Причинами разрушения стекловолокна в цементной матрице могут быть кристаллизационное давление, создаваемое в процессе твердения цементного камня ростом гидратных новообразований в устьях трещин и микродефектах поверхности волокон, а также выщелачивание и разрушение кремнекислородного каркаса в поверхностных слоях волокна щелочесодержащей фазой цемента. Причем, эти причины могут иметь место одновременно, но в зависимости от условий один из процессов может преобладать. К настоящему времени получение долговечных стеклоцементных композиций идет по нескольким направлениям, а именно: • создание специальных щелочестойких стекловолокон; • разработка эффективных защитных покрытий для стекловолокна; • обработка стеклоцементных конструкций различными составами и способами; • создание новых видов малощелочных вяжущих, неагрессивных по отношению к стекловолокну, или модифицирование известных вяжущих с помощью различных добавок для снижения агрессивного воздействия на волокна, Одним из наиболее перспективных направлений по созданию долговечных стеклоцементных композиций является применение неагрессивных по отношению к стекловолокну вяжущих. Первостепенную роль в создании композиционных материалов армированием волокнами играет правильный выбор волокон и вяжущего» В связи с этим при выборе необходимо учитывать не только технологичность, прочность, экономичность, но и долговечность, которая тесно связана со стойкостью волокон в матрице и их адгезией к ней. Основным условием этого являются применение вяжущих систем с таким показателем рН, при котором в первые сроки твердения может проявляться гидравлическая активность волокон, а в последующем создаются условия пассивации волокон, что обеспечивается понижением рН. Этим условиям в наибольшей степени отвечают смешанные гипсовые вяжущие: гипсоцементно-пуццолановые, композиционные гипсовые вяжущие низкой водопотребности, характеризующиеся достаточной водостойкостью, быстротой твердения, возможностью регулирования концентрации гидроксида кальция, а значит и показателя рН в разные периоды твердения. Смешанные гипсовые вяжущие, содержащие кроме гипсового вяжущего, портландцемент и аморфный кремнезем (ГЦПВ. ФГЦПВ, КГБ), наиболее удобны для получения волокно-содержащих композиций, т. к меняя соотношения между компонентами и подбирая исходные компоненты, можно получить вяжущие, характеризующиеся различной концентрацией гидроксида кальция, разным значением рН среды, определенные сроки твердения. Значения рН и величина концентрации гидроксида кальция зависят от содержания портландцемента и кремнеземистой добавки и ее активности. От этих же факторов в значительной степени зависят прочность и водостойкость затвердевшего вяжущего. Исходя из этого, композиционные гипсовые вяжущие низкой водопотребности (КГБ) являются наиболее перспективными для получения композиций на основе минеральных волокон. Это обусловлено тем, что КГБ содержат небольшое количество цемента (10 - 15%), различные по активности кремнеземистые добавки, позволяющие регулировать концентрацию гидроксида кальция и рН среды в нужных пределах. С этих же позиций достаточно привлекательным является фосфогипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ФГЦПВ). Были проведены исследования по установлению концентрации СаО и щелочности среды при твердении различных вяжущих. Полученные результаты свидетельствуют, что в отличие от портландцемента значения концентрации СаО и рН в твердеющих системах ФГЦПВ и КГБ значительно ниже с очевидной тенденцией к снижению в процессе длительного твердения. Уже к 28 суткам твердения значения рН в среде ФГЦПВ и КГБ близки к значениям водородного показателя многих волокон. Определение рН водных вытяжек некоторых волокон показали, что алюмоборосиликатное стекловолокно имеет рН, равный 6,75, щелочное — 8Д минераловатное — 8,5...8,8. Таким образом, матрицы на основе ГЦПВ и КГБ являются значительно менее агрессивными по отношению к минеральным волокнам, чем цементная матрица. Известно, что минеральные волокна при определенных условиях могут проявлять химическую активность, т. е. взаимодействовать с гидроксидом кальция. Для выяснения этого явления были проведены соответствующие эксперименты. Гидравлическую активность оценивали по изменению прочности при сжатии на образцах, приготовленных из смеси исследуемого вяжущего с добавкой молотого волокна и водо-твердом отношении, равном 0,55. Результаты этих исследований подтвердили, что все виды волокон обладают гидравлической активностью. Причем активность повышается с увеличением удельной поверхности молотого волокна. Таким образом, выполненные исследования доказывают, что на основе смешанных водостойких вяжущих и минеральных волокон можно получать прочные и долговечные композиты, управляя процессами твердения, регулируя щелочность среды твердеющего вяжущего в зависимости от видов применяемых волокон и компонентов. |