Неорганические вяжущие вещества Разновидности портландцемента

 Для более полного удовлетворения специфических требований отдельных видов строительства промышленность выпускает особые виды портландцемента.

При получении портландцементов с заданными специальными свойствами используют следующие основные пути: 1) регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающих решающее влияние на строительно-технические свойства цемента; 2) регулирование тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, прочность, тепловыделение и другие важнейшие свойства вяжущего; 3) изменение вещественного состава портландцемента введением в него активных минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего, экономить клинкер и расход цемента в бетоне.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного более интенсивным набором прочности в первые 3 сут. В соответствии с требованиями   ГОСТ 10178—85 БТЦ М400 должен иметь через 3 сут твердения в нормальных условиях предел прочности при сжатии не менее 24,5 МПа, а БТЦ М500 — не менее 27,5 МПа. В дальнейшем рост прочности замедляется ,и к 28 сут прочность БТЦ такая же, как обычного портландцемента М400 и 500.

Быстрое твердение БТЦ достигается повышенным содержанием в клинкере активных минералов (содержание C3S+C3A составляет 60...65%) и более тонкого помола цемента  (удельная поверхность 3500...4000 см2/г).

При помоле БТЦ допускается введение активных минеральных добавок осадочного происхождения (не более 10 %) или доменных гранулированных шлаков (до 20 % от массы цемента).

Разновидностью быстротвердеющего цемента является особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ), который характеризуется не только большой скоростью твердения в начальный период, но и высокой маркой (М600...700). Его изготовляют тонким измельчением клинкера, содержащего C3S 65...68% и СзА не более 8 %, совместно с добавкой гипса, до удельной поверхности 4000...4500 см2/г и более. Введение минеральных добавок не допускается.

 Разработан также сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ) специального минерального состава, который обеспечивает интенсивное нарастание прочности уже в первые сутки его твердения (через 6 ч — 10 МПа).

Интенсивность роста прочности бетона на быстротвердеющих цементах возрастает в условиях тепловлажностной обработки изделий при температуре 70...80°С. При этом через 4...6 ч удается получить изделия с прочностью, соответствующей 70...80 % 28-суточной.

Быстротвердеющие портландцементы целесообразно применять при массовом производстве сборных железобетонных изделий, а также при зимних бетонных работах. Их применение дает возможность сократить расход цемента, длительность тепловлажностной обработки или даже отказаться от нее, тем самым увеличить оборот форм и сэкономить металл. Нельзя применять такие цементы для бетонов массивных конструкций и подвергающихся сульфоалюминатной коррозии.

 Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) отличается от обычного портландцемента не только более высокой стойкостью к сульфатной коррозии, но и пониженной экзотермией при твердении и повышенной морозостойкостью. Клинкер для изготовления СПЦ должен содержать не более 50 % QS, не выше 5 % С3А и не более 22 % C3A+C4AF. Сульфатостойкий портландцемент выпускают М400. Его целесообразно применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения в пресной или слабоминерализованной воде.

Белый и цветные портландцементы — это декоративные вяжущие материалы, использование которых в строительстве позволяет улучшить эстетический вид зданий и сооружений при меньших затратах, чем с другими отделочными материалами.

Белый портландцемент получают путем измельчения белого клинкера совместно с добавками гипса и белого диатомита (до 6 %). Чтобы получить белый клинкер, необходимо для приготовления сырьевой смеси применять карбонатные породы и глины с ничтожно малым содержанием оксидов железа (до 0,4...0,5 %) и марганца (до 0,005...0,15 %). Для повышения белизны клинкера его подвергают отбеливанию, сущность которого заключается в восстановлении присутствующего в клинкере Fe2C>3 до Fe3O4, обладающей малой красящей способностью.

Основным показателем качества белого цемента как декоративного материала является степень его белизны. По степени белизны белый портландцемент разделяют на три сорта (первый, второй и третий), а по прочности при сжатии — на М400 и 500.

Цветные цементы изготовляют путем совместного помола белого клинкера и свето- и щелочестойких пигментов или непосредственно из цветного цементного клинкера. Цветные клинкеры, по предложению П. И. Боже-нова, получают, вводя в сырьевые смеси небольшое количество (0,05... 1 %) оксидов некоторых металлов (кобальта— коричневый цвет, хрома — желто-зеленый, марганца — голубой и бархатно-черный и др.).

Портландцементы с органическими поверхностно-активными добавками получают путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и небольшого количества (0,1...0,3 % от массы цемента) добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ). В соответствии с ГОСТ 10178—85 допускается по согласованию с потребителем выпускать не только портландцемент, но все цементы с поверхностно-активными добавками, не выделяя их в особый класс. Основное назначение добавок   ПАВ (см. гл. б) сводится к повышению пластичности цементного теста, растворных и бетонных смесей при том же содержании в них воды, либо к снижению водопотребно-сти смеси и расхода цемента при сохранении заданной подвижности и проектной прочности бетона. Вместе с тем ПАВ оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня и способствуют повышению морозостойкости, водонепроницаемости и других свойств бетона, а также повышают производительность мельниц (на 10...15 %) при одновременном снижении расхода электроэнергии.

Поверхностно-активные вещества в зависимости от их влияния на свойства цементов и цементного камня подразделяют на гидрофильно-пластифицирующие, повышающие смачиваемость цементного порошка . водой, и гидрофобно-пластифицирующие, понижающие смачиваемость. В соответствии с этим портландцемента с гидрофильными добавками называют пластифицированными, а с гидрофобными добавками — гидрофобными.

 Пластифицированный портландцемент получают при помоле клинкера с добавкой гидрофильно-пластифицирующих веществ (0,15...0,25 % массы цемента). В качестве такой добавки используют лигносульфонат технический (ЛСТ), который получают, как отход при сульфитной варке целлюлозы. ЛСТ состоит в основном из лигносульфонатов кальция.

Адсорбируясь на поверхности зерен цемента, лигносульфонат кальция улучшает их смачивание водой. Образующиеся адсорбционно-гидратные слои воды обеспечивают гидродинамическую смазку зерен, уменьшая трение между ними, и одновременно препятствуют их слипанию в хлопья (флокулы), благодаря чему повышается пластичность цементного теста, а следовательно, и бетонной смеси и их устойчивость к расслоению. Другие свойства пластифицированного портландцемента (сроки схватывания, скорость твердения, прочность) примерно те же, что и у обычных портландцементов. Применение пластифицированного портландцемента дает возможность снизить трудоемкость укладки бетонной смеси, уменьшить расход цемента или (при том же расходе цемента и равной подвижности смеси) снизить водоцементное отношение и тем самым увеличить плотность, прочность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Этот цемент широко используют в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

 Гидрофобный портландцемент, предложенный М. И. Хигеровичем и Б. Г. Скрамтаевьш, получают, вводя при помоле клинкера 0,1,..0,3 % мылонафта, асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизирующих поверхностно-активных добавок.

Молекулы гидрофобизирующих веществ имеют асимметрично-полярное строение и состоят из полярной группы (например, СООН или COONa) и неполярной (углеводородного радикала). Эти молекулы в процессе помола адсорбируются на поверхности цементных зерен, ориентируясь полярной группой к поверхности цементного зерна, а углеводородным радикалом наружу, придавая цементу гидрофобные (водоотталкивающие) свойства. Поэтому гидрофобный цемент в отличие от обычного портландцемента при длительном хранении даже в очень влажных условиях не комкуется и сохраняет активность. Адсорбированные на поверхности цементных зерен весьма тонкие (практически в одну молекулу) гидрофобные пленки в процессе перемешивания смесей легко снимаются и не препятствуют нормальному течению процессов твердения цемента. Оставаясь в смеси, гндрофобизиру-ющие вещества адсорбируются на поверхности новообразований, оказывая смазывающее действие и уменьшая трение между частицами смеси, вследствие чего повышаются ее пластичность и однородность. В затвердевшем цементном камне эти вещества располагаются на поверхности пор и капилляров камня и способствуют уменьшению водопоглощения и капиллярного подсоса. Благодаря указанным свойствам бетоны и растворы на гидрофобном цементе имеют более высокую водо- и морозостойкость и водонепроницаемость, чем бетоны на обычном цементе.

Гидрофобный цемент целесообразно использовать при изготовлении бетонов для гидротехнического, дорожного, аэродромного строительства, а также в случаях, когда цемент необходимо длительно хранить и перевозить на дальние расстояния.

*Ускорение твердения бетона.

Ускорение твердения бетона путем предварительного подогрева бетонной смеси. Сущность метода заключается в приготовлении теплой бетонной смеси и последующем сохранении тепла в бетоне в течение определенного времени после укладки его в форму. Основная цель применения теплого бетона — получение требуемой прочности в начальные сроки твердения. Теплый бетон наиболее целесообразно получать путем нагревания заполнителей до 60—80° С, а в ряде случаев также и воды до 30° С. Температуру заполнителя устанавливают в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры других составляющих смеси. Процесс приготовления теплого бетона такой же, как и обычный. Перемешивать бетон рекомендуется в бетономешалках принудительного действия. Для теплой бетонной смеси характерны сокращенные сроки схватывания. В связи с этим она должна быть уложена в формы и уплотнена в течение 30 мин с момента выхода из бетономешалки. Как показали исследования, наиболее целесообразная температура бетонной смеси при выходе ее из бетономешалки 35— 38 С. При нагреве до более высоких значений возрастает недобор прочности бетона по сравнению с образцами нормального твердения, а также значительно возрастает жесткость бетонной смеси. Если температура смеси значительно ниже 35 С, твердение бетона при этом ускоряется весьма незначительно. Как показали опыты, применение теплого бетона эффективно лишь для малоподвижных и подвижных бетонных смесей при расходе цемента не менее 350 кг/м3. *2 использование добавок таких как: Хлористый Кальций, Хлористый Натрий, Азотнокислый натрий(селитра натриевая), Сернокислый глинозем+хлористый кальций, хлористый алюминий, нитрат кальция(селитра кальциевая)

*Уход за твердеющим бетоном.

В начальный период после укладки и уплотнения необходимо создать благоприятные тепловлажностные условия для твердения.Влажность более 90%,для предотвращиния высыхания поврехность бетона покрывают плёнками ,плёнко образующими веществами или мокрым песком с преиодичческим увлажнением.Через трое суток можно удалить покртие и до возраста семи суток бетон пер иодически поливают водой.Для того чтобы обеспечить нормальные условия для твердения используют след.

*Использование бетона зимой

Для твердения бетона зимой необходимо создать нормальные условия. Это значит, что в течении срока, который определяется достижением заданной прочности бетона, нужно поддерживать необходимую температуру и влажность, используя для этого внутреннее тепло бетона или дополнительно обогревать твердеющий бетон.. используют след. Способы:1 подача к бетону тепла из вне 2внутреннюю теплоту выдеяющегося при твердении цемента.Бетон который был подвергнут замораживанию после оттаивания продолжает твердеть.но чем он раньше был заморожен тем ниже будет его окнчательная прочность.Если прочность бетона достигла 50%от марочной то в дальнейшем замораживании мало влияет на конечную прочность бетона.Для достижения критической прочности применяют для бетонов быстро твердеющие цементы которые одновременно выделяют небольшое количество теплоты2 использование малоподвижных и жёстких смесей 3 использование нагрева составляющих материалов с тем чтобы бетонная смесь после перемешивания имела температуру 30-35 %(для этого воду нагревают примерно до 80 градусов в заполнитель 40-45 гр.

4утепление свежебетонированных конструкций

*под слоем теплоизоляционных материалов (шлака, опилок, камышита и др.)

*укладка по способу электронагрева. Электрический ток, протекающий по бетону, будет вызывать его прогревание и твердение: чем больше будет сопротивление, тем выше будет напряжение тока.

*по способу паронагрева. В опалубке с внутренней стороны вырезают каналы и через них пропускают пар.

*Использование добавок понижающих температуру замерзания воды. Такими добавками являются хлористый кальций, хлористый аммоний, хлорированная вода, а так же водные растворы поваренной соли, соляной кислоты.

Технические св-ва бетонов. свойства бетона

плотность

содержание связанной воды (для особо тяжёлых бетонов)

прочность при сжатии и растяжении

прочность при изгибе

морозостойкость

теплопроводность

техническая вязкость (жёсткость смеси)

водонепроницаемость

пористость

истираемость

зависят от качества составляющих материалов и от его структуры.одно из важнейших структур. Хар-тик яв-ся пористость,которая в бетонах на плотных прочных заполнителях в основном зависит от пористости цементного камня.плотность обычного тяжёлого бетона составляет до 15 %объёма,не все поры опасны.Например замкнутые поры они не участвуют ни в водопоглащении и даже играют положит. Роль.Особенно опасны открытые поры и капеляры,через которые могут проникать вода ,и агрессивные факторы.в результате они существенно влияют и на св-ва бетонов.Бетон в изделиях и строит. Конструкциях подвержен различным климатическим и механическим воздействиям.важными свойствами являются:прочность при сжатии,при растяжении,при изгибе ,морозостойкость,водопроницаемость и другие.прочность при сжатии определяется для бетонов на кубиках или цилиндрах.эталоном для определения прочности бетона на кубиках яв-ся куб размером 15х15х15см.На практике и в зависимости от крупности заполнителей используют кубики ребром 30 см,20см,10см,и 7,07 см.чтобы привести к эталона(R=1)

30см-1,1

20-1,05

10-0,91

7,07-0,85

Бетон используемвй в строительстве делится на классы по прочности начиная от В1(м15)В3,5(м50)В15(200)В25(м300)В30(400)В40(м500)

Аналогичные классы предусмотрены и для растяженияпрочность на рястяжение в 6-15 раз ниже чем прочность при сжатии.Прочность на растяжение определяет испытанием спец.образцов изготовленных в виде восьмёркипрочность бетона со временем возрастает.

Истираемость бетона основных конструкций подверженных истирающим нагрузкам.

Морозостойкость бетона определятся на образцах 28суточного срока твердения в нормальных условиях.Стандартом для бетона предусмотрены марки от 5 до 500 циклов.водонепроницаемость марки-w-2,4,6,8,10,12,16 атмосфер.

22

Лёгкие бетоны- к лёгким относят те которые имеют плотность менее 1800 кг. На метр кубический .

Обычно используют вяжущие и вода как для обычных бетонов а заполнители органические или неорганические пористые.По происхождению заполнители подразделяют на природные и искусственные.К искусственным относят керамзит с насыпной плотностью 250-800 кг на м3,кермазитовый песок диаметром менее 5 мм. Плотностью до 1000-1200,шлаковая пемза которая получают на металлургических заводах в результате быстрого охлаждения расплава при контактировании с водой в результате он вспучивается после охлаждения его дробят и сортируют на фракции.Гранулированный шлак выпускают размером до пяти-10миллиметров.

Вспученный перлит –это горная порода которая в составе минералов содержит воду.В результате обжига при температурах примерно 1000-1100 гражусов он вспучивается с увеличением объёма 10-12 раз.в результате получаем заполнитель плотностью примерно от 100 до 400 кг на м3.

Вспученный верникулит- это порода золотистого цвета ,гидрослюда.

При обжиге температура 1000-1100 градусов увеличивается в объёме примерно в 20 раз.В качестве заполнителя могут использоваться топливные шлаки и золы,англопорит(получают при обжиге смеси глины и измельчённого угля на агломерационных машинах)