41.Минералогический состав портландцемента(Портландцементный клинкер имеет следующий состав):

2СаО*SiO2 (C2S) -белит 15-40%

3СаО*SiO2 (C3S) -алит 40-65%

3СаО*Al2O3 (C3A) – трёхкальциевый алюминат 2-15%

4СаО*Al2O3*F2O3 (C4AF)-четырёхкальциевый алюмоферрит 10-20%

CaO –воздушная известь (менее 1%) и МgO –менее 5%

Изменение количества минералов может привести к изменению свойств цемента. –Алит(C3S) оказывает большое влияние на прочность и скорость твердения. При взаимодействии его с водой выделяется большое количество тепла, он быстро схватывается и твердеет. При большом содержании алита получается высокомарочный цемент.-Белит(C2S), сначала твердеет медленно, выделяет умеренное количество тепла, но через 1-2 года продукт твердения набирает прочность, которая превосходит прочность алита(C3S).-Трехкальциевый алюминат(C3A) быстро твердеет, выделяя много тепла в первые сутки. Продукт твердения имеет низкую долговечность и нестоек к агрессивным средам.-Четырёхкальциевый алюмоферрит (C4AF) выделяет умеренное количество тепла, твердеет быстрее, чем белит, но медленнее чем алит. Прочность продукта твердения несколько ниже, чем у алита. Подбирая минералогический состав портландцемента, можно получить портландцемент с заданными свойствами.

42. Твердение портландцемента. Твердение портландцемента есть процесс превращения цементного теста (смеси портландцемента с водой) в цементный камень с образованием новых гидратных соединений. При затворении портландцемента водой в начальный период происходит растворение клинкерных минералов с поверхности зерен цемента до образования насыщенного раствора. Растворение клинкерных минералов прекращается, взаимодействие с водой продолжается путем протекания реакций гидратации (присоединения воды к минералам клинкера) и гидролиза (разложение минералов на другие соединения под действием воды).Второй период твердения – коллоидация – сопровождается прямой гидратацией клинкерных минералов в твердом состоянии без предварительного их растворения. Период коллоидации сопровождается повышением вязкости цементного теста, характеризующим процесс схватывания портландцемента. В течение третьего периода протекают процессы перекристаллизации мельчайших коллоидных частиц новообразований. Результатом является рост крупных кристаллов, что обеспечивает твердение и увеличение прочности образовавшегося цементного камня. Карбонизация происходит с поверхности цементного камня; образующийся труднорастворимый карбонат кальция заполняет собой поры, уплотняя структуру и создавая малопроницаемую пленку. Все описанные процессы протекают одновременно, оказывая влияние друг на друга. В результате формируется структура цементного камня; он набирает прочность и приобретает прочие эксплуатационные параметры. Структурообразующие процессы интенсивно продолжаются первые 3…7 суток, в дальнейшем они замедляются, однако, при эксплуатации во влажных условиях продолжаются в течение еще многих лет.

43. Коррозия цементного камня. Бетон в инженерных сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды: пресных и минерализованных вод, совместному действию воды и мороза, попеременному увлажнению и высушиванию. Среди компонентов бетона цементный камень наиболее подвержен развитию коррозионных процессов. Для того чтобы бетон стойко сопротивлялся агрессивному воздействию внешней среды, цементный камень должен быть коррозие-, морозо- и атмосферостойким. Если вода или водные растворы солей и кислот фильтруются сквозь цементный камень, то начинается его разрушение. Коррозия протекает тем интенсивнее, чем выше капиллярная пористость цементного камня. В зависимости от действующих коррозионных агентов различают несколько видов коррозии.

Физическая коррозия (выщелачивание). При взаимодействии с водой силикатов кальция выделяется Са(ОН)2, около 15 % от объема всех продуктов твердения. Растворимость Са(ОН)2 в воде около 2 г/л. Поэтому происходит вымывание Са(ОН)2 и вынос его на поверхность. На бетоне появляются белесые выцветы. Чем больше вымывается Са(ОН)2 из цементного камня, тем более пористым он становится. Это вызывает усиление фильтрации воды и т. д. Чтобы увеличить стойкость цементного камня к выщелачиванию, используют цементы с пониженным содержанием С3S, а также добавляют к цементу активные минеральные (пуццолановые) добавки, связывающие Сa(OH)2 в менее растворимые гидросиликаты кальция nCaO·SiO2·mH2O.

Химическая коррозия. Еще сильнее разрушает цементный камень фильтрующаяся через него минерализованная вода. В этом случае внутри цементного камня происходят различные химические реакции между растворенными в воде солями и продуктами твердения цемента. Особенно опасна сульфатная коррозия, вызываемая водой, содержащей сульфат-ион SО2-4 (в частности, растворы СаSО4). причиной разрушения является образование в цементном камне сложного комплексного соединения: гидросульфоалюмината кальция (эттрингит). Он образуется при взаимодействии гидроалюмината кальция, находящегося в цементном камне с поступающими с водой ионами Са2+ и SО2-4 по следующей схеме:

3СаО·А12О3·6Н2О + 3Са2+ + 3SО2--4 + 25Н2О = 3СаО·А12О3·3СаSО4·31Н2О

Объем эттрингита(водный сульфат Ca и Al) в 2,5 раза превышает объем исходного гидроалюмината, что и вызывает разрушение затвердевшего цементного камня. Это эта же реакция образования эттрингита, но проводимая целенаправленно, используется для получения расширяющихся цементов. Основные пути защиты цементных материалов от коррозии следующие: правильный выбор типа цемента и снижение капиллярной пористости цементного камня.

44. Основные свойства портландцемента: • истинная и насыпная плотность; Истинная плотность- равна (масса до испытаний минус масса после испытаний, делить на обьем). Насыпная плотность- равна (масса наполненного цилиндра минус масса пустого цилиндра, делить на обьем)

• тонкость помола; Тонкость помола влияет на скорость схватывания. Чем тоньше измельчен цементный клинкер, тем быстрее и полнее протекает взаимодействие цемента с водой и тем выше будет его прочность. С повышением дисперсности цемента возрастает скорость твердения, полнота использования вяжущего, а также прочность искусственного камня. Тонкость помола можно определить двумя способами:• ситовым анализом;• определением его удельной поверхности- это величина поверхности зерен (в см2) на 1 г цемента.

• водопотребность и нормальная густота ; Водопотребность – то количество воды (в %), которое необходимо ввести в цемент для получения теста нормальной густоты(затворения). Определение нормальной густоты производят с помощью прибора Вика. Нормальной густотой теста является такая его консистенция, при которой пестик прибора, погружаясь в кольцо, заполненное тестом, не доходит до дна кольца на 5-7 мм.

• сроки схватывания; Сроки схватывания. Начало схватывания согласно ГОСТу не ранее 45 мин(обычно наступает через 1-2ч). Окончание схватывания не позднее 10ч от начала затворения (обычно через 4-6 ч). Начало и конец характеризуют быстроту нарастания пластической прочности цементного теста. Окончание твердения – через 28 суток.

• равномерность изменения объема; Равномерность изменения объема цемента – показатель, характеризующий его доброкачественность. Твердение цемента сопровождается объемными деформациями: на воздухе происходит усадка, в воде — набухание. Важно, чтобы изменения объема были равномерными. Причиной неравномерного изменения объема являются местные деформации, вызванные гидратацией с увеличением объема свободных СаО и О в виде пережога. Это свойство определяется на образцах-лепешках, которые не должны искривляться или растрескиваться после кипячения в воде и выдерживании над паром, до испытания лепешки одни сутки твердеют во влажном воздухе. При неравномерном изменении объема снижается не только предел прочности, но и разрушается цементный камень. Цемент, не выдержавший испытание на равномерность изменения объема, нельзя применять в строительстве.

• прочность; Прочность ПЦ, а также шлакопортландцемента и их разновидностей характеризуют марками, которые определяют по пределу прочности на сжатие и изгиб образцов-балочек, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции, после твердения образцов в течение 28 суток при нормальных условиях. Цементы разделяют на марки: 300 (цемент пониженной прочности), 400 (рядовой), 500 (повышенной прочности), 550 и 600 (высокопрочные). Марки ПЦ: 400, 500, 550 и 600.

45. Определение марки цемента. Марка цемента определяется по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек 4X4X16, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции и твердевших во влажных условиях 28 суток при температуре 20 (±2) °C. 46. разновидности портландцемента

1)Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

2)особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ)

3)сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ)

4)Быстротвердеющие портландцементы

5)Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ)

6)Сульфатостойкий портландцемент выпускают М400

7)Белый и цветные портландцементы

8)Пластифицированный портландцемент

9)Гидрофобный портландцемент

47. Шлакопортландцемент является гидравлическим вяжущим веществом, производимым в итоге перемалывания доменного шлака, гипса и портландцементного клинкера. Поэтому шлакопортландцемент и портландцемент имеют схожие свойстваДля производства данного цемента можно использовать основной и кислый доменный шлак.

А теперь о том, какие имеет шлакопортландцемент свойства по гост, состав и применение. Шлака в нем должно содержаться 30/60%, гипса не больше 5%.

Плотность материала 2.8/3г/см³, объемная масса 900/1200кг/м³. Хотя этот цемент схватывается чуть замедленно, ГОСТ 10178-62 и ГОСТ 10178-85 предъявляют к нему такие же требования по сроку схватывания, что и к обычному портландцементу.

По прочности на сжатие шлакопортландцемент разделяют на марки: м200, м300, м400 и м500. Материал имеет большую влагостойкость и устойчивость к сульфатной коррозии, но меньшую морозостойкость, чем портландцемент.

48. Гидрофобный цемент: Гидрофобный цемент изготовляют путем введения небольших количеств специальных гидрофобных добавок (мылонафты, оленковой кислоты и др.) при помоле клинкера. При этом на цементных зернышках образуются тончайшие адсорбционные слои, как бы „намасливающие" каждое зернышко цемента, благодаря чему цемент приобретает ряд практически важных свойств.

В силу негигроскопичности гидрофобный цемент способен сохранять свою активность даже при длительном хранении во влажных условиях. При непосредственном кратковременном соприкосновении с водой гидрофобный цемент не комкуется. При перемешивании с водой в присутствии песка, щебня и других заполнителей адсорбционные слои, обволакивающие цементные частицы, как бы сдираются, и полученная смесь образует однородный, пластичный, нормально твердеющий строительный раствор или бетон. в светлых цементных облицовках и штукатурках для уменьшения их запыляемости;

для гидроизоляционных штукатурок; в бетонах для дорог.

Пластифицированный цемент: Пластифицированный цемент представляет собой обыкновенный силикатцемент, содержащий тот или иной пластификатор. Применение его дает удобообрабатываемые бетоны и растворы и позволяет экономить цемент до 8—10%. Увеличивает морозостойкость и водонепроницаемость бетона