4. Портландцемент. Определение. Основные свойства. Факторы, влияющие на них.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого помола клинкера и гипса и иногда добавок.

Свойства:

1. Истинная плотность 3,1-3,2 г/см3. Более экономичны цементы с пониженной плотностью. Они дают более высокий выход цементного теста.

2. Насыпная плотность в рыхлонасыпанном состоянии = 900-1100 кг/м3, в уплотненном — 1400-1700 кг/м3. Чем тоньше измельчен цемент, тем он имеет меньшую насыпную плотность.

3. Водопотребность характеризуется количеством воды в процентах к цементу, необходимой для получения теста нормальной густоты. Она составляет 24-28%. Цементы с меньшей водопотребностью образуют более плотный цементный камень. Их качество более высокое. Водопотребность цемента можно уменьшить введением в его состав пластифицирующих добавок ЛСТ, ЛСТМ, С-3 и др.

4. Начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позже 10 ч. Сроки схватывания можно отрегулировать. На скорость схватывания влияют В/Ц, температура, тонкость помола цемента. При хранении цемента на них воздействуют пары воды и углекислого газа. На поверхности зерен образуются пленки гидратных веществ и карбоната кальция, которые препятствуют гидратации и замедляют сроки его схватывания.

5. Равномерность изменения объема. Неравномерность изменения объема цемента уменьшает прочность бетона и может привести его к разрушению. Она вызывается гидратацией СаО, при содержании его более 1,5-2%, МnО, более 5%, при избыточном введении гипса.

6. Прочность – важнейшее свойство ПЦ, определяющее возможность его применения. Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 сут называют активностью цемента.

Прочность ПЦ нарастает неравномерно: на третьи сутки она достигает примерно 40-50% марки цемента, а на седьмые – 60-70%. В последующем рост прочности цемента еще более замедляется и на 28-е сутки цемент набирает марочную прочность. При благоприятных условиях твердение ПЦ может продолжаться месяцы и даже годы, превышая в 2…3 раза марочную прочность.

7. Тонкость помола цемента д.б. такова, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% от массы пробы. Большинство заводских цементов имеет остаток на сите №008 не выше 8-12%. Средний размер зерен ПЦ составляет примерно 40мм. Толщина гидратации зерен через 6…12 мес твердения обычно не превышает 10…15мкм. Таким образом, при обычном помоле ПЦ 30-40% клинкерной части не участвует в твердении и формировании структуры камня.

5. Основные виды химической коррозии бетона и цементного камня. Способы защиты.

Клас-ция по Москвину:I.Коррозия, которая протекает под действием вод с малой временной жесткостью, при этом составляющие цем. камня растворяются и уносятся с водой. II.Протекат по воздействием вод, содержащих в-ва, которые вступают в реакцию с цем. камнем. Продукты реакции легко растворимы либо выделяются на месте в виде аморфных масс, не обладающих важными свойствами. III.Под действием вод, содержащих в-ва, которые вступают в реакцию с цем. камнем, продукты реакции кристаллизуются в порах и капиллярах.

Класс-ция по Кинду: 1)Коррозия выщелачивания. 2)Кислотная коррозия. 3)Углекислотная коррозия. 4)Магнезиальная коррозия. a) Собственномагнезиальная. b)Сульфомагнезиальная. 5)Сульфатная коррозия. a) Сульфоалюминатная (концентрация сульфатаниона до 1000). b)Сульфоалюминатногипсовая (концентрация >1000) c) Гипсовая (действие солей Na2SO4, K2SO4).

Коррозия I вида. Цем. камень нах-ся в состоянии неустойчивого равновесия. Наблюдается при действии вод с малой временной жесткостью. Чем ближе к дистиллированной (чем более мягкая), тем больше растворяется Ca(OH)2. Цем. камень имеет щелочную среду. Щелочная среда или PH цем. камня восстанавливается за счет разложения высокоосновных соединений. Вымывание 10% Ca(OH)2 хар-ся как неустойчивое состояние. Если вымывается больше, то прочность теряется до 50%.

На коррозию влияет состав цем. камня: - чем выше содержание Ca(OH)2, тем больше будет коррозия. - минералогический состав клинкера. - вещественный состав (наличие АМД приводит к уменьшению количества Ca(OH)2 за счет связывания его с CSH). Используют гидрофильные и гидрофобные добавки, сокращают В/Ц, сокращают количество пор. Гидрофобные делают поверхность плохо смачиваемой. - чем плотнее цем. камень, тем меньше коррозия.

Коррозия II вида. CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2. Ca(HCO3)2 хорошо растворим, хорошо вымывается с водой. Повышенная жесткость воды приводит к углекислотной коррозии.

Меры борьбы с углекислотной коррозией: 1) Выбирают соответствующие виды цемента (глиноземистый ПЦ и ППЦ). 2) Использование тонкомолотых карбонатов (Са или Mg) в качестве наполнителя. Переводят агрессивную СО2 в Са(НСО3)2. 3) Использование засыпок из карбонатных пород около ж/б конструкций, которые подвергаются воздействию коррозии.

Кислотная коррозия. H2SO4, HCl, HNO3, уксусная и молочная кислота. Поцесс разрушения начинается с поверхностного слоя. Если продукты реакции не препятствуют проникновению агрессивной среды, то процесс разрушения перемещается в глубинные слои. Скорость разрушения зависит от скорости реакции и от свойств продуктов реакции. Кислоты будут реагировать со всеми составляющими цем. камня. CaSO4 менее растворим, поэтому он задерживается на поверхности, замедляется скорость разрушения. Для защиты используют листовые мат-лы, кислотоупорные цементы. Обычные бетоны начинают разрушаться при воздействии среды с PH<6,5, особоплотные – при PH<4,5. При воздействии растворов защищают обработкой поверхности слабофтористой кислотой. Кислотную коррозию вызывают также соли, имеющие кислую среду (FeCl3, Al2(SO4)3).

Собственномагнезиальная коррозия происходит под воздействием MgCl2.

Ca(OH)2+MgCl2=CaCl2+Mg(OH)2. Если концентрация р-ра MgCl2 до 2%, то Mg(OH)2 выпадает в виде рыхлой, высокопроницаемой массы. Если >5%, то в виде плотной непрницаемой пленки. Наличие др. в-в в воде влияет на растворимость защитной пленки. Используя чистый ПЦ, пленка будет плотнее.

Коррозия III вида. Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O=CaSO4•2H2O+2NaOH. Гипс выкристаллизовывается, накапливается в порах, давит на стенки.

Сульфоалюминатная коррозия. Гипс вступает в реакции с С3АН6 с образованием высокосульфатного ГСА. Способы защиты от сульфоалюминатной коррозии: 1) Применение клинкера нормированного состава, содержание C3S не более 50%, С3А ≤5%, С3А+С4АF≤22%. 2)Применение смешанных цементов (ППЦ, ШПЦ). 3) Более тонкий помол цемента с повышенной дозировкой гипса.

4) Применение глиноземистого цемента. Магнезиальносульфатная коррозия. Образуется Mg(OH)2, PH которого намного меньше. MgSO4 вступает в реакцию с гидроалюминатами, гидросульфатами.