Chemiczna weryfikacja ilości cementu w mieszankach cementowo-gruntowych

Założenia i metodyka

W skład mineralny cementu portlandzkiego i cementów portlandzkich z dodatkami, które mogły być użyte do przedmiotowej stabilizacji gruntu, wchodzą m.in. krzemiany, gliniany i żelazogliniany wapnia. W procesie wiązania cementów z wodą składniki te ulegają reakcjom chemicznym i procesom fizycznym [6]. Produktami wiązania są głównie uwodnione krzemiany i gliniany wapnia oraz wodorotlenek wapnia, który z dwutlenkiem węgla obecnym w atmosferze tworzy węglan wapnia. Stwierdzenie w pobranych próbkach obecności równocześnie wszystkich wymienionych produktów wiązania cementu, ewentualnie również pozostałości samych minerałów cementowych (w przypadku, gdyby nie weszły całkowicie w reakcje wiązania), stanowi dowód wprowadzenia cementu do gruntu w procesie jego stabilizacji.

Powszechną metodą służącą do identyfikacji związków chemicznych i oznaczania składu mineralnego jest analiza rentgenowska. Jednakże w przedmiotowym przypadku bezpośrednie oznaczenie wymienionych produktów wiązania i minerałów cementowych w pobranych próbkach gruntu metodą analizy rentgenowskiej nie jest niemożliwe. Wynika to z równoczesnego wystąpienia następujących faktów:

• jak stwierdzono podczas obserwacji makroskopowych i wstępnych badań chemicznych pobranego gruntu, ma on złożony skład mineralny, a ponadto różny w próbkach pobieranych z różnych lokalizacji,
• brak jest próbek porównawczych pobranych w tych samych miejscach przed czynnością mieszania z cementem,
• relatywnie mała ilość cementu, która według założeń miała być wprowadzona do stabilizowanego gruntu (7% wag.), a więc i ilość produktów jego wiązania jest stosunkowo mała, co wpływa na to, że przy tak złożonym składzie mineralnym gruntu efekty, na których opiera się identyfikacja tych produktów, byłyby słabo wykształcone i trudne do jednoznacznego zidentyfikowania.

W związku z powyższymi ograniczeniami wykorzystano metodę pośrednią weryfikacji ilości wprowadzonego cementu. Bazując na fakcie, że składnikami cementu portlandzkiego i cementów portlandzkich z dodatkami są związki wapnia, przyjęto, że orientacyjnym wskaźnikiem wprowadzenia tych cementów do gruntu może być ilość wapnia w pobranych próbkach, przynajmniej w takiej ilości, jaka teoretycznie wynikałaby z wprowadzenia do gruntu 7% wag. cementu użytego przez wykonawcę stabilizacji. Należy jednak wziąć pod uwagę, że rodzimy grunt również w swoim pierwotnym składzie może zawierać minerały wapniowe. Z próbek cementogruntu wypreparowano materiał do oznaczenia:

• strat prażenia suchego gruntu,
• ilości związków rozpuszczalnych w kwasie solnym.