Быстротвердеющий п-ц

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получается совместным тонким измельчением специального портландцементного клинкера и гипса. При помоле допускается введение не более 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения и не более 15% доменных и электротермофосфорных гранулированных шлаков. Клинкер быстротвердеющего портландцемента содержит 60-65% трехкальциевого силиката и алюмината и ограниченное 0,5% количество свободного оксида кальция. Содержание оксида магния не должно превышать 5%. Гипс вводится в обычной дозировке: в пересчете на S03 не более 3,5% в зависимости от содержания в клинкере трехкальциевого алюмината и тонкости помола цемента.

Повышение прочности бетона на быстротвердеющем цементе на начальном этапе твердения в значительной мере обусловлено не только минеральным составом, но и тонкостью измельчения цемента. Быстротвердеющий цемент размалывается до удельной поверхности 3500-4000 г против 2800-3000 г для обычного портландцемента.

От обычного он отличается более интенсивным твердением в первые трое суток (его прочность достигает 60-70% марочной). В последующие сроки твердения интенсивность нарастания прочности замедляется и через 28 сут. и более прочностные показатели бьютротвердеющего цемента становятся такими же, какуобычных высококачественных портландцементов. Интенсивность набора прочности в первые сутки возрастает в условиях тепловлажностной обработки.

При хранении на складе быстротвердеющий портландцемент сравнительно быстро теряет активность, поэтому использовать его следует по мере поступления.

Твердение п-ца. Физико-химические процессы, протекающие при твердении п-ца

Твердение п-ца При смешении цемента с водой на начальных стадиях твердения в реакцию гидратации интенсивно вступают алюминаты и алюмоферриты кальция, благодаря более высокой константе скорости растворения по сравнению с алитом к белитом. Раствор становится пересыщенным по отношению к конечному продукту и из него на поверхности зерен клинкера и в объеме раствора образуются иглообразные кристаллы гидроалюминатов и гидроферритов кальция различного состава. В общем, виде их состав можно обозначить xCaOyAI₂O₃mН₂О и xСаОyFe₂O₃mН₂O. Значения коэффициентов x, y, m изменяются в различных соотношениях и зависят, главным образом, от термодинамических условий процессов гидратации. Через некоторое время (3-6 часов) в системе накапливается достаточно много кристаллогидратов и образуются "стесненные" условия, приводящие к образованию коагуляционной структуры, которая по мере накапления гидроалюминатов переходит в кристаллизационную. Через 6 - 10 часов весь объем между постепенно уменьшающимися зернами цемента заполняется скелетом иглообразных кристаллов - продуктов гидратации алюминатных составляющих клинкера. Эта структура иногда называется алюминатной Цементный раствор, бывший до этого пластичным, начинает терять подвижность и набирать прочность. В оставшемся объеме одновременно с алюминатной, но со значительно меньшей скорость, возникают продукты гидратации силикатных клинкерных минералов алита и белита. Последние образуют чрезвычайно тонкопористый ворс из очень малых кристаллов, так называемую силикатную структуру. Влияние этой структуры на прочность твердеющего цементного камня со временем все более увеличивается. Она уже является собственно носителем прочности цементного камня и приблизительно через 1 сутки начинает преобладать над алюминатной. К месячному сроку в цементном камне обнаруживается практически только силикатная структура. К этому времени процесс гидратации не заканчивается и в ряде случаев может продолжаться годами за счет неиспользованного клинкерного фонда цемента. ТВЕРДЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Твердение портландцемента – это процесс превращения цементного теста в камневидное тело, цементный камень. При твердении портландцемента происходит ряд сложных физикохимических процессов. При затворении водой каждый из клинкерных минералов реагирует с ней и дает новые соединения, которых не было в цементе. Все процессы взаимодействия отдельных минералов с водой протекают одновременно, но с разной скоростью, налагаются один на другой и влияют друг на друга.

Процесс твердения портландцемента можно разделить на три периода.

Первый период – период растворения, когда минералы цемента растворяются в воде, и происходит их химическое взаимодействие с образованием гидратированных соединений, которые образуются в растворе вплоть до образования насыщенного раствора. Образование гидратов может идти и топохимически, т.е. с прямым присоединением молекул воды.

Второй период – период коллоидации или схватывания, когда возникающие вследствие продолжающегося взаимодействия с водой новообразования не могут растворяться в уже насыщенном растворе, а выделяются в виде геля.

Третий период – период кристаллизации, или твердения, когда гелеобразные новообразования сближаются между собой, образуют кристаллы и превращаются в кристаллический сросток, что сопровождается увеличением его прочности

Типичными реакциями, характерными для твердения портландцемента и других вяжущих веществ, являются реакции гидратации, протекающие с присоединением воды. Они могут происходить без распада основного вещества или сопровождаться его распадом на два или несколько соединений - реакция гидролиза.

Сразу после затворения цемента водой начинаются химические реакции. Силикаты кальция при взаимодействии с водой образуют два новых соединения - двухкальциевый гидросиликат и гидроксид кальция по реакции

2(3СаО·SiO2) + 6H2O = 2СаО·SiO2·3H2O + 3Са(ОН)2,

2(2СаО·SiO2) + 4H2O = 2СаО·SiO2·3H2O + Са(ОН)2.

Следует подчеркнуть:

• взаимодействие с водой C3S и C2S протекает с различной скоростью: C3S значительно активнее, чем C2S, что определяет нарастание прочности цемента в первые сроки его твердения;

• при взаимодействии силикатов кальция с водой выделяется Са(ОН)2 – воздушная известь, создающая щелочную среду в твердеющем цементе, что является условием для возникновения коррозии цементного камня;

• C3S выделяет Са(ОН)2 в три раза больше, чем C2S; общее количество Са(ОН)2 достигает 15% от массы цементного камня. Трехкальциевый алюминат при взаимодействии с водой очень

быстро образует гидроалюминат кальция: ЗСаО·Al2O3+ 6H2O = ЗСаО·Al2O3·6H2O .

Образовавшийся трехкальциевый гидроалюминат очень быстро кристаллизуется, что приводит к быстрому схватыванию цементного теста (1…2 мин). С таким тестом работать нельзя: должно быть определенное время для перемешивания смеси, ее транспортирования, укладки и уплотнения в форме. Для замедления схватывания цемента в него добавляют двуводный гипс, который, взаимодействуя с гидроалюминатом кальция, переводит его в гидросульфоалюминат кальция (эттрингит) - труднорастворимую соль, - чем замедляет схватывание

ЗСаО·Al2O3·6H2O + 3(СаSО4·2Н2О)+19Н2О =