4.6 Неконтролируемое самопроизвольное расширение

Помимо равномерного объемного расширения, не сопровож­дающегося значительными внутренними напряжениями, в твер­деющем цементном камне могут происходить процессы, со­провождающиеся неравномерным расширением и растрескиванием.

Оксидное расширение наблюдается в тех случаях, когда в портландцементном клинкере содержится недопустимо большое количество несвязанных оксидов кальция (более 2 % к массе клинкера) или магния (более 5 % к массе клинкера). В процессе обжига клинкера при обычных для производства портландцемента температурах 1400—1500 °С эти оксиды при­обретают плотную структуру и очень медленно реагируют с во­дой. Образующиеся при этом соответствующие гидроксиды Са(ОН)2 и Mg(OH)2 вызывают местное увеличение объема твердой фазы в уже сформировавшейся и потерявшей способ­ность к пластической деформации структуре цементного камня. Это приводит к появлению внутренних напряжений и растрески­ванию цементного камня.

Несвязанный оксид кальция в обожженном клинкере оста­ется в тех случаях, когда для данной продолжительности и тем­пературы обжига количество СаС03 в сырьевой смеси было больше допустимого (высокий коэффициент насыщения КН). В современном производстве это случается редко. Свободный оксид магния появляется в результате обжига сырьевой смеси с примесью магнезита или доломита. Такие примеси содержатся во всех карбонатных породах, поэтому для производства порт­ландцемента выбирают те из них, в которых количество магне­зиальных примесей ограничено.

Гипсовое расширение — следствие неправильной до­зировки гипса. Если при помоле портландцемента гипса вве­дено больше, чем может быть химически связано в фазы AFm и AF/ на ранней стадии твердения, то, образуясь на поздней стадии твердения, эти фазы вызывают неравномерное расшире­ние (их кристаллы имеют вид удлиненных призм или игл) и растрескивание цементного камня.

Щелочное расширение возникает при повышенном содержании в клинкере оксидов щелочных металлов. Оксиды связаны в алюмоферритной фазе, а также в сульфатах. Выде­ляясь в процессе гидратации, они вступают в химические реак­ции с активными минеральными и другими добавками и вызы­вают неравномерное расширение цементного камня.