K emi čito to- t - o-a - lkalická reakce kameniva v v betonu onu onu další možnosti t ř i ešení

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "K emi čito to- t - o-a - lkalická reakce kameniva v v betonu onu onu další možnosti t ř i ešení"

Lucie Musilová
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Křemičito-alkalická reakce kameniva v betonu další možnosti řešení Z práce na grantu MD v roce :50:30 1

2 Příčiny vzniku AKR AKR má několik fází 1. Rozpouštěníalkalických síranů během hydratace 2. Při reakci cementu s vodou vznikají z hlavních slínkových minerálů, např. alitu, C-S-H fáze aportlandit, např. podlenásledující rovnice: Rovnice1: 2(3CaO CaO.SiO 2 )+7H 2 O-> 3CaO CaO.2SiO 2.4H 2 O+3Ca(OH) 2 Současně přecházejí alkalické sulfáty do roztoku areagují svznikajícím portlanditem, vznikléalkalické hydroxidy napadají zrna reaktivního kameniva Rovnice2: K 2 SO 4 +Ca(OH) 2 ->CaSO 4 +2KOH Rovnice3: 2KOH +SiO 2 +nh 2 O->K 2 SiO 3.nH 2 O(hydroxikřemičitý gel) Rovnice 4: K 2 SiO 3.nH 2 O + Ca(OH) 2 + n H 2 O - > CaSiO 3.nH 2 O + 2 KOH (nevratné, spojeno svelkým nárůstem objemu) 3. Celý sled chemických reakcí se může za vhodných podmínek opakovat a je nevratný, vzrnech kameniva avcementové matrici dochází tak ke vzniku tahových napětí, které vedou až krozrušení struktury betonu :50:30 2

3 Cílem našich prací bylo vybrat a otestovat materiály, které mohou svými vlastnostmi bránit vzniku a průběhu AKR tím, že sníží alkalitu roztoku v pórech cementové matrice a samy vážou vápník do CSH-struktur dříve, než by v důsledku AKR došlo ke škodám na betonovém díle. Pro tento účel byly vybrány látky přírodní, upravené i vznikající jako vedlejší produkty z metalurgických procesů a z energetiky Jsou to: vysokopecní struska Třinec černouhelný popílek Dětmarovice hnědouhelný popílek Opatovice spongilit Zeměchy spongilit Nové Strašecí metakaolin MEFISTO L05 (ČLUZ) Mikrosilika Elkem msc 940 U-S (BASF) vysokoprocentní vápence (vlastní zdroje cementáren) :50:30 3

4 Testování vybraných materiálů pokračovalo dalšími zkouškami scementy CEM Ize všech cementáren ČR na reaktivním kamenivu andesit Tepličky a droba Chornice jednak už osvědčenou metodou podle TP 137 zkouška podle upravenéastm C ,jednak podle ČSN Výsledky zkoušek jsou vnásledujících tabulkách agrafech. Vrámci prací na uvedeném grantu MD ČR byla sledována řada korelací mezi testovanými parametry.významné korelace byly zjištěny pouze mezi pucolanitou cementu vyjádřenou jako alkalita roztoku nad cementem a výsledky dilatometrických zkoušek ataké mezi alkalitou výluhu ztělísek ze ztvrdlé cementové pasty a výsledky dilatometrických zkoušek. Dle předpokladů nejvýznamnější korelace byla zjištěna mezi výsledky dilatometrických zkoušek podle ASTM C a výsledkydilatometrickýchzkoušek podle ČSN :50:30 4

5 :50:30 5

6 :50:30 6

7 :50:30 7

8 pucolanita cementových směsí řada C CaO (mmol/l) teoretická křivka C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C OH - (mmol/l) :50:30 8

9 :50:30 9

10 prodloužení v % délky 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 Alkalická rozpínavost kameniva dilatometrická zkouška rozpínání cementové malty podle ASTM C cement: CEM I 52,5 R Čížkovice kamenivo: andezit Tepličky 0-4 mm koncentrace NaOH: 40 g/l C0 CEM I 42,5 R C1 CEM I + 30 % vysokopecní strusky C2 CEM I + 30 % popílku EDě C3 CEM I + 30 % popílku EOp C4 CEM I + 30 % spongilitu Zeměchy C5 CEM I + 30 % spongilitu Nové Strašecí C6 CEM I + 10 % metakaolinitu ČLUZ C7 CEM I + 10 % mikrosiliky ELKEM 0,8 C8 CEM I + 30 % vápence VČS 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, zkušební termín (den) :50:30 10

11 prodloužení v % délky 0,700 0,600 0,500 0,400 Alkalická rozpínavost kameniva dilatometrická zkouška rozpínání cementové malty podle ČSN cement: CEM I 52,5 R Čížkovice kamenivo: andesit Tepličky C0 CEM I 52,5 R C1 CEM I + 30 % vysokopecní strusky C2 CEM I + 30 % popílku EDě C3 CEM I + 30 % popílku EOp C4 CEM I + 30 % spongilitu Zeměchy C5 CEM I + 30 % spongilitu Nové Strašecí C6 CEM I + 10 % metakaolinitu Nové Strašecí C7 CEM I + 10 % mikrosiliky ELKEM C8 CEM I + 30 % vápence VČS 0,300 0,200 0,100 0, zkušební termín (měsíc) :50:30 11

12 :50:30 12

13 :50:30 13

14 prodloužení v % délky 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 Alkalická rozpínavost kameniva dilatometrická zkouška rozpínání cementové malty podle ASTM C cement: CEM I 52,5 R Čížkovice kamenivo: droba Chornice 0-4 mm koncentrace NaOH: 40 g/l C0 CEM I 42,5 R C1 CEM I + 30 % vysokopecní strusky C2 CEM I + 30 % popílku EDě C3 CEM I + 30 % popílku EOp C4 CEM I + 30 % spongilitu Zeměchy C5 CEM I + 30 % spongilitu Nové Strašecí C6 CEM I + 10 % metakaolinitu ČLUZ 0,8 C7 CEM I + 10 % mikrosiliky ELKEM 0,7 C8 CEM I + 30 % vápence VČS 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, zkušební termín (den) :50:30 14

15 Alkalická rozpínavost kameniva dilatometrická zkouška podle ČSN cement: řada cementů Čížkovice kamenivo: droba Chornice, 0-4 mm prodloužení (% délky) 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 C0 CEM I 52,5 R C1 CEM I + 30 % vysokopecní strusky C2 CEM I + 30 % popílku EDě C3 CEM I + 30 % ppílku EOp C4 CEM I + 30 % spongilitu Zeměchy C5 CEM I +30 % spongilitu Nové Strašecí C6 CEM I + 10 % metakaolinitu ČLUZ C7 CEM I + 10 % mikrosiliky ELKEM C8 CEM I + 30 % vápence VČS 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0, zkušební termín (měsíc) :50:30 15

16 :50:30 16

17 :50:30 17

18 :50:30 18

19 :50:30 19

20 Jiné významné korelace nebyly zjištěny, tedy ani mezi obsahem alkálií vcementech avýsledky dilatometrických zkoušek.. Zdálo by se, že výsledek tohoto šetření je vrozporu spříčinou aprůběhem AKR. Tento rozpor je pouze zdánlivý. Dilatometrické zkoušky byly navrženy a jsou primárně určeny ktestování reaktivity kameniva. Při zkoušce jsou alkálie do reakčního systému dodávány zvenčí v přebytku, takže alkalie obsažené v cementu nemohou výsledek nijak významně ovlivnit. Oto více se při dilatometrických zkouškách projevuje vliv přísad na celkovou alkalitu kapaliny vpórech cementové matrice a na start aprůběh průběhakr AKR :50:30 20

21 Dilatometrické zkoušky byly prováděny na všech řadách cementů, jejich výsledky byly shodné svýsledky dosaženými na řadě C. S ohledem na omezený rozsah přednášky je zde proto neuvádíme. Platí zde i nadále již dříve vyslovené hodnocení jednotlivých přísad: Nejlepších výsledků bylo dosaženo soběma spongility a s hnědouhelným popílkem z elektrárny Opatovice. To ale vůbec neznamená, že by ostatní zkoušené přísady nebyly použitelné. Vsoučasné době jsou trendy používat kpotlačení AKR lithné soli. Nejčastěji se jedná odusičnan lithný. VČR ČRse ale žádné lithné soli jako surovina ani jako odpad v dostatečné míře nevyskytují. Bylo by nutno je poměrně draho dovážet. Kromě toho nejsou zatím dostatečné zkušenosti s případným vyluhováním lithia do spodních apovrchových vod :50:30 21

22 Závěrem K potlačení nastartování AKR v betonech je nejsnazším a vnašich podmínkách inejlevnějším postupem využití přísad do cementu, vyznačujících se vysokým obsahem reaktivního SiO 2. Význačnou vlastností těchto materiálů je jejich pucolánová aktivita Má-li reaktivní kamenivo být použito k výrobě betonu v aplikacích, kde hrozí nastartování AKR, musí použitý cement vykazovat význačnou pucolanitu. Proto v takových případech by měla tato zkouška být vždy prováděna :50:30 22

23 DĚKUJI ZA POZORNOST :50:30 23

Podobné dokumenty

Omezení vzniku křemičito- alkalické reakce kameniva vbetonu Ačkoliv je beton obecně pokládán za velmi trvanlivý a odolný stavební materiál, není tomu vždy tak. Zpraxe je známa řada poruch staveb z betonu,