14. Сульфатостойкий портландцемент. Обоснование минералогического состава. Применение в строительном комплексе.

Бетонные изделия на основе ПЦ широко используются в самых разнообразных условиях. При строительстве морских сооружений, где грунтовые воды сильно засолонены.

На цемент. камни оказывают агрессивное воздействие: Na₂SO₄, CaSO₄, MgSO₄

В морях концентрация превышает в десятки раз. Коррозия бетонов под влиянием наз. сульфатной коррозией. Для предотвращения нужно применять сульфатостойкие бетоны.

эттрингит

Эттрингит кристаллизуется с увеличением объёма твердой фазы до 3-х раз, что вызывает в цементном камне внутреннее растягивающее напряжение, падение прочности вплоть до растрескивания.

Кристализ. эттрингита не всегда вызывает внутреннее напряжение, а только когда в жидкой фазе >0,6-0,7.Если конц. ниже извести 0,2-0,5 г/л, то кристалл. эттрингита не опасна.

Гипсовая коррозия менее опасная, чем сульфатостойкая коррозия. Если не будет C₃A ,не будет сульфат. агрессии. Для предотвращения сульфатной коррозии необходимо ограничить содержание в цементе C₃A. В России содержание C₃A- не более 5%. В связи с большой ролью в сульфатной коррозии , ограничивается содержание оолита, т.к. он выделяет весь оолит при гидротации: C₃S≤50%, C₃A≤5%.

В США выпускают 2 вида сульфатостойкого цемента: цемент с умеренной сульфатостойкостью, цемент для морских сооруж. C₃S не более 40%, C₃A не более 3%.

Сульфатостойкий цемент относится к цементам с нормированным мин. составом. При маркировке ставится Н: ПЦ 400 Д0 Н.

Применяется сульфатостойкий цемент при сульфатной агрессии, в гидротехнич. сооружениях, при строительстве очистных сооружений. Большую роль при сульфатной коррозии играет конц. в жидкой фазе. Если конц. извести ниже 0,5 г/л, кристаллизация эттрингита не страшна, вызывает не разрушение, а упрочнение цементного камня. Одним из способов повышения сульфатостойкости явл. не только огранич. C₃A в клинкере, но и ограничение извести в жидкой фазе. Для снижения конц. извести в жидкой фазе необходимо добавлять активные минеральные добавки: трепел до 400,опока до 200-300, шлак 50-10, глиеж 50-70. Достаточное количество добавок повышает сульфатостойкость ПЦ.

Сульфатостойкий ППЦ Недостаток: низкая атмосферостойкость. Применяют в морских сооружениях. По этому принципу получают сульфатостойкий глиеж, сульфатостойкий ШПЦ. Вводятся активные мин. добавки снижающие морозостойкость, атмосферостойкость.

15. Способы ускорения твердения и повышения класса прочности цементов.

Технологические требования к цементу.

В цементе согласно требованиям ГОСТ 10178-85: SO₃≤5%. Нельзя вводить сульфат содержащие породы сверх этого значения. Избыточное содержание сульфатов в цементе приводит к неравномерному изменению в объёме, т.е. склонность к растрескиванию. Не менее 85% цемента должно проходить через сито №008, средний размер 10-39 мкм. В цемент вводятся или не вводятся минеральные добавки. По содержанию минеральных добавок в цементе различают 3 вида цемента:

1. Цемент без минеральных добавок (до 5% добавок)- ПЦ400Д0

2. Цемент с минеральными добавками (от 5 до 20%) ПЦ 400 Д20

3. ШПЦ (от 21до 80% шлака) ШПЦ 300

Ускорители схватывания необходимы для увеличения оборачиваемости форм, при аварийных работах, где необходимо быстросхватывающиеся смеси: электролиты – NaSO₄ 3-5%, NaOH, KOH- 2-5%, органические добавки, сахара 2-3%, сильнейшие ускорители пирогаллол, пиронатехин 0,3-1%

Для получения быстротвердеющих цементов необходимы следующие условия:

1. клинкер нужного состава

2. удельная поверхность

3. оптимальный гранулометрический состав

4. ограниченное содержание вредных примесей

Быстротвердеющие цементы должны содержать 10-12% C₃A и C₄AF. В цементе желательно высокое содержание алита. Обычно содержание алита достигает 50-60%. Быстротвердеющие цементы должны быть алитоалюминатными. Быстротвердеющие цементы имеют удельную поверхность от400 до 500 .

Снижение В/Ц является важнейшим путем повышения прочности.

При t 80-90° твердение цемента ускоряется.

Все химические добавки, которые вводятся в цементные системы для ускорения твердения делятся на:

1. соли неорганические (электролиты)

2. ПАВ (органические добавки)

Электролиты: гипс, ангидрит, хлористый кальции, сода, поташ, нитрит натрия, нитрат натрия.

Органические добавки: ЛСТ, СДБ, ЛСТМ1, ЛСТМ2, ЛСТ3.

(R-SO₃^-) _2nCa -ЛСТ

N≈10²-10³

мельмент, сахара (декстрин, меласса) и т.д.

Самым широко распространенным электролитом является хлористый кальций. Применяется в странах где холодный климат ( Россия, Канада, США). Оптимальная дозировка 0,5-1%. Во многих странах ограничивают дозировку 0,2%. Ограничение объясняется тем, что он содержит ион хлора, который ускоряет коррозию арматуры ж/б – это является недостатком хлористого кальция. Не рекомендуется в густо армированных изделиях.

CaCl₂ хорошо повышает прочность камня от 1до 7 суток , прирост прочности при этом до 20-25%, а марочная прочность снижается – это недостаток.

CaCl₂ часто снижает прочность при пропарке, его эффективность растет по мере снижения температуры.

Для того чтобы уменьшить отрицательное действие CaCl₂ на арматуру ж/б, вводят ингибиторы коррозии – в качестве ингибитора - NaNO_2. Поэтому часто используют не чистый хлористый кальций, а смесь CaCl₂+NaNO₂. CaCl₂ плавно ускоряет сроки схватывания.

NaSO₄ в количестве 1-3%. Ускоряет сроки схватывания б.с. Повышает прочность в разные сроки, коррозию не вызывает, но при избыточном количестве может вызвать напряжение внутри и сброс прочности, склонность к растрескиванию, т.к. он образует эттрингит. Эту добавку нужно вводить в те цементы, в которых мало гипса. По ГОСТ 10178-85 в цементе содержание сульфатов в пересчете на SO₃ должно быть не более 4%.

В настоящее время как в России, так и за рубежом известны фирменные добавки, которые рекомендуется вводить как ускорители, в частности отход производства лимонной кислоты.

В настоящее время (последние 15 лет) в России и за рубежом появились добавки индивидуального состава, которые являются ускорителями твердения цементного камня – они являются органическими соединениями при дозировках до 1%. Опубликовано около 20 патентов ( японских, американских, российских). Одним из представителей таких добавок является сульфаниловая кислота и её натриевые соли. Эти добавки ускоряют твердение в любые сроки, повышают прочность на 5-20%. Некоторые повышают прочность пластичного бетона, некоторые прессованного. Эти добавки нового поколения защищают арматуру. Некоторые уменьшают усадку цементного камня, ускоряют гидратацию алита и C₄AF, образуют мостиковые связи между частицами, тем самым укрепляют структуру цементного камня.