс/см7. Однако пропаривание и авто-
клавная обработка дают возможность повысить их
прочности при сжатии до 500 кгс/слт2 и выше [13,
15].
В качестве аналога силикатной составляющей
портландцемента C2S и CsS, содержание которой
в нем превышает 70%, может быть принят (с опре-
деленной степенью приближения) силикат натрия —
растворимое стекло.
Можно считать, что в этом случае едкая щелочь
силиката натрия или калия действует на гранулиро-
ванный шлак подобно извести, которая отщепляется
в процессе гидратации минералов портландцеменг-
ного клинкера. На растворимом стекле и гранулиро-
ванных доменных шлаках получены шлакощелоч-
ные вяжущие марок 500—1200 и выше [6, 8, 46,
47], аналогичные шлакопортландцементу.
Щелочными аналогами портланд- и глиноземною
цементов являются продукты спекания или плавле-
ния щелочных типа R2O-A12O3- (2—4)SiO2 и щелоч-
но-щелочноземельных типа R2O-(2—4)RO-A12O3X
X (2—4)SiO2 [13] смесей алюмосиликатного соста-
ва, порошки которых так же, как и упомянутые це-
менты, твердеют при затворении водой в естествен-
ных условиях, в воде и в результате тепловлажност-
ной обработки.
Таким образом, на основе соединений щелочных
металлов можно получить аналоги известных каль-
циевых цементов. Определяющим условием прояв-
15
ления ими гидратационных вяжущих свойств
является присутствие щелочных или щелочных и
щелочноземельных окислов в составе веществ, ко-
торые способны создавать в водных растворах ще-
лочную среду с достаточно высоким pH, обеспечива-
ющим гидратацию силикатной, алюминатной и
алюмосиликатной составляющих вяжущего веще-
ства.
§ 4.	О ГИДРАТАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
СОЕДИНЕНИЙ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Поскольку существует определенная аналогия
в проявлении вяжущих свойств соединениями ще-
лочных и щелочноземельных металлов, уместно
осветить вопрос о гидратационной способности по-
следних.
Характерным для щелочноземельных силикатов,
алюминатов и алюмосиликатов является то, что
низкоосновные минералы практически не гидратиру-
ются, степень их гидратации повышается с ростом
основности. Алюминаты и силикаты гидратируются
легче, чем алюмосиликаты. Все они при затворении
водой дают щелочную реакцию, при этом pH среды
возрастает по мере увеличения основности соедине-
ний. С повышением щелочности минералов возрас-
тает прочность новообразований на их основе.
Гидратация щелочноземельных вяжущих ускоряет-
ся при введении щелочей в воду затворения. Соли
щелочноземельных металлов и слабых кислот в вод-
ных растворах дают щелочную реакцию, а соли
сильных кислот не создают щелочной среды.
Гндратационные свойства соединений щелочных
металлов также зависят от вещественного состава.
В связи с этим условно их можно разделить на
шесть групп:
16
1)	едкие щелочи ROH;
2)	несиликатные соли слабых кислот, например,
R2CO3, R2SO3, R2S, RF и т. п.;
3)	силикатные соли типа R2O- (0,5—4,0)-SiO2;
4)	алюминатные соли типа R2O-A12O3;
5)	алюмосиликатные соли состава R2OX
ХА12О3- (2—6)SiO2;
6)	несиликатные соли сильных кислот: RC1, R2SO4
и т. п.
Последние в воде не дают щелочной реакции, в
связи с чем они как самостоятельные компоненты
шлакощелочных вяжущих не используются.
Для установления влияния природы соединений
щелочных металлов на свойства вяжущих были
проведены опыты, в которых в качестве алюмосили-
катной составляющей вяжущего использовался
основной гранулированный шлак. Это влияние мож-
но проследить по данным табл. 1, в которой приве-
дены прочностные показатели шлакового теста нор-
мальной густоты, содержащего щелочные компонен-
ты в количествах, обеспечивающих содержание
Na2O в вяжущем в пределах^ 3%.
Таблица 1. Зависимость активности шлаковых композиций
от природы соединений щелочных металлов
17
Продолжение табл. I
Наименование
показателей
Вода
Соединения щелочных металлов
Предел прочности
при сжатии,
кгс/см2
1300 1600 230 100 65	670
Из данных табл. 1 следует, что активность вяжу-
щего на основе соединений щелочных металлов пер-
вой, второй и четвертой групп, а также высокооснов-
ных соединений третьей группы достаточно высока,
а на низкоосновных соединениях третьей группы и
высокоосновных соединениях пятой — несколько
выше активности шлака, затворенного водой. Низ-
коосновные соединения пятой группы практически
не оказывают влияния на активность вяжущего.
Они не повышают, но и не снижают в заметных
пределах активности шлака. Степень взаимодейст-
вия силикатных солей — растворимых стекол со
шлаками — возрастает по мере увеличения их ос-
новности. С уменьшением основности щелочных си-
ликатов их реакционная способность уменьшается.
Четырехмодульные силикаты в условиях опыта
практически уже не реагируют со шлаком. Это сви-
детельствует о том, что активность щелочных сили-
катов определяется их растворимостью и степенью
диссоциации в водных растворах, т. е. щелочностью
возникающей среды. Алюмосиликатные щелочные
соединения, которые, как известно, в воде практи-
18
чески не растворяются, при контакте с ней также
дают щелочную реакцию, обусловленную слабой
диссоциацией этих соединений, сопровождающейся
отщеплением едких щелочей. Щелочность среды
при этом падает по мере уменьшения основности
алюмосиликатов.
Таким образом, соединения первой, второй и
четвертой групп могут служить активными компо-
нентами шлакощелочных вяжущих. Эти функции
могут выполнять и высокоосновные соединения
третьей группы; соединения же пятой группы, осо-
бенно низкоосновные, для этой цели мало пригодны,
но они могут быть использованы в качестве актив-
ных минеральных добавок к этим вяжущим, а высо-
коосновные — и в виде самостоятельных вяжущих.
Итак, из приведенных выше данных следует, что
силикаты, алюминаты и алюмосиликаты щелочных
металлов гидратируются водой. Степень и скорость
гидратации повышается с ростом их основности.
Высокоосновные силикаты поддаются более полно-
му гидролизу в водных растворах, чем низкооснов-
ные. Водные растворы таких силикатов имеют явно
выраженную щелочную реакцию, их pH повышается
с увеличением основности. Активность вяжущих на
основе щелочных силикатов также повышается с
возрастанием их основности [6, 21]. Щелочные алю-
минаты и силикаты гидратируются водой легче, чем
щелочные алюмосиликаты. Гидратация этих соеди-
нений ускоряется при введении в воду едких щело-
чей. Соли щелочных металлов и слабых кислот в
водных растворах дают щелочную реакцию, а pH
растворов солей сильных кислот около 7,0.
Таким образом, свойства соединений щелочно-
земельных металлов, определяющие их склонность
к гидратационному твердению, присущи также и
щелочным соединениям.
19
§ 5. ЗАВИСИМОСТЬ АКТИВНОСТИ ШЛАКОВЫХ
ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ ОТ pH СРЕДЫ
При затворении водой гидроокисей щелочных и
щелочноземельных металлов pH среды изменяется
в значительных пределах (табл. 2).
Таблица 2. Основные свойства гидроокисей щелочных
и щелочноземельных металлов
Соединения	pH насы- щенного раствора	Раствори- мость в 100 г воды при 20 С, г	Энергия гид- ратации ме- таллов, ккал!г* ион	Температура плавления окисей, град С
кон	16,80	112,0	82	900
NaOH	16,50	109,0	99	920
ООН	14.56	12,80	112	1700
Ва(ОН)2	13,47	3,84	297	1925
Sr (ОН) 2	13,10	0,41	324	2430
Са(ОН)2	12,52	0,165	361	2585
Mg (ОН) 2	10,95	0,0009	437	2800
Из табл. 2 следует, что если разместить гидрооки-
си щелочных и щелочноземельных металлов в по-
рядке уменьшения pH и увеличения энергии их
гидратации, то этот порядок будет отвечать после-
довательности размещения этих металлов в ряду ос-
новности и группах периодической системы элемен-
тов Д. И. Менделеева [13, 15]. В такой же последо-
вательности изменяется основность силикатных,
несиликатных, алюминатных и алюмосиликатных
соединений этих металлов.
Влияние основности соединений щелочных и ще-
лочноземельных металлов на вяжущие свойства гра-
нулированных шлаков можно проследить по проч-
ности теста нормальной густоты, в которое эти сое-
динения введены в эквимолекулярных количествах
(рис. 1).
20
Сравнительная оценка механической прочности
шлакощелочного камня на кислом шлаке, который
самостоятельно не твердеет, позволила сделать вы-
вод, что активность шлаковых вяжущих на соедине-
ниях исследуемых металлов возрастает с повышени-
Соединения щелочных и щелочноземельных металлов
Рис. \. График зависимости активности вяжущего от вида
щелочного компонента:
/ — шлак основной пропаренный; 2 — то же, запаренный; 3 — шлак
кислый пропаренный; 4— то же, запаренный
металлов в ряду основности определяет величину
pH, а следовательно, и степень активности вяжущих
на их основе. Такие же выводы вытекают из резуль-
51
татов исследований образцов на основном шлаке,
который гидратируется самостоятельно. При этом,
однако, следует отметить, что при введении окисей
щелочноземельных металлов в основные шлаки
прочность камня уменьшается по мере роста их
основности.
При использовании кислых шлаков большую
прочность имеют образцы на едких щелочах, а ос-
новных — на карбонатах щелочных металлов. По-
следнее объясняется тем, что они более активно
вступают в реакцию катионного обмена с образова-
нием карбонатов щелочноземельных металлов
(RCO3) и едких щелочей (ROH) с основными шла-
ками, чем с кислыми.
Наиболее высокая прочность характерна для
шлакощелочного камня на основе щелочных силика-
тов.
Причем так же, как и для несиликатных солей
щелочных металлов, прочность композиций на ос-
новных шлаках превышает прочность композиций
на кислых, что объясняется также более интенсив-
ным катионным обменом, приводящим к образова-
нию силикатов щелочноземельных металлов (ROX
XSiO2-nH2O) и здких щелочей (ROH).
Повышение содержания несиликатных солей и
едких щелочей в шлакощелочных композициях при-
водит к росту их активности как в случае использо-
вания основных, так и кислых шлаков.
Из приведенных данных следует, что смеси соеди-
нений щелочных металлов — гидроокисей, карбона-
тов, силикатов и гранулированных шлаков — пред-
ставляют собой принципиально новые гидравличе-
ские вяжущие вещества, активность которых
значительно превышает активность традиционных
вяжущих на основе подобных соединений щелочно-
земельных металлов.
22
г Л А В A II. ШЛАКОЩЕЛОЧНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
§ 1. ВЯЖУЩИЕ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВ
И СОЕДИНЕНИЙ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Из щелочных соединений в строительстве наибо-
лее широко используются силикатные соли или рас-
творимые стекла, которые относят к воздушным
вяжущим. Бетоны на их основе твердеют в воздуш-
но-сухих условиях и обладают малой водо- и возду-
хостойкостью. В связи с этим на основе растворимых
стекол изготавливаются только специальные бето-
ны, например, кислотоупорные, которые г процессе
эксплуатации не имеют контакта с водой. А. И. Жи-
лин [50] впервые обратил внимание на то, что сме-
си растворимого стекла с граншлаком после сушки
или твердения в воздушно-сухих условиях приобре-
тают водостойкость. Однако воздушные вяжущие
такого плана и бетоны на их основе не нашли при-
менения в строительстве вследствие их низкой проч-
ности и того, что в современном производстве пред-
почтение отдается гидравлическим вяжущим.
В КИСИ в 1957 г. получены щелочные гидравли-
ческие вяжущие [4, 5], открывшие пути создания
гидравлических шлакощелочных цементов, отличаю-
щихся от известных композиций на основе шлаков
тем, что они изготавливаются только на низкомо-
дульных (высокоосновных) растворимых стеклах
[6, 12]. Такие вяжущие не только приобретают во-
достойкость при хранении в воздушно-сухих, но и
во влажных условиях, а также твердеют в воде при
пропаривании и автоклавировании. Кроме того, на-
ряду с гидравличностью, они способны вступать в
химическое взаимодействие с минералами глин и
другими алюмосиликатами, присутствующими в за-
полнителях, что значительно расширяет сырьевую
базу бетонов на основе таких цементов.
23
Установлено, что активность и гидрайличность
полученных в КИСИ вяжущих увеличивается по
мере уменьшения силикатного модуля стекла и наи-
более выражение проявляется при затворении их
едкими щелочами. Это послужило предпосылкой к
разработке, кроме вяжущих на растворимом стекле,
также и шлакощелочных цементов на высококон-
центрированных растворах едких щелочей или не-
силикатных солей щелочных металлов, в частности
карбонатов натрия и калия, фтористого натрия и
других щелочных солей, дающих щелочную реак-
цию [6, 9, 10, 13].
Попытки получения бетонов на гранулированных
шлаках, активизированных слабыми растворами
гидроокиси натрия или смесью извести с натриевы-
ми солями, впервые были предприняты Г. Июлем
[61] и повторены А О. Пурдоном [62]. Затворяя
смеси щебня, песка и шлака: 1) 5,5—7,5%-ным рас-
твором NaOH или вводя комбинированные активи-
заторы составов 2) Ca(OH)2 + Na2CO3; 3) Са(ОН)2 +
+ Na2SO4; 4) Са(ОН)2 + 2NaCl; 5) Са(ОН)2 +
+ 2NaNO3; 6) Ca(OH)2 + Na2SO3, А. О. Пурдон
получил бетон, характеризующийся приведенной в
табл. 3 прочностью. При этом он установил, что вся
введенная в шлак щелочь оставалась в свободном
состоянии. На этом основании А. О. Пурдон заклю-
чил, что она выполняет главным образом роль ка-
Таблица 3. Прочность бетона жесткой консистенции на
шлаке, активизированном соединениями натрия
	Предел прочности при сжатии, кгс!см\ при активизаторе					
Срок твердения, суток	1	2	3	4	5	6
1	190	106	158	39	60	174
28	323	483	450	236	266	459
24
тализатора и рекомендовал активизировать шлаки
щелочными растворами низкой концентрации или
смесью извести с солями натрия. Показатели проч-
ности вяжущих на шлаках, активизированных сла-
быми растворами щелочей, были близки к показа-
телям прочности портландцемента. При этом в виде
заполнителей применяли щебень и песок. В силу
указанного, бетоны на таких вяжущих не имели
экономических преимуществ и не получили распро-
странения.
Не получили широкого применения и пробужден-
ные бетоны, разработанные Г. Н. Сиверцевым [58],
в которых гранулированные шлаки активизирова-
лись смесью извести с едкими щелочами или раство-
римым стеклом. По его мнению, шлаки активизиру-
ются только известью или портландцементом, ее
отщепляющим. Однако для уменьшения их расхо-
да допустимо введение в шихту наряду с ними
небольших количеств едких щелочей или щелочных
силикатов.
Как подтвердила практика, активность этих вяжу-
щих оказалась невысокой.
Обобщая изложенное, можно заключить, что ком-
позиционное построение таких вяжущих систем
основывалось на традиционных принципах, которые
не позволяли рассматривать едкие щелочи как са-
мостоятельный компонент гидравлических вяжущих
в силу их очень высокой, по сравнению с окисью
кальция, растворимостью. Поэтому попытки, на-
правленные на получение шлаковых композиций,
включающих соединения щелочных металлов, сво-
дились к активизации шлаков слабыми растворами
соединений щелочных металлов в сочетании с из-
вестью или цементом; при этом использовались те
же заполнители, что и для бетонов на кальциевых
цементах.
25
Принципиальным отличием разработанных и ис-
следованных в ПНИЛГ КИСИ шлакощелочных
вяжущих от выше рассмотренных и, в частности,
описанных А. О. Пурдоном, является то, что в них
используются концентрированные (20—50%) рас-
творы едких щелочей или несиликатных и низко-
модульных силикатных
солей щелочных метал-
лов. При этом известь и
цемент в их состав не вво-
дят. Это позволяет полу-
чать шлакощелочные вя-
жущие марок 400—1000 и
бетоны на крупных и дис-
персных заполнителях по
обычной технологии марок
600—1800 [6, 8, 46, 47],
Рис. 2. Прочность бетонов на
основе доменных гранулирован-
ных шлаков;
а — пробужденных (по данным
Г. Н, Сиверцева); б — шлакощелоЧ'
ных (по данным ПНИЛГ).
что превышает не только прочность бетонов, полу-
ченных А. О. Пурдоном, но и бетонов на кальциевых
цементах.
Шлакощелочные вяжущие на основе солей щелоч-
ных металлов, кроме высоких концентраций ис-
пользуемых растворов, отличаются от вяжущих, ис-
следованных А. О. Пурдоном и Г. Н. Сиверцевым,
тем, что, в результате отсутствия в них свободной
извести, со шлаком взаимодействует сама соль. В
последнем случае степень гидратации шлака значи-
тельно возрастает вследствие катионного обмена
между растворенной солью и окисью кальия, содер-
26
жащеися в шлаке, что приводит к йовНщёнйю
активности вяжущего (рис. 2). Повышенное содер-
жание в шлакощелочном вяжущем щелочей обу-
словливает то, что они из катализатора превраща-
ются в компонент вяжущего, в результате чего в
составе гидратных новообразований наряду с гидро-
силикатами кальция в значительных количествах
кристаллизуются щелочные гидроалюмосиликаты,
участвующие в синтезе прочности бетона.
§ 2. ШЛАКОЩЕЛОЧНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Шлакощелочной цемент — гидравлическое вяжу-
щее вещество, в котором алюмосиликатный компо-
нент представлен гранулированными шлаками, а
щелочной — соединениями щелочных металлов, да-
ющими щелочную реакцию. Шлакощелочной це-
мент получают путем совместного измельчения
гранулированного шлака с соединениями щелочных
металлов или затворения молотого гранулирован-
ного шлака растворами этих соединений.
В зависимости от вещественного состава алюмо-
силикатного компонента шлакощелочные цементы
подразделяют на щелочные — на основе бескальци-
евых алюмосиликатных стекол (гранулированные
шлаки теплоэлектростанций, никелевого производ-
ства и т. п.) [15, 45] и щелочно-щелочноземель-
ные — на основе кальциевых стекол (шлаки грану-
лированные доменные, электротермофосфорные и
т.п.) [4—6, 13,28,43].
Шлакощелочные цементы на кальциевых стеклах
делятся на бездобавочные [40] и с добавками: —
эффузивной (стеклоподобной) горной породы или
стекол искусственного происхождения в количестве
до 40% [15], а также глинистых минералов в есте-
ственном или обожженном состоянии — до 25%.
27
В качестве стеклоподобных веществ в них исполь-
зуют перлиты, липариты, андезиты, андезито-даци-
ты, базальты, диабазы и т. п. или стекла искусствен-
ного происхождения: бой оконного, посудного и дру-
гих видов стекла, содержащих окислы щелочных и
щелочноземельных металлов; глинистые минералы
вводят в составе каолинитовых, бентонитовых,
гидрослюдистых, палыгорскитовых глин или горе-
лых пород.
В шлакощелочных цементах наиболее широко ис-
пользуют соединения щелочных металлов первых
трех групп: 1) едкие щелочи; 2) несиликатные соли
слабых кислот: соду синтетическую кальцинирован-
ную по ГОСТ 5100 — 73; соду кальцинированную
техническую (из нефелинового сырья) по ГОСТ
10689 — 70; плав соды кальцинированной по ТУ
6-03-294 — 71; поташ по ГОСТ 10690 — 73; 3) сили-
катные соли (растворимые стекла с силикатным мо-
дулем до 2); соединения 4 группы — щелочные
алюминаты.
Побочные продукты или отходы производств, со-
держащие соединения щелочных металлов, дающие
щелочную реакцию, можно применять после их не-
посредственного испытания в вяжущем. В частно-
сти, к таким побочным продуктам может быть от-
несена пыль электрофильтров клинкерообжигатель-
ных печей, содержащая более 10% щелочных
карбонатов. На ее основе получены шлакощелочные
цементы марок 300—400 [26] состава, проц.: пыли
электрофильтров — 25 и основного гранулированно-
го шлака — 75.
Исследования шлакощелочных цементов на шла-
ках различного химического состава показали, что
для их изготовления могут использоваться как ос-
новные, так и кислые шлаки при условии правиль-
ного выбора щелочного компонента. Критерием для
28
такого выбора может служить модуль основности
шлака [31, 38, 46].
Для основных шлаков (Мо>1) всех сортов (ГОСТ
3476 — 74), независимо от условий твердения, мож-
но применять щелочные компоненты любой группы;
для кислых — I сорта (Мо=1,О—0,9) и II сорта
а
Рис. 3. Активность ШЛйКОщеЛОЧНЫХ вяжущих в тесте нор-
мальной густоты:
а—активность пропаренных шлакощелочных вяжущих; б — то же,
твердевших в естественных условиях при следующих щелочных
компонентах 1- Na2O-l,5SiO2; 2 Na2COs, 3 NaOH; 4 Са(ОН)г+
+ ^aSO4-2H2O; 5 —Са(ОН)2; 6 — то же, шлака на воде
(Мс<0,9) — щелочные компоненты 2-ой группы эф-
фективные в условиях тепловлажностной обработ-
ки, а в сочетании с едкой щелочью или щелочными
силикатами их можно применять и при твердении
вяжущего в естественных условиях.
Шлакощелочные цементы характеризуются сле-
дующими свойствами. Нормальная густота состав-
ляет 25—30% Сроки схватывания зависят от при-
роды и количества щелочного компонента, основно-
29
СтИ Шлака, его структуры, дисперсности, вида И
состояния добавки и т. д. В среднем для вяжущих
на щелочных компонентах 1 и 2 групп они колеблют-
ся: начало схватывания — 30 мин — 1 ч; конец —
2—5 ч, а на щелочных компонентах 3 группы — мо-
гут изменяться в значительных пределах.
Активность цемента [28] с удельной поверхно-
стью 3000—3500 см?!г при содержании щелочного
компонента, в пересчете на Na2O, 3%, в зависимо-
сти от его природы и вида шлака при испытании
в тесте нормальной густоты (см. рис. 3) изменяется
в пределах 500—-1300, а при испытании в растворе
1:3 (по ГОСТ 310—60)—400—1000 кгс!см2
(рис. 4), и может быть повышена путем увеличения
тонины помола шлака или расхода щелочного
компонента.
Рис. 4. Активность шлакощелочных вяжущих:
а, б — соответственно по ГОСТ 310—60 и пропаренных при использова-
нии соды (—) п Na20-l,5SiO2 (-------) на шлаках; /—днепродзер-
жинском; 2 днепропетровском; 3^ донецком; 4—криворожском; о
коммунарском; 6 — запорожском; 7 — макеевском; 8 — енакиевском.
30
Таблица 4. Зависимость активности шлакощелочных
цементов состава шлак: добавка 1 : 0,6 по массе от вида
добавки
Вид добавки	Концентрация раствора соды, проц.	Предел прочности при сжатии, кгс!см2	
		в тесте нормаль- ной густоты	ПО ГОСТ 310—60
Перлит	12	1000	500
Липарит	12	980	500
Андезит	15	700	485
Дацит	15	800	500
Базальт	18	770	480
Диабаз	18	600	430
Без добавки	18	650	450
Таблица 5. Зависимость активности цемента от характера
и количества глинистых добавок
Состав цемента, проц.			Предел прочности при сжа- тии, кгс1см\ при щелочном компоненте	
Шлак	Горелая порода	Глина	Na,СО,	NaOH
100	—.	—	770/580	730/540
85	15		920/750	890/730
85	—	15	825/650	900/630
80	20	—	1180/900	.1250/920
80	—	20	750/550	720/500
75	25	—	860/600	840/650
75	—	25	680/450	700/430
70	30	—	380/500	510/510
70	—	30	585/380	600/340
Примечание. В таблицах 5 и 8 в числителе — предел прочности
при сжатии образцов из теста нормалвной густоты, в знаменателе — из
раствора 1 : 3.
Активное': шлакощелочных вяжущих с добавка-
ми эффузивных пород, как это видно из табл. 4,
31
Таблица 6. Зависимость активности цементного теста от
длительности изотермического прогр» "а
Состав цемен та. пеон.		Предел прочности при сжатии, кгс!см\ при мическом прогреве в течение, ч					изотер-
		6		12		6+12	
Шлак ко»му- найспий	Ч ф 0.0, о о L- к	NaaCOa	NaOH	Na2CO3	NaOH	Na2COa	NaOH
100 85 80 75	15 20 25	670 925 1200 700	630 940 1020 660	775 980 1240 780	760 1080 1200 680	1256 1380 1480 1100	1100 1240 1500 1010
Таблипа 7. Зависимость активности пемента от расхода
щелочного компонента
Шлак	S св Ч 3	Вид щелочного ком- понента и плотность раствора Na2O-SiO2	Предел прочности при сжатии, кгс!см2, в возрасте, суток				
			по оле пРоо^ри- BSaaaw	28	90	180	360
Череповецкий	1.0	Р = !,20	620	735	870	905	935
		р=1,30	830	910	1020	1090	ИЗО
		NaaOl,6SIOa					
		р=1,30	870	920	990	1075	1120
Нижнетагиль-	0,8	NaaO-SiO3					
с кий		Р-1.20	660	740	805	890	910
		Р-1,30	870	935	1010	1120	1170
зависит от ихсостава. Добавки перлитов, липаритов
повышают активноств цемента, а добавки средних
и основных пород несколько снижают ее или остав-
ляют в тех же пределах. Все стеклоподобные добав-
32
Таблица 8. Зависимость активности цемента при твердении
в естественных условиях от расхода щелочного компонента
Шлак	м О шлака	Вид щелочного ком- понента и его плот НОСТЬ	Предел прочности при сжатии, кгс!см2, в воз- расте, суток			
			28	90 | 180		360
Днепропет- ровский	1,1	Na2O-SiO2 р= 1,30 Na2O- l,6SiO2 р = 1,30	1185* 815 1020 810	1275 955 1210 940'	1330 1020 1260 1010	1090 1420 1160
Череповец- кий	1,0	Na2O-SiO2 р= 1,20 р-1 30 Na2O- 1,6S1O2 р = 1,30	830 6.65 900	1050	1210	1305
				708 1170	807	889
			780 990 780	905	970	1060
				925	980	<080
Нижнета- гильский	0,8	Na2O-SiO2 Р= 1,20 р= 1,30	“650 760				
				738 780	807 “990	934 1050
* См. примечание к табл. 5.
ки повышают измельчаемость вяжущего, а добавки,
содержащие щелочные окислы, например, перлит и
липарит, кроме того, позволяют снизить расход
щелочного компонента.
Как видно из приведенных в табл. 5 данных, при
введении в цемент глины, предварительно обожжен-
ной (горелой породы) или необожженной, актив-
ность его возрастает.
Продолжительность пропаривания, как видно из
табл. 6, также влияет на активность шлакошелоч-
33
ных цементов. С увеличением длительности пропа-
ривания прочность цементного теста возрастает.
Пропаривание в два этапа (сначала 6, а затем 12 ч)
значительно увеличивает его прочностные показате-
ли. Активность шлакощелочного цемента на низко-
модульных растворимых стеклах достаточно высо-
ка. Он, независимо от основности шлака, интенсивно
твердеет как при пропаривании (табл. 7), так и в
естественных условиях (табл. 8).
Сроки схватывания шлако щелочных цементов на
растворимых стеклах могут регулироваться измене-
нием плотности щелочного раствора или тонкости
помола шлака (табл. 9).
Таблица 9. Зависимость сроков схватывания
цемента от расхода щелочного компонента
Удельная поверх- ность череповец- кого шлака, ся?[г	Плотность рас- твора метасили- ката натрия, г[см*	Сроки схватывания, ч-мин	
		начало	конец
J3000	1,10 1,15 1,20 Д.25 1,30	,'1—40 0—55 0—45 0—28 0-115	4—00 2—45 2—05 1—30 0—40
3500	1,10 4,15 1,20 Ц25 1,30	1—27 0—50 0—40 0—24 0—13	4—00 2—20 1—45 0—45 о—зо
§ 3. ЦЕМЕНТЫ НА СИНТЕТИЧЕСКИХ СТЕКЛАХ
Для щелочно-щелочноземельных цементов можно
использовать не только доменные гранулированные
шлаки, но и стекловидные отходы других произ-
34
водств, в том числе термофосфорнЫе, ваграночные
шлаки, а также синтетические стекла различных
составов.
Влияние основности синтетических кальциевых
стекол на активность цементов и характер возника-
ющих в процессе их твердения новообразований
определяли на порошках с удельной поверхностью
3000 см2]г, затворенных растворами соединений на-
трия. Для сравнения изучали смеси этих стекол с
15% окиси кальция и 5% гипсового камня.
Как следует из данных, приведенных в табл. 10,
активность цемента определяется не только основ-
ностью алюмосиликатного компонента, но и содер-
жанием в нем окиси алюминия. Во всех случаях по
мере уменьшения ее содержания и увеличения коли-
чества кремнезема прочность цемента уменьшается.
Наиболее низкой прочностью характеризуются
вяжущие с добавкой СаО и гипсового камня; ком-
позиции, включающие гидроокись натрия и особен-
но метасиликат натрия, независимо от основности
стекла, приобретают весьма значительную проч-
ность.
Для цементов на основе растворов карбоната и
метасиликата натрия 15%-ной концентрации харак-
терно медленное твердение в нормальных условиях.
Поэтому прочность таких цементов в 28-суточном
возрасте меньше прочности пропаренных вяжущих.
Однако по истечении 60 суток эти показатели для
цементов, пропаренных и твердевших в нормальных
условиях, выравниваются. При твердении в естест-
венных условиях выравнивание прочностных пока-
зателей имеет место через 30—45 суток.
Активность цементов на основных стеклах в нор-
мальных условиях твердения может быть повышена
путем увеличения содержания в смеси щелочного
компонента, а на кислых стеклах и соде повышается
35
Таблица 10. Зависимость активности щелочпО-
щелочноземельного цемента от химического состава
синтетических стекол
1 ф Cli I X	Содержание окислов, проц по массе			Предел прочности при сжатии, кгс[см?, при использовании щелочного компонента									
				CaO-pCaSO4- 2НгО			Na2C08			NaOH		№,0-510,	
	О я О	б <	О V)										
				реальное твердЖие	Е		нормальное твердение	!	С 5	ЭИНСЛЙЭв! -ОНЧЕ ЧЙОк	ЕН К га а S а о с	1 термальное тетрдзние	«V S к а К К Р< я с О с
					Й С Г с	1. ( 9							
1	50	20	30	380	340		400	790		550	570	610	850
2	50	15	35	315	305		415	510		545	550	525	700
3	50	10	40	210	240		330	475		475	440	480	595
4	50	5	45	150	150		250	210		435	240	450	380
5	45	15	40	320	370		315	540		540	650	510	805
6	45	10	45	295	210		280	405		480	570	535	685
7	45	5	50	140	135		180	240		480	330	520	500
8	40	20	40	295	280		ПО	480		640	840	575	975
9	40	15	45	245	275		135	460		550	670	605	875
10	40	10	50	210	260		80	420		495	585	550	870
11	40	5	55	120	145		100	200		430	350	380	780
12	40		-	60	105	90		85	175		290	375	410	900
13	35	15	60	200	205		20	415		550	685	510	1100
14	35	10	55	НО	150		20	250		550	400	430	910
15	30	15	55	210	по		0	280		590	690	515	850
16	25	25	50	200	180		20	480		500	795	500	1000
17	20	35	45	300	310		300	500		600	750	600	900
за счет добавления к раствору соды едкого натра.
Состав стекла определяет характер новообразова-
ний, возникающих при их гидратации.
Ниже приводятся результаты рентгеноструктур-
ных и термографических исследований продуктов
взаимодействия кальциевых стекол со щелочными
компонентами.
36
Как следует из дерйватограмм (рис. 5), продук-
ты гидратации синтетических вяжущих в значитель-
ной мере представлены аморфной фазой, о чем сви-
детельствуют экзотермические эффекты, связанные
Изменение энтальпии Потери массы, проц
Рис 5 Дериватограммы пропаренных смесей стекол
а — с Ка2СОз, б — с NaOH. в — с Т\а2$1О3, I. II, III—значения соот
ветственно для стекол №4 10 15
с кристаллизацией гидратных образований в темпе-
ратурном интервале 300—400° С минеральных ве-
ществ, содержащих как цеолитную, так и кристал-
лизационную воду.
Как следует из табл. 11, сразу после пропарива-
ния и после 28-суточного твердения в нормальных
условиях зафиксированы низкоосновные гидросили-
каты кальция. Пропаривание в течение 500 ч при-
водит к кристаллизации цеолитов смешанного
37
jo Таблица 11 Основные продукты гидратации синтетических вяжущих					
Щелочной компонент	Кристаллические продукты гидратации стекол после				
	пропаривания в течение ч			нормального твердения в течение суток	
	8	|	<500		|	1000	28	|	720		
N22CO3	1 Низкооснов ные гидросили каты кальция с rf=3,05, 2 29 1.82А	Стекле 1 Низкоосновные гидросиликаты кальция 2 Цеолит натрие во-кальциевого со става с d«=5,2 3,90, 3,89 3 L8A	№ 10 1 Низкооснов ные гидросили каты кальция 2 Цеолит нат риево кальцие вого состава	1 Низко ос новные гид- росиликаты кальция	1 Низкооснов ные гидросили- каты кальция
NaOH	1 То же	1	То же 2	» 3	Анальцим с rf= =5,74, 3,45 2,98А	1 То же 2	> 3 Анальцим	1 То же	1 То же
NaaSiOa	1 То же	1 То же 3	» 4 Фошагит с </ = 5,74 4,42 3,89 2,90А	1 То же 3	» 4 Фошагит	1 То же	1 То же 5 Цеолитопо добный про дукт с d—5,2lr 4,85, 4,16А
Стекл
NazCOg	1. Низкооснов- ные гидросили- каты кальция с d=3,07; 2,78; 1,83А	1. Ксонотлит с rf=3,25; 3,09; 2,78; 2,52; 2,08; 1,93А 2. Цеолитоподоб- ный продукт с rf=5,01; 3,37А
NaOH	1. То же	I, То же 4. Фошагит с d=4,16; 3,64; 3,37; 3,25; 2,80; 2,08А
NasSiOs	1. >	1. То же 4. Фошагит с rf=4,22; 3,56; 3,35; 2,78; 2,08А
£		
о№ 15
1. Низкооснов- ные гидросили- каты кальция 2. Парагонит с d=4,39; 3.18; 2,52А	—	1. Низкооснов- ные гидросили- каты кальция
I. То же 2. »		1. То же
1.	» 2.	» 3.	Натриевый цеолит с d= =3,56; 3,35; 3,18; 2,89; 2,24А	—	1. » 5. Цеолитопо- добный про- дукт с rf=6,Ol; 3,37А
натриево-кальциевого состава, фошагита и аналь-
цима. Последующие 500 ч пропаривания не
приводят к существенным изменениям вещественно-
го состава кристаллической фазы, однако, рост ин-
тенсивности пиков на рентгенограммах свидетельст-
вует о дальнейшем упорядочении структуры кри-
сталлических веществ.
Темп кристаллизации новообразований в цемен-
те при твердении в нормальных условиях замедлен
по сравнению с пропариваемым. Формирование
цеолитоподобных продуктов отмечено по истечении
двух лет только в композициях на метасиликаге на-
трия. Это свидетельствует о том, что и при тверде-
нии в нормальных условиях так же, как и в резуль-
тате пропаривания, кристаллизуются щелочные
алюмосиликаты, однако процесс этот более длитель-
ный.
При твердении исследуемых смесей в нормальных
условиях процессы кристаллизации могут быть
ускорены за счет повышения щелочности среды. Это
достигается увеличением содержания в смеси ще-
лочного компонента. В частности, повышение кон-
центрации раствора гидроокиси и метасиликата
натрия до 30% при твердении в нормальных усло-
виях уже через 3—4 месяца приводит к кристалли
зации щелочных алюмосиликатов.
Факт кристаллизации в цементном камне, наряду
с низкоосновными кальциевыми гидросиликатами
гидратов щелочного алюмосиликатного состава,
свидетельствует о том, что едкие щелочи являются
не активизаторами твердения, а компонентами вя-
жущих.
Гранулированные доменные и термофосфорные
шлаки несколько отличаются от синтетических сте-
кол, в частности, тем, что содержат в своем составе
небольшое количество окиси железа, магния, тита-
40
на й пр. Вероятно это и является причиной, обус-
ловливающей, в некоторых случаях, различную
активность шлакощелочных цементов на гранулиро-
ванных шлаках (табл. 12) и подобных им по содер-
жанию окисей кальция и алюминия синтетических
стеклах (см. табл 10).
Таблица 12 Зависимость активности шлакощелочных
цементов от химического состава гранулированных шлаков
Содержание
окислов
проц
Предел прочности при сжатии кгс}см2
при использовании щелочного
компонента
Вид алюмосили
каткой состав
ляющей
КагСОз
NaOH
NasSiOs
Шлаки
днепропет
ровский
нижнетагиль
ский
534 580
92	574
455 496 1185 1215
596	610	692 1145
Это отличие накладывает отпечаток и на фазовый
состав структурообразующих элементов в этих вя-
жущих системах и выражается в различном харак-
тере щелочных гидратных новообразований, возни
кающих при гидратации шлакошелочных цементов
и синтетических стекол, в то время как низкооснов-
ные гидросиликаты кальция, преобладающие в
продуктах твердения таких композиций, сохраняют
свою полную аналогию.
В табл. 13 приведены средние значения прочност-
ных показателей цементного камня на шлакощелоч-
ных вяжущих 8 основных шлаков Украины, 6 кис-
лых шлаков Урала и растворимом стекле 20%-ной
41
Таблица 13. Зависимость активности шлакощелочных
цементов от основности гранулированных шлаков
Группа шлаков	Силикатный модуль рас- творимого стекла	Предел прочности при сжатии, KecjcM1, образцов из теста нор- мальной густоты	
		нормального твердения	пропаренных
Основные Кислые	1?	1000—1400 1100—1300 700—900 800—970	119O-151O 1260—1600 1150—1325 11300—1360
концентрации. Из этих данных следует, что актив-
ность шлакощелочного цемента на щелочных сили-
катах так же, как и на карбонате натрия, повышает-
ся по мере роста основности шлака. Эта же тенден-
ция отмечена и у синтетических стекол.
§ 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОЕДИНЕНИЙ
ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ С СИЛИКАТАМИ
С целью определения влияния минеральных доба-
вок кремнеземистого и алюмосиликатного составов
на свойства шлакощелочных цементов ниже рассма-
тривается характер их взаимодействия с насыщен-
ными растворами гидроокиси и карбоната натрия
в условиях пропаривания при 95±5° С суспензий
при В/Т= 10.
После пропаривания полученные продукты про-
мывали водой, а нерастворимый остаток высушива-
ли при температуре 105° С и подвергали рентгено-
графическому и химическому анализам. Результаты
исследований показали, что едкие щелочи более
активно реагируют со стекловидными веществами,
чем с их кристаллическими аналогами; при этом
растворимость в них силикатных веществ уменьша-
42
ется по мере усложнения состава последних; одно-
компонентное кварцевое стекло растворяется почти
полностью, меньшую растворимость имеют трех-
компонентные стекла альбитового, ортоклазового,
анортитового и нефелинового составов, из которых
наименее растворим нефелин; минимальная раство-
римость характерна для многокомпонентных каль-
циевых стекол, представленных кислыми и основны-
мигранулированнымишлаками.
Рентгеноструктурный анализ изучаемых компози-
ций дает возможность констатировать глубокие
превращения, происходящие в процессе их взаимо-
действия со щелочами. Так, на рентгенограмме
кислого шлака (рис. 6), обработанного карбонатом
натрия, появляются слабые линии с <?=3,05; 2,27;
О
2,07А, которые могут быть отнесены к кальциту,
образовавшемуся в результате обменной реакции
между СаО шлака и NazCOs.
Для рентгенограммы этого шлака, обработанного
щелочью, характерны линии с d = 2,82; 2,68; 1,92;
О
1.75А, которые можно отнести к смешанному каль-
циево-натриевому гидросиликату HNaCaSiC>4, кро-
ме того, имеются слабые линии, присущие гидратной
фазе нефелинового состава со структурой сода-
лита.
На рентгенограмме основного шлака, обработан-
ного Ка2СОг, четко выражены линии кальцита, а
NaOH — также, как и в случае кислого шлака, при-
сутствуют интенсивные линии кристаллических
новообразований с </==2,82; 2,68; 1,92; 1,75А, от-
носящиеся к смешанному гидросиликату
HNaCaSiO4 и слабые линии натриевого содалита-.
Рентгенограмма каолинита, обработанного NaOH,
свидетельствует о его разрушении и возникновении
новообразований с d=6,24; 3,62; 2,82; 2,57; 2,10 А,
43
относящихся к гидратной фазе нефелинового со-
става.
Продукты взаимодействия алюмосиликатных
стекол нефелинового, алвбитового, жадеитового и
анортитового составов, а также плавленых гранита
и топливного шлака с растворами NaOH, по сущест-
ву, аналогичны между собой и представлены
Рис. 6. Рентгено-
граммы нераство-
римых остатков-
а — каолин: 1 — ис-
ходный; 2 — то же,
обработанный рас-
твором NaOH; 3 —
шлак кислый исход-
ный; 4 — то же, об-
работанный раство-
ром На4С0з; 5 — го
же, раствором NaOH.
6 — шлак основной,
исходный; 7 — то же,
обработанный рас-
твором Na2CO3; 8 —
то же, раствором
NaOH; б - стекло
жадеитовое; 1 — ис-
ходное; 2 — то же,
обработанное раство
ром NaOH; 3 — стек-
ло альбитового соста-
ва, исходное, 4 — то
же, обработанное
раствором NaOH, 5
стекло нефелинового
состава, исходное;
6— то же, обработан-
ное раствором NaOH.
44
щелочными гидроалюмосиликатами со структурой
содалита типа R2O- А12Оз-28Ю2Х2Н2О.
Стекло нефелинового состава, содержащее боль-
шее количество, чем альбит, ортоклаз и анортит,
щелочных окислов, активно гидратируется щелочью,
однако, менее растворимо в ней, чем эти стекла.
Щелочные алюмосиликаты, практически не рас-
творимые в воде, легко гидратируются щелочными
растворами, и растворимость их в едких щелочах
определяется в основном не природой щелочного
катиона, а соотношением между окисью алюминия
и кремнезема. Избыток в этих силикатах кремнезе-
ма, по сравнению с тем количеством, которое необ-
ходимо для возникновения щелочных гидратных
новообразований типа R2O- Al2O3-2SiO2-2H2O, вы-
носится в щелочной раствор. Этим можно объяснить
повышенный унос SiO2 из стекол состава альбита,
ортоклаза, а также плавленого гранита, в которых
отношение А12О3 к SiO2 примерно 1 : 6—1 : 8, по
сравнению со стеклами нефелиновой модели, в ко-
торых это соотношение близко к 1 : 2.
В нерастворимом остатке во всех случаях, когда
в системе присутствует окись алюминия, образуют-
ся щелочные гидроалюмосиликаты типа R2OX
XAl2O3-2SiO2-2H2O, способные затвердевать в во-
достойкий камень. Количество воды и катионов
натрия в их составе определяется природой силикат-
ной составляющей. Особенно значительное увеличе-
ние массы возникающих гидратов наблюдается при
обработке щелочью анортитового стекла и домен-
ных шлаков, что объясняется присутствием в них
окиси кальция, уменьшающей вынос кремнезема
щелочным раствором. Этим же обусловлено их
взаимодействие с раствором карбоната натрия, с ко-
торым бескальциевые образования в условиях опы-
та практически не реагируют.
45
По степени взаимодействия со щелочами силикат-
ные вещества можно разделить на три группы:
1)	активно взаимодействующие —- силикатные со-
единения, которые находятся в мутабильном и мета-
стабильном состояниях, в том числе и стекловид-
ном;
2)	менее активно взаимодействующие — кристал-
лические водные алюмосиликаты — глинистые ми-
нералы;
3)	слабо взаимодействующие — кристаллические
стабильные структуры — безводные алюмосиликаты
и кремнезем.
Взаимодействие силикатов всех трех групп с ед-
кими щелочами имеет место не только в условиях
пропаривания, но и в естественных условиях [13].
Этим объясняется то, что едкие щелочи, возникаю-
щие в вяжущем, в условиях производства строи-
тельных бетонов не только способны гидратировать
стекловидные алюмосиликатные вещества шлаков,
но и взаимодействовать с минералами глин и стек
лоподобными силикатными веществами добавок, а
также с кристаллическими образованиями крупных
и мелких заполнителей, однако, степень этого взаи-
модействия, а следовательно, и его влияние на син-
тез свойств вяжущего и бетона определяются при-
родой вяжущего, физическим состоянием и дисперс-
ностью силикатов.
§ 5. ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЩЕЛОЧЕЙ
СО СТЕКЛОВИДНЫМИ АЛЮМОСИЛИКАТАМИ
НА АКТИВНОСТЬ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ ЦЕМЕНТОВ
Как было показано, повышенная активность
алюмосиликатных стекол при взаимодействии со
щелочами открывает возможность регулировать
прочность шлакощелочных цементов и бетонов за
46
счет Введения их в эти системы как в мОлотом (ком-
понент вяжущего), так и дробленом (заполнитель)
состоянии. Поэтому значительный интерес пред-
ставляют сведения о продуктах взаимодействия со-
единений щелочных металлов с силикатными стек-
лами, близкими по химическому составу к наиболее
распространенным природным и искусственным
алюмосиликатным системам, а также о физико-ме-
ханических показателях синтезирующегося при этом
искусственного камня.
С целью определения свойств гидратных продук-
тов, возникающих в этих случаях, исследованы ще-
лочные натриевые, калиевые и щелочно-щелочно-
земельные натриево-кальциевые стекла, химический
состав которых приведен в табл. 14.
Измельченные до 5УД =3000 см2]г стекла затво-
ряли водой или растворами соединений щелочных
Таблица 14. Процентное содержание основных окислов
в стекловидных алюмосиликатах
Стекло	Компоненты, проц			
	RtO	R0	ai2o.	SIO,
Альбитовое	11			21	68
Ортоклазовое	17	—	18	65
Стекло № 12	11		31	58
Стекло № 10	17	—	28	55
Жадеитовое	18	—	32	50
Нефелиновое	20	—	36	44
Стекло № 9	23	—	25	52
Стекло натриево-кальциевое сили-				
катное	16	9	5	70
То же, натриево-кальциевое алю-				
мосиликатиое	4	17	15	64
То же, шелочное натриево-кальпи-				
евое алюмосиликатное	12	30	20	38
Стекло № 2	—	25	16	29
47
металлов. Из полученных смесей консистенции ТёС-
та нормальной густоты изготавливали образцы, по
результатам исследований которых изучали
(табл. 15) гидратационные свойства этих стекол. На
основании полученных данных можно констатиро-
вать, что стекла составов № 10, 12, а также альбита
и ортоклаза в естественных условиях и при пропа-
ривании практически не гидратируются водой и
Na2CO3. Этот процесс дает ощутимые результаты
при автоклавной обработке.
Жадеитовое стекло и стекло № 9 более активно
гидратируются водой и раствором карбоната натрия
в естественных условиях и при пропаривании. Наи-
большая прочность характерна для композиций пе-
речисленных стекол с метасиликатом и гидроокисью
натрия. Новообразования, возникшие в процессе
гидратации стекла № 10, отличаются большой водо-
стойкостью; коэффициент их размягчения почти во
всех случаях больше единицы.
Степень гидратации вещества состава нефелина
зависит от состояния его структуры. При взаимо-
действии с водой проявляет активность спек нефели-
нового состава, полученный из окислов при темпе-
ратуре 1300° С. Однако при пропаривании процесс
его гидратации проходит слабо, в то время как спек
нефелинового состава, полученный при 1450° С,
гидратируется в этих условиях достаточно активно.
Он твердеет и в естественных условиях, приобретая
при этом значительную прочность.
Натриево-кальциевое силикатное стекло гидрати-
руется как водой, так и щелочными растворами,
однако после водного хранения прочность образцов
падает. Натриево-кальциевое алюмосиликатное
стекло водой гидратируется слабо, а раствором
Na2CO3 — только при автоклавной обработке. Водо-
стойкость новообразований, возникающих при взаи-
48
Таблица 15 Влияние природы соединений щелочных
металлов на гидратационныесвойства алюмосиликатных стекол
Стекло	Вид обработки	Предел прочности при сжатии кгс1см? при введении					
		3 §	щелочных компонентов на 100 г шихты г				
			<5 V я Z	X о W Z		б <л 1	X о я и
			518	3,93	10,0	5 96	3,62
Альбитовое	Проп 12	0	0	315	680	700	70
	То же + в х			230	390	470	65
Ортоклазе вое	Проп 12	0	0	281	375	630	188
	То же + в х		—	250	300	500	137
Стекло № 12	Проп 12	0	0	изо	825	1000	1(Х)
	То же + в х			950	6Л)	98(1	63
Стекло № 10	Проп 12	0	0	320	650	>70	167
	То же + в х	—	—	40	795	900	197
Жадеитовое	Проп 12	30	80	1000	575	10 0	88
	То же + в х	26	73	775	338	770	61
Спек состава не	Проп 12	50	70	194	378	510	158
фелина синтези	То же + в х	50	68	208	418	420	155
рованный из коа	Запар 12	167	627	577	460	600	20
лина при 1400й С	То же + в х	187	522	27	392	470	234
Спек состава не	Проп 12	180	6ьЗ	812	750	12 0	188
фелина синтези	То ке + в х	176	580	758	580	ИЗО	119
рованный из окис	Запар 12	875	625	9?	750	1400	2 0
лов при 1300° С	То же + в х	74 i	509	782	645	1410	184
Спек состава не	Проп 12	5(М)	750	1070	40	1600	270
фелина синтези	То же + в х	450	670	9.0	740	1580	230
рованный изокис	Естеств услов	420	330	6<м>	680	1700	300
лов при 1450° С	То же + в х	410	300	570	520	1670	310
Стекло № 9	Проп 12	400	315	1000	440	10	230
	То же + в X	239	219	520	23	600	300
	Естеств услов	270	360	600	400	500	—
	То же + в х	220	300	500	чоо	400	
Натриево кальци	Проп 12	220	343	1000	844		438
евое силикатное стекло	То же + в х	81	29	437	—	—	282
Натриево кальци	Проп 12	0	0	144	750		144
евое алюмо сили катное	То же + в х	—	—	125	670	—	127
Щелочное натри	Проп 12	280	450	805	930	1200	
ево кальциевое алюмосиликатное	То же + в х	300	лЮ	800	900	1230	—
Примечание В этой и последующих таблицах естеств ус
лов — твердение цементного теста в течение 28 суток в естественных
условиях при температуре +256С и относителвной влажности воздуха
40—60% проп 12 — пропаривание в течение 12 ч (3+7+2) запар 12 —
запаривание в течение 12 ч (3+7+2) при давлении 8 кгс(см2 в х —
водное хранение в течение 10 суток после соответствующей обработки
49
модействии последнего со щелочью, выше, чем про-
дуктов гидратации силикатного стекла. Щелочное
натриево-кальциевое алюмосиликатное стекло ги-
дратируется водой. Результатом этого взаимодейст-
вия является возникновение водостойких гидратных
новообразований.
Если принять по аналогии со шлаками модуль
основности Мо исследуемого стекла как отношение
щелочного окисла к сумме кремнезема и окиси алю-
миния, а модуль активности Ма — как отношение
окиси алюминия к кремнезему, можно сделать вы-
вод, что условия гидратации алюмосиликатного
стекла, как и стойкость новообразований на его ос-
нове к действию воды, определяются модулем
активности и основности стекла.
Так, натриевые стекла с Мо^О, 14 водой гидрати-
руются слабо даже в условиях автоклавной обра-
ботки, а при Мо=О,21—гидратируются ею при
пропаривании; процесс гидратации стекол с Мо^
^0,27 осуществляется в естественных условиях
твердения. Между тем, гидроокисью и метасилика-
том натрия гидратируются все виды стекол; при
этом продукты их твердения приобретают водостой-
кость в том случае, если Ма =0,504-0,85, т. е. при
соотношении AI2O3 : SiO2=l: (2—4).
Результаты исследований стекол и спеков щелоч-
ного состава дают основание утверждать, что соеди-
нения щелочных металлов наряду с соединениями
щелочноземельных металлов проявляют способ-
ность к гидр атационному твердению [4—6, 10, 13],
а те из них, в которых соотношение между щелоч-
ным окислом и суммой окислов кремния и алюми-
ния ^0,27, обладают гидравлическими вяжущими
свойствами. Эти же свойства проявляют и стекла,
содержащие соединения щелочных и щелочнозе-
мельных металлов.
50
Свойства затвердевшего цемента, как известно,
зависят от состава новообразований, поэтому ниже
приводятся результаты исследований фазового со-
става продуктов твердения изучаемых композиций.
По данным рентгенографического анализа
(рис. 7—9), состав новообразований, возникающих
при взаимодействии алюмосиликатных стекол со
щелочами, подвержен значительным колебаниям.
Так, продукты твердения композиций на основе
стекла модели ортоклаза представлены, в основном,
аморфным веществом; гидратных новообразований
кристаллической структуры в условиях опыта за-
фиксировать не удалось, что можно объяснить сла-
бо выраженной кристаллизационной способностью
калиевых гидроалюмосиликатов. При затворении
водой стекла № 10 и альбитового состава и после-
дующей гидротермальной обработке продукты их
твердения так же сохраняют аморфную структуру.
На рентгенограммах после обработки этих стекол
раствором №2СОз фиксируются четкие линии кри-
сталлических новообразований с d=lS^', 4,04;
О
3,18; 2,68 А, принадлежащие цеолиту кубической
сингонии. Продукты твердения стекла альбитового
состава, содержащего 3,93 г NaOH, на рентгено-
грамме представлены, помимо этого, слабыми ли-
ниями, принадлежащими анальциму Ка2О-А12ОзХ
X4SiO2-2H2O. Увеличение содержания щелочи до
10 г приводит к интенсификации процесса кристал-
лизации анальцима и уменьшению количества крис-
таллической фазы, принадлежащей цеолиту с d=
Х7.07; 4,09; 3,18 и 2,67 А. В аналогичных компози-
циях на основе стекла № 10 формируется анальцим.
В составе продуктов твердения стекла № 9, за-
творенного водой и раствором Na2CO3, после про-
паривания также присутствуют кристаллические
51
Угограссеибании луча,
граЗ
а
50 02 30 26 18 10
Угол рассеиваний луча,
грав
5
новообразования типа цеолита с d = 7,07; 4,05: 3,16
и 2,67 А. При взаимодействии этого стекла со ще-
лочью вместо них появляется новая кристалличе-
ская фаза с б/= 12,56; 5,53; 3,73; 3,27 и 2.83 А. Ана-
логичные новообразования обнаружены в пропарен-
ных образцах стекла № 12 и жадеитовой модели,
затворенных раствором NaOH.
Можно полагать, что в данном случае этот про-
дукт по структуре наиболее близок к цеолиту типа
натролита Na2O- А12О3  3SiO2 • иН2О. Фазовый состав
продуктов твердения под давлением 8 кгс1см2 сте-
кол № 12 и жадеитовой модели в сочетании со ще-
лочным компонентом, независимо ог природы по-
следнего, представлен анальцимом. В пропаренных
образцах стекла нефелинового состава на воде, а
также на гидроокиси и карбонате натрия кристал-
лизуется цеолит с d = 7,07 (7,16); 4,04; 3,18; 2,68 А,
а при запаривании — во всех указанных случаях
формируется анальцим.
При изучении структурных изменений, происходя-
щих с течением времени в искусственных камнях,
синтезированных при различных режимах из алю-
мосиликатных стекол, они подвергались петрогра-
фическим исследованиям (в шлифах) в годичном
возрасте. Камневидное вещество из стекла альбито-
вого состава, затворенного NaOH, имело тонкокри-
сталлическую структуру и округлые замкнутые по-
ры, а из стекла ортоклазового состава, затворенно-
Рис. 7. Рентгенограммы образцов стекла:
а — № 10; 1 — с водой, после пропаривания; 2 — то же, с 5,18 г ЫазСОз,
3 — то же, с 3,93 г NaOH; 4 - то же, с 10 г NaOH, 5 - то же, с 3,62 г
Са(ОН)г; 6—с водой после запаривания; 7 — то же, с 5,18 г Ка2СОз;
8 — то же, с 3,93 г NaOH; 9 — то же, с 10 г NaOH; 10 — то же, с 3,62 г
Са(ОН)г; б — алвбитового состава 1 — с водой после пропаривания; 2—
то же, с 10 г NaOH; 3 — то же, с 3,62 г Са(ОН)2; 4— с водой после
запаривания: 5 — то же, с 5,18 г ИагСОз; 6 — то же, с 3,93 г NaOH; 7—
то же, с 10 г NaOH; 8 — то же, с 3,62 г Са(ОН)2; 9 — то же, с 9,3 г
Са(ОН)а. Содержание добавок дано на 100 г стекла.
53
4" 32 24 К 8	50 42 3426 18 Ю 60 50 40302010
Угол pacceuteHuf Угмрассеибания Угол pacceutanua
луча,град	пуча., град	луча, град
а	5	6
Рис 8. Рентгенограммы образцов стекла:
а — № 9, 1 — исходного; 7 — то же, с водой после пропаривания, 3 —
то же. с 5,18 г Naj603; 4-то же, с 3,93 е NaOH после запаривания,
5 —то же, с 10 г NaOH' б — то же, с 3,62 г Са(ОН)г; б — № 12; I
исходного, 2— то же. с 3,93 г NaOH после пропаривания; 9— то же с
водой после запаривания, 4 то же, с 3,93 г NaOH, 5—то же, с 1CI г
NaOH, е —то же, с 3,62 г Са(ОН)2; в—№ 13; / — исходного; 2 — то
же, с водой после запаривания, 3 — то же, с 5,18 г NasCO3;
4—то же. с 3,93 г NaOH после пропаривания; 5 — то же, с 3,62 г
Са(ОН)2 Содержание добавок дано на КЮ г стекла
! .ди
60 52 ЧЧ 36 28 20 12
Угол рассеивании луча, граВ
60 S2 ЧЧ Зв 28 20 12
Угол рассеивания луча, град
Рис. 9. Рентгенограммы образцов стекла нефе-
линового состава:
I — исходного; ! — то же, с водой после пропаривания; 3 — то же. с
5,18 г NajCOs; 4 то же, с 6 г NaOH; 5 —то же, с 3,93 г NaOH;
О— то же, с 3,62 г Са(ОН)2; 7 — то же, с водой после запаривания; 8 —
то же, с 5,18 г Na2CO3; 9 - то же, с 6 г NaOH; /0 — то же, с 8 г NaOH;
It — то же, с 3,62 г Са(ОН)2.
Гб водой и обработанного под давлением
8 кгс1см? — представляло собой вещество в началь-
ной стадии кристаллизации; камень, синтезирован-
ный из смеси этого стекла со щелочью, характеризо-
вался большей степенью кристаллизации. При этом
в материале были различимы мелкие поры округлой
формы. Основная масса камневидного образования
из стекла нефелинового состава, затворенного во-
дой, представляла кристаллическое вещество; обра-
ботка его ЫагСОз приводит к увеличению количест-
ва кристаллической фазы и росту размеров кристал-
лов, а щелочами — уменьшает эффективный
диаметр пор и вызывает дальнейшее укрупнение
кристаллов. Камневидное вещество, возникающее
на основе натриево-кальциевого стекла и NaOH,
состоит в основной массе (до 70%) из неполяризую-
щегося материала с мелкими округлой формы пора-
ми, остальная часть вещества представлена мелко-
кристаллическими образованиями.
Рис 10 Электронномнкроско-
пические фотографии
а — стекла нефелинового состава ис-
ходного (увеличение в 150-000 раз),
б — смеси стекла нефелинового со
става с содой, гидратированной в
течение 12 ч в условиях пропарива
ния (увеличение в 4’> ООО раз), е —
то же с NaOH (увеличение в
140 000 раз) г — то же. стекла № 2
с NaOH при 8 кгс1см2 (увеличение в
90 000 раз), д — то же натриево
кальциевого алюмосиликатного
стекла с NaOH при 8 кгс!см2 (увели-
чение в 76 000 раз), е — стекла № 2
исходного (увеличение в 60 000 раз)
Фотографии также свидетельствуют о кристалли-
ческой структуре новообразований (рис. 10)
Таким образом, в условиях твердения строитель-
ных бетонов стекловидные алюмосиликатные веще-
ства, вступая в химическое взаимодействие с едки-
ми щелочами, образующимися в процессе гидрата-
ции шлака соединениями щелочных металлов, а
высокоосновные — и с водой, гидратируются и кон-
денсируются в искусственный камень высокой проч-
ности, превышающей в ряде случаев прочность
шлакощелочного камня. Возникающие при этом
гидратные новообразования как аморфной, так и
кристаллической структуры, являются аналогами
природных низкоосновных цеолитов типа R2OX
X А12О3 • (2—4) SiO2 • иН2О. Это позволяет заклю-
чить, что такие вещества в условиях щелочной среды
проявляют себя как гидравлические вяжущие веще-
ства гидратационного твердения и в связи с этим
оказывают влияние на синтез прочности шлако-
щелочных бетонов как в случае, если вводятся в вя-
жущее, так и в случае, если используются в виде
заполнителя [6, 9, 13].
§ 6. ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЩЕЛОЧЕЙ
С МИНЕРАЛАМИ ГЛИН НА АКТИВНОСТЬ
ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Присутствие глинистых минералов в заполните-
лях служит серьезным препятствием на пути их ис-
пользования в портландцементных бетонах. Этим
объясняется интерес к вопросу взаимодействия глин
с едкими щелочами, возникающими при гидратации
шлакощелочного вяжущего.
Работами лаборатории установлено, что природ-
ные и обожженные каолин, часовоярская, бентонито-
вая и др. глины [6,13—15] взаимодействуют с едки-
ми щелочами в естественных условиях и в условиях
гидротермальной обработки, вследствие чего возни-
кают кристаллические щелочные гидроалюмосили-
катные новообразования типа гидратной фазы не-
фелинового состава RgO'AlgOg^SiOa-nHaO, натро-
57
лита — R2O-Al2O3-3SiO2-nH2O, анальцима — R2OX
ХА12О3 • 4SiO2 • иН2О и мусковита — R2O • ЗА12О3Х
X6SiO2-nH2O, которые связывают заполнитель в
монолитный камень. Эти же новообразования фор-
мируются и при взаимодействии каолина с орто- и
метасиликатами натрия и калия.
В естественных условиях твердения взаимодейст-
вие рассматриваемых композиций не отличается вы-
сокой активностью и протекает относительно мед-
ленно. В условиях же пропаривания и автоклавиро-
вания оно вписывается во временные границы
гидротермальной обработки традиционных бетонов
и может оказывать существенное влияние на синтез
прочности искусственного камня. Предварительный
обжиг глинистых минералов при температурах
600° С и более интенсифицирует этот процесс и
в естественных условиях твердения, что обусловле-
но аморфизацией глинистого вещества, которое, по-
добно сочетанию аморфного кремнезема и гидро-
окиси алюминия, активно реагирует со щелочами,
синтезируя водостойкое вещество состава R2OX
X А12Оз • 4SiO2 • пН2О.
Из вышеизложенного следует, что глинистые ми-
нералы в природном или обожженном состоянии и
смеси аморфного кремнезема и глинозема взаимо-
действуют с едкими щелочами и низкомодульными
щелочными силикатами с образованием водостой-
ких гидратов алюмосиликатного состава, проявля-
ющих вяжущие свойства. Это позволяет отнести
смеси таких веществ с едкими щелочами к само-
стоятельным щелочным алюмосиликатным вяжу-
щим гидратационного твердения [6, 13, 15, 19, 42].
Влияние рассматриваемых систем на синтез прочно-
сти бетонов можно проследить на примере смесей
каолина, кремнезема и соответствующих гидрооки-
сей (NaOH, КОН), моделирующих по составу аль
58
бит, ортоклаз, жадеит и нефелин, в которых соотно-
шение между R2O и AI2O3 равно единице. Синтези-
рованный на их основе искусственный камень, как
это видно из табл. 16, обладает значительной проч-
ностью и полной водостойкостью.
Таблица 16. Прочностные показатели глинощелочного
теста на основе синтетических смесей различного
минералогического состава
Вид обработки	Предел прочности при сжатии. кгс!см\ камня модели			
	ортоклаза	альбита	жадеита	нефелина
Естеств. услов.	по	120	100	85
То же + в. х.	95	100	95	70
Проп. 12	200	180	185	170
То же + в. х.	195	190	190	175
Запар. 12	350	300	300	260
То же + в. х.	300	300	350	265
Следует отметить, что камневидное вещество,
формирующееся в твердеющей системе шелочь —
глинистый минерал, сохраняет свою водостойкость
и при уменьшении соотношения между R2O и А12О3
вплоть до 0,7, несмотря на то, что прочность его не-
сколько падает. При снижении же этого соотноше-
ния до 0,5 вследствие наличия в синтезируемом
камне свободной глины его водостойкость падает.
Зафиксированные показатели прочности и водо-
стойкости глинощелочного теста дают общие пред-
ставления о степени влияния минералов глин на
синтез строительно-технологических свойств шлако-
щелочных бетонов. Они позволяют утверждать, что
это влияние будет положительным в случае, если
молярное отношение между содержащимися в ма-
териале едкой щелочью в пересчете на R2O и
59
окисью алюминия глинистых минералов близко к
единице, и отрицательным, если это отношение
меньше 0,5.
Из вышеизложенного следует, что шлакощелоч-
ные цементы допускают присутствие глинистых ве-
ществ как в составе вяжущего, так и в составе за-
полнителей, в количествах, оказывающих положи-
тельное влияние на их свойства.
§ 7. ФАЗОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОДУКТОВ
ГИДРАТАЦИИ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ ЦЕМЕНТОВ
ПРИ НАГРЕВАНИИ
Вещественный состав продуктов гидратации
шлакощелочных цементов весьма разнообразен. Он
определяется минералогическим и химическим со-
ставом шлаков и заполнителей, природой щелочного
компонента, условиями твердения и возрастом
бетона.
Термодинамический расчет, выполненный
В. А. Ракшей [40] для вяжущих систем шлак —
•гидроокись натрия, твердеющих в нормальных усло-
виях и в условиях пропаривания, позволил ограни-
чить круг веществ, формирующих искусственный
конгломерат, и выделить определяющие его струк-
туру и свойства стабильные гидратные фазы ново-
образований.
Согласно расчетам (табл. 17). которые позволяют
оценить вероятность образования того или иного
продукта в системе при оптимальном расходе
щелочного компонента по величине изобарно-изотер-
мического потенциала, наиболее предпочтительны-
ми фазами при твердении композиций шлак основ-
ной + NaOH наряду с низкоосновными гидросили-
катами кальция являются кальциевый цеолит
60
о
Таблица 17. Термодинамический расчет реакций силикатообразования в вяжущих
системах шлак — гидроокись натрия
Системы и уравнения реакций	Вероятные продукты реакций	Дг, ккал!моль	
		298° К	373° К
Шлак основной + едкий натр: 17,7СаО+А12Оз+ + 14,8SiO2+4NaOH + + 19,5Н2О	0,61[5CaO-6SiO9-3H2O] + CaO-Al2O3-2SiO2X Х2Н2О+4,55[ЗСаО • 2810, -ЗН20]+0,01 [Na,0 X X3S102]+3,98NaOH+0,02H20 3,9[3CaO -2SiO2 -ЗН2О] +Na,0  А19О3 -4S1O9X x2H2O+3[2CaO-SiO2-l,17HsO]+2NaOH+ + 1,29Н2О	-326,0 —237,2	—369,8 —283,6
Шлак нейтральный + + едкий натр: 14СаО + 2А120з+ + 16,5SiOs+4NaOH+ + 15,6Н2О	1,7{5СаО -6SiOs • ЗН2О]4-2[СаО • А12О3 • 2SiOaX X2H2O]+l,16[3CaO-2SlO2-3HsO]+4NaOH+ + 1,0 2Н2О 2,5[ЗСаО • 2SiO2-3H2O]-i-2[Na2O • A12O3-4S1O2X Х2Н2О]+3,5[2СаО • SiO2- 1,17H2OJ	—143,2 -367,2	-150,3 -481,3
Шлак кислый + едкий натр: 10,ЗСаО+ЗА1гОз+ + 18,2SiO2+4NaOH+ + 13,82Н2О	l,46[5CaO-6SlO2-3H2O]+3[CaO-Al2O.-2SlO2X X2H2O]+0,72[Na2O • SiO2]+l,44H2O+2,56NaOH 0,75[5CaO -6S1O2- 3H2O]-f-2[Na2O • A12O3- 4S1O2X X2H2O] +1,85[3CaO • 2SiO2-2H2O] -+0,02H20	-17,4 -216,0	-28.2 -233, а
жисмондин, а при -твердении смесей — шлак
нейтральный и кислый + NaOH — щелочной гидро-
алюмосиликат типа анальцима. Поскольку при
твердении шлакощелочных бетонов едкий натр
вступает во взаимодействие не только со шлаковой
составляющей цемента, но и с заполнителем, был
проведен расчет изобарно-изотермического потенци-
ала для системы, имитирующей твердение вяжуще-
го в составе бетонной смеси, содержащей свободный
кремнезем (табл. 18).
Сравнительная оценка величин изобарно-изотер-
мического потенциала, полученных при расчете та-
ких систем, свидетельствует о том, что, как и в пре-
дыдущем случае, для вяжущих на основных шлаках
предпочтительным является образование жисмонди-
на, на нейтральных — анальцима, а на кислых —
парагонита или анальцима. Небольшая разница
в величинах изобарно-изотермических потенциалов
позволяет предположить возможность образования
наряду с жисмондином и парагонитом анальцима.
При наличии в системе шлак основной +NaOH
глинистых минералов в составе возникающих гидро-
алюмосиликатов наряду с жисмондином вместо ще-
лочного силиката может кристаллизоваться аналь-
цим.
Жисмондин в этой системе замещается анальци-
мом в том случае, если в качестве щелочного компо-
нента используются карбонат или силикат натрия,
связывающие избыточную окись кальция основного
шлака, в результате катионного обмена соответст-
венно, в карбонаты или гидросиликаты кальция
При повышенном содержании щелочей в рассматри-
ваемых вяжущих системах также создаются усло-
вия для предпочтительного формирования в соста-
ве гидроалюмосиликатов анальцима, в том числе и
в системе шлак основной +NaOH.
62
Таблица 18. Термодинамический расчет реакций силикатообразования в вяжущих
системах: шлак -4- гидроокись натрия + кремнезем
Системы и уравнения реакций	Вероятные продукты реакции	Az, ккал!моль	
		298’ К	373° К
Шлак основной + едкий натр + кремнезем- 17,7СаО+А12О3+ + 14,8SiO,+4NaOH+ -13,4SiO2+14,4H2O	3,34[5СаО -6SiO2 -ЗН2О]+СаО • A12O3-2SiO2X X2H2O+2[Na,O-3SiO2]+0,2SiO2-|-4,4H2O 3,54[5СаО 6SiO2• ЗН2О] +Na2O • А12О3- 4SiO2X X2H2O+Na2O 3SiO24-2,8H2O	-449.1 -431,3	-453,2 —435,0
Шлак нейтральный+ + едкий натр + кремне- зем 14СаО+2А12Оз+ + 16,5SiO2+4NaOH+ +8,3SiO2+14,0H2O	2,4[5CaO-6SiO2-3H2Ol + 2[CaO A12O3 2SiO2X X2H2O] -f-2[NasO 3SiO2J+0,4SiO,+4,8H2O 2,8[5CaO 6SiO2-3H2O]4-2[Na2O-A1,O3 4SiO2X X2H2O]+3,6H2O	-255,8 -334,6	-262,2 -424,9
Шлак кис 1ый + едкий натр 4 кремнезем 10,ЗСаО+ЗА12О3+ + 18,2SiO2+4NaOH + +3,16SiO2+7,98H2O	l,86r5CaO-6SiO23H2O]+2[Na2O-Al2Oj,-4SiO2X X2H2O] + CaO  A12O3- 2SiO, • 2H2O +0,2SiO2+ +0,4H2O 2,06[5CaO 6SiO2-3H,O] +Na.O • 3A12O3 • 6SiO2X X2H2O+Na2O • 3S1O2+3,8H2O	-252,5 —258,0	-269,3 -272,9
О»
Следует отметить, что наряду с перечисленными
основными фазами в составе продуктов твердения
таких композиций, по данным рентгеноструктурно-
го анализа, образуются и другие гидратные новооб-
разования, которые можно отнести к промежуточ-
ным нестабильным веществам, переходящим со
временем в стабильные минеральные образования
типа слюд, анальцима, жисмондина.
Возникшие в процессе твердения шлакощелочных
цементов гидраты при нагревании до 1000° С пре-
терпевают изменения, которые, в конечном счете,
выражаются в их дегидратации и последующей пе-
рекристаллизации в безводные минеральные обра-
зования. В частности, кальциевые гидросиликаты
кристаллизуются в волостанит, анальцим переходит
в нефелин, а затем при наличии в системе реакци-
онного кремнезема — в полевой шпат.
Отсутствие заметных нарушений структурных
связей в синтезированном камне в течение многих
теплосмен позволили Я. И. Соловьеву [64] рекомен-
довать бетоны на шлакощелочных цементах и шла-
ковой пемзе, как жаростойкие материалы, повышен-
ная термостойкость которых обеспечивается близо-
стью коэффициентов температурного расширения
вещества формирующихся новообразований и шла-
ковых заполнителей.
Эти свойства присущи и продуктам взаимодейст-
вия едких щелочей с алюмосиликатным веществом
заполнителя или активных минеральных добавок.
Так, щелочные алюмосиликаты состава R2OX
ХА12О3- (2—6)SiO2-nH2O, синтезирующиеся в бето-
не в результате взаимодействия каолина, бентонита,
часовоярской глины и кремнезема с едкими щелоча-
ми в условиях сушки, пропаривания, при атмосфер-
ном и повышенном давлениях, а затем обжига, по
данным Ж. В. Скурчинской, претерпевают стадий-
64
ные изменения [13—15,
37, 42]. Примером этого
может служить процесс
силикатообразования в
системе: каолин — крем-
незем — едкий натр (рис.
11) состава КагО-А^ОзХ
X6SiC>2, в которой опреде-
ленной температуре и ви-
ду обработки свойственны
конкретные кристалличе-
ские новообразования.
Так, при сушке и пропа-
ривании в такой системе,
по данным рентгенострук-
турного анализа, кристал-
лизуется вещество с d =
= 6,38;° 3,68; 2,79; 2,60;
2,12 А состава КагОХ
ХАЬОз^БЮг-пНгО типа
гидратной фазы нефели-
нового состава, в которую
в качестве клатратной со-
ставляющей входит вода,
а увеличение времени изо-
термического прогрева
приводит к возникнове-
нию натролита состава
Рис. 11. Рентгенограммы вяжу-
щего состава альбита на осно-
ве каолина, кремнезема и едко-
го натра:
/ — вяжущее исходное; 2 — то же,
обработанное при 100° С; 3 — то же,
пропаренное; 4 — то же, пропарен-
ное дважды; 5—то же, запарен-
ное; 6 — то же, обработанное при
900еС; 7—тоже, обработанное при
1000° С; 8 — альбит природный.
62	50	40	30	20	8'
2В
65
V W 30	20	8“
20 —
Na2O- Al2O3-3SiO2-nH2O c
d = 5,80; 4,81; 4,44; 2,85;
2,58;	1.82 А; результатом
автоклавной обработки яв-
ляется кристаллизация
анальцима состава Na2OX
XAl2O3-4SiO2-nH2O с d —
= 5,64; 3,45; 2,68; 1,90 А.
Дальнейший подъем тем-
пературы приводит к деги-
дратации гидратной фазы,
устойчивой до температуры
700—800° С, и разрушению
ее кристаллической структу-
ры. В результате вещество
аморфизуется. В интервале
температур 850—900° С не-
зависимо от содержания
кремнезема (2—4 молекулы
SiO2) в составе вмещающей
его гидратной фазы кристал-
лизуется безводный щелоч-
ной алюмосиликат типа не-
фелина состава Na2Ox
XAl2O3-2SiO2 с d = 4,20;
3,85; 3,02; 2,89; 2,58; 2,45;
2,12 А. Увеличение времени
выдержки при этой темпера-
Рис. 12. Рентгенограммы вяжуще-
го состава нефелина на основе
каолина и едкого натра:
/ — вяжущее исходное: 2 — то же, об-
работанное при 100° С; 3 — то же, об-
работанное при 300° С; 4 — то же, об-
работанное при 750° С; 5 — то же, об-
работанное при 900° С; 6 — то же,
обработанное при 1000* С; 7 — природ-
ный нефелин.
66
туре или дальнейшее ее по-
вышение до 1000°С влечет
за собой исчезновение линий
кремнезема (с?=4,30; 3,35;
1,82 X) и кристаллизацию
вещества типа альбита, сос-
тава МагО-АЬОз-бБЮг с d =
= 6,38; 4,11; 3,84; 3,21; 2,95;
2,55; 2,31; 2,21 А, аналогич-
ного природному.
В области температур
1100—1150°С происходит
плавление новообразований
и система переходит в стек-
ловидное состояние.
В смесях на часовоярской
глине [14, 37] формируются
щелочные алюмосиликатные
связки того же вещественно-
го состава.
В случае контакта со ще-
лочами глинистых грунтов,
представленных монтморил-
лонитовыми минералами, за-
фиксировать кристаллиза-
цию гидратной фазы нефели-
нового состава в смесях, под-
вергнутых сушке, не удалось.
Рис. 13. Рентгенограммы:
I — исходное стекло мариуполитового
состава; II — то же, гидратированного
пропариванием; III—то же, после хра-
нения в течение трех месяцев; IV —
гидратированного стекла после авто-
клавирования; V — образцов после гид-
ротермальной обработки, обожжен HBix
прн 300° С; VI-то же, прн 700° С;
VII — то же, при 800й С; VITI — то же.
прн 900* С.
67
Гидратными продуктами их взаимодействия в гид-
ротермальных условиях является анальцим, пере-
ходящий при нагревании в температурном интерва-
ле 600—750° С в альбит.
Процесс силикатообразования в системе као-
лин— едкий натр [14, 19] состава Na2O-Al2O3x
X2SiO2 также протекает стадийно (рис. 12). В ре-
зультате сушки при температурах 100—300°С
кристаллизуется гидратная фаза нефелинового со-
става, структура которой начинает разрушаться
при температуре 750° С, о чем свидетельствует
уменьшение интенсивности линий с d = 6,38; 3,68;
О
2,85; 2,60; 2,13 А на рентгенограмме. Дальнейшее
повышение температуры вплоть до 1100° С не при-
водит к структурным изменениям полученной фазы,
так как в системе отсутствует свободный кремнезем.
Последовательность процессов силикатообразова-
ния в подобных системах из аморфных кремнезема
и гидроокиси алюминия практически не отличается
от последовательности процессов формирования
структурообразующих элементов на основе глин
[13]. Однако кристаллизация новообразований про-
текает более медленно.
По данным Р. С. Жуковой [65], подобный вещест-
венный состав новообразований отмечен при взаимо-
действии минералов глин с гидроокисью калия,
который в зависимости от природы глинистого ми-
нерала и условий обработки изменяется в пределах
К2О-А12Оз-(2—4)SiO2-nH2O; при нагревании кри-
сталлизуется вещество состава K2O-Al2O3-2SiO2, а
затем — ортоклаза К2О-Al2O3-6SiO2.
По данным Р. Ф. Руновой [29, 30], продуктами
гидратации стекловидных щелочных алюмосилика-
тов едкими щелочами также являются водные ще
лочйые алюмосиликаты типа природных цеолитов,
которые при термической обработке стадийно пере-
68
ходят в безводные щелочные алюмосиликаты типа
полевошпатных минералов.
Так, рентгеновские исследования стекловидного
мариуполита, гидратированного 10%-ным раствором
NaOH (рис. 13), показали, что в условиях пропари-
вания наблюдается образование кристаллической
фазы, по межплоскостным расстояниям (с? =3,98;
3,40; 3,15; 2,89А) относящейся к высококремнезе-
мистому цеолиту типа ЫагО-А12Оз-ЮБЮг-пНгО, из
которого через три месяца хранения образцов в есте-
ственных условиях выделился кремнезем и новооб-
разования, представленные фазой анальцима (d =
= 4,92; 3,70; 3,45 А), цеолита типа гидрат-нефели-
на-I (d= 2,95; 2,84; 2,54; 2,45 А) и гидрат-нефели-
на-П (d— 2,74; 2,24; 1,91; 1,87; 1,75 А). Эти же ново-
образования кристаллизуются в исследуемой
системе сразу после автоклавной обработки.
При нагревании до 700° С возникшие гидраты
аморфизуются, а при повышении температуры до
800—900°С образуются щелочные алюмосиликаты
типа альбита (d= 3,74; 3,21; 2,92 А). Подобный про-
цесс имеет место и при взаимодействии калиевого
полевого шпата — ортоклаза с едкой щелочью.
Поэтому можно заключить, что явления, сопрово-
ждающие формирование структуры искусственного
камня на основе веществ щелочного и щелочно-ще-
лочноземельного алюмосиликатного состава и едких
щелочей, в том числе и шлакощелочных цементов,
подобны синтезу и распаду природных минеральных
образований аналогичного состава и представляют
собой единый стадийный процесс силикатообразова-
ния, который непрерывно развивается во времени
по мере повышения температуры (давления). Его
можно разделить на четыре основных этапа: 1-й —
гидратация алюмокремниевых веществ щелочами и
синтез водных щелочных алюмосиликатов и щелоч-
ноземельных силикатов; 2-й — дегидратация и пе-
рекристаллизация вещества с образованием безвод-
ных щелочных и щелочноземельных систем, которые
по составу близки к исходным водным системам или
содержат меньше, чем в исходных, кремниевоч
кислоты; 3-й — насыщение новообразований крем-
ниевой кислотой и их перекристаллизация в пре-
дельно насыщенные кремнеземом минеральные ве-
щества; 4-й — плавление системы [13].
На основе сырья одного и того же состава, приме-
няя различные виды обработки или условия эксплу-
атации, можно получить комплекс материалов, в
которых структурообразующими связками будут
служить низкоосновные кальциевые силикаты и
щелочныеалюмосиликаты.
В шлакощелочных вяжущих системах, уже на-
шедших применение в строительстве, содержание
окиси кальция колеблется в пределах 30—-50%, г
алюминия 5—15%. Поэтому активность вяжущих
этой группы определяется, в основном, низкооснов-
ными гидросиликатами кальция и щелочными
гидроалюмосиликатами. Последние возникают так-
же в результате гидратации едкими щелочами при-
сутствующих в системе в виде добавок или заполни-
телей щелочных алюмосиликатов и минералов глин
и улучшают показатели физико-механических
свойств бетонов, в том числе и термостойкость. Этот
вывод обосновывается тем, что в продуктах гидра-
тации минеральных систем гидратационного твер-
дения, каковыми являются едкая щелочь и глинис-
тые минералы или едкая щелочь и щелочные алюмо-
силикаты типа К2О-А12Оз(2—6)SiOz, формируются
те же новообразования, которые возникают при
гидратации алюмосиликатной составляющей шлако-
щелочных цементов.
70
§ 8. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О МЕХАНИЗМЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРАТАЦИИ
И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ
В ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ ВЯЖУЩИХ
Образование водостойких щелочных гидратов
Характерным отличием едких щелочей, щелочных
силикатов и алюминатов — основы щелочных и ще-
лочно-щелочноземельных цементов от аналогичных
кальциевых соединений является их несравненно
большая растворимость. Поэтому состав веществ,
которые участвуют в процессах конденсации в водо-
стойкий камень вяжущих дисперсий, отличается от
состава веществ, обеспечивающих синтез водостой-
кого камня на основе кальциевых вяжущих даже в
том случае, если в системе присутствует окись
кальция.
В общем виде динамика процессов конденсации
щелочных и щелочно-щелочноземельных алюмоси-
ликатных дисперсных систем в водостойкие обра-
зования может быть объяснена с точки зрения
электростатических свойств коллоидов, содержащих
в своем составе гидроокиси щелочных и щелочно-
земельных металлов, а также окислы, обладающие
кислотными и амфотерными свойствами.
Так, в частности, гидрозоли кремниевой кислоты
несут отрицательный заряд; гидрозоли многовалент-
ных металлов, в том числе железа, алюминия и хро-
ма, заряжены положительно. Они могут коагулиро-
вать гидрозоли кремнекислоты, так как гидрозоли
противоположных зарядов нейтрализуют друг друга
или уменьшают заряд до пределов, при которых их
частицы агрегируют. Водостойкие продукты, возник-
шие в результате агрегирования гидрозолей, пред-
ставляют их скоагулированные смеси — гели. Геле-
видные частицы адсорбируют щелочные ионы,
71
присутствие которых, в конечном счете, приводит
к синтезу щелочных соединений, в том числе и кри-
сталлической структуры. Особенно сильное коагули-
рующее действие на щелочной гидрозоль кремние-
вой кислоты оказывают катионы алюминия. Уста-
новлено [13], что при смешении щелочных кремне-
и алюмозолей коагулируют водостойкие щелочные
гидраты, в которых на каждый г-моль окиси алюми-
ния приходится 1,0—1,5 г-моля окислов щелочных
металлов; в результате легко синтезируются прак-
тически нерастворимые новообразования, в виде
четырехкомпонентных систем R2O-Al2O3-SiO2-H2O.
Гидроокиси щелочноземельных металлов (каль-
ция, стронция, бария) также коагулируют щелочные
кремне- и алюмозоли, образуя при этом гели, кото-
рые содержат в своем составе окислы щелочно-
земельных и щелочных металлов, что приводит
к синтезу пятикомпонентных систем R2O-RO-
-Al2O3-SiO2-H2O.
Обе вышеуказанные системы проявляют гидрав-
лические вяжущие свойства.
Широкий эксперимент и детальные исследования
процессов гидратации кремниевой кислоты и гидро-
окисей амфотерных металлов щелочными гидрооки-
сями или их смесями со щелочноземельными [10, 13,
15] позволили установить, что при этом возникает
целая гамма вяжущих систем, продукты гидратации
которых возникают в виде хорошо растворимых в
воде R2O-A12O3-H2O; R2O-SiO2-H2O, плохо раство-
римых R2O-RO-A12O3-H2O; R2O-RO-SiO2-H2O, ма-
лорастворимых R2O-RO-Al2O3-SiO2-H2O и практи-
чески нерастворимых R2O-А12О3- SiO2-H2O щелоч-
ных гидратов, а также в виде малорастворимых
щелочноземельных низкоосновных гидросиликатов
ROSiO2-H2O, а иногда и практически нераствори-
мых гидроалюмосиликатов RO • А1гО3 • SiO2 • Н2О, где
72
R20: Li2O, Na2O, K20, Rb2O; Cs2O; RO: CaO, SrO,
BaO.
Следовательно, гидратация обязательное, но не
достаточное условие проявления смесями, содержа-
щими соединения щелочных металлов, гидравличе-
ских вяжущих свойств. Вторым условием, определя-
ющим эти свойства, является присутствие в составе
продуктов гидратации катионов амфотерных метал-
лов, способных связывать щелочной гидрозоль крем-
ниевой кислоты, возникающий в процессе гидрата-
ции.
В том случае, когда в результате гидратации воз-
никает избыточный щелочной гидрозоль амфотерно-
го металла, для формирования водостойких новооб-
разований необходимы коагулянты, обладающие
кислотными свойствами типа гидрозоля кремниевой
кислоты.
В конечном счете вяжущие на основе соединений
щелочных металлов должны содержать наряду со
щелочными окислами окислы, обладающие амфо-
терными и кислыми свойствами. В щелочно-щелоч-
ноземельных вяжущих наряду с перечисленными
окислами содержатся щелочноземельные окислы,
силикаты или алюмосиликаты которых образуют со
щелочными алюмосиликатами твердые кристалли-
ческие растворы [13]. Как известно, к щелочнозе-
мельным гидравлическим вяжущим системам таких
требований не предъявляется. Достаточная для
практических целей водостойкость искусственного
камня на их основе обеспечивается уже в случае
синтеза трехкомпонентных гидратных систем типа
гидросиликатов или гидроалюминатов.
Процессы гидратации
В общем случае шлакощелочные цементы пред-
ставлены основной системой — гранулированным
73
шлаком — щелочным компонентом, и вспомогатель-
ной системой — едкой щелочью, возникающей при
взаимодействии компонентов основной системы, ще-
лочными алюмосиликатами, глинистыми минера-
лами, кремнеземом активных минеральных добавок
или заполнителей.
Несмотря на присутствие в вяжущем хорошо рас-
творимых щелочных соединений — соды, поташа,
растворимых стекол, и, в конечном счете, едких ще-
лочей — модель его гидратации только через раство-
рение не реальна. Представляется, что решающее
значение в этом процессе имеет гидратация силикат-
ного вещества не растворением, а путем образова-
ния гидрогелей, которая, в зависимости от основ-
ности силиката, может развиваться двумя путями.
В первом случае при затворении водой высоко-
основные щелочные алюмосиликаты типа нефелина
частично отщепляют щелочные окислы, которые, пе-
реходя в раствор, повышают его реакционную спо-
собность. Едкая щелочь, возникающая при этом
в системе, частично растворяет алюмосиликатное
вещество. Однако этот процесс не оказывает решаю-
щего влияния на твердение вяжущего. Щелочность
возникающей при этом среды является косвенной
характеристикой гидравличности щелочного алюмо-
силиката. Основной же процесс присоединения воды
к безводной системе происходит без ее растворения.
Молекулы или мицеллы щелочного алюмосиликат-
ного вещества присоединяют воду, в результате че-
го меняется их химический состав и увеличивается
объем твердой фазы. Это приводит к разрушению
структуры безводного образования, к его дисперга-
ции. Возникающие гидраты покрываются одноза-
рядными водными пленками. Однозарядность по-
верхности коллоидных частиц и дальнейшее углуб-
ление процесса гидратации, сопровождающееся
74
увеличением объема гелевидной фазы, приводят
к возникновению давления в системе гидратных
новообразований, отжимающего избыточную воду
и сближающего аморфные частицы гидратов на рас-
стояния, при которых проявляются присущие им
в этом состоянии силы взаимного притяжения. При
этом частицы конденсируются в мицеллы, связывая
друг друга и заполнитель. Это, в конечном счете,
приводит к конденсации дисперсии, представленной
зернами цемента, заполнителя и воды в водостойкое
камнеподобное тело. Отжимаемая вода гидратирует
новые порции безводного вещества, что приводит
к дальнейшему росту объема гидратной фазы и к
появлению кристаллического сростка в результате
уплотнения гелевидных частиц. Дальнейшие медлен-
но развивающиеся физические процессы, связанные
со стабилизацией кристаллической структуры ново-
образований, приводят к постепенному повышению
прочности камня. Затворение щелочными раствора-
ми системы, содержащей высокоосновные алюмоси-
ликаты, интенсифицирует описанный процесс.
Второй случай имеет место при наличии низкоос-
новных щелочных или вовсе безщелочных алюмо-
силикатов. Самостоятельно, водой они не гидратиру-
ются: соединения щелочных металлов в виде едких
щелочей и щелочных силикатов в этом случае вво-
дятся извне. Процессы гидратации и твердения
в данном случае принципиально не отличаются от
Списанных, за исключением процесса возникновения
щелочной среды. Щелочи в виде высококонцентри-
рованных растворов гидратируют алюмокремниевое
вещество. Механизм конденсации новообразований
подобен описанному выше.
Так как щелочные металлы обладают невысокой
энергией гидратации, их более Целесообразно, хотя
бы частично, вводить в вяжущее в виде легкораство-
75
римых несиликатных соединений, дающих щелоч-
ную реакцию. Описанные процессы имеют место и
во вспомогательной системе вяжущего.
В основной системе вяжущего при взаимодейст-
вии кальциевого алюмосиликатного стекла с едкими
щелочами катионы кальция выполняют роль коагу-
лянта щелочных кремне- и алюмозолей, возникаю-
щих в процессе взаимодействия со щелочью алюмо-
кремниевого вещества стекла. В скоагулированных
гелях частично остаются катионы щелочных метал-
лов, вследствие чего новообразования носят смешан-
ный характер. Этот процесс совмещается с процес-
сом образования щелочных алюмокремниевых ге-
лей. При затворении кальциевого алюмосиликатно-
го стекла или гранулированных шлаков растворами
несиликатных солей щелочных металлов описанные
явления сопровождаются катионным обменом, в ре-
зультате которого щелочная соль образует едкую
щелочь и в составе новообразований возникают не-
растворимые в воде кальциевые и магниевые соли.
СаСОз, CaF, MgCO3 и т. д. При использовании в ви-
де щелочного компонента растворимых стекол —
щелочных силикатов — также имеет место катион-
ный обмен, в результате которого возникает едкая
щелочь, а в составе новообразований формируются
кальциевые и магниевые низкоосновные гидроси-
ликаты. Процессы как в основной, так и во вспо-
могательной системах оказывают влияние на
синтез свойств конденсирующегося искусственного
камня.
В вяжущих проходят также реакции в твердых
фазах, удельный вес которых весьма значителен и
возрастает по мере затухания процессов гидрата-
ции, т. е. с увеличением возраста материала. В по-
следнем случае основное значение имеют процессы
упорядочения структуры гидратных силикатных-
76
новообразований, приводящие к упрочнению синте-
зируемого камня [32, 34, 35, 39].
Несколько иначе проходит процесс гидратации
в силикатных соединениях, которые не содержат
окиси алюминия, или других многовалентных метал-
лов, или содержат их в составе безводных стабиль-
ных кристаллических систем, которые слабо гидра-
тируются щелочными растворами. В этом случае
при взаимодействии щелочных гидроокисей и крем-
неземистых компонентов образуется коллоидный
раствор. Вязкость его постепенно возрастает до пре-
делов, при которых склеивается в монолит непро-
реагировавшая часть зерен. Этот раствор представ-
ляет собой сильно пресыщенный гидрозоль кремние-
вой кислоты. Гель в необходимых количествах не
образуется, так как коллоидные частички сохраня-
ют свой заряд. При контакте с водой прочность но-
вообразований падает вследствие перехода в ра-
створ щелочи и пептизации ею кремниевой кислоты.
Связка может перейти в водонерастворимое состо-
яние при интенсификации процесса до пределов,
когда в реакцию гидратации вступают стабильные
системы, содержащие глинозем, или дополнительно
растворяется кремнезем. В последнем случае, в ре-
зультате значительного пресыщения золя кремни-
евой кислотой, возможно частичное выделение ее в
виде гидрогеля, который также способен связывать
заполнитель.
ГЛАВА III. ШЛАКОЩЕЛОЧНЫЕ БЕТОНЫ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОНЕНТОВ
Шлакощелочной бетон — искусственный камень,
образующийся при твердении смеси шлакощелочно-
го цемента, заполнителей и воды.
77
В качестве заполнителей в таких бетонах могут
использоваться как обычные традиционные — ще
бень и песок, так и дисперсные — мелкие пески, су-
песи, легкие суглинки.
Производство изделий из шлакощелочных бетонов
на крупном заполнителе практически ничем не от-
личается от производства портландцементных бето-
нов на аналогичных заполнителях, в связи с чем
этим бетонам в данной работе будет уделено меньше
внимания.
Особый же интерес представляют бетоны на дис-
персных заполнителях [10, 13, 15]. Это связано
с тем, что конструктивные бетоны на основе дисперс-
ных грунтов и портландцемента или других вяжу-
щих на основе кальция получить не удается.
Для изготовления конструктивных бетонов на
портландцементе необходимы заполнители с не-
большой удельной поверхностью — щебень, гравий
и крупные пески, а для песчаных бетонов — круп-
ный песок.
Удельная поверхность заполнителей в бегоне на
крупном заполнителе равняется 3—4, на песчаном—
20—40, а цемента — 3000—4000 см2/г. Таким обра-
зом, в бетоне на крупном заполнителе соотношение
между удельной поверхностью вяжущего и заполни-
теля составляет приблизительно 1 : 1000, а в цемент-
но-песчаном 1 : 100. Удельная поверхность песков
изменяется от 20 до 120, пылеватых лессовидных
частиц — от 4000 до 5000, а глинистых — от
15 00Q 000 до 1 500 000 000 см2/г.
Следовательно, удельная поверхность большинст-
ва грунтов значительно превышает удельную по-
верхность вяжущего — портландцемента. Новообра-
зования же, возникающие в результате гидратации
цементных минералов, в том числе и гидроокись
кальция, практически не вступают в химическое
78
взаимодействие с наиболее дисперсными глинисты-
ми частицами грунтов. Кальциевыми вяжущими та-
кие грунты можно только стабилизировать. Это
подтверждается многочисленными исследованиями.
Так, по данным В. М. Безрука [1], цементогрунты
или грунтобетоны как на основе гумусовых, глинис-
тых и пылеватых грунтов, так и их смесей с песками
различной крупности даже при значительном рас-
ходе цемента (до 25%) имеют невысокие показате-
ли механической прочности (35—180 кгс/с№),кото-
рая снижается на 30—60% при замачивании образ-
цов водой.
Данные, полученные М. Г. Мазо и др., также по-
казали, что предел прочности при сжатии грунто-
материалов на основе супесей, суглинков и глин,
стабилизированных смесью извести со шлаком, не
превышает 100 кгс/см2 и значительно уменьшается
в водонасыщенном состоянии. Таким образом, мате-
риалы на основе дисперсных грунтов, цемента, из-
вести и шлака нельзя отнести к классу конструктив-
ных бетонов.
На шлакощелочных вяжущих можно получить
конструктивные бетоны гидратационного твердения
на основе дисперсных грунтов, в том числе и содер-
жащих минералы глин. Это объясняется тем, что,
как показано выше, гидроокиси щелочных металлов,
возникающие в процессе гидратации шлакощелоч-
ных цементов, способны вступать в химическое
взаимодействие с минералами глин с образованием
нерастворимых щелочных гидроалюмосиликатов —
аналогов цеолитов и слюд, обладающих вяжущими
свойствами. Поэтому продукты взаимодействия гли-
нистых частиц с едкими щелочами являются как бы
дополнительным вяжущим. Они, наряду с продукта-
ми гидратации шлакощелочного вяжущего, частич-
но цементируют песчаные и полностью пылеватые
79
частицы заполнителя, поверхность которых по-
крывают, повышая тем самым марку шлакощелоч-
ного бетона (рис. 14) и уплотняя его структуру.
Едкая щелочь, кроме взаимодействия с глинистыми
частицами, химически активизирует поверхность
песчаных и пылеватых частиц, что позволяет исполь-
Рис 14 Зависимость
прочности при сжатии
шлакощелочных бетонов
от содержания глинис-
тых частиц в заполните-
ле
1~4 — при содержании гли-
нистых частиц соответствен
но 1,2, 5,2, 6,4, 8,8%
зовать в виде заполнителей более мелкодисперсные,
чем в бетонах на клинкерных вяжущих, заполните-
ли. В результате шлакощелочной бетон на диспер-
сных заполнителях представляет собой искусствен-
ный камень, каркас которого состоит из частиц
песчаных фракций, подобно щебню в обычном бето-
не, а мелким заполнителем служат пылеватые и
наиболее мелкодисперсные песчаные частицы [13,
15L
Содержащиеся в вяжущем шлаковые стекла ч
минералы глин начинают взаимодействовать с ед-
кими щелочами одновременно. Однако стекловид-
ные силикаты интенсивней гидратируются щелочами,
вследствие чего из продуктов их гидратации в ще-
лочной среде формируются щелочные гелевидные и
кристаллические новообразования. Глинистые же
частицы менее интенсивно взаимодействуют со ще-
лочами, поэтому процесс их гидратации протекав!
в более длительные сроки. Это приводит к тому, что
оставшаяся в свободном состоянии избыточная
80
щелочь входит в состав новообразований, возникаю-
щих на основе глинистых минералов. Кроме того,
она реагирует с алевритовыми и песчаными части-
цами заполнителя по поверхности, активизируя ее.
§ 2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СВОЙСТВА
ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕТОНОВ
В шлакощелочных бетонах в виде заполнителей
применяют либо смеси крупных и мелких заполните-
лей, либо только мелкие заполнители. Крупными за-
полнителями можно использовать щебень, гравий и
т. п., а мелкими — пески и супеси [6, 7, 13, 17].
Понятие «крупный и мелкий заполнитель» в опре-
деленной мере относительно и зависит не только от
абсолютных размеров частиц, но и от соотношения
размеров мелких частиц и более крупных. Так, на-
пример, если принять средний размер щебня —
20 мм, песка — 0,6, пылевидных частиц — 0,01, а
глинистых — 0,001, то соотношение между размера-
ми крупного и мелкого заполнителей будет состав-
лять: щебень: песок = 34; песок: пыль = 60, песок:
: глина = 600. Это дало основание предположить,
что песок в смесях, содержащих пылевидные и гли-
нистые частицы, может выполнять ту же роль, что
и щебень в цементном бетоне.
Шлакощелочные бетоны на дисперсных заполни-
телях по физико-механическим свойствам — прочно-
сти, водопроницаемости, морозостойкости и др. —
не уступают конструктивным бетонам на портланд-
цементе. Это достигается использованием в виде за-
полнителя грунтов такого гранулометрического со-
става, который обеспечивает создание песчаного
каркаса и заполнение его пустот частицами алеври-
товых фракций. Создание жесткого каркаса из этих
81
частиц, Которые благодари высокой степени дисперс-
ности имеют мало дефектов структуры, путем при-
менения методов приготовления и укладки бетонных
смесей, соответствующих размерам таких частиц,
гарантирует высокие физико-механические свойства
бетона.
Это подтверждается данными, приведенными
в табл. 19. Они дают основание сделать вывод, что
Таблица 19. Зависимость прочности шлакощелочных
бетонов от гранулометрического состава заполнителей
Состав бетонной смеси			, проц.	Амплитуда ви- брирования, мм, при частоте 3000 кол!мин		
Шлак днеп- родзержин- ский моло- тый	Песок фрак- ции 0,60— 0,15 мм	ГО 1 аю а? о ю I3S Rrl©	15%-ный раствор		Объемная ма< са бетона, кг/	Я s гг н О га Eg «и* -W С
25	75	—	9	0,25 0,35 0,57	2300 2310 2210	664 677 512
25	56.3	18,7	10,5	0,25 0,35 0.57	2300 2260 2200	712 790 550
25	37,5	37,5	13	0,25 0,35 0,57	2260 2200 2200	650 615 471
25		75	16	0,25 0,35 0,57	2240 2060 2060	537 450 381
самую высокую прочность имеют бетоны, заполни-
телями в которых являются смеси мелко- и крупно-
дисперсных грунтов, уложенные при оптимальной
82
для данного гранулометрического состава шихты
амплитуде колебаний вибрационной установки. На-
ряду с амплитудой необходимо подбирать и частоту
колебаний, с увеличением которой прочность бетона
на исследуемых заполнителях возрастает, напри-
мер, при повышении частоты до 6000 кол/мин — на
10-15%.
Рис. 15. Прочность
шлакошелочных б₽то-
нов на Na2O- l,5SiO2 и
различных заполните-
лях:
1 — щебень гранитный
песок М =1,2; 2 — су-
кр	J
песь легкая; 3 — песок
Глинистых частиц в заполнителях для бетона —
5%, а пылеватых — 20 (рис. 15 и 16). Марка шлако-
щелочных бетонов так же, как и бетонов на порт-
Рис. 16. Зависимость
прочности шлакощелоч-
ных бетонов от расхода
вяжущего (шлак запо-
рожский + №2СОз) и ха-
рактера заполнителя:
/, 4— щебень гранитный, пе-
сок М^р =1,2;	2 — песок
MRp = 1,2; 3, 5 — супесь
легкая; /, 5— удельная по-
верхность шлака 4400 см2!г-.
2, 3, 4 — то же, 3200 см?!г
83
ландцементе, зависит от марки вяжущего, его рас-
хода, вида заполнителя, водовяжущего отношения,
метода укладки смеси и т. д.
Для сравнения бетонов на дисперсных заполните-
лях (супесь, лесс) и вяжущих (портландцемент
марки 500, шлакощелочной цемент на растворимых
стеклах с силикатным модулем 1 и 1,6, едком натре
и соде) была проведена серия опытов. Полученные
бетоны состава 1 : 3 после пропаривания по режиму
3 + 7 + 2 на портландцементе имели прочность при
сжатии более низкую, чем прочность бетона на шла-
кощелочном вяжущем (табл. 20).
Таблица 20. Сравнительная характеристика прочностных
показателей бетонов на дисперсных заполнителях
Заполнитель	Предел прочности при сжатии, кгс!см*				
	шлакощелочного бетона при содержании щелочного компонента, проц.				портланд- цем ентно- го бетона
	6,0 NasO-SiOj	7,5 NasO-l.GSiO,	4,1) NaOH	5,2 NajCOs	
Супесь	1075	960	625	575	500
Лесс	970	890	560	505	450
Прочность шлакощелочного бетона в начальные
сроки твердения в значительной мере зависит от
способа введения в бетонную смесь щелочного ком-
понента. С целью установления этой зависимости
было исследовано три способа введения соды
(табл. 21): 1) в составе совместно молотого вяжу-
щего (шлак—75; горелая порода — 15; сода—
10%); 2) в виде порошка; 3) в виде раствора.
Данные табл. 21 показывают, что максимальную
прочность после пропаривания имеют бетоны на ос-
нове совместно молотого вяжущего. Это явление
Si
Таблица 21. Зависимость прочности шла ко щелочного бетона
от способа введения щелочного компонента
Сгтгч— введен я вяям ге в бетс-иу cmcW	Состав бетонной смеси				Вляж^ость смеси	Метод уклад- ки	Предел прочнос- ти при сжатии. кгс]см2, при вве- дении соды по способу		
	компоненты вяжущего			ч к к ч о G т					
	к га ч 3	I средам | города	оода				1	2	3
	проц.								
А	19 19	3,5 3,5	2,5 2,5	75 75	7.0 8,0	Трамбова- ние Вибрирова- ние	720 690	365 305	670 400
Б	19 19	3,5 3,5	2,5 2,5	75 75	7,0 8,0	Трамбова- ние Вибрирова- ние	800 780	496 412	650 405
Примечание А — вяжущее, заполнитель и раствор загружали в
бетономешалку одновременно, Б — вяжущее и раствор загружали в ло-
пастной смеситель и после предварительного перемешивания полученный
шлам перекачивали в бетономешалку, в которой смешивали с запол-
нителем.
можно объяснить более тесными контактами между
реагирующими компонентами вяжущего в результа-
те их совместного помола. Повышение прочности бе-
тона имеет место и в случае предварительного пере-
мешивания цемента с водой.
Как и на прочность цементных бетонов, количест-
во воды затворения оказывает существенное влия-
ние на прочность бетона на шлакощелочном вяжу-
щем (табл. 22).
Общим для бетонов на шлакощелочных вяжущих
является то, что процессы их гидратации и форми-
85
Таблица 22. Зависимость прочности Шлакощелочного бетона
от влажности бетонной смеси
Вид обработ ки	Предел прочности при сжатии, кгс!см\ при влажнос- ти бетонной смеси, проц.				
	8	9	ю	12	14
Проп. 12	520	650	680	407	350
Запар. 12	750	800	750	437	312
рования структуры происходят в присутствии едких
щелочей. Последние, находясь в состоянии истинных
растворов высокой концентрации с вязкостью, близ-
кой к вязкости воды, легко смачивают и активизиру-
ют поверхность дисперсных заполнителей и хими-
чески гидратируют частицы глинистых фракций,
вследствие чего возникают щелочные гидроалюмо-
силикатные образования, обладающие вяжущими
свойствами. Поэтому наличие в заполнителе опти-
мальных количеств частиц глинистых фракций не-
сколько улучшает физико-механические свойства
бетона. Активизированные щелочью и частично свя-
занные продуктами гидратации глинистых минера-
лов, равномерно распределенными в их массе, час-
тицы алевритовых фракций, заполняя пустоты
в песчаном каркасе, уплотняют структуру бетона,
что также улучшает его свойства [41].
Конкретно допустимые соотношения между час-
тицами различных фракций в заполнителе, в конеч-
ном счете, определяются экспериментальным путем
с учетом методов приготовления, укладки и обра-
ботки бетонных смесей.
При изготовлении конструктивных шлакощелоч-
ных бетонов по физико-механическим свойствам, со-
ответствующих бетонам на портландцементах и обо-
гащенных заполнителях, промышленными метода-
ми, широко применяемыми для производства
86
цементных бетонов, в виде заполнителей можно ре-
комендовать пески и супеси с содержанием частиц
песчаных не менее 75%, алевритовых и глинистых
соответственно не более 20 и 5%.
Как видно из табл 23, способ, а следовательно и
степень гомогенизации шлакощелочной бетонной
Таблица 23 Зависимость прочности бетона при сжатии,
кгс/ся?, от способа перемешивания бетонной смеси
Заполнитель	В л аж и ость проц	Способ перемешивания		
		на бегун ковом сме сителе	на смеси теле при нудитель ного дей стзия	на вибро смесителе
Песок, МКп =Ц,2	8	570	600	800
» Мкр=0,8	10	570	500	600
Супесь	И	590	520	650
Примечание В качестве щелочного компонента использовался
раствор Na2CO» с р=1.15 г!смъ
смеси, содержащей пылеватые и глинистые частицы,
сказывается на прочности бетона. Наиболее эффек-
тивным является перемешивание бетонной смеси
в вибросмесителе. Это объясняется тем, что при ви-
брационном воздействии частицы смеси приходят
в колебательное движение и силы внутреннего сцеп-
ления и трения, которые в мелкозернистых бетонных
смесях из-за большого количества пылеватых и гли-
нистых частиц значительны, уменьшаются. Вибра-
ционное воздействие уже при перемешивании бетон-
ных смесей позволяет реализовать тиксотропные
свойства частиц глинистых и алевритовых фракций
заполнителя. Это увеличивает подвижность смеси.
В результате под воздействием силы тяжести алев-
ритовые и покрывающие их глинистые частицы
87
перемещаются и заполняют пустоты между частица-
ми песчаных фракций, предварительно уплотняя
бетонную смесь.
Влияние природы щелочного компонента на проч-
ность бетона состава 1 :3 на заполнителе песке
с Мкр =0,9 иллюстрируют данные табл. 24.
Таблица 24. Зависимость прочности шлакощелочного бетона
от природы щелочного компонента
Шлак	Вид и плотность затворителя, zJcm*	Влажно :т^ смеси, пр< ц.	1 Предел пьоч- нэсти при с катии, 1 К'.с[см*
Череповецкий	Na2O-l,5SiOs	8	1100
	р=1,3	9	1060
		10	1040
		11	990
>	Na2COg	8	260
	p=l,15	9	280
		10	360
		11	425
Криворожский	Na^COs	10	500
	p=l,15	11	550
Из этих данных, в частности, следует, что при ис-
пользовании в виде щелочного компонента силиката
натрия прочность бетона в меньшей степени зависит
от влажности смеси, чем при использовании соды.
Кроме того, как видно из табл. 25, при использо-
вании метасиликата натрия даже при невысоких
расходах шлака порядка 300 кг/л:3 достигается вы-
сокая прочность мелкозернистого бетона.
Кроме песков и супесей, для получения конструк-
тивных бетонов марок 200-—400, с морозостойкостью
100 и более циклов, обладающих допустимой дефор-
88
Т а б лица 25. Зависимость прочности бетона от расхода
шлака и содержания глины в вяжущем
Состав бетонной смеси, проц				Влажность сме си при затворе НИИ Na2S Оз, р — 1,3 ZjCM*	Предел прочнос- ти при сжатии после пропари- вания. кгс!см2
шлак	шлак + +5% глины	HHHEJ *$! + +ХВ1ГШ	01 г/		
25	—				75	10	860
	15		85	9	695
—	20	—	80	9	880
—	25		75	10,5	890
	—	15	85	9	625
—		20	80	10	775
—	—	25	75	а 1,5	876
мативностью, можно использовать в виде заполни-
телей легкие суглинки с содержанием песчаных
фракций и менее 60% при условии изготовления из
них гранул на шлакощелочных вяжущих.
Гранулы размером 10—30 мм можно изготавли-
вать из бетонной смеси на основе суглинка и шлако-
щелочного вяжущего. Пропаренные или затвердев-
шие в естественных условиях гранулы служат круп-
ным заполнителем в бетоне, а песок или супесь —
мелким.
Размеры гранул позволяют изготавливать их из
более жестких бетонных смесей, чем обычные. Обла-
дая развитой поверхностью, они легко отдают избы-
точную влагу в процессе твердения. В это же время
происходит основная часть усадочных деформаций,
что приводит к уплотнению бетона гранул.
Остаточные усадочные напряжения в нем ниже
его прочности при растяжении, так как бетон гра-
нул, не будучи связан в монолит, свободно деформи-
руется в результате усадки. Поэтому на поверхно-
сти гранул трещины не возникают.
89
При формировании структуры бетона гранул про-
исходят уже описанные явления, характерные для
бетонов на шлакощелочном вяжущем. Щелочь, об-
ладая повышенной активностью в момент образова-
ния в процессе гидратации вяжущего, вступает во
взаимодействие с глинистыми минералами заполни-
теля, образуя глинощелочной цемент, который, на-
ряду с продуктами гидратации шлакощелочного
цемента, скрепляет пылевидные частицы суглинка.
Высокая активность и особые свойства шлако-
щелочного цемента обусловливают возможность по-
лучения на его основе бетонов с высокими показа-
телями морозостойкости даже при использовании
низкокачественных крупных заполнителей. Так, на-
пример, исходная прочность шлакощелочного бето-
на на карбонатном щебне (2?сж =400 кгс/см2, Мрз —
50 циклов) при расходе шлака 500 кг/м3\\ исполь-
зовании в виде щелочного компонента метасиликата
натрия составляет 900 кгс/см2. После 1115 циклов
попеременного замораживания и оттаивания она
увеличилась до 1015 кгс/см2.
Бетон такого же состава, но на 15 %-ном растворе
соды, имел исходную прочность при сжатии
430 кгс/см2, а после 1000 циклов попеременного за-
мораживания и оттаивания — увеличил ее до
450 кгс/см2.
Прочность шлакощелочного бетона при попере-
менном замораживании и оттаивании возрастает и
в случае использования в виде крупного заполните-
ля гранитного щебня (табл. 26).
Характерно, что при одинаковом расходе щелоч-
ного компонента — 3—3,5% в пересчете на ИагО
наиболее высокой прочностью отличаются бетоны
на растворимом стекле. Значительную прочность
показывают и бетоны на исследуемых шлаках и
комплексном щелочном компоненте: смесь
90
Таблица 26. Эависймбсть Прочности бетона на Гранитном
щебне от основности шлака и природы щелочного компонента
Шлакощелочной цемент		й	Предел прочнос- ти образцов при сжатии, кгс!см2			5 о tt •я g 8°
	вид щелочного компонента		я Е Я ч ез 89 а а	И _ к js 3 я О Е СХ О с к	ев _ й) со ш я я fflti я	
шлак						
						
						
11 иж1тетагиль-	1) Na2SiO3-9H2O	0,36	710	770	905	1000
ский	2) Na2CO3	0,39	360	380	500	945
	3) Na2CO3-*-NaOH	0,39	460	580	690	945
	4) Na2CO3-b +Са(ОН)2	0,38	300	350	460	750
Нижнетагиль-	1) Na2SiO3-9H2O	0,37	690	705	880	К’00
ский титанис-	2) Na2CO3	0,38	300	160	420	945
тый	3) Na2CO3+NaOH 4) ЫзгСОзЧ-	0,38	365	440	590	945
	ГСа(ОН)2	0,38	290	265	390	750
Коммунарский	1) Na2SiO3-9H2O	<>,37	970	1060	ИЗО	1000
	2) Na2COs	0,38	500	610	700	945
	3) NasCOs+NaOH 4) На2СОз+	0,38	560	620	700	945
	+ Са(ОН)2	0,38	305	290	410	750
Примечание. Состав бетонной смеси — ц п щ = 1 1,7 • 3,3
Na2CO3— 80 и NaOH—20% по массе. Такая же
прочность характерна и для бетона на основном
коммунарском шлаке и На2СОз. Бетоны на кислых
нижнетагильских шлаках на этом щелочном компо-
ненте обладают более низкой прочностью, чем на
комплексном компоненте. Это подтверждает целе-
сообразность сочетать в шлакощелочных цемен-
тах на нейтральных и кислых шлаках соединения
91
Щелочных металлов второй (несиликатные соли —
NasCOg) и первой (едкие щелочи — NaOH) групп.
Сочетание же этих соединений с гидроокисью каль-
ция в упомянутом выше соотношении приводит к не-
которому снижению прочности бетона.
Таким образом, виды шлаков, щелочных компо-
нентов и заполнителей влияют на прочность и дру-
гие свойства шлакощелочных бетонов.
§ 3. ПРИНЦИПЫ ПОДБОРА СОСТАВОВ БЕТОНОВ
Требования к материалам для цемента. Гранули-
рованный шлак должен отвечать требованиям
ГОСТ 3476—74. Шлаки, не соответствующие этому
ГОСТу, можно использовать после проверки в це-
менте.
Для цемента, изготавливаемого совместным по-
молом компонентов, следует использовать негигро-
скопичные соединения щелочных металлов — соду,
фтористый натрий и т. п. Во всех остальных случаях
щелочные компоненты необходимо вводить с водой
затворения.
Шлакощелочной цемент должен быть размолот
до 5уд =3000-?3500 с.и2/гпо ПСХ-2 или остатка на
сите 008 не более 5 %.
Для ускорения помола можно вводить активные
добавки — эффузивные горные породы, известняки,
горелые породы — в количестве не более 25% от
массы шлака.
Условия транспортирования и хранения шлако-
щелочного цемента аналогичны условиям для порт-
ландцемента (ГОСТ 10178—62). Кроме того, они
должны исключать попадание в этот цемент порт-
ландцемента, извести и гипса.
Марка шлакощелочного цемента находится в пре-
92
делах 300—1000 и зависит от тонины помола, хими-
ческого состава шлака, содержания в нем стекло-
видной фазы, природы и расхода щелочного компо-
нента.
Требования к заполнителям. В качестве крупного
заполнителя следует использовать щебень и гравий,
удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8267—75,
ГОСТ 10260—74 и ГОСТ 8268—74.
В качестве мелкого заполнителя можно применять
пески природные и искусственные, удовлетворяю-
щие требованиям ГОСТ 10268—70 со следующими
дополнениями: могут применяться пески с модулем
крупности до 0,9; содержание в песках частиц алев-
ритовых фракций может быть увеличено до 20, а
глинистых до 5 % •
Прочность и морозостойкость заполнителя оцени-
вается испытанием в бетоне.
Нельзя применять заполнители, содержащие зер-
на гипса или ангидрита.
По минералогическому составу песчаная и але-
вритовая фракции заполнителя могут быть пред-
ставлены кварцем, известняками, полевошпатными
и другими минеральными образованиями, использо-
вание которых допускается в обычных бетонах, а
глинистая — каолинитом, метагаллуазитом, галлу-
азитом, монтмориллонитом, а также их смесями.
Присутствие в заполнителе более 0,5% минераль-
ных веществ, легко взаимодействующих со щелоча-
ми с образованием сернистых, хлористых и других
щелочных солей сильных кислот, не допускается.
Органических щелочерастворимых веществ (т. е.
свободных гуминовых кислот) в заполнителе не
должно быть больше 0,2%.
Подбор составов бетонов. Приведенные данные
о вещественном составе продуктов гидратации шла-
кощелочных цементов позволяют рекомендовать
93
общие принципы подбора соСтайов бетонных Смесей
на их основе.
Прежде всего проектируется состав шлакощелоч-
ных вяжущих. Он определяется составом новообра-
зований, которые предполагается синтезировать
в бетоне при принятом режиме твердения.
Ожидаемый, или предпочтительный, состав ново-
образований в зависимости от состава шлакощелоч-
ного вяжущего по окислам, содержащимся в самом
шлаке, может быть установлен по приведенным
выше результатам рентгеноструктурного анализа
гидратных новообразований и термодинамическому
расчету шлакощелочных систем на основных, ней-
тральных и кислых шлаках.
Содержание окиси кальция в них находится в пре-
делах 30—50%. Соотношение между глиноземом и
кремнеземом в шлаке превышает оптимальное 1 :
: (2—4), обеспечивающее формирование водостой-
ких щелочных гидроалюмосиликатов и достигает
1 :6—1 : 8. Избыточный по отношению к оптималь-
ному для щелочных гидроалюмосиликатов кремне-
зем будет связываться в низкоосновные кальциевые
гидросиликатытоберморитовойгруппы.
С ними будут суммироваться гидраты, синтезиру-
емые при взаимодействии активных добавок с едки-
ми щелочами состава КгО-АЬОз-хЗЮг-пНгО, где
х=2, 3, 4. Причем наиболее вероятный веществен-
ный состав связки в начальные сроки твердения
R2O-A12O3-2SiO2-nH2O; при кратковременном про-
паривании— R2O-A12O3- (2—3)SiO2-nH2O; при дли-
тельных пропаривании или запаривании—R2OX
X А12О3 • 4 S i Ог • ИН2О.
Зная состав шлака, задаваясь расходом щелочно-
го компонента и вводя добавки, можно рассчитать
состав новообразований или, задаваясь составом
новообразований, рассчитать состав шлакощелочно-
94
го цемента. При этом следует руководствоваться тем
обстоятельством, что в шлакощелочных вяжущих
роль щелочного компонента, в основном, сводится
к созданию условий, при которых безводные веще-
ства шлака переходят в гидратную форму, образуя
низкоосновные силикаты кальция, а щелочные окис-
лы, взаимодействуя с алюмокремниевым веществом
шлака, связываются в водостойкие щелочные гидро-
алюмосиликаты. Кроме того, едкие щелочи, возни-
кающие в процессе гидратации вяжущего, связыва-
ют глинистые минералы или стекловидные породы
добавки или заполнителя.
При использовании в виде щелочного компонента
едких щелочей или щелочных орто- и метасиликатов
шлак может совсем не содержать окиси кальция
(топливный шлак).
Для основных шлаков, независимо от условий
твердения, можно использовать щелочные компо-
ненты первой (едкие щелочи), второй (несиликат-
ные соли слабых кислот) и третьей (силикатные со-
ли) групп; для нейтральных и кислых шлаков
твердение в естественных условиях и в воде обеспе-
чивают щелочные компоненты первой и третьей
групп; щелочные компоненты второй группы в этом
случае следует использовать в сочетании со щелоч-
ными соединениями первой и третьей групп; при
твердении же в условиях гидротермальной обработ-
ки так же, как и для основных шлаков, могут ис-
пользоваться щелочные компоненты всех трех групп.
На основании вышеизложенных соображений за-
даются видом и расходом щелочных компонентов,
после чего определяют марку шлакощелочного це-
мента по ГОСТ 310—60 со следующими отклонения-
ми, определяемыми способом его получения.
Первый способ предусматривает выдачу готового
цемента, полученного путем совместного помола
95
гранулированного шлака с содой; второй — двух
его компонентов — шлака молотого гранулирован-
ного и любого щелочного компонента, поставляемых
в комплекте раздельно.
При производстве шлакощелочного цемента по
первому способу марка цемента определяется по
ГОСТ 310—60 со следующими изменениями:
1.	С целью улучшения условий растворения соды
в цементе рекомендуется предварительное переме-
шивание цемента с водой в пропеллерной мешалке.
Длительность перемешивания 5 мин. Количество во-
ды затворения принимается из расчета, чтобы В/Ц
не превышало 0,34.
2.	Для определения прочностных характеристик
цемента изготавливаются образцы — балочки из це-
ментного раствора 1 : 3, состоящего из одной части
цемента и трех частей песка, при В/Ц не более 0,34
и консистенции раствора, характеризуемой расплы-
вом конуса на встряхивающем столике не более
105 мм.
3.	Образцы—балочки из шлакощелочного цемен-
та, в отличие от портландцемента, после изготовле-
ния хранятся не в ваннах с гидравлическим затво-
ром, а в формах нераспалубленными в течение 3 су-
ток. По истечении 3 суток образцы осторожно рас-
формовывают и укладывают в бассейн с водой в го-
ризонтальном положении таким образом, чтобы они
не соприкасались друг с другом.
4.	Допускается ускоренное испытание цемента по
следующей методике. Образцы — балочки — не ра-
нее, чем через 4 ч после изготовления, подвергаются
пропариванию в формах по режиму 3 + 6 + 3 при
температуре изотермического прогрева 95±5°С.
Испытание образцов в этом случае производится
через сутки после тепловой обработки. Прочность
образцов должна обязательно составлять не менее
96
80% от марки цемента, получаемой на 28 день вод-
ного твердения.
5.	С целью повышения активности цемента вме-
сто воды затворения допускается применять раство-
ры соединений щелочных металлов низкой плотно-
сти— до 1,10 е/см3 (соду, смесь соды с поташем,
растворимое стекло с силикатным модулем до 2, в
том числе мета- и дисиликат натрия).
При производстве шлакощелочного цемента по
второму способу марка цемента также определяется
по ГОСТ 310—60 со следующими изменениями:
1. Для определения прочностных характеристик
цемента изготовляют образцы — балочки из цемент-
ного раствора 1 :3, состоящего из одной части по
массе цемента и трех частей песка.
Затворение сухой смеси должно производиться
растворами едких щелочей, несиликатных и низко-
модульных силикатных солей щелочных металлов
плотностью 1,20 г/см? (эталонный раствор) из тако-
го расчета, чтобы водоцементное отношение было не
более 0,36, а расплыв конуса на встряхивающем
столике, характеризующий консистенцию раствора,
не более 105 мм.
2. Активность цемента зависит от природы щелоч-
ного компонента и его расхода. Поэтому для полу-
чения высокомарочного цемента (М 600—1000)
затворение смеси следует производить более кон-
центрированными растворами едких щелочей или
низкомодульных растворимых стекол, в том числе
мета- и дисиликатов натрия. Для повышения актив-
ности цемента на любых щелочных компонентах
следует увеличивать плотность их растворов.
В остальном испытания проводятся так же, как и
для шлакощелочных цементов совместного помола.
Установив активность цемента, подбирают состав
бетонной смеси. Для этой цели целесообразно
97
пользоваться известными методами подбора, приме-
няемыми для портландцементного бетона.
Кроме этих методов, разработаны методы, учиты-
вающие особенности шлакощелочных цементов. Не-
которые из них приводятся ниже.
Метод подбора состава бетона на шлакошелоч-
ном вяжущем, разработанный И. М. Френкелем п
Э. А. Шахмуратьян [63], основывается на следую-
щих положениях:
заданная прочность бетона при постоянном каче-
стве применяемых материалов определяется качест-
вом шлакощелочного клея, состоящего из шлака и
затворптеля (Ш ; 3);
требуемая по условиям работ удобоукладывае-
мость смеси достигается при определенном количе-
стве шлакощелочного клея данного качества;
техническая эффективность состава бетона (мини-
мальный расход шлака и щелочи) обеспечивается
при определенном (оптимальном) соотношении
фракции заполнителя в бетоне (г=-	).
Проектирование состава бетона на конкретном
шлакощелочном цементе и заполнителях надо начи-
нать с установления фактора прочности бетона (от-
ношения шлак : затворитель 15%-ной концентра-
ции — Ш : 3). В интервале Ш: 3— 1,5-ьЗ функция
R6=f(UI:3) аппроксимируется к линейной. Для
установления такой зависимости изготавливают три
состава бетонной смеси. Ориентировочные составы
для пробных замесов приведены в табл. 27.
Изготовленные образцы выдерживают 4—16 ч
в помещении с нормальной температурой и влажно-
стью, а затем пропаривают по режиму, принятому
на данном предприятии, испытывают образцы на
сжатие и строят зависимость	: 3).
На основании полученной зависимости для задан-
ной прочности устанавливают требуемое отношение
98
Таблица 2?. Проектирование состава шлакощелочного
бетона
Материалы	Расход материалов, кг на замес при отношении (III: 3)		
	1,5	1	25	3
Шлак	1,88	3,15	3,85
Затворитель	1,25	1.26	1,28
Песок	5,46	4,34	3,62
Щебень	8,21	8,05	8,05
шлак : затворитель (Ш-.З). В случае, если требуе-
мое (Ш: 3) >3, что усложняет условия уплотнения
бетонной смеси, следует эту функцию установить
для вяжущего с концентрацией затворителя 20%,
Это обеспечит снижение требуемого (Ш :3). Если
требуемое (Ш: 3) попадает в область низких значе-
ний, при которых расход шлака будет меньше ми-
нимально допустимого (ZZ/n]ln —300 кг/м3),то сле-
дует перейти на применение затворителя 12 %-ной
концентрации, что обеспечит возможность увеличить
требуемое отношение (Ш: 3), а следовательно и
расход шлака (ZZZ).
Определение зависимостей консистенции бетон-
ной смеси от количества шлакощелочного клея дан-
ного качества, как и выбор оптимальной доли песка
в смеси заполнителей, устанавливается опытным
путем как и для обычных цементных бетонов. Далее
определяется вес сухих материалов и количество за-
творителя определенной концентрации на 1 м3 бе-
тонной смеси.
При поступлении новой партии шлака данного за-
вода достаточно изготовить 2 состава бетонной сме-
си при отношениях (Ш : 3) =1,5 и (III: 3) =3 и
99
определить по установленной функции /?6 =/(Ш: 3)
требуемое отношение (Ш: 3).
Подбор состава тяжелого бетона на шлакощелоч-
ном вяжущем представлен на схеме.
В связи с возможной влажностью заполнителей
в дозировку затворителя, как и в дозировку воды
Схема подбора состава бетона на шлакощелочном вяжущем
I этап. Определение нормативных параметров
1. Экспериментальное опре-
деление функциональных за-
висимостей консистенции бе-
тонной смеси, прочности и
экономичности бетона от ос-
новных факторов на мате-
риалах определенного каче-
ства
2 Назначение нормативных параметров:
(III: 3) н— отношение шлак : затворитель для нормируемой
прочности,
(Икл)н —количество шлакощелочного клея для бетонной
смеси заданной консистенции;
П
[[+ щ—доля песка в смеси заполнителей, обеспечиваю-
щая min III.
100
Продолжение
II этап. Назначение рабочего состава
1. Экспериментальное определение
функциональной зависимости Rf,—
(Ш:3) для новой партии шлака
2 Рабочий состав бе-
тона требуемой проч-
ности
(У кл)тр=* (V кл)н~’’
т°—(Ш+3)=П+Щ;
(л+щ)ОрГП^
-ТТ^П+^
-п
для цементных бетонов, вносят производственные
поправки. Однако следует отметить, что в бетонах
на шлакощелочном вяжущем изменение количества
воды изменяет концентрацию затворителя, что отра-
жается на качестве шлакощелочного клея. Для воз-
можности учета влаги, содержащейся в заполните-
лях, нами предлагается готовить более концентриро-
ванные растворы, а затем доводить их до нужного
содержания воды в затворителе заданной концент-
рации с учетом влажности заполнителей. Так, при
работе с затворителем 15%-ной концентрации необ-
ходимо готовить затворитель 20%-ной концентра-
ции. На замес отвешивают (или отмеривают)
определенное количество затворителя 20%-ной кон-
центрации с количеством щелочи, равным содержа-
щемуся в необходимом по подбору количестве затво-
рителя 15%-ной концентрации (табл. 28), Затем
добавляют (в соответствии с графой — «добавка
101
Таблица 28. Расход щелочиогд компонента в зависимости
от концентрации раствора
3	20%-ная концентра- ция затворителя			8 Я*	15% пая концентра ция затворителя			га=^ -я со о га о	
								*	й 5^ •oEf
									
га	га	м		о га	6 м	S		с	С1
8	ь	га т *				га			«№
р.	е(к о ч	га[га Q га	ч4 О -	о	«К		РЙС/од  воды, л	га	с; i' 4- г. га о к w ф р< Ф
S о X	га,®	И О о Н га я р-р.	о < Я о РИ	га Си	х «и га ® Р.Р,	И О		с	
1	108	130	104	26	150	173	147		43
2	112	135	108	27	156	180	153		45
3	116	140	112	28	162	187	159		47
4	121	145	116	29	168	193	164		48
5	125	150	20	30	174	200	170		50
6	129	155	124	31	180	207	176		52
7	133	160	128	32	185	213	181		53
8	137	165	132	33	191	220	187		55
воды») необходимое для получения 15%-ной кон-
центрации количество воды за вычетом воды,
находящейся во влажных заполнителях.
Например, влажность щебня — 1%, песка — 3%,
расход материалов на 1 м3 по производственному
составу, кг: шлака — 450, затворителя 15 %-ной кон-
центрации— 180, песка—621, щебня—1150. По
строке 2 табл. 28 находим, что необходимое количе-
ство щелочи для такого количества затворите-
ля — 27 кг. С таким количеством П необходимо от-
весить 135 кг (или отмерить 112 л) затворителя
20 %-ной концентрации. Добавка воды для получе-
ния 180 кг (153 л) затворителя 15%-ной концентра-
ции за вычетом воды, содержащейся в заполнителях,
составит
45-(621 -0,03+ 0,01 • 1150) = 45 -30,2= 14,8 л.
Наряду с описанным способом, применяя метод
абсолютных объемов для подбора состава бетона,
102
можно использовать предложенные Днепропетров-
ским филиалом НИИСПа [57] зависимости прочно-
сти бетона R6 от водовяжущего отношения В/Вжи
активности вяжущего при твердении бетонов в
нормальныхусловиях
'1/Z’	\
- 0,55 /?в;	(1)
в	)
при условии тепловлажностной обработки (t°—
= 854-90° С)
7?б = 0,35 (— - 0,73 ' /?в.	(2)
' В	I
В табл. 29 приведены расходы материалов для
пробных замесов крупнозернистых шлакощелочных
бетонов, в случае расчета их составов по методике
ВНИИСТа.
Таблица 29. Расход материалов для пробных замесов
различных составов шлакощелочного бетона
в/ш	Расход материалов на один замес				Эквивалентные расходы растворов щелочей, j	
	шлак мо- лотый, кг	заполнитель в сухом состоянии, кг		вода за- творения, л		
					сода -1.15	поташ р~ + 1,20
		крупный	мелкий			
0,3	5,9	7,0	4,7	1,77	1,81	1,84
0,4	3,6	8,3	5,9	1,44	1,46	1,50
0.5	2,7	8,5	6,7	1,35	1,38	1,40
0,6	2,3	9,0	7.3	1.38	1,41	1.44
0,7	2,0	8,5	7,4	1,37	1,40	1,43
Ориентировочный расход воды затворения, в за-
висимости от требуемой консистенции и качества
заполнителей, может быть назначен по табл. 30.
Выбранный по табл. 30 расчетный расход воды за-
творения (В) служит основанием для назначения
состава бетона,
ЮЗ
Таблица 30. Расход воды на I м3 смеси шлакощелочного
бетона, л
Требуемая
консистенция
При наибольшей крупности заполнителей, мм
гравий
щебень
10—12
5—7
1—3
235
230
220
15—ЗС —
30—50
60—80
200
180
215
205
190
195
180
165
175
160
155
145
183
175
160
145
140
250
240
230
225
215
200
203
195
180
195
185
170
210	185	165
190	170	155
155
150
220
200
180
Примечания- 1. Если модуль крупности песка менее 2,5, рас-
ход воды затворения увеличивается на 10 л 2 При расчетном расходе
шлака более 400 кг/м? расход воды увеличивается на 10 ./ на каждые
100 кг шлака сверх 400 кг.
Расход шлака (Ш) определяется на основании
определенного из эксперимента фактора В/Ш по
формуле
Ш=В:В[111.	(3)
Потребный расход щелочного раствора (Р) за-
данной плотности (р) определяется по формуле
Р = В----------л м3,	(4)
1000	' '
где С — содержание сухого щелочного компонента
в растворе, г] л.
Зависимость плотности раствора соды (р, г!см3)
от концентрации d, г/кг раствора, выражается
формулой
р=1,10+	—	(5)
г	940	' '
104
Расход сухого щелочного компонента А опреде-
ляется по формуле
А =р~шкг1м‘- <6)'
Суммарный расход заполнителей (П + Щ) вычис-
ляется по формуле
П + Щ = 7см - W ~Pf) кг)м\ (7)
где Усм — объемная масса уплотненной смеси, най-
денная из эксперимента; Рр—масса раствора щелоч-
ного компонента при плотности р.
Доля песка (р) в смеси заполнителей может быть
принята при использовании гравия р = 0,364-0,38;
при использовании щебня—р = 0,40-4-0,47. Тогда
расход заполнителя определяется по формулам:
П = $(П+Щ) кг/м3',	(8)
К=(П+ Щ)- П кг/м3.	(9)
В основу подбора шлакошелочного мелкозернис-
того бетона также может быть положен метод абсо-
лютных объемов [59]. Отличием методики является
то, что кроме такого традиционного показателя, как
водовяжущее отношение, учитывается также и водо-
потребность заполнителей. Это объясняется тем, что
подвижность исследуемых бетонных смесей опреде-
ляется не только количеством воды, которое необ-
ходимо для придания пластичности тесту вяжущего,
но и в значительной степени водой, необходимой
для смачивания заполнителя. Для обычных мелко-
зернистых бетонов принято, что количество воды на
смачивание заполнителей является величиной по-
стоянной, так как применяемые заполнители имеют
относительно низкую удельную поверхность (от 20
до 150 см?]г) и вследствие этого обладают низкой и
примерно равной водопотребностью.
105
В бетонах на шЛакощелочных вяжущих удельная
поверхность заполнителя, даже без учета глинистых
минералов, колеблется в широких пределах от 20—
для песков до 800—900 см21г— для супесей. Следо-
вательно, количество воды, необходимое для смачи-
вания заполнителей, будет различным. В связи
с этим при проектировании бетонной смеси исполь-
зуется такой показатель, как оптимальная влаж-
ность бетонной смеси, которая изменяется от 8 для
крупных песков до 14% для пылеватых супесей.
Расход шлака в этих бетонах целесообразно огра-
ничить 15—25%, а в отдельных случаях, при высо-
кой дисперсности заполнителя, можно допустить
30%.
В этом случае содержание отдельных компонен-
тов в шлакощелочном бетоне будет находиться в та-
ких пределах, кг/м3: мелкий заполнитель — 70—
85%, или 1500—1900; молотый шлак—15—30%,
или 300—600; щелочной компонент — 1,0—2,0 %,
или20—40.
Марку шлакошелочного бетона на дисперсных за-
полнителях определяют на кубах с размерами сто-
рон 10 см, изготовленных из бетонной смеси рабоче-
го состава и испытанных после тепловлажностной
обработки при температуре 95 + 5° С по режиму
3 + 6+2 ч или хранении в нормальных условиях в те-
чение 28 суток.
Влажность смеси на песчаном заполнителе опре-
деляется в зависимости от требуемой подвижности
и метода укладки по табл. 30.
Содержание шлака и воды в смесях на заполни-
телях, включающих глинистые и пылеватые приме-
си, назначается с учетом их дисперсности. При вы-
соком содержании этих составляющих следует при-
нимать верхний предел влажности, при малом —
нижний.
106
Оценка содержания шлака в смеси, проц.: ма-
лое — менее 20, среднее — 20, высокое — 25 и более.
Ориентировочный состав смеси и влажность
шлакощелочного бетона на дисперсных заполните
лях принимается в указанных выше пределах.
Для экспериментальной проверки необходимо на-
значить не менее двух дополнительных составов
с таким расчетом, чтобы основной состав был про-
межуточным. Дополнительные составы должны от-
личаться от основного по содержанию шлака в сред-
нем на ±2%. Содержание воды и щелочного компо-
нента во всех составах остается постоянным. За счет
изменения содержания шлака изменяется содержа-
ниезаполнителя.
В соответствии с установленными составами бето-
на изготавливают пробные замесы. Последователь-
ность перемешивания компонентов такова, сначала
заполнитель перемешивают в сухом состоянии с мо-
лотым шлаком, затем полученную смесь затворяют
водным раствором щелочного компонента. В случае
совместного помола шлака со щелочным компонен-
том цемент предварительно затворяют водой и пере-
мешивают.
После этого полученный шлам смешивают с за-
полнителем.
Если ни в одном из приготовленных замесов про-
ектная марка не будет достигнута, испытания следу-
ет повторить, изменив состав бетона.
Расчет завершается составлением таблицы расхо-
да материалов на 1 м3 бетона в плотном теле. Далее
производится проверка и подбор на опытных заме-
сах, которые следует готовить на сухих заполните-
лях.
После получения удовлетворительных результа-
тов нужно внести поправки, учитывающие естествен-
ную влажность материалов.
1Q7
Примеры расчета. Приводим примеры полбора
составов шлакощелочных мелкозернистых бетонов.
Пример 1. Задано: влажность смеси И?=13%,
масса одного замеса Р= 350 кг (принята с учетом
коэффициента выхода бетона из бетономешалки
0,6). Емкость бетономешалки 250 л, объемная масса
шлакощелочного бетона -у = 2300 кг!м3.
Состав смеси, проц.: заполнителя — 75; шлака —
25. Влажность грунта не превышает 1,5% и в рас-
чете не учитывается. Смесь затворяется 15%-ным
раствором соды.
Расчет:
1.	Определение количества воды
В— pw _ 350-1
_ 100 + 1F ~	113
13 = 40,26 кг.
2.	Определение количества соды
85 г воды — 15 г соды
40 260 г воды — X г соды
% = 40260 ‘15 =7069 =7,069 кг.
85
3.	Определение количества шлака и заполнителя
LU + 3 = 350 - 40,26 - 7,069 = 302,67 кг.
4.	Определение количества заполнителя
„	302,67 • 75	„„
3 —	—227.00 кг.
100
5.	Определение количества шлака
zz/=_302.67.25 = 75,67 кг.
100
6.	Определение объема раствора соды при его
массе
40,26 + 7,069 = 47,329 кг.
108
Плотность 15%-ного раствора соды равна
1,15 г/см3. Следовательно, объем, который займет
полученный раствор, составляет:
1 см3 — 1,15 г
X-47329 г
„	47 329 -1 /i l l сс ч Hi 1 к
X — -	=41 155 см3 = 41,15 л.
1,15
Пример 2. Исходные данные те же, что и в первом
примере, кроме влажности заполнителя W3, которая
равняется 5%. Содержание воды, шлака и заполни-
теля принимаем по примеру 1.
1.	Определение количества воды В. содержащейся
в заполнителе
D 3-W	227 - 5 ,АО
в = 1WF = 105 = 10'8
где W — влажность заполнителя.
Следовательно, для приготовления бетонной сме-
си нужно взять 227+10,8 = 237,8 кг заполнителя
(с учетом содержащейся в нем воды).
2.	Поскольку в смесь вместе с заполнителем вво-
дится 10,8 кг воды — общее ее количество надо
уменьшить на эту величину
40,26 - 10,8 = 29,46 кг.
3.	Уточняем концентрацию полученного раствора
соды.
Масса раствора равна: 29,46 + 7,069 = 36,529
раствора — X г соды
раствора — 7069 г соды
100-7069
= 19,3 кг.
36529
концентрация раствора
кг.
100 г
36 529 г
Следовательно,
19,3%.
соды
109
§ 4. ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА БЕТОНОВ
Ниже приводятся сравнительные прочностные, де-
формативные и другие свойства неармированных и
армированных шлакощелочных и портландцемент-
ных бетонов при кратковременном и длительном за-
гружении.
Наиболее широко в строительстве применяются
бетоны марок 300—500. В исследованиях использо-
ваны шлакощелочные бетоны марки 300 на мелко-
зернистом и марок 300 и 500 — на крупном запол-
нителе.
По составу эти бетоны не являются оптимальны-
ми, так как главной задачей являлось определение
возможных пределов свойств бетонов и факторов их
определяющих.
Поэтому в виде дисперсных заполнителей исполь-
зовали некондиционные мелкие пески с содержани-
ем пылеватых и глинистых частиц, превышающим
требования ГОСТ, и применяли пластичные бетон-
ные смеси.
Для приготовления мелкозернистого шлакощелоч-
ного бетона состава 1 применяли следующие мате-
риалы: овражный песок с содержанием глинистых и
пылевидных частиц 13,3%; днепродзержинский гра-
нулированный шлак, размолотый до тонины, харак-
теризующейся удельной поверхностью по ПСХ-2—
3000 см2! г; в виде щелочного компонента использо-
вали кальцинированную техническую соду по ГОСТ
10689—70 в виде водного раствора с р=1,2 г/см2.
В качестве вяжущего для крупнозернистых шлако-
щелочных бетонов применяли запорожский домен-
ный гранулированный шлак с тонкостью помола
3000—3500 сл12/ги щелочной компонент: для соста-
врв 2, 4, 5 — кальцинированная сода с той же плот-
ностью, а для состава 3 — силикат натрия (натрий
НО
кремнекислый мета) по ГОСТ 4239—66 с плотНб
стью раствора р=1,08 г)см?.
Вяжущим для обычных бетонов составов 6 и 7
служили портландцемент марки 500 бахчисарайско-
го комбината «Стройиндустрия».
Для крупнозернистых бетонов обоих видов запол-
нителями использовали: песок кварцевый с Мкр =
= 0,985 и карбонатный щебень крупностью 10—
20 мм.
Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси при-
веден в табл. 31.
Таблица 31. Расход материалов на 1 л3 бетонной смеси
Расход материалов на 1 ж3 бетонной
смеси, кг
Вид бетона и номер
состава
м
со
№
<0
Шлакощелочной
бетон:
1*	300	—	530	1430		240
2	300		300	530	1342	180
3	300		500	530	1320	160
4	500		500	540	1280	170
5**	500	—	530	540	1280	170
Цементный бетон						
6	300	300	—	530	1342	—
у*#	500	530	—	540	1280	—
180
170
65
36
34
34
* 1-й состав шлакощелочного бетона изготовлен на комбинате про-
изводственных предприятий «Киевметростроя» и в управлении произ-
водственных предприятий комбината «Ворошиловградхимстрой»,
** 5 й и 7-й составы шлакощелочного и цементного бетонов изготов-
лены на заводе ЖВИ объединения «Крымжелезобетон».
111
Для определения физико-механических свойств
бетонов испытаниям подвергались в основном не-
изолированные образцы: для получения «чистых»
характеристик часть из них была покрыта изоля-
цией.
Для определения прочности при сжатии исполь-
зовали образцы кубов разных размеров.
Данные, полученные при испытании мелкозернис-
того шлакощелочного бетона состава 1, указывают
на то, что частные результаты отклоняются от сред-
них в следующих пределах: для кубов с ребром
7 см от 3 до 10%, в отдельных случаях до 20%, для
кубов с ребрами 10 и 20 см — 3—10%.
Марку (кубиковую прочность) шлакощелочного
мелкозернистого бетона рекомендуется определять
на кубах с ребром 10 см, исходя из того, что бетон
мелкозернистый и отклонения прочностных показа-
телей для кубов с ребром 10 и 20 см находятся при-
близительно в одном пределе. Предел прочности
при сжатии кубов с ребрами, отличными от 10 см,
должен быть приведен в соответствие с пределом
прочности образцов кубов с ребром 10 см умноже-
нием на коэффициенты, приведенные в табл. 32.
Кроме кубов с ребром 10 см и призм ЮХЮХ
Х40 см (п/а=4) были испытаны образцы сечением
10x10 и высотой 20 и 30 см. В результате опреде-
лено влияние высоты (h/a—l+4) образца на проч-
ность. В табл. 33 приводятся средние данные.
Таблица 32. Переводные коэффициенты дли определения
марки шлакощелочных бетонов
Кубы с раз- мерами ребер, мм	Переводные коэффициенты	Кубы с раз- мерами ребер, мм	Переводные коэффициенты
70	0.90	150	1.05
100	1,00	200	1,10
112
Таблица 33. Влияние высоты образца на его прочность
Л/а	1	2	3	4
7? кгс]см*	291	—.	—	—
R пр кгс/см2	——	286	235	204
7?пр/Я	1,00	0,92	0,81	0,70.
Необходимо также отметить, что с увеличением
возраста разница в прочности кубов (образцов)
различных размеров выравнивается, т. е. отноше-
ние их прочностей с возрастом стремится к единице.
Чем меньше размеры образца, тем раньше стабили-
зируется их прочность. Так, например, в кубах с
ребром 7 см прекратился интенсивный рост прочно-
сти уже в возрасте 120 суток, а у кубов с ребром
10 и 20 см он наблюдался в течение 360 суток.
Отношение сопротивления растяжению восьмерок
сечением 7X10 см к призменной прочности находит-
ся в пределах 0,116—0,131. Прочность при изгибе
близка к прочности при растяжении стандартных
восьмерок и составляет 0,125—0,167, а при цен-
тральном растяжении 0,08—0,125 от предела проч-
ности при сжатии (при марках шлакощелочного
бетона 200—800).
Призменную прочность можно определять по фор-
муле Б. Г. Скрамтаева
Цпр=0,7&.
Для практических расчетов можно принимать со-
противление шлакощелочного бетона растяжению
по формуле
/?р = 0,1/?.	(11)
Характер роста прочности шлакощелочного бето-
на естественного твердения и пропаренного при
ИЗ
атмосферном давлении изображен соответственно
на рис. 17 и 18.
Однородность мелкозернистого шлакощелочного
бетона. Оценку однородности мелкозернистого
шлакощелочного бетона по прочности на сжатие
производили по ГОСТ 18105—72 с применением ста-
тистического метода. Был испытан 51 куб с реб-
ром 7 см из мелкозерни-
стого бетона состава 1 и
столько же из крупнозер-
нистого соответственно на
кубах с ребром 10 см.
Относительную измен-
чивость свойств (прочно-
сти) оценивали с помо-
щью коэффициента измен-
чивости (вариации) v.
Результаты расчетов
коэффициента однородно-
сти по ГОСТ 10180—74
Рис. 17. Характер роста
прочности шлакощелочного
бетона естественного твер-
дения.
для шлакощелочных бето-
нов, изготовленных в условиях опытного производ-
ства на комбинате производственных предприятий
«Киевметростроя», в управлении производственных
Таблица 34. Техническая характеристика шлакощелочного
бетона состава 1
Вид бетона	Прочность, KscjcM1			О :ед^жвддрнряче- ское отклонеаче 5, кго/см2	а я я л		Коэффициент однородное и
	к я м о о	Максималь- но . ма -£	4 £ Етзе s5		£	1 1н» —ифФссУ	О X * II S S! =f	
Мелкозернистый	309	376	191	35,5	0,115		0,655
114
предприятий комбината «Ворошиловградхимстрой»,
приведены в табл. 34.
Оценивая результаты вычислений показателя
однородности по испытанию кубов с ребром 7 и
10 см, можно отметить, что он выше, чем у портланд-
цементных бетонов.
Отношения между сопротивлениями растяжению
и сжатию для шлакощелочного бетона оказываются
Рис. 18 Рост прочности шлакощелочного бетона после
пропариванияприатмосферномдавлении:
а — прочность кубиковая; б — то же. призменная; /—5 — значе-
ния для соответствующих составов шлакощелочных бетонов; 6,
7 — то же, для порт л а нд цементных"
U5
большими, чем соответствующие отношения для
портландцементного бетона.
Гистограмма эмпирического распределения проч-
ности показана на рис. 19.
Рис. 19. Кривые распределения прочности:
а — кривые нормального распределения; / — опытная
(статистическая); 2 — теоретическая, Гаусса; б — гисто-
грамма эмпирического распределения прочности мелко-
зернистого шлакощелочного бетона состава 1.
§ 5. УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА БЕТОНОВ
Для выявления первичных деформаций бетонов
при кратковременном однократном действии нагруз-
ки устанавливались закономерности изменения де-
формаций и определялись упругие константы [55].
В процессе испытаний определяли предельные де-
формации бетонов при сжатии и растяжении.
Упругопластические свойства при сжатии и рас-
тяжении для мелкозернистого бетона состава
/ обобщены на рис. 20 и 21.
Как видно из рис. 20, шлакощелочной бетон (как
и портландцементный) не обладает совершенной
упругостью; даже при малых кратковременных на-
пряжениях полная деформация состоит из двух сла-
гаемых
е е,.. I епл>
116
т. е. упругой части еуп и пластической епл. Соотно-
шение этих частей деформаций приблизительно та-
кое же, как и для обычного бетона.
Значения модуля упругости и показатели его рос-
та при сжатии и растяжении, в зависимости от возра-
ста, определенные статическим и резонансным мето-
Рис. 20. Упругопластические свойства мелкозернистого
шлакощелочного бетона при сжатии и растяжении (возраст
28 суток):
а — схема испытания на растяжение, б — то же, на сжатие, в - за-
висимости деформаций и модуля деформаций от напряжений
дами по изгибным и продольным колебаниям, при-
ведены в табл. 35.
Установленные экспериментальные значения и
характер изменения коэффициентов упругости vo и
117
Пуассона (поперечных деформаций) р с достаточ-
ной надежностью описываются уравнением
У 1 — tj2	03)
б
Рис. 21 Деформации мелко-
зернистого шлакощелочного
бетона состава 1 при одно-
кратном сжатии кратковре-
менной нагрузкой (возраст
28 суток):
G — зависимость деформаций от
напряжений; 6 — то же, модуль
деформаций, 1— упругие дефор-
мации, 2 — полные деформации;
3 — зависимость модуля дефор-
маций от напряжений.
а
Значения коэффициента Пуассона с увеличением
напряжений изменяются незначительно, в основном
они близки к 0,2.
Используя закон Гука, выражение (13) и сделав
незначительные преобразования, можно записать
формулу для полных относительных деформаций
_ V
е& ~	/1 —
где-Ес. —полные. относительные деформации; т) =
= o/R — ' относительное, напряжение-; е0 — удельный
11»
Таблица 35. Рост модуля упругости мелкозернистого
шлакощелочного бетона состава 1 во времени
Я IS X и Я S СП	л Ч га а* О'		Модуль упругости, опре- деленный резонансным методом £ -IO5, кгс!сн2			О С. Е 6 X X О * О X CJ Л (X	Коэффициент Пуассо- на. определенный резо, B&icHbit'Hjencoo6o и, у.	Статический модуль уоругостн npi растяже- нии £ -1о6. кгс/см*
	С	статический я упругости при «еф '.м 6	wo изгибю м к//. ебаниям	ПО ПрОУ?5)ЛЬ- hwm кслеба- н»ям	те X о ж _ II S’-g			
3		1,311	1,46	1,36	1.41	7,1	0,154	1,33
7		,459	1,52	1.54	1,53	4,6	0,151	1,31
28		1,570	1,73	1,70	1,72	4,1	0,163	1,51
360	2,075		2,09	2,17	2,13	2,6	0,187	2,18
модуль упругости; Ео—модуль упругости бетона;
R — прочность бетона, соответствующая напряжен-
ному состоянию (сжатию или растяжению, т. е. при-
зменная прочность или прочность при растяжении).
Величину модуля упругости мелкозернистого
шлакощелочного бетона при напряжениях 0,2 7?пр
в зависимости от кубиковой прочности можно опре-
делять по эмпирической формуле типа Графа — Ро-
ша
которая дает хорошие результаты при К « 1800.
По этой же формуле можно определять модуль
упругости и для крупнозернистых бетонов, для ко-
торых коэффициент Л находится в пределах 800—
1200. Расхождения экспериментальных значений
с теоретическими составляют 5,2—10,8%. Необходи-
мо также отметить, что с ростом прочности (марки)
119
Таблица 36. Средние значения модуля упругости
бетонов (шлакощелочного — составов 2 — 4, цементного •—
	К	Шлакощелочной бетон							
Я	а ф	2				3			
Воораст. сунк	а 0) IX S Cfl О 5 >>	"Л а	р	VO	ZT -10s, б 1 к?с1см\ п° СНиП П-21-!*	<= 5 Ю s’	р	О	
1	2	3	4	5	6	7	8	9	
1	Проп.	4,46	0,218	0,73	2,4	2,6	0,19	0,725	
		4,07		0,253		2,39		0,265	
4		4,18	0.221	0,73	2,52	3,44	0,21	0,74	
		3,79		0,258		3,3		0.3	
7		3,21	0,225	0,81	2.56	4,76	0.23	0,78	
	«	3,03		0,37		3,96		0,32	
14		3.37	0,230	0,81	2,55	4,76	0,25	0,79	
		3,17		0,274		4,0		0,35	
28		3,25	0,22 0,24	0,75	2.65 2,7	4,7о	0.22 0.23	0.85	
	Есте-	2.95 3,4		0.26 0,73		3,96 3,6		0,35'2 0,79	
	ств.	3.1		0,28		3.25		0,29	
Примечания: 1. В числителе — значения модуля упругости при
2. Значения коэффициента Пуассона приняты средние в пределах
т)=0,5, в знаменателе — при разрушении.
удельный модуль е0 уменьшается, как и для порт-
ландцементного бетона.
Таким образом, зная значения модуля упругости
и коэффициента Пуассона для шлакощелочного бе-
тона, можно вычислить модуль сдвига G, восполь-
120
коэффициентов Пуассона р, и упругости Vo крупнозернистых
состава 7)
состава
Цементный бетон состава
4
7
	£ -105 б KldCM’, по СНиП 11-21—75
	10
	2,0
	2,05
	2,1
	2,2
	2,3
	2.2
СНиП !!•
2.95	0,21	0,895	2.92	3,42	0,186	0,645	2,05
2,55		0.521		2,9		0,207	
3,01	0.22	0,86	3,04	3,23	0,22	0.63	2.5
2,67		0.515		3,26		0322	
3,03	0,24	0,89	3,06	3,38	0,24	0,687	2,54
139		о,5о2		2,53		0,277	
4,Н	0,23	0.725	3,04		0.25	0.81	2,55
3,4о		0,402				0,386	
2,82	0,241	0.89	3,12	3,02	0,255	0,84	2.7
2,69		0,524		2,93		0,41	
3.09	0.25	0,81	3,13	3,25	0,23	0.81	2.95
2,79		0,51		2.9		337“	
1,1 =0,2, в знаменателе — при т)=0,3.
т]—0.2-?0,6. 3. В числителе значения
коэффициента упругости v0 при
зовавшись известным соотношением из теории упру-
гости
G==-----—
2(1 + р-)
(16)
121
Подставляя значения р из табл. 35, 36, получим,
что модуль сдвига изменяется в пределах (0,4—
0,433) £б.
При армировании призм 406 А = I удалось опре-
делить деформативность, модуль упругости, разру-
шающую нагрузку и другие параметры в различных
о so №0	240	12С 1 — неармированный, 2 — арчи-
Относительные деформации £ Ю
На рис. 22 для сравнения приведены деформации
неармированных и армированных призм. Армирова-
ние повышает упругие свойства призм и модуль их
упругости примерно на 26—58%.
§ 6. ОБЪЕМНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ
Производственное внедрение шлакощелочного бе-
тона и конструкций на его основе и особенно приме-
нение предварительного напряжения требует учета
122
длительных процессов усадки, ползучести и рёлакёа-
ции напряжений.
Усадка мелкозернистого шлакощелочного бет на,
подвергнутого пропариванию, меньше, чем при твер-
дении в естественных условиях; помещенный в воду,
он также, как и портландцемент, набухает (рис.23).
Рис 23 Усадочные
деформации, колеба-
ние температуры и
влажности среды для
мелкозернистого шла-
кощелоиного бетона
/ образцы естественно-
го твердения и хра ем я
2— пропаренные образ iw
при естественном хране
нии, 3 — образцы есте
ственного твердения при
хранении в воде, 4 -
пропаренные образцы
при хранении в воде
Относительная влажность окружающей среды
оказывает существенное влияние на усадку шлако-
щелочного бетона С ее уменьшением усадка возра-
стает. На деформации бетона влияет также изоля-
ция.
Наибольшая величина относительной деформации
усадки мелкозернистого шлакощелочного бетона
после пропаривания для сжатых — 40,6ХЮ“6, а для
изшбаемых элементов — 33,3 X Ю5.
Сравнивая количественные характеристики по
усадке крупнозернистых шлакощелочных бетонов
с различным содержанием вяжущего, видами ще-
лочных компонентов и портландцементных бетонов,
можно отметить, что относительные деформации
усадки бетонов 2 и 6 составов примерно одина-
ковы (рис. 24), а для шлакощелочного бетона 3
123
состава, Для которого Ё виде щелочного компонента
применяли метасиликат натрия, они имеют меньшие
значения. Для 4 состава, отличающегося большим
расходом вяжущего, и щелочным компонентом в ви-
де технической кальцинированной соды, относитель-
ные усадки большие, чем у портландцемента 7 со-
Рис 24 Усадочные дефор
мации крупнозернистых бе
тонов
/—4 — значения для пропарен
ных шлакощелочных бетонов
соответственно 2—5 составов
5, 6 — то же, для цементного
бетона 6 и 7 составов, 7, 8—
то же, естественного твердения
соответственно для шлакоще
лочного бетона состава 5* и це
ментного бетона состава 7*, 9,
10— набухание соответственно
шлакощелочного бетона состава
5 и цементного бетона состава
7, 7/, 12 — соответственно изме-
нение влажности и температуры
среды
става. В общем же случае пропаривание и изоляция
бетона уменьшают усадочные деформации.
Максимальные деформации набухания для шла-
кощелочного бетона составили 15Х10-5 и28Х10~б
соответственно для крупнозернистого пропаренного
и мелкозернистого естественного твердения (см.
рис. 24 и 23).
Усадка бетона для армированных балок с одиноч-
ной и двойной арматурой влияет на их напряженно-
деформированное состояние (рис. 25).
Усадка шлакощелочных бетонов зависит от мно-
гих факторов: содержания (расхода) шлакощелоч-
124
ного цемента, вида щелочных компонентов, условий
твердения, хранения (эксплуатации), изоляции
и т. д.
При равных факторах для шлакощелочных и
портландцементных бетонов усадка соответственно
одинакова.
Шлакощелочной компонент в виде технической
кальцинированной соды повышает деформативность
Рис. 25 Усадочные деформации балок из крупнозернис-
тых бетонов
а — относительные деформации усадки, б — прогибы от
усадки,
/—4 — средние значения относительных деформаций и прогибов
соответственно для неармированных (/), армированных балок с
одиночной F (2) и двойной арматурой FaH F (3), F& (4) из
шлакощелочного бетона; 5- 5 — то же, аналогичных балок из
цементного бетона.
125
и усадку бетонов, а метасйлййат натрия благоприят-
ствует повышению упругих свойств цементного кам-
ня, уменьшает усадку.
В целом относительные усадочные деформации
шлакощелочных бетонов находятся в пределах, по-
лученных различными исследователями для бетонов
на портландцементах.
Важной характеристикой бетона является коэф-
фициент линейного расширения, который непосред-
ственно влияет на совместность работы бетона и
арматуры, на температурные деформации н напря-
жения.
Средние значения коэффициента температурного
линейного расширения для шлакощелочных бетонов
для различных возрастов при изменении температу-
ры в диапазоне 0—200° С находились в пределах
(9—13)- 10 е
§ 7. ПОЛЗУЧЕСТЬ БЕТОНА
Характеристики и основные данные для шлако-
щелочных и портландцементных бегонов, на кото-
рых исследовалась ползучесть, приведены в
табл. 37.
Средние значения деформаций ползучести призм
каждой серии вычисляли по формуле
еп(ц — еб(ц ео еу(<) >	(17)
где еб< — средние полные деформации бетона с мо-
мента загрузки к произвольному моменту времени;
ео — средние начальные (мгновенные) деформации
при загрузке; еу(-о — средние деформации усадки
ненагруженных образцов, которые учитываются
с момента загрузки.
126
Основные сведения о ползучести мелкозернистого
шлакощелочного бетона состава 1 отражены на
рис. 26 и 27.
Изменение уровня напряжений с течением време
ни показано на рис. 28.
Таблица 37 Характеристики и основные данные для
образцов, загруженных на ползучесть
	го (Й	в момент во, KticItM*	О я tr о а с	К & го S н 0 ф	fro о| и бе- нт зат эу ; , кгс{см‘
Вид бетона и обработки	й	ф _ Я к			
	в	и к ф к « Ф	к -Si. И Щ	ф ф	
	ft	ж		я а	,-чг
	<р г о Е	-апр OQirpy	Сот	к о я Л <0 со	Моду тоНа жеь»
Мелкозернистый про- паренный шлакоще лочной	1	83	267	43.7	2,12
Крупнозернистые	2	64	176	19,38	3.32
шлакощелочные, про	3	40	203	7.43	5.38
паренные	4	70	333	21,17	3,32
	5*	250	250	20.75	2.41
Крупнозернистые	6	64	235	20,08	3,2
портландцемептные, пропаренные	у*	66	330	23,24	2,84
* 5 й и 7 й составы шлакощелочного и цементного бетонов изготов-
лены на заводе ЖБИ объединения «Крымжелезобетон»
Деформации ползучести, характеристика и мера
ползучести крупнозернистых бетонов приведены на
рис.29.
127
Качественная оценка ползучести бетонов характе-
ризуется следующими величинами:
деформациями ползучести, определяемыми по
формуле (17);
характеристикой ползучести
=	(18)
е0
мерой ползучести
еп(О _ ft _ еп(Ц .
°о
(19)
Рис 26. Полные относительные деформации мел-
козернистого шлакощелочного бетона состава 1
при загрузке, длительной нагрузке и разгрузке
1—3—значения для призм с размерами 7X7X30 см, за
груженных соответственно в возрасте 14, 28 суток неизо
лированных и 28 суток изолированных образцов при
относительных напряжениях Т] = 0,54, 4 — то же для не-
изолированных призм с размерами 10X10X40 см в воз-
расте 28 суток при Т]=0,29, 5 — то же, для неизолиро-
ванных призм с размерами 7X7X30 см в возрасте 237
суток при Т)=0,36>
128
коэффициентами упругости и пластичности
1 1
м/ =-------------------- ;
1+*	1 + С,Е.
Длительность действия нагрузки, сутки
Длительность действия нагрузки, сутки
6
Рис. 27. Характеристика и мера ползучести мелкозер-
нистого шлакощелочного бетона состава 1:
а — характеристика; б — мера; 1—5 — см. рис. 29.
Из приведенных на рис. 26—29 данных видно, что
ползучесть шлакощелочных бетонов развивается не-
равномерно в течение времени, а скорость деформа-
ций монотонно убывает.
Анализируя опытные данные мелкозернистого
шлакощелочного бетона состава 1, можно сказать,
129
что отсутствие крупных каменных включений, нали-
чие большого объема цементирующих новообразова-
ний увеличивает деформативность бетона при крат-
ковременных нагрузках, т. е. начальные упругие
деформации е0 имеют значительную величину, а де-
формации ползучести развиваются во времени отно-
сительно медленнее.
Рис. 28. Изменение уровня относительных напряжений с
возрастом бетона:
1—4 — значения для мелкозернистого шлакощелочного бетона (см.
рнс. 29), 5—8—то же, для крупнозернистого шлакощелочного бето-
на соответственно для составов 2—5; 9 — то же, для портландце-
ментного бетона состава 6.
Сравнивая ползучесть крупнозернистых бетонов
на шлакощелочном и портландцементном вяжущих,
можно отметить, что основные характеристики пол-
зучести для этих бетонов имеют различия и зависят
от многих факторов: от расхода вяжущего, вида ще-
лочного компонента, условий твердения и работы,
размеров образца и т. д.
Относительные деформации ползучести крупно-
зернистого шлакощелочного бетона состава 2 при
применении щелочного компонента в виде техничес-
кой кальцинированной соды превышают относитель-
ные деформации ползучести портландцементного
130
бетона аналогичного состава 6. Для пропаренных
изделий из бетонов заводского изготовления харак-
теристика ползучести шлакощелочного бетона со-
става 5 меньше характеристики ползучести порт-
ландцементного бетона аналогичного состава 7.
Шлакощелочной бетон состава 3, для которого
в качестве щелочного компонента применяли мета-
Рис. 29. Деформации, характеристика и мера ползучести круп-
нозернистых бетонов:
1—4— значения соответственно для пропаренных шлакощелочных бе-
тонов составов 2—5; 5, 6 — то же, для портландцементного бетона 6 и
7 составов; 7, 8 — то же, для бетонов естественного твердения соответ-
ственно 5 и 7 составов.
силикат натрия, имеет меньшую величину характе-
ристик ползучести, чем портландцементные бетоны
(см. рис. 29).
Для бетонов, изготовленных в заводских усло-
виях, характеристики ползучести шлакощелочного
состава 5 и портландцементного состава 7 естест-
венного твердения примерно одинаковы.
Наличие крупных каменных включений изменяет
структуру шлакощелочного бетона, повышает упру-
131
гие свойства, модуль упругости, понижает упругие
начальные деформации ео.
Для аналитического выражения ползучести шла-
кощелочного бетона можно воспользоваться зави-
симостью теории старения бетона И. И. Улицкого
= т (1 — е~ы),	(22)
где b — опытный параметр; t — длительность дейст-
вия нагрузки в сутках.
На основании обработки экспериментальных дан-
ных установлено, что для практического пользова-
ния может быть принято значение b в пределах
0,01—0,04.
Фактические значения параметра изменяются
с течением времени при длительном действии на-
грузки. Параметр b можно представить в виде
Ь=ац,	(23)
где т) — относительные напряжения в произвольный
момент времени; а — опытный параметр.
Таким образом, получаем зависимость
<Pt = (1 — e~a7,i),	(24)
которая дает теоретические значения характеристик
ползучести, близкие к опытным, не только для шла-
кощелочного бетона, но и для портландцементного,
особенно естественного твердения и при загружении
на ползучесть в раннем возрасте.
§ 8.	ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕТОНОВ
Прочностные и конструктивные свойства шлако-
щелочных бетонов близки к свойствам портландце-
ментных бетонов. Величина фактического сопротив-
ления сжатию (призменная прочность) и растяже-
нию (при центральном) несколько выше, а сопро-
тивление сжатию и растяжению при изгибе практи-
чески такое же, как и портландцементных бетонов
132
соответствующих марок. Коэффициент однородно-
сти шлакощелочных бетонов несколько выше, но
может быть принят таким же, как и для портланд-
цементного бетона.
Проектные марки шлакощелочного тяжелого бе-
тона, задаваемые при проектировании конструкций,
приведены в табл. 38.
Таблица 38. Проектные марки тяжелого шлакощелочного
бетона
Вид испытания	Условное обозначе нне марки и харак- теристика бетона	Размерность характеристик	Марка бетона
По прочности на осевое сжатие	М, R	кгс!см2	200 300, 400, 500, 600 700, 800, 900, 1000
То же, на растя- жение	Р.		20, 25. 30 35, 40, 45, 50, 55 60
На морозостой- кость	Мрз	Циклов замора- живания и от- таивания	200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000
На водонепрони- цаемость	В	Давление, кгс!смг	4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20
Нормативные сопротивления шлакощелочных бе-
тонов могут быть приняты согласно СНиП П-21—75.
Нормативная кубиковая прочность определяется
по формуле
Ян = /?(1 -1,64V),	(25)
133
где К — кубиковая прочность, отвечающая проект-
ной марке бетона по прочности на осевое сжатие;
v — коэффициент вариации прочности бетона, при-
нимаемый согласно СНиП П-21—75.
Отношение призменной прочности шлакощелоч-
ных бетонов к кубиковой рекомендуется принимать
по уравнению
—= 0,8 - 0,0001R.	(26)
К11
При контроле проектной марки по прочности на
осевое растяжение нормативное сопротивление осе-
вому растяжению следует принимать по выражению
/?" = ^р(1-1,64у),	(27)
где /?р — сопротивление бетона, отвечающее его
проектной марке.
Расчетные сопротивления бетона определяются
путем деления соответствующих нормативных со-
противлений на коэффициенты безопасности по бе-
тону при сжатии Лбе или при растяжении КбР,
принимаемые согласно СНиП 11-21—75.
Значения расчетных сопротивлений шлакощелоч-
ных бетонов (с округлением) в зависимости от их
проектных марок по прочности на сжатие и растя-
жение даны для первой и второй групп предельных
состояний в табл. 39.
Для мелкозернистого шлакощелочного бетона
расчетные сопротивления принимаются равными со-
ответствующим значениям для бетона на крупном
заполнителе.
Начальные значения модуля упругости шлако-
щелочных бетонов при кондиционных заполнителях
следует принимать по СНиП П-21—75, при приме-
нении в качестве щелочного компонента метасилика-
та натрия указанные значения Еб можно умножать
на коэффициент, равный 1,1, а при использовании
134
Таблица 39. Расчетные сопротивления тяжелого шлакощелочного бетона в
зависимости от проектной марки бетона по прочности на сжатие и растяжение
Вид сопротивле- ния	Условные обозначе- ния	Расчетные сопротивления бетона в зависимости от проектной марки бетона по прочности на сжатие, кгс/см2					
		200 250 | 300	350|400|450	500 | ЬОО | 700	800	900	1000
Для первой группы предельных состояний
Сжатие осевое (призменная прочность) Растяжение	7?пр	90	110	135	155	175	195	215	245	280	315	355	395
осевое		7,5	8,8	10	11	12	12,8	13.5	И.5	15.5	16.5	17	17,5
Для второй группы предельных состояний
Сжатие осевое (призменная прочность) Растяжение	7?пр	120	150	180	210	240	265	290	350	410	470	530	590
осевое	ЛР	11,2	13	15	17	18	19	20	22	23,5	25	26.5	28
Примечание Значения R R , приведенные в настоящей таблице, в необходимых случаях
_	«к к
со следует умножать на коэффициенты условий работы бетона т согласно СНиП II-21—75
ел	о
технической кальцинированной соды — на 0,8. При
применении некондиционных заполнителей, содер-
жащих пылевидных и глинистых частиц в заполни-
теле соответственно от 15 до 20 и от 3 до 5%, при-
веденные значения в СНиП П-21—75 следует
Рис. 30. Зависимость модуля и коэффициента упругости от
марки бетона, подвергнутого пропариванию при атмосферном
давлении:
а — модуль упругости; б — коэффициент упругости; 1,2 эксперимен-
тальные' значения соответственно для крупнозернистого и мелкозернис-
того шлакощелочных бетонов; 3, 4 — то же, средние значения; 5 —зна-
чения модуля упругости тяжелого цементного бетона согласно
СНиП П-21-75.
136
уменьшать на 0,9; для мелкозернистых бетонов на-
чальные значения модуля упругости бетона следует
снижать по сравнению с крупнозернистым на 25%.
Учет указанных факторов производится независимо
друг от друга. Зависимость модуля упругости от
марки показана на рис. 30.
Начальный коэффициент Пуассона следует прини-
мать равным 0,2, а модуль сдвига — 0,4 £6.
Упругая составляющая относительных продоль-
ных деформаций при загружении (при кратковре-
менной нагрузке) характеризуется начальным коэф-
Таблица 40. Рекомендуемые средние предельные упруго-
пластические характеристики шлакощелочных бетонов
Значения характеристик шлакощелочного бетона при заполни-
теле
Ct -10е,
см2/кгс
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Мелкий заполнитель
Мелкий и крупный
заполнитель
25	0,71	5.8	50	0,105	20	0,77	6.5	32	0,1
28	0,72	5,5	35	0,11	25	0,79	6	23	0,113
28	0.73	5.2	27	0,117	25	0,81	5,5	19	0,125
30	0,74	5,0	23	0,125	28	0,83	5	16	0,139
30	0.75	4,8	20	0.13	28	0,84	4,5	14	0,153
32	0.76	4.5	17	0.14	30	0,85	4	12	0,17
32	0,77	4,2	15	0.148	30	0.86	3,5	10	0,19
35	0,78	4,0	14	0,156	32	0,87	3	8	0,21
35	0.79	3.8	13	0.165	32	0,88	2,8	7,5	0,23
Примечания: 1. Приведенные значения усадки а , характерис-
тики т и меры С ползучести следует умножать: при щелочном ком-
поненте в виде технической кальцинированной соды на 1,2, а при
метаснликате натрия — на 0,9. 2. Для бетонов естественного твердения
следует вводить коэффициент 1,1.
137
Таблица 41. Предельная расчетная деформативность
шлакощелочных бетонов 6g₽ с учетом длительности
деформирования в зависимости от марки бетона и вида
заполнителя
Марки бетона	_	„	_	пп Значения предельной сжимаемости бетона	-10. кгс/см%, при заполнителе			
	мелком		мелком и крупном	
	сжатие	растяжение	сжатие	растяже- ние
200	265	21	200	16
300	280	22	210	17
400	290	23	220	18
500	295	24	230	19
600	300	25	240	20
700	310	26	250	21
800	320	27	260	22
900	330	28	270	23
1000	310	29	280	24
фициентом упругости vo, который рекомендуется
определять в зависимости от напряжений по форму-
ле (4). В зависимости от марки бетона этот коэффи-
циент изменяется так, как показано на рис. 30.
При длительном действии нагрузки начальное
значение коэффициента упругости Vo уменьшается
так, как показано на рис. 30, а при предельных зна-
чениях деформаций ползучести (характеристик
ползучести) коэффициент упругости достигает своих
минимальных (предельных) значений vnp при дан-
ном уровне напряжений.
Основные рекомендуемые характеристики шлако-
щелочных бетонов для расчета приведены в табл. 40.
Предельные значения расчетных деформаций для
шлакощелочных бетонов следует определять по
формуле (14) при использовании вместо Vo его пре-
138
дельных значений при длительном действии нагруз-
ки v пр (см. табл. 40), но не более предельных значе-
ний относительных деформаций, приведенных в
табл. 41. При расчете относительных напряжений т]
напряжения надо определять только от длительной
части нагрузки, а за R — принимать проектную мар-
ку соответственно по осевому сжатию или растяже-
нию. Удельный модуль упругости е0 определяется по
начальному модулю упругости Е6 и соответствую-
щей марке по осевому сжатию или растяжению.
Коэффициент линейной температурной деформа-
ции Сб( при изменении температуры от —50 до
+ 50° С следует принимать равным 10-10~6 град-1.
§ 9.	СЦЕПЛЕНИЕ БЕТОНА С АРМАТУРОЙ
И ЕЕ СОХРАННОСТЬ
Шлакощелочной цемент обладает клеящей спо-
собностью и сцепляется прочно с поверхностью ар-
матурной стали, что очень важно для совместной
работы бетона и стали.
Сцепление бетона с арматурной сталью в течение
длительного времени изучали при помощи выдерги-
вания и проталкивания арматурных стержней глад-
кого (СГ) и периодического (СП) профилей при
кратковременных и длительных испытаниях.
Все средние значения сцепления при выдергива-
нии арматурных стержней гладкого профиля нане-
сены на рис. 31 в зависимости от прочности при
сжатии.
После извлечения гладкого стержня из образца
его испытывали на сжатие. Начальные деформации
скольжения стержней появились при нагрузках
(0,47—0,77)Яск .
139
Было замечено, что увеличение прочности бетона
приводит к небольшому увеличению прочности сцеп-
ления со стержнем, но к резкому уменьшению его
податливости.
Результаты длительных испытаний на сдвиг отра-
жены на рис. 32.
Длительный сдвиг арматурных стержней имел
Рис 31 Сцепление бетона со сталью гладкого про
филя
/ — для мелкозернистого шлакощелочного бетона состава 1,
2 — то же, различных составов, 3 — для крупнозернистого
шлакощелочного бетона 5 на соде, 4 — то же, на соде из
нефелинового сырья, 5 — то же на NaOH
образцов при длительности действия нагрузки
150 суток. При длительном сдвиге и относительных
напряжениях до (0,4—0,5) тсц величина сцепления
сохраняется.
Таким образом, при марках шлакощелочного бе-
тона 200—500 величина сцепления шлакощелочного
бетона с арматурной сталью гладкого профиля при
выдергивании находится в пределах 30—80 кгс)см2,
а для стержней периодического профиля — в 2—
3 раза больше.
НО
Исследованиями [15], проведенными с целью
определения сохранности арматуры в шлакощелоч-
ных бетонах, установлено, что показатели потерь
массы стержней, г/лг2, после пребывания их в тече-
ние 90 суток в этих бетонах примерно такие же, как
и у бетонов на портландцементе. В наиболее жест-
Длительность наблюдений, сутки
Рис 32 Длительный сдвиг арматурных стержней
/, 2—периодического профиля соответственно диаметром 12 и 11,
3, 4--то же, гладкого профиля
ких условиях испытаний при попеременном увлаж-
нении и высушивании, хранении в атмосфере угле-
кислого газа коррозия арматуры в шлакощелочных
бетонах ниже, чем в портландцементных.
Обследования арматуры, эксплуатируемой в кон-
струкциях из шлакощелочного бетона на Татарбу-
нарской оросительной системе с 1964 г., показали,
что она хорошо сохраняется в нем вследствие нали-
чия щелочной среды, которая обусловливает отсут-
ствие процессов окисления [24].
§ 10.	ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА БЕТОНОВ
Истираемость шлакошелочных бетонов на основе
песчаных заполнителей разной крупности, по дан-
ным И. А. Пашкова [10, 15], находится в пределах
141
истираемости гранитов (0,21—0,47 г/сж2); супесча-
ных — на уровне истираемости песчаников; их водо-
поглошение и коэффициент размягчения зависят от
составов и методов уплотнения. Так, например,
объемная масса бетонов, уложенных методом вибри-
рования, 2—2,2 т/ж3, а трамбованием — 2,2—2,4. Во-
допоглощение по массе составляет соответственно
3—6 и 1—4%, коэффициент размягчения высок —
в пределах 0,9—1,0.
Как уже отмечалось, значительным преимущест-
вом шлакощелочных бетонов является повышенная
стойкость в агрессивных средах.
По данным И. А. Пашкова, Е. А. Старчевской и
О. Н. Сикорского [15], бетоны отличаются высокой
стойкостью в сульфатной и слабокислой (pH — 3,0)
агрессивных средах, в дистиллированной воде и во-
де градирен [20].
По данным В. В. Гончарова [16, 24], шлакоще-
лочные бетоны стойки в морской воде (/СС24В 1,5-—
1,7 раза выше, чем у бетонов на портландцементе).
Коррозия арматуры в этих бетонах в аэрированной
морской воде в 1,7—2 раза меньше, чем в портланд-
цементных.
По данным А. П. Ильина [15, 48], для уложенных
методом вибрирования пропаренных и естественно-
го твердения бетонов водонепроницаемость превы-
шает В-20, а коэффициент фильтрации Кф=10"10-ь
-4-10-13 см/сек. При применении специальных мето-
дов приготовления и укладки смесей (вибропереме-
шивание, высокочастотное вибрирование и т. п.)
Кф =4-10-14 ~^\0~исм/сек, а водопроницаемость
превышает В-50. Эти показатели превосходят из-
вестные показатели вибрированных бетонов на
портландцементе (В-2 — В-6; Лф=10~6-Е10~7
см!сек)\ бетонов на пуццолановом цементе (В-8 —
В-12; Кф = 109 см/сек) и бетонов с гидрофобизи-
142
рующими добавками водного твердения, уложенных
с применением специальных средств уплотнения
=10~104-10“12 см/сек).
Таким образом, перечисленные свойства шлако-
щелочных бетонов — замкнутость пор, высокая
плотность и прочность, повышенная морозостой-
кость (в общем морозостойкость шлакощелочных
бетонов составляет 300—1000 циклов и более) и
коррозионная стойкость, водонепроницаемость, низ-
кий коэффициент фильтрации — позволяют отнести
их к разряду материалов со специальными свойст-
вами и рекомендовать к использованию в первую
очередь в специальных видах строительства, где
требуются коррозионностойкие бетоны, а также в
ирригационном и дорожном строительстве, в местах,
где отсутствуют необходимые для таких бетонов на
портландцементе заполнители.
Более низкие тепловыделения при твердении
шлакощелочных вяжущих по сравнению с портланд-
цементом (по данным И. А. Пашкова, Н. Л. Маке-
дон и Е. А. Старчевской [15]) позволяют рацио-
нально использовать их при возведении массивных
сооружений.
На основании изложенного можно заключить, что
на усадку и ползучесть шлакощелочных бетонов
оказывают влияние те же факторы, что и в цемент-
ных бетонах, а кроме того, вид и расход щелочного
компонента.
Поэтому наши опыты нельзя считать исчерпываю-
щими, так как они не охватывают возможных ва-
риантов шлакощелочных бетонов, не учитывают
широкого диапазона пригодных для этих целей за-
полнителей, щелочных компонентов, их соотношений
и т. д. Однако они позволяют заключить, что усадка
и ползучесть шлакощелочных бетонов могут быть
как ниже, так и выше, чем у цементных или равны-
143
ми им. Поэтому в самом общем случае можно счи-
тать, что при накоплении достаточного количества
экспериментальных данных в этой области эти свой-
ства шлакощелочных бетонов могут быть легко
управляемы.
В настоящее время следует исходить из того, что
для шлакощелочных бетонов характерна более вы-
сокая деформативность, чем для цементных, и в свя-
зи с этим рекомендовать:
применять шлакощелочные бетоны для изгибае-
мых конструкций пролетом 6—-12 м, прошедших
длительную проверку в эксплуатационных условиях,
а конструкции больших пролетов изготавливать пос-
ле их испытания;
в сжатой зоне изгибаемых или внецентренно сжа-
тых элементов размещать небольшое количество
сжатой арматуры в пределах 0,3—0,5%;
эксплуатационный уровень сжимающих напряже-
ний в сжатой зоне принимать не выше 0,3 Р” ;
в конструкциях, для которых характерно кратко-
временное загружение (дорожные основания, по-
крытия и плиты, плиты для облицовки каналов и
т. п.), а также для сжатых элементов (фундаменты,
центральносжатые колонны) и элементов с большим
моментом инерции (трубы, лотки и т. п.) примене-
ние шлакошелочных бетонов не ограничивать.
§ 11.	ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
БЕТОНОВ
Много заводов страны работают на шлакощелоч-
ном бетоне. Выпускаемые ими изделия и конструк-
ции широкой номенклатуры успешно эксплуатиру-
ются в различных сооружениях промышленного,
144
гражданского, сельскохозяйственного, гидротехни-
ческого, дорожного строительства.
Результаты обследований эксплуатируемых кон-
струкций и испытаний их неразрушающими метода-
ми, проведенных в 1970—-1971 гг., показали, что
шлакощелочные бетоны надежно служат в сооруже-
ниях, увеличивая при этом прочность, выдерживая
действие морозов, атмосферных осадков, агрессив-
ных сред, динамических и статических нагрузок.
У конструкций хороший внешний вид, они не имеют
трещин, шелушений и других дефектов.
В 1973 г. свойства шлакощелочных бетонов после
эксплуатации в течение 6—12 лет изучали разруша-
ющими методами путем испытания образцов, выпи-
ленных из конструкций, в соответствии с требова-
ниями ГОСТ 4800—59 и ГОСТ 10180—74.
В результате проведенных испытаний установле-
но, что за период эксплуатации все шлакощелочные
бетоны повысили свою проектную прочность в 1,5—
2,5 раза (табл. 42).
Так, прочность бетона свай в момент испытания
в среднем составляла 700 кгс!см2, в то время как
проектная прочность была равна 300 кгс/см-.
Шлакощелочной бетон, эксплуатируемый в пред-
напряженных лотках Татарбунарской оросительной
системы, увеличил прочность от 250 до 500 кгс/см2.
Образцы-керны из монолитного дорожного по-
крытия показали прочность свыше 400 кгс!см2 при
проектной марке 200. Аналогичное повышение проч-
ности наблюдалось у шлакощелочных бетонов и на
других сооружениях.
Испытания показали, что прочность исследуемых
бетонов зависит от их состава.
Анализируя влияние заполнителей на прочность
шлакощелочных бетонов, можно заметить, что та-
кие бетоны на основе местных грунтов, содержащих
145
Таблица 42. Изменение прочности шлакощелочных бетонов во времени
ОооРуж2н«е и кон|<'.ру>-оя	Год изготовле ния	Вид заи-'нняеля	Расход вяжущего, нВ «а 1 м3 бетона		1ая проч кгс‘,см2		Результаты питания образ- цов 3 191S г		
			МОЛОТЫЙ граншлак доменный	щело,,ной к: 6ф- невт			Я о см о S	UUHIWtn»» ЦИКЛОВ	прочность при С/ка тин, кгс{с/л2
					ь- с X о S	ность			
Облицевы монолитная о;а гйсвральге'0 канала ор< сн • ольной с 1сте»да в ни-,ки fl ЧЗС<И, слахОДН^щеЙСЯ В JJ.I. де Дэ ж.е, Ч	частт, яа /-дИВ1Нейс? иа воздухе к Л°тк ОбоРНы н^ЯапрЯ жеииые о о :итель^— сястБ Доан соор с- е	1962 1962	Супесь яяжел£а > )	503 500	NaOH Р Na^X .(J 45		so 50	900 900		426 40е
	1961 1964	^?Р и Ой иесои (Мкр =0 9+1.1. 0 же	500 R00	Naz Оз Зс 6 №2°о3 з8	250 300		7 0 & 0		59S 718
Дорожное литное	покрытие моно-	1965	»
Массивы волноломов моно- литные		1965	
Тротуарные	плиты сборные	1965	
Трубы 0 400 центрифугиро- ванные		1966	Речной песок (М =1 55) кр
Крупные стеновые блоки		1967	Опил ракушечни- ка
Стеновые панели из шлако пенобетона		1958	Лесс
Образцы бетона	шлакощелочного	1971	Карбонатный те бень
Образцы бетона	шлакощелочного	1971	Щебень гранит ный
То же		1970	Отходы дробле ния карбонатного щебня
—	* Большие расходы шлака вызваны грубым помолом,
$ ПСХ-2 - 1800 смЧг
500	NasCOa 36	Z60	250	476
500	N а2СОз 36	ЗОВ	570	620
S00*	NasCOa 3b	250	437	670
500	NaiCOa 36	300	—	830
500	NajCOa 40	100	300	311
500	NajSiOs 80	50	—	120
400	Na2Si0.3 50	900	1115	1015
400	NajSiOa 45	960	1115	1220
500	NasSiOa 50	700	1000	1100
характеризуемым удельной поверхностью по
глинистые включения, эксплуатируемые в агрессив-
ной среде, повышают с течением времени свою проч-
ность более чем в 2 раза, проявляя в то же время
коррозионную стойкость. Об этом свидетельствуют
результаты испытания образцов бетона из обли-
цовки канала Бортничской оросительной системы,
заполнителем в котором служила супесь, а также
блоков моделей волноломных массивов, содержа-
щих в своем составе 25% лесса.
В течение 12 лет эксплуатации прочность первых
возросла от 150 до 400 кгс/см2, а вторых — от 300
до 620.
Следует отметить, что интенсивность роста проч-
ности шлакощелочных бетонов во времени зависит
от начальных условий твердения. Так, бетон моно-
литного дорожного покрытия за 8 лет эксплуатации
увеличил прочность в 3 раза, тогда как бетон тро-
туарных плит автоклавного твердения за тот же
период времени— в 2,5 раза (см. табл. 42). Однако
и в том, и в другом случае она значительно прево-
сходит необходимую для таких конструкций марку.
Прочность центрифугированных, пропаренных труб
возросла также в 2,5 раза и превысила 800 кгс/см2.
На прочностные характеристики изучаемых бето-
нов оказывает влияние и природа применяемого ще-
лочного компонента.
Анализ результатов испытания образцов бетонов
на метасиликате различной плотности показал, что
такие бетоны обладают прочностью 500 —
1000 кгс/см2. Причем наиболее высокие показатели
достигаются при использовании метасиликата на-
трия с плотностью 1,25. Испытания шлакощелочных
бетонов на метасиликате натрия свидетельствуют
о том, что через два года после изготовления предел
прочности при сжатии их повысился в среднем на
25%.
148
Из полученных данных следует, что шлакощелоч-
ные бетоны на метасиликате натрия можно реко-
мендовать для ответственных конструкций повы-
шенной прочности.
Проведенными исследованиями установлено, что
плотная структура, которой обладают шлакощелоч-
ные бетоны, характеризуемые замкнутыми порами,
обусловливает повышенную сопротивляемость та-
ких бетонов воздействию замораживания и оттаива-
ния.
Результаты настоящих испытаний показали, что
после длительной эксплуатации в конструкциях и
сооружениях различного назначения такие бетоны
обладают высокой морозостойкостью.
Испытания образцов шлакощелочного бетона на
морозостойкость проводились в соответствии с тре-
бованиями ГОСТ 10 060—62.
Установлено, что шлакощелочные бетоны из моно-
литной облицовки магистрального канала Бортни-
чской оросительной системы после 12 лет эксплуа-
тации в агрессивной среде выдержали свыше
900 циклов попеременного замораживания и оттаи-
вания.
Морозостойкость шлакощелочных бетонов из кон-
струкций Татарбунарской оросительной системы,
эксплуатируемых в течение 9 лет, составляет
700 циклов без признаков разрушения испытывае-
мых образцов.
После восьмилетней эксплуатации в условиях
морской среды шлакощелочные бетоны на основе
морского песка выдержали 570 циклов, а на основе
морского песка и лесса — 300 циклов заморажива-
ния без потерь прочности.
Высокой морозостойкостью характеризуются
шлакощелочные бетоны и в конструкциях других со-
оружений.
149
Бетон тротуарных плит, находившихся в эксплуа-
тации в течение 8 лет, выдержал свыше 400 циклов
замораживания; сборных свай — 600, а стеновых
блоков, заполнителем в которых является опил из-
вестняка-ракушечника — 300.
Шлакощелочные бетоны, изготовленные на мета-
силикате натрия, обладают морозостойкостью свы-
ше 1000 циклов.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что
один из главных факторов, определяющих долговеч-
ность и эксплуатационные свойства шлакощелочных
бетонов, — морозостойкость — значительно прево-
сходит требования стандартов для цементных бето-
нов, применяемых в тех же областях строительства.
Одной из важнейших характеристик бетонов явля-
ется водонепроницаемость, имеющая особо важное
значение для материалов, предназначенных для
гидротехнического строительства.
Это объясняется специфическими особенностями
эксплуатации объектов, находящихся в водной сре-
де. Поэтому шлакощелочные бетоны, эксплуатируе-
мые в гидротехнических сооружениях, подвергались
испытанию на водонепроницаемость.
Испытания проводились в соответсгвии с ГОСТ
4800—59.
Как показали результаты испытаний (табл. 43),
водонепроницаемость шлакощелочных бетонов пос-
ле их длительной эксплуатации значительно повы-
шается, что связано с уплотнением структуры бето-
на с течением времени.
Так, в начальный период твердения шлакощелоч-
ной бетон из монолитной облицовки магистрального
канала Бортничской оросительной системы не про-
пускал воду при избыточном давлении 6 кгс/см2.
После 12 лет эксплуатации водонепроницаемость его
возросла до Ркз6 = 18 кгс/см2.
150
Таблица 43. Водонепроницаемость шлакощелочных бетонов
после их длительной эксплуатации
Сооружения и конструкции	Возраст бетона, лет	Водонепроницае- мость, кгс[см2	
		исходная (через месяц после укладки)	после эксплуа- тации
Монолитная облицовка канала оросительной системы	12	6	18
Лотки преднапряженные, сбор- ные оросительных каналов	9	10	20
Массивы волноломов, сборные из блоков	8	8	20
Плиты под слоем биомассы	8	8	20
То же (изолированные от био- массы)	8	8	20
Бетон из лотков Татарбунарской оросительной си-
стемы в течение 9 лет повысил водонепроницаемость
до 20 кгс]см2. Такой же водонепроницаемостью ха-
рактеризуется бетон из моделей волноломных мас-
сивов.
Полученные данные свидетельствуют об увеличи-
вающейся со временем способности шлакощелочных
бетонов не пропускать воду даже при очень высо-
ком избыточном давлении.
Высокие физико-механические показатели шлако-
щелочных бетонов, характеризующие их долговеч-
ность и эксплуатационные свойства, связаны, глав-
ным образом, со структурными особенностями ма-
териала, определяемыми в первую очередь составом
новообразований, возникающих в вяжущем и по
контакту с заполнителем.
Проведенные исследования показали, что в изу-
чаемых бетонах в течение длительного времени
151
наблюдается развитие процессов, приводящих к кри-
сталлизации низкоосновных гидросиликатов каль-
ция и цеолитоподобных водостойких продуктов
щелочного, а также смешанного щелочно-щелочно-
земельного алюмосиликатного состава.
Методом химического анализа установлено, что
количество свободной щелочи, присутствующей в
бетоне, 0,09—0,2%. Она практически не вымывает-
ся из бетона. Это объясняется его повышенной плот-
ностью, замкнутым характером пор и природой
новообразований. В бетоне сохраняется щелочная
среда, характеризуемая рЯ>12,9, что необходимо
для прохождения дальнейших процессов упрочнения
бетонов и сохранности в них арматуры.
Низкая основность возникающих при этом про-
дуктов, отличающихся развитой удельной поверх-
ностью, вследствие мелкокристаллической и волок-
нистой структуры, определяет их способность адсор-
бировать на своей поверхности воду и тем самым
уменьшать эффективные диаметры пор в шлако-
щелочных бетонах.
Природа новообразований шлакощелочных бето-
нов обусловливает их высокую стойкость в агрессив-
ных средах.
Наблюдения в течение 17 лет проводились за
ячеистыми материалами на основе низкомодульных
растворимых стекол [27].
Образцы из пеношлакобетона на жидком стекле,
имевшие начальную прочность 50 кгс/см2 при
объемной массе 700 кг)см3, через 17 лет увеличили
ее до 120 кгс/см2. Это свидетельствует о продолжаю-
щемся в течение длительного времени росте проч-
ности и атмосферостойкости шлакощелочных бето-
нов на основе низкомодульных стекол с развитой
удельной поверхностью контактов с окружающей
средой.
152
Таким образом, обобщая опыт многолетней экс-
плуатации шлакощелочных бетонов на основе мест-
ных грунтов в изделиях и конструкциях различных
сооружений, а также результаты испытаний образ-
цов, выпиленных из них, можно сделать вывод, что
такие бетоны долговечны и обладают высокими экс-
плуатационными качествами.
Г Л А В А IV. ИЗДЕЛИЯ И КОНСТРУКЦИИ
ИЗ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕТОНОВ
§ 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕТОНОВ
На основании производственного опыта можно
рекомендовать следующую технологию изготовле-
ния конструкций из шлакощелочных бетонов. Про-
цесс изготовления целесообразно разделить на два
основных этапа — производство цемента и изготов-
ление конструкций. Шлакощелочной цемент следует
изготовлять централизованно в местах, где имеются
необходимые сырьевые компоненты.
Конструкции и изделия, для которых пригодны
дисперсные заполнители в виде мелких песков, супе-
сей, легких суглинков, лучше всего изготовлять не-
далеко от места укладки их в сооружение. В этом
случае мобильные предприятия или комплексы пе-
редвижных агрегатов могли бы быть рентабельны-
ми в условиях строительства объектов большей ли-
нейной протяженности или населенных пунктов
поселкового и сельского типа. Транспортные опера-
ции по доставке заполнителей и готовых изделий
в этом случае будут сведены до минимума.
При использовании кондиционных заполнителей
изготовление конструкций и изделий может быть
организовано на тех же предприятиях, на которых
}53
производится сборный железобетон на портландце-
менте.
Производство шлакощелочного цемента. Процесс
приготовления вяжущего включает операции сушки
шлака до остаточной влажности 0—1% и совмест-
ный помол компонентов.
Рис 33 Принципиальная технологическая схема производ-
ства шлакощелочного вяжущего
Вяжущее можно приготовлять на оборудовании,
используемом в производстве строительных вяжу-
щих, по схеме, приведенной на рис. 33.
Как показано на рис. 33, шлак и активная мине-
ральная добавка — эффузивная горная порода, го-
релая порода ит. п. — со склада / поступает в су-
шильный барабан 2 Добавка после сушки измель-
чается на вальцах 3 Подсушенные силикатные
компоненты загружают в расходные бункера 4, 5.
Щелочной компонент со склада 10 поступает в су-
154
шильный барабан § и измельчается на вальцах 8,
после чего загружается в бункер 6. Из расходных
бункеров отдозированные компоненты через дозато-
ры 7 загружают в мельницу 11, где их измельчают
до удельной поверхности 3000—3500 смЧг по ПСХ-2.
Изготовленное вяжущее поступает на склад 12.
В случае использования гигроскопического ще-
лочного компонента или растворимого стекла по-
следние вводятся с водой затворения непосредствен-
но в бетономешалку при приготовлении бетонной
смеси. Плотность раствора в зависимости от вида
щелочного компонента находится в пределах 1,15—
1,30 г! см2. Помолу же при этом подвергается только
шлак или шлак с алюмосиликатными добавками.
Изготовление конструкций. Технология изготовле-
ния конструкций из шла ко щелочных бетонов на
дисперсных заполнителях по характеру операций
аналогична технологии изготовления конструкций
на основе силикатных или цементно-песчаных бето-
нов. Однако в связи с более высокой дисперсностью
заполнителя перемешивание компонентов шихты
должно осуществляться в бетономешалках принуди-
тельного действия либо в других агрегатах, которые
обеспечивали бы хорошую гомогенизацию бетонной
смеси. Рекомендуемые методы укладки — вибриро-
вание, вибрирование с пригрузом, вибропрессование
и вибротрамбование. При использовании крупных
заполнителей конструкции на шлакощелочных це-
ментах могут изготавливаться по технологии, при-
нятой для соответствующих изделий на портландце-
ментных бетонах.
Бетоны на шлакощелочном вяжущем могут твер-
деть в естественных условиях, в воде, при пропари-
вании, автоклавировании и сушке. При этом бетоны
при пропаривании приобретают 70—80% марочной
прочности.
156
Технология производства изделий (рис. 34) со-
стоит из таких операций, как приготовление бетон-
ной смеси, формовка конструкций и обработка ич
горячим паром.
Рис 34 Принципиальная технологическая схема производ-
ства изделий и конструкций из шлакощелочных бетонов
/ — склад заполнителя и шлакощелочного вяжущего, 2 3 — расход
ные бункера, 4 — бетоносмеситель, 5 — бетоноукладчик, 6 — вибро
установка, 7 — арматурный цех, 8 — термообработка, Р—склад из
делий и конструкций
При использовании готового шлакощелочного це-
мента возможны два варианта приготовления бетон-
ной смеси.
1) одноступенчатый, при котором все компоненты
смеси загружают и перемешивают в смесителе,
2) двухступенчатый, при котором с целью улучше
ния условий растворения щелочного компонента
шлакощелочной цемент предварительно затворяют
156
в специальном смесителе горячей водой, перемеши-
вают в течение 5 мин, затем подают в бетономешал-
ку принудительного действия, где он перемешивает-
ся с заполнителем. При помоле шлака без щелочно-
го компонента приготовление бетонной смеси также
осуществляется двухступенчатым способом: щелоч-
ной компонент в специальном смесителе затворяют
водой и перемешивают до полного растворения, за-
тем раствор подают в бетономешалку и перемеши-
вают с заполнителями.
Процессы подготовки опалубки и оснащение ее
арматурой не отличаются от аналогичных операций
при производстве армированных изделий на других
вяжущих.
Бетонную смесь приготавливают в смесительных
агрегатах 4, куда со склада I через расходные бун-
кера 2, 3 подают сырьевые компоненты. Увлажнен-
ную и перемешанную смесь выгружают в бетоно-
укладчик 5, с помощью которого транспортируют
к месту укладки.
§ 2. ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА КОНСТРУКЦИЙ
И ИЗДЕЛИЙ
Производство конструкций из шлакощелочных
бетонов начато выпуском опытных партий обычно
армированных и предварительно напряженных па-
нелей покрытий и перекрытий на комбинате «Воро-
шиловградхимстрой» (рис. 35) [18], изготовлением
сантехнических кабин на Днепропетровском заводе
«Строитель», безнапорных труб на Киевском заводе
шлаковых камней, низконапорных труб на Киев-
ском экспериментальном заводе НИИСМИ [10].
Одновременно был построен опытный участок ма-
гистрального канала Бортничской оросительной
157
системы из монолитного шлакощелочйого бетона,
толщина облицовки которого составляла 15—20 см.
В качестве заполнителя использовали лессовид-
ную супесь (грунт, взятый из русла канала).
Бетонную смесь, затворенную 20%-ным раствором
едкого натра, перемешивали в растворомешалке.
Рис 35 Общий вид испытаний конструкций из бето-
нов на шлакощелочном вяжущем (восьмипустотный
настил ИЙ-03-02).
При укладке бетон уплотняли ручными трамбовка-
ми и виброрейками. В результате наблюдений уста-
новлено, что облицовка в эксплуатационных усло-
виях ведет себя нормально [10].
На Измаильском ЗЖБИ в 1964 г. приступили к
изготовлению экспериментальных сборных кон-
струкций из бетонов на шлакощелочном вяжущем
для лотковых линий оросительных систем и плит
облицовки каналов [13].
158
На основании выпуска экспериментальных кон-
струкций Госстроем УССР были утверждены «Рес-
публиканские технические условия на приготовление
и приемку сборных экспериментальных изделий из
грунтосиликатного бетона для ирригационного стро-
ительства» (РТУ 153—65) {21].
На Измаильской промбазе СМУ-15 треста «Ду-
найводстрой» изготовляли обычно армированные и
предварительно напряженные лотки длиной 4, 6 и
8 м, плиты 1,5x2 м толщиной 12 см, седла, стойки,
фундаменты и другие конструкции более 20 наиме-
нований. Из них смонтировано более 20 км лотко-
вых линий на Татарбунарской оросительной системе
[15].
Изделия изготовляли по следующей технологии.
Песок МкР =0,84-1,2 местного карьера перемешива-
ли с молотым гранулированным шлаком Криворож-
ского завода в бетономешалках принудительного
действия и затворяли 15%-ным раствором соды.
Влажность смеси 10—11%. При изготовлении лот-
ков приготовленную смесь укладывали в металличе-
скую опалубку с навесными вибраторами. Пропари-
вали лотки при одностороннем подводе пара при
температуре 85—90° С в течение 8—10 ч. При изго-
товлении плит бетонную смесь укладывали с по-
мощью вибробулав. Их пропаривали в ямных каме-
рах при температуре 70° С по режиму 3 + 8 + 3.
Натурные испытания, проведенные через три года
эксплуатации лотков, показали, что прочность бето-
на возросла с 300 до 380 кгс!см2 [24]. При нагрузке
690 кгс)пог. м, что соответствует заполнению лотка
мелким щебнем и водой, вертикальные трещины от
действия изгибающего момента не возникали. Про-
гиб при этой нагрузке составлял 1/800. Напряжения
в сжатой зоне бетона находились в пределах
200 кгс1см2. Образцы, выпиленные из тела лотка,
159
выдержали 600 циклов попеременного заморажива-
ния и оттаивания без признаков разрушения.
На одесском заводе «Стройматериалы» горрем-
стройтреста Министерства коммунального хозяйст-
ва УССР выпускают тротуарные плиты размером
50x50 см с использованием в качестве заполнителя
морского песка, содержащего до 20% ракушечника.
Производительность завода 14 тыс. м? пли г в год.
На этом же заводе изготовлены опытные партии
берменных плит для строительства противооползне-
вых сооружений [15].
В системе Минсельстроя УССР на комбинате про-
изводственных предприятий «Донецксельстрой» бы-
ли выпущены стеновые и фундаментные блоки серии
СП. Там же заложен ленточный монолитный фунда-
мент под стены механической мастерской. Уклады-
вали фундамент в зимнее время при температуре
—5° С. Несмотря на это, к 28-дневному возрасту бе-
тон имел проектную прочность [33].
На заводе силикатных изделий Булдынского за-
водоуправления треста «Одесстройматерпалы» вы-
пускают крупные стеновые блоки типа НСС, ВС и
другие автоклавного и естественного твердения [36]
из шлакощелочного бетона, заполнителем в котором
служит опил ракушечника. Марка бетона 200, бло-
ков — 150, в то время как марки выпускаемых за-
водом блоков на извести, кварцевом песке с добав-
койракушечника—75—100.
Как показали испытания блоков и контрольных
кубов, прочность бетона на протяжении почти трех
лет увеличилась до 250—300 кгс/см2.
На основании производственного опыта и данных
о эксплуатационных качествах конструкций из шла-
кощелочного бетона Минсельхозом и Минсельстроем
УССР утверждены «Временные технические усло-
вия на изготовление изделий из шлакощелочных
160
бетонов для сельского строительства» (ВТУ-01-196Й)
[22], а МПСМ УССР - ТУ 21 УССР на «Блоки сте-
новые крупные автоклавного твердения из отходов
камнепиления известняка-ракушечника на шлако-
щелочном вяжущем».
На Торезском заводе железобетонной шахтной
крепи выпустили рудничные шпалы из бетона мар-
ки 500, жаростойкие шпалы для шахтных террико-
нов из бетона марки 400 [15]. Рудничные шпалы
установлены в шахте № 22 треста «Снежнянантра-
цит», жаростойкие шпалы — на горящем терриконе
шахты имени Ф. Кона в Донецке. На этом же
заводе выпускают бетонитовую крепь, затяжки и
рудничные стойки из шлакощелочных бетонов [15].
Накоплен некоторый опыт по устройству дорож-
ных покрытий из шлакошелочного бетона.
В Алма-Ате возведен участок дороги методом
смешения на месте. Там же на Алма-Атинском за-
воде нерудных строительных материалов в спе-
циально оборудованном цехе выпускают изде-
лия обстановки пути — бордюры, колесоотбойные
брусья, дорожные знаки [15].
На комбинате производственных предприятий
Киевметростроя на шлакощелочном вяжущем вы-
пускались тюбинги для туннелей метрополитена.
Заполнителем в бетоне служила легкая супесь. Бе-
тонную смесь укладывали вибрированием с пригру-
зом 30 г/см2. Марка бетона тюбингов в зависимости
от расхода вяжущего была в пределах 400—600,
а в отдельных партиях достигала 900. Часть тюбин-
гов подвергли испытанию на стенде ЦНИИСа Ми-
нистерства транспортного строительства СССР,
а часть — установили в штольнях противооползне-
вых сооружений Одессы [15, 16].
Стендовые испытания и опыт работы в сооруже-
нии свидетельствуют о достаточно высоких эксплуа-
161
тационных качествах тюбингов на шлакощелочных
бетонах.
Опытные партии несущих конструкций (плиты
покрытий, перекрытий, свай и т. д., выпущенные
совместно с северным филиалом ВНИИСТа из
шлакощелочного бетона на череповецком шлаке на
предприятиях «Главкомигазнефтестроя») дали воз-
можность разработать и утвердить «Временные тех-
нические условия на плиты дорожные из бетонов на
шлакощелочных вяжущих» ВТУ 51-483—71 и «Ру-
ководство по производству и применению сборного
железобетона на шлакощелочном вяжущем»
(Р 168—74).
На выпуск изделий из шлакощелочного бетона пе-
решел головной завод объединения «Азовжелезо-
бетон» Минтяжстроя УССР и изготовил их около
500 тыс. м3. Это послужило основанием для утверж-
дения Минтяжстроем УССР постоянно действующих
технических условий на шлакощелочное вяжущее
марок 400—1000 (ТУ 67 УССР 181—74) и изде-
лия из шлакощелочного бетона (ТУ 67 УССР 182—
74).
Донецкий завод строительных материалов Мин-
промстройматериалов УССР в течение 2,5 лет вы-
пускает крупные стеновые блоки из шлакощелочно-
го бетона. Годовая производительность завода
80 тыс. м3 блоков [47].
В последние годы успешно проводятся работы по
производственному освоению шлакощелочных бето-
нов на предприятиях Минпромстроя СССР. В систе-
ме этого министерства в настоящее время три заво-
да выпускают изделия из шлакощелочного бетона,
в частности, полигон асфальтобетонного завода
Главомскпромстроя, Болоховский полигон железо-
бетонных изделий Главприокстроя (г. Тула) и Перм-
ский ЗЖБИ № 2 Главзападуралстроя (г. Пермь).
162
Омский асфальтобетонный завод с 1973 г. выпус-
кает из шлакощелочного бетона марки 300 железо-
бетонные дорожные плиты размером ЗХ 1,75X0.16 м,
бордюрные камни и поребрик (рис. 36).
Исходными компонентами бетонной смеси служит
молотый доменный гранулированный шлак Темир-
тауского металлургического комбината (Мо=О,91),
песок речной (Мкр =2,03), гранитный щебень. За-
Рис 36 Производство дорожных плит и поребрика из
шлакощелочного бетона на Омском асфальтобетонном
заводе треста «Спецстрой»
творение смеси производится раствором содощелоч-
ного плава п. о. «Азот».
Указанные изделия из шлакощелочного бетона
укладывали на магистральных дорогах и при благо-
устройстве г. Омска. Все конструкции, эксплуатиро-
вавшиеся в течение четырех лет, находятся в хоро-
шем состоянии. Удельный экономический эффект
5—7руб/м? бетона.
163
Кроме того, в г. Омске заводом СЖБ-3 треста
«Железобетон» была выпущена опытная партия
свай.
Опыт работы этих предприятий подтвердил высо-
кую технологичность шлакощелочных бетонных сме-
сей при их переработке, и в частности, повышенную
подвижность и легкую уплотняемость. Главомск-
спецстроем намечено в ближайшем будущем пере-
вести завод СЖБ-3 полностью на выпуск свай из
шлакощелочного бетона.
На Пермском заводе ЖБК-2 объединения «Желе-
зобетон» освоено производство железобетонных из-
делий на основе шлакощелочного бетона, в частно-
сти, плит и сенажей, бордюров, свай, деталей очист-
ных сооружений, фундаментных блоков.
Годовой объем производства составляет 15 тыс. л3.
Увеличение мощности сдерживается производитель-
ностью помольной установки. Уже закончено проек-
тирование второй помольной установки, что даст
возможность довести производительность завода по
шлакощелочному железобетону до 50 тыс. мг1год.
Компонентами бетонной смеси являются местные
материалы — чусовской шлак, метасиликат натрия
и плав щелочей состава NaOH —90; КОН —10% —
побочные продукты Березниковского завода. В ка-
честве заполнителей используется песчано-гравий-
ная смесь, добываемая из р. Камы [38].
Удельный экономический эффект в период освое-
ния производства составлял 2 руб/м3 бетона.
На Болоховском полигоне железобетонных кон-
струкций треста «Тулдорстрой» сооружен бетоно-
смесительный узел с отделением приготовления рас-
твора щелочного плава. Мощность установки —
20 тыс. № бетона в год. Номенклатура изделий —
дорожные плиты, бордюрные камни, укрепительные
плитки. Высокая удельная экономическая эффектив-
164
ность (по данным треста, 4—5 руб/м3 бетона)
объясняется тем, что для приготовления шлако-
щелочной бетонной смеси используются местные
материалы: тульский шлак, текинский содощелоч-
ной плав; в качестве заполнителя — известняковый
или шлаковый щебень.
г
Рис. 37. Производство конструкций из шлакощелочного
бетона в ПНР
Приведенные примеры освоения шлакощелочных
бетонов предприятиями Минпромстроя СССР позво-
лили министерству утвердить отраслевые техниче-
ские условия на шлакощелочные материалы (ВТУ
65-89—74, ВТУ 65-90—74, ВТУ 65-91—74, ВТУ
65-92—74, ВСН 10—74).
Значительные объемы работ из шлакощелочного
бетона выполняются трестом «Облмежколхоздор-
строй» Запорожской области. В системе треста
165
построено 10 бетонио-растворных узлов для произ-
водства шлакощелочного бетона, из которого в усло-
виях полигонов изготавливают дорожные плиты,
бордюры, поребрик.
Шлакощелочные бетоны нашли применение в
Польской Народной Республике. Металлургические
заводы Польши, работающие на криворожской ру-
де, выпускают основной гранулированный шлак.
Заводы железобетонных конструкций, расположен-
ные вблизи этих металлургических заводов, изготав-
ливают изделия из шлакощелочного бетона. Номен-
клатура изделий самая разнообразная (рис. 37).
На эти материалы в ПНР выпущены технические
условия [28].
§ 3. НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
И ЖЕСТКОСТЬ БЕТОНОВ
Несущая способность и жесткость изгибаемых
конструкций из шлакошелочного бетона при кратко-
временных и длительных действиях эксплуатацион-
ной нагрузки требует пристального изучения [56].
Кратковременным испытаниям подвергались
балки и плиты ПКЖ, ИИ-03-02 и ПТК на мелко-
зернистом бетоне с супесчаным заполнителем, ха-
рактеристика которых приведена в табл. 44.
Деформации сжатия, растяжения и прочность на
растяжение при изгибе были установлены испытани-
ем неармированных балок. В результате этих испы-
таний получена полная кривая растяжения шлако-
щелочного бетона при изгибе до момента его разры-
ва, установлены предельные деформации растяже-
ния, которые находились в пределе (25—-35) • 10~Б .
С помощью датчиков, тензометров и индикаторов
часового типа, закрепленных на поверхности бетона
166
Таблица 44 Характеристика конструкций
из мелкозернистого шлакощелочного бетона
Конструкции	Марка бетона	Пр£)н/ость Р кгс[см2	Проектные раз- меры, см
Балки	250	180 25	12X20X140
	300	195 25	12X20X230
	450	320 42	10x20X230
Плиты: покрытий	600	410 Е1	146X597X30
перекрытии	550	385 48	156X586X22
	500	350 44	
армированных балок по высоте сечения, измерены
деформации и построены эпюры (рис. 38).
Фактическая несущая способность изгибаемых
элементов согласуется с расчетной (теоретической),
определенной по методике СНиП П-21—75.
Фактические моменты трещинообразования близ-
ки к расчетным и в основном превышают их. Это
можно объяснить хорошей растяжимостью шлако-
щелочного бетона. Моменты трещинообразования
находятся в пределах 0,36—0,74 от разрушающих.
Изменения деформаций сжатой и растянутой зон,
высоты сжатой зоны плит подобны цементно-бетон-
ным.
167
200 e-jfls о /go 200 ею* о wp ею
Для выявления процесса нарастания прогибов,
проявления ползучести бетона сжатой и растянутой
зон, релаксации напряжений при длительном дейст-
вии нагрузки исследовали изгибаемые элементы с
одиночной и двойной арматурой.
В табл. 45 приведены средние опытные данные о
начальных и полных прогибах.
Таблица 45. Средние начальные и полные прогибы балок
из мелкозернистого шлакощелочного бетона состава 1
при длительном действии нагрузки
Характер армирования	Вид испы таний. уровень начальной нагрузки	Грон б В 1 о\е-г за- г^> жени" fo. мм	1 f о	Полный 10 гиб ff, ММ	fP Л	'1 fo
с одиночной F а арматурой 2018 А-П	Жесткость 0,315	1,01	1980	1,93	1030	1.91
	Релаксация 0,323	1,05	1900	—	—	—
С двойной ар- матурой Га-20 18А-П р ’—208 A-I т а	Жесткость 0,415	2.35	850	3.58	560	1,53
	Релаксация 0,515	3,09	648	4,65	430	1,51
Относительные деформации бетона сжатой и
растянутой зон и высоты сжатой зоны балок при
длительном действии нагрузки изменяются подобно
тому, как и в балках на портландцементе.
Рис 38 Изменение деформаций сжатия, растяжения и высоты
сжатой зоны балок.
а, в — для балок с двойной арматурой, б, г — то же, с одиноч-
ной арматурой (по показаниям тензодатчиков ТД, и тензомет-
ров Аистова ТЛ).
169
Изменение коэффициента затухания Ht балок
с одиночной арматурой приведено на рис. 39.
Возрастание прогибов при длительном действии
нагрузки в большой степени зависит от ползучести
бетона сжатой зоны и развития трещин в бетоне
растянутой зоны. Усадка бетона и ползучесть сдвига
Рис. 39. Изменение коэффициента затухания усилий Я/
в балках с одиночной арматурой при постоянном прогибе:
7—5 — значения соответственно для трех элементов; 4 — теоретиче-
ские значения поданным И. И. Улицкого.
арматуры также увеличивает прогиб с течением вре-
мени. Армирование сжатой зоны уменьшает процесс
нарастания прогибов.
Релаксационный процесс изменяет напряженно-
деформированное состояние изгибаемых элементов.
Коэффициент затухания к концу периода наблюде-
ний находится в пределах 0,495—0,6, т. е. начальные
усилия уменьшаются в 1,67—2,02 раза. Для изги-
баемых элементов из портландцементного бетона
усилия, по данным И. И. Улицкого, уменьшаются
в 2—3 раза, а прогибы могут развиваться в еще
большей мере.
§ 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ПРИМЕНЕНИЯ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕГОНОВ
Щелочные компоненты. Промышленность выпус-
кает следующие технические продукты, пригодные
для использования в шлакощелочных вяжущих: со-
170
ду кальцинированную синтетическую (ГОСТ 5100—
73); поташ (ГОСТ 10690—73); едкий натр (ГОСТ
2263—71); едкий калий (ГОСТ 9285—69) ; силикат
натрия растворимый (ГОСТ 8263—56, ГОСТ 8264—
56) марки А (с модулем не выше 2,3). Наиболее
целесообразно для этого наладить выпуск силиката
натрия с модулем 1,0—1,5 по специальным техни-
ческим условиям. Причем исходным сырьем для это-
го стекла следует использовать сульфат натрия, за-
пасы которого в СССР неисчерпаемы.
Кроме того, для шлакощелочных вяжущих пер-
спективным следует считать использование побоч-
ных продуктов производств и природной соды.
Из побочных продуктов к использованию можно
рекомендовать: соду кальцинированную техниче-
скую из нефелинового сырья (ГОСТ 10689—70—
побочный продукт производства глинозема из нефе-
линов и сиенитов); плав соды кальцинированной
(ТУ 6-03-294—71) —побочный продукт капролакта-
мового производства, выпускаемый объединениями
«Азот» Новокемеровским, Северодонецким и Грод-
ненским; пыль электрофильтров клинкерообжи-
гательных печей, общее количество карбонатов
натрия и калия в которой превышает 10%. Такая
пыль может быть получена на многих цементных
заводах. В частности, только на Воскресенском це-
ментном заводе и заводе «Гигант» можно получать
пыль, содержащую 30—50% щелочных карбонатов,
в количестве, достаточном для производства почти
1 млн. м3 шлакощелочного бетона в год; метаси-
ликат натрия — побочный продукт производства
двуокиси титана и глинозема, которого только пер-
вая очередь строящегося Ярегского обогатительного
комбината (Коми АССР) будет выпускать в коли-
честве, достаточном для производства около 2 млн.
м3 шлакощелочного бетона. В Армении уже работа-
171
ет опытная установка завода по производству
глинозема, которая дает 12 тыс. т метасиликата
в год. При пуске завода количество метасиликата
значительно возрастает; плавленая смесь щелочей
(NaOH + КОН) — продукт, получаемый на Березни-
ковском и других содовых заводах.
Номенклатура щелочных отходов и побочных про-
дуктов далеко не исчерпывается данными, перечис-
ленными выше. Известно, что карбонатные соли
щелочных металлов и едкие щелочи широко исполь-
зуются во многих отраслях промышленности — хи-
мической, металлургической, целлюлозной — в ка-
честве химически активных веществ, не входящих
в состав основного продукта, почти полностью вы-
водимых из технологического процесса в составе
отходов производства. Повторное их использование
затруднено, так как процесс регенерации и очистки
промышленных отходов, содержащих щелочи, всег-
да более сложен и дорогой, чем само производство
технического продукта. В результате налицо за!ряз-
нение окружающей среды, так как эти вещества
сливаются в водоемы в том виде, в котором они вы-
водятся из технологического процесса, или, в луч-
шем случае, подвергаются нейтрализации. Для ис-
пользования же их в производстве шлакощелочных
бетонов достаточно путем очистки, не требующей
больших затрат, получать их в концентрированном
состоянии. Процесс концентрации отходов недоро-
гой. Поэтому отраслям промышленности, где имеют-
ся такие отходы, целесообразно организовать их
концентрацию и передачу в промышленность строи-
тельных материалов для использования в производ-
стве бетонов.
Опыт производства бетонов на шлакощелочных
вяжущих при использовании технической соды на
Украине, где обеспечение крупным заполнителем
172
как будто и не является острой проблемой, показал,
что стоимость 1 ти3 такого бетона на 15—40% ниже
стоимости цементного бетона на крупном заполни-
теле. В северных и восточных районах страны, где
отсутствуют необходимые заполнители, экономиче-
ский эффект более значительный (табл. 46). Это
Таблица 46. Сравнительная стоимость шлакощелочиого
И портландцементного бетона в системе
«Главкомигазиефтестрой»
Шлакощелочной бетон
300(0,451 4-50
2100,47 4—70
2100,42| 4-20
50 2-00 0.53 0-8С 0,53 0- 96 —
54 2-16 1,00 1—50 -	— -
- '	0,53 0—95 0,71
44 1-76
5-58
8-25
8-36
12-49
Портландцементный бетон
3000,66 16—13
210 0,52 12-71
0,28 0-50 0,79 6—2022—83
0,36 0-65 0.81 6—35 19—71
Примечание. Стоимость материалов, руб — коп. на 1 м3 бе-
тона марки 300- шлак молотый — 10—00; сода — 40—00; отходы дробле-
ния — 1—50; песок карьера «Ижма» — 1—80, щебень завода «Еельгоп» —
7—86; портландцемент марки <10 — 22—44.
говорит о том, что со временем, когда объем произ-
водства шлакощелочных вяжущих возрастет до
пределов, при которых окажется недостаточно при-
родной соды и щелочных отходов, не исключено
производство технической соды и растворимых ще-
лочных силикатов для этих целей.
173
Гранулированные шлаки. Сырьевая база шлаков
может развиваться за счет увеличения объема гра-
нуляции, так как в настоящее время только немно-
гим больше половины всех огненножидких шлаков
подвергается грануляции.
При этом не все гранулированные шлаки идут на
нужды цементной промышленности.
Структура потребления доменных граншлаков в
1975 г. по УССР была такова, проц.:
Цементная промышленность .	.	.	.46
Стеновые штучные материалы .	.19
Заполнитель в бетоне.	.17,6
Сфера строительства.	.10,7
Местные вяжущие .	.	.	.	,	.1,9
Прочие нужды	.4,8
В 1975 г. доменные гранулированные шлаки
использовались следующим образом, млн. т: на
производство шлакопортландцемента—15,4, на
различные строительные нужды — 17,7. Примерно
на таком же уровне сохранялось соотношение в
структуре распределения граншлаков последние
десять лет. Следовательно, даже без ущерба для
цементной промышленности часть шлака можно
выделить для производства шлакощелочных вяжу-
щих. При этом общий объем производства вяжущих
в стране возрастет.
Если же учесть, что средняя марка шлакопорт-
ландцемента по Союзу составляет 312 кгс/см2, а по
УССР — 293 кгс)см2, то решение вопроса более эф-
фективного использования гранулированных шла-
ков будет на стороне шлакощелочного цемента
марок 400—1000.
Для производства шлакощелочных цементов мо-
гут использоваться также термофосфорные шлаки,
не нашедшие еще широкого применения в цемент-
ной промышленности.
174
Технике-экономические преимущества шлако-
щелочного бетона определяются прежде всего эко-
номичностью шлакощелочных цементов, которая
может быть проиллюстрирована на примере Киев-
ского цементного завода.
Производство шлакощелочного цемента сводится
к помолу шлака со щелочным компонентом или без
него.
Упомянутый процесс по существу не отличается
от помола портланд- или шлакопортландцемента.
Это дает основание экономическую эффектив-
ность шлакощелочного вяжущего определять по из-
менению стоимости этого производства только в час-
ти затрат на материалы по формуле:
Э=СХА,	(28)
где Э — годовой ожидаемый экономический эффект;
С — снижение себестоимости при сравнении произ-
водства шлакощелочного цемента и портландцемен-
та; А — годовой объем выпуска.
В расчете использованы отчетные данные Киев-
ского цементного завода по расходу и стоимости ма-
териалов на 1 т продукции за 1975 год (табл. 47).
Полная себестоимость шлакопортландцемента по
Киевскому цементному заводу составляет 12,24 руб.
Себестоимость 1 т шлакощелочного вяжущего со-
ставит 10,47 руб. при условии, что все остальные
статьи затрат, кроме материалов, не изменяются.
Снижение себестоимости при сравнении производст-
ва шлакощелочного вяжущего и шлакопортланд-
цемента составляет:
(12,24—10,47)= 1,77 руб., или 14,77%.
Тогда ожидаемый годовой экономический эффект
будет иметь выражение:
Э = (12,24 - 10,47) X 282,6 = 500,2 тыс. руб.
175
Таблица 47. Расход и СТОИМОСТЬ материалов на 1 г йлако-
иортландского и шлакощелочного цемента
Наименование материала	Расход на 1 д г	Цена на 1 ш. руб	Стоимость, руб.
	Шлакопортландцемент		
Шлак Клинкер Гипс	0.340 0,630 0.030	5,70 12,80 4.70	1,94 8,07 0,14
Итого			10,15
	Шлакощелочной пемент		
Шлак Сода	0,935 0,065	5,70 47,08	5,33 3,05
Итого			8,38
ДС= 10,15—8,38= 1,77 руб.
Кроме того, при переводе Киевского цементного
завода, производящего 282,6 тыс. т шлакопортланд-
цемента, на шлакощелочное вяжущее высвобожда-
ется 178,04 тыс. т клинкера. Из него можно допол-
нительно изготовить 201,18 тыс. т клинкерного
портландцемента.
Ориентировочная прибыль от производства порт-
ландцемента из освободившегося клинкера соста-
вит:
77=201,18-16,00—178,04-15,25 = 503,8 тыс. руб.,
где 16,00—оптовая цена 1 т портландцемента,
руб.; 15,25 — то же, 1 т шлакопортландцемента
Киевского цементного завода, руб.
176
Суммарный экономический эффект от производ-
ства 282,6 тыс. т шлакощелочного цемента на Киев-
ском цементном заводе по этим двум мероприятиям
находим расчетом:
500,2 + 503,8= 1004,Отыс. руб.
Расчет произведен при условии, что в стоимости
компонентов учтены транспортные издержки. Если
производство шлакощелочного цемента максималь-
но приблизить к источникам сырья, то экономиче-
ский эффект соответственно возрастет.
Таким образом, стоимость шлакощелочного це-
мента на 14,77% ниже стоимости шлакопортландце-
мента. Эффект на 1 т шлакощелочного цемента с
учетом прибыли от переработки освободившегося
клинкера в портландцемент составит 1004,0:282,6 =
= 3,55 руб., или 29 %.
Кроме того, его применение расширяет сырьевую
базу заполнителей, позволяет сократить транспорт-
ные расходы и снизить стоимость бетона.
Из приведенных данных можно заключить, что
шлакощелочные цементы и бетоны имеют достаточ-
ную сырьевую базу и обладают значительными тех-
нико-экономическими преимуществами перед шла-
копортландцементными.
ЛИТЕРАТУРА
1	. Безрук В. М. Теоретические основы укрепления грунтов
цементами. М., Автотрансиздат, 1956.
2	. Бетехтин А. Т. Минералогия. М., Госгеолиздат, 1950.
3	. Гинзбург И. И., Рукавишникова И. А. Минералы древ-
ней коры выветривания Урала. М., АН СССР, 1951.
4	. Глуховский В. Д. Вяжущее. Авторское свидетельство
№ 448894, 1958. Бюллетень № 42 от 15/XI. 1974 г.
5	. Рлуховский В. Д. Грунтоцементы. Авторское свидетельст-
во № 451659, 1958. Бюллетень № 44 от 30/XI. 1974 г.
6	. Глуховский В. Д. Грунтосиликаты. Киев, Госстройиздат,
1959.
7	. Глуховский В. Д., Петренко И. Ю. Грунтосиликаты.
«Строительство и архитектура», 1962, № 11.
8	. Глуховский В. Д. Грунтоцементы. Доклад на XXI науч-
но-технической конференции профессорско-преподавательского
состава КИСИ. Киев, КИСИ, 1960.
9	. Глуховський В. Д. Грунтосилшати. «Ольське будзвницт-
во», 1963, № 4.
10	. Глуховский В. Д. и др. Тезисы докладов на Республи-
канской научно-технической конференции по исследованию и
внедрению в производство и строительство новых строитель-
ных материалов — грунтосиликатов. Киев, КИСИ, 1964.
11	. Глуховський В. Д., Пашков I. О., Ростовська Г. С. Кон-
струкцп з грунтосилткатного бетону. «Бувдвелып матер!али 1
конструкцп», 1964, № 3.
12	. Глуховский В. Д., Пашков И. А., Яворский Г. А. Новый
строительный материал. «Бюллетень технической информации»
Главкиевстроя, № 2. К., 1957.
13	. Глуховський В. Д. Грунтосилжатш вироби i конструкцп.
Ки1в, «Бупдвельник», 1967.
14	. Глуховський В. Д., Петренко 1. Ю., Скурчинська Ж. В.
Про синтез кристалзчиих лучних алюмосил!кат1в. ДАН УРСР,
Сер1я Б, № 5. КиТв. «Наукова думка», 1968.
1Д
15	Глуховский В Д и др Материалы I] республиканской
научно технической конференции по грунтосиликатам Киев,
1968
16	Глуховський В Д, Гончаров В В Грунтосил1катн1 бе-
тони в протизсувному буд1вництв1 «М1ське господарство Укра!
ни», 1966, № 3
17	Глуховский В Д, Пашков И А , Старчевская Е А , Ро
стовская Г С Грунтосиликатные бетоны для гидротехническо
го и водохозяйственного строительства «Гидротехническое
строительство» 1967, № 2
18	Глуховский В Д, Пахомов В А, Соколов И С Несу
щие конструкции из грунтосиликатного бетона «Производство
строительных работ, материалов и расчет конструкций» Труды
Кишиневского политехнического института Вып 7 Кишинев,
1967
19	Глуховский В Д, Петренко И Ю, Скурчинская Ж В
К вопросу изготовления изделий для ирригационных систем
методом низкотемпературной термальной обработки «Строи
тельное производство» Вып VIII Киев, «Будшельпик», 1968
20	Глуховський В Д, Пашков Г О, Старчевська О О,
CiKopcbKUil О М Грунтосил1катн1 бетони для градирень «Бу-
Д1вельн1 матершли 1 конструкцн» 1966, № 4
21	Глуховский В Д и др Республиканские технические
условия на приготовление и приемку сборных эксперименталь-
ных изделий из грунтосиликатного бетона для ирригационного
строительства (РТУ 153—65) Киев, Госстрой УССР, 1965
22	Глуховский В Д и др Временные технические условия
на изготовление изделий из грунтосиликатного бетона для
сельского строительства (ВТУ 01—1969) Киев, Министерство
сельского строительства УССР 1969
23	Глуховский В Д и др Теоретические основы грунте
силикатов Межвузовская республиканская конференция по
строительным материалам и архитектуре Тезисы докладов
Киев, КИСИ, 1967
24	Глуховський В Д, Гончаров В В, Файнбурд В М Ро-
бота грунтосил1катного бетону у пдротехшчних конструкцшх
«Буд1вельн1 матершли 1 конструкцн», 1968, № 4
25	Глуховський В Д, Пашков 1 О, Старчевська О О
Грунтосил1катн1 бетони «С1льське бущвництво», 1968, № 3
26	Бакланов Г М, Глуховский В Д, Кругляк С Д, Ма-
кедон Н Л Вяжущее Авторское свидетельство № 214370,
1966, Бюллетень № 11 от 20 III 1968
27	Глуховский В Д, Пашков И А, Старчевская Е А,
Сикорский О Н. Ячеистый бетон Авторское свидетельство
№ 214367, 1966 Бюллетень № 11 от 20 III 1968
179
28	. V. Ь. Cluchovsky. Alkalischlackenbeton Baustoff Indu-
strie. B. Heft 3 veb. Verlag fur Bauwesen Juni 1974, Berlin.
29	ГлуховскийВ. Д., Рунова P. Ф. Гидравлическая актив-
ность стекловидных щелочных алюмосиликатов ДАН УССР,
серия Б, № 5, 19/1
30	Глуховский В. Д., Рунова Р. Ф Использование полево-
шпатных пород в автоклавных материалах «Буд1велып матерь
али 1 конструкци», 1971, № 5
31	Глуховский В. Д., Курена Г. И., Ракша В А. и др. Ис-
пользование отходов в производстве шлакошелочных бетонов
Материалы конференции по проблемам комплексного исполь-
зования в народном хозяйстве республики отходов горнообога-
тительных, коксохимических и металлургических предприятий
Вып 5, Киев, 1972
32	Глуховский В. Д, Гайдукевич Г. Е., Дидусенко Т. М
и др. О перспективных направлениях комплексного использова-
ния отходов горнообогатительных и металлургических предпри-
ятий Материалы конференции по проблемам комплексного
использования в народном хозяйстве республики отходов
горнообогатительных, коксохимических и металлургических
предприятий Вып 4, Киев, 1972
33	Глуховский В. Д, Смосаренко С. А., Румына Г. В.
Шлакошелочные бетоны на основе суглинистых грунтов В сб
«Основания и фундаменты» Вып 5 Киев, «Будщельник», 1972
34	Глуховский В. Д, Боженов П И, Рунова Р Ф. Эффект
упорядочения структуры Тезисы докладов секции «Строитель-
ные материалы и строительное производство» XXXI научной
конференции ЛИСИ Л , 1973.
35	ГлуховскийВ Д Некоторые предположения по прогнози-
рованию развития производства силикатных материалов Ма-
териалы научной конференции по прогнозу развития строитель-
ной индустрии промышленности строительных материалов и их
сырьевой базы СОПС АН УССР. К, 1973
36	Глуховский В Д, Рунова Р. Ф. Получение автоклавных
материалов с применением активизаторов В сб : «Совершен-
ствование производства крупноразмерных изделий и кон
струкций из бетонов автоклавного твердения» М, 1973
37	Глуховский В Д, Петренко И. К), Скурчинская Ж. В.
Взаимодействие глинистых минералов с гидроокисью натрия
В сб • «Наука и техника в городском хозяйстве» Вып XXXIV.
Киев, «Буд1вельник», 1973
38	Глуховский В Д, Курена Р Н., Ростовская Г С,
Ракша В А Коррозионная стойкость шлакощелочных бетонов
Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания
180
ЙО защите строительных материалов и конструкций от корро-
зии Киев, «Буд1вельник», 1973
39	Глуховский В. Д., Рунова Р. Ф. Эффект упорядочения
структуры силикатных систем. Реферативная информация о за-
конченных научно-исследовательских работах в вузах УССР.
Вып 7 Киев, «Вица школа», 1973
40	Глуховский В. Д., Ростовская Г. С, Ракша В А., Ку-
репа Р. Н. Шлакощелочные вяжущие и бетоны Сб. научных
трудов Магнитогорского металлургического института
Вып 119. Магнитогорск, 1973
41	. Глуховский В. Д., Сикорский О. Н. Авторское свидетель-
ство «Вяжущее», № 245629, 1966 Бюл № 19 ot4/VI 1969
42	. Глуховский В. Д., Петренко И. Ю., Скурчинская Ж. В.
Авторское свидетельство «Грунтоцемент на основе дисперсных
грунтов и соединений щелочных металлов» № 245627. Бюлле-
тень № 19 от 4/VI 1969.
43	Глуховский В. Д и др Исследование щлакощелочного
вяжущего и бетонов на основе электротермофосфорных шла-
ков. Материалы V координационного совещания по использо-
ванию электротермофосфорных шлаков КазССР Алма Ата,
1975.
44	. Глуховский В. Д. и др. Использование отходов промыш-
ленности и комплексное решение проблемы строительных мате-
риалов. Материалы III научной конференции «Проблемы по-
вышения эффективности производства и развития производи-
тельных сил Коми АССР Сыктывкар, 1973
45	Глуховский В. Д., Пополов А. С., Чиркова В. В. Вяжу-
щие материалы на основе шлаков ГЭС «Сельское строительст-
во» М, 1973
46	Глуховский В. Д., Ракша В. А., Ростовская Г. С.,
Ильин В П. Вяжущее щлакощелочное ТУ7 61 УССР 181—74.
Украинское отделение Госстандарта СССР, 1974.
47	. Глуховский В. Д., Ракша В. А., Ростовская Г. С.,
Ильин В. И. Изделия бетонные и железобетонные на шлако-
щелочном вяжущем ТУ 67 УССР 182—74 Украинское отделе-
ние Госстандарта СССР, 1974
48	. Гончаров В. В., Ильин В П. Исследование коэффициен-
та фильтрации гидротехнического грунтосиликатного бетона
Сб «Гидравлика и гидротехника» Вып 8 К, «Техника», 1969
49	Елисеев И. А Метаморфизм Л., Изд во Ленинградско-
го университета, 1959
50	Жилин А И. Растворимое стекло, его свойства, полу-
чение и применение Свердловск М, ГОНГИ, 1939.
51	. Журавлев В. Д. Химия вяжущих веществ Л, Госхим-
издат, 1952.
181
52	Ильенко В М, Лисица 3 М и др Ёесщебеночнос
набрызг-бетонирование горных выработок смесями на основе
шлакосиликатных вяжущих «Горный журнал», 1966, № 7
53	Климанова Е. А Автоклавное жидкое стекло Материа-
лы координационного совещания по вопросам производства и
применения жидкого стекла в строительстве Киев, 1962
54	. Константинов В. В, Пужанов Г. Т. Высокопрочные
быстротвердеющие шлакосиликатные бетоны для сборных
железобетонных конструкций «Бетон и железобетон», 1960,
№ 10
55	Пахомов В Л Экспериментальные исследования физи-
ко-механических свойств грунтосиликатного бетона при кратко-
временных нагрузках «Вопросы совершенствования строитель-
ных конструкций и производства работ» Труды Кишиневского
политехнического ин га Вып 4 Кишинев, 1965
56	Пахомов В. А Изгибаемые конструкции из грунтосили-
катного бетона и их расчет при кратковременных и длительных
нагрузках «Вопросы совершенствования строительных кон-
струкций и производства работ» Труды Кишиневского политех
нического ин та Вып 4, Кишинев, 1965
57	Пухальский Г. В, Носенко Т. Ф Высокоактивные вяжу-
щие на основе тонкомолотых гранулированных шлаков «Стро
ительные материалы», 1970, № 3
58	Сиверцев Г Н. Пробужденный бетон Киев — Львов,
Гостехиздат УССР, 1950
59	С1корський О М. Методика проектування власгивостей
грунтосилжатних бетошв «С1льське буд1вництво», 1967, № 8
60	Уткин В И. Бетоны на основе стеклошлакового вяжу-
щего Известия Молдавского филиала АН СССР 16(84) 1961
61	A Kuhl Zement-Chemie, band III ved verlag Thecnik
Berlin, 1958
62	A O. Purdon The Action of alkalis on blastfurnace slag
Journal of the Sosiety of Chemical Industry Volume 59 Septem-
ber, 1940
63	Шахмуратьян Э А Исследование технологии и свойств
тяжелых бетонов на шлакощелочном вяжущем Автореферат
диссертации на соискание ученой степени канд техн наук М,
1975
64	Решения IV научно-технической конференции по шлако-
шелочиым вяжущим, бетонам и конструкциям Киев, Укрорг-
техсельстрой, 1977
65	Жукова Р С, Круглицкий Н И., Глуховский В. Д.
Исследование продуктов взаимодействия глинистых минералов
с гидроокисью калия Известия АН СССР «Неорганические
материалы», т VIII, № 11, 1972
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....	.	.	.	.	.	3
Глава 1. Теоретические основы щелочных я щелочно-
щелочноземельных цементов и бетонов	7
§ 1	Горные породы, щелочные и щелочно щелочно
земельные пементы как их аналоги	7
§ 2	Щелочная среда как основное условие гидратации
вяжущих веществ	10
§ 3	Вяжущие на основе соединении щелочных металлов 13
§40 гидратационной способности соединений щелоч-
ных металлов	16
§ 5 Зависимость активности шлаковых вяжущих ве-
ществ от pH среды	20
Глава II Шлакощелочиые	цементы	.	...	23
§ 1	Вяжущие на основе шлаков и соединений щелочных
металлов	.	23
§ 2	Шлакощелочные цементы	27
§ 3	Цементы на синтетических стеклах	34
§ 4	Взаимодействие соединений щелочных металлов
с силикатами	42
§ 5	Влияние продуктов взаимодействия щелочей со
стекловидными алюмосиликатами	на	активность
шлакощелочных цементов	46
§ 6	Влияние продуктов взаимодействия щелочей с ми
нералами глин на активность шлакощелочных ма-
териалов	57
§ 7	Фазовые изменения продуктов гидратации шлако
щелочных цементов при нагревании	60
§ 8	Физике химические представления о механизме про
цессов гидратации и структурообразования в шла-
кощелочных вяжущих	71
Образование водостойких щелочных гидратов	71
Процессы гидратации	73
Глава III Шлакощелочные бетоны	77
183
§ 1.	Основные характеристики компонентов ...	77
§ 2.	Факторы, влияющие на свойства шлакощелочиых
бетонов............................................. .81
§ 3.	Принципы подбора составов бетонов	,	92
§ 4.	Прочностные свойства бетонов.	ПО
§ 5.	Упругопластические свойства бетонов	116
§ 6.	Объемные деформации	.122
§ 7.	Ползучесть бетона .......	.126
§ 8.	Основные характеристики шлакощелочных бетонов	132
§ 9.	Сцепление бетона с арматурой и ее сохранность	139
§ 10.	Физико-технические свойства бегонов	141
§ 11.	Эксплуатационные свойства бетонов	.	.	.	144
Глава IV. Изделия и конструкции из шлакощелочных
бетонов.	.153
§ 1.	Технология производства шлакощелочных бетонов 153
§ 2.	Опыт производства конструкций и изделий	157
§ 3.	Несущая способность и жесткость бетонов .	.	166
§ 4.	Технико-экономическое обоснование применения
шлакощелочиых бетонов.	.170
Литература.	.178
Виктор Дмитриевич Глуховский,
Владимир Александрович Пахомов
Шлакощелочные цементы и бетоны
Редактор С. К. Овчаренко
Обложка художника А. И. Пустовита
Художественный редактор Н. Г. Аникина
Технический редактор О. Г. Шульженко
Корректор Н, А Малахова
ИБ № 540 Сдано в набор 24. 06 77. Подп в печ. 10. 01.78. БФ 10662.
Формат 70X1007.2. Бумага типогр № 1. Лит. гарн. Выс печ. Усл печ. л.
7,42 Уч.-изд л 8.22 Тираж 5Э00 экз Заказ 7—1450. Цена 55 коп
Издательство «Будшельннк», 252601, Киев-3, ГСП, Владимирская, 24
Киевская фабрика печатной рекламы РПО «Полиграфкиига» Госком-
издата УССР, 252067, Киев-67, Выборгская,84.
Параметры хранения и OSR
Оцифрованный вариант издания хранится в «Электронной библиотеке
строителя».
Доступ в «Электронную библиотеку строителя» свободный, бесплатный,
беспарольный и без каких либо предварительных условий по электрон-
ному адресу:
www.allbeton.ru
Оцифровку издания осуществляли:
Сергей Ружинский
Юрий Ружинский
Александр Раенко
МП «Городок»
ул. Чкалова 1
г. Харьков
Украина
тел/факс +38 (057) 315-32-63
E-mail: rvginski@aDOrt.ru
дата последней редакции - 23.03.06