8. Охарактеризуйте виды портландцемента, укажите свойства и области применения в строительстве (быстротвердеющий, особобыстротвердеющий, гидрофобный, сульфатостойкий и пуццолановый).

Портландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания при температуре 1450 - 1500ºC сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины. Разновидности портландцемента:

Быстротвердеющий ПЦ (БТЦ) отличаетсяот обычного интенсивным нарастанием прочности в первые трое су­ток твердения. Затем интенсивность роста прочности замедляется и на 28 сутки сравнивается с обычным портланд­цементом. Достигается быстрый набор прочности за счёт улучше­ния технологии, повышения содержания активных минералов (алита и целита), более тонкого помола (до 3500—4000 см²/г) и ограниченного содержания активных минеральных добавок.

Применение такого цемента позволяет значительно сократить сроки выдержки конструкций в опалубке, продолжительность термообработки. Целесообразно применять БТЦ также при ре­монтных и восстановительных работах, в зимнее время, при из­готовлении сборных высокопрочных обычных и предварительно напряженных железобетонных изделий и конструкций.

Однако при хранении БТЦ в течение 1—2 месяцев он утра­чивает способность быстро твердеть и набирает прочность как обычный портландцемент. Следовательно, продолжительность хранения такого цемента ограничена. Кроме того, не рекоменду­ется применять его в массивных конструкциях из-за чрезмерного тепловыделения, а также в агрессивных средах.

Особобыстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ) является разновидностью быстротвердеющего. Активные минеральные до­бавки в таком цементе вообще отсутствуют, а клинкер должен содержать до 65—68 % алита и около 8 % целита, тонкость по­мола — более 4000—4500 см²/г. Помимо более быстрого набора прочности в первые сроки твердения, ОБТЦ имеет ещё и высо­кую активность — 70 МПа. Интенсивность роста прочности ещё больше возрастает, если применить тепловлажностную обработ­ку. За 4—6 ч при температуре 70—80 °С удаётся получить до 80 % марочной (28 сут) прочности. Кроме того, при приготовле­нии бетонов расход цемента может быть снижен до 20 %.Применение такого цемента аналогично применению быстротвердеющего, но с большей эффективностью.

Гидрофобный портландцемент тоже получают совместным по­молом портландцементного клинкера, гипсового камня и органи­ческих гидрофобно-пластифицирующих добавок — чаще всего мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот и других гидрофобизирующих добавок в количестве 0,1—0,3 %. Такие до­бавки образуют на зёрнах цемента тонкие мономолекулярные плёнки, препятствующие смачиванию их водой (водоотталкива­ющие). В то же время в процессе перемешивания бетонной или растворной смеси эти плёнки разрушаются зёрнами заполнителя и не препятствуют взаимодействию с водой, хотя в первые сроки твердения такой цемент отличается несколько меньшим набором прочности.

Поскольку гидрофобизирующие добавки понижают гигроско­пичность цемента, сроки его хранения увеличиваются без сниже­ния прочности. Кроме того, такие добавки тоже повышают под­вижность и удобоукладываемость растворных и бетонных смесей, а следовательно, плотность, прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетонов.

По техническим условиям гидрофобный цемент не должен впитывать воду в течение 5 мин. Существует простой способ оп­ределения такого цемента. Щепотку цемента помещают в стакан с водой — обычный цементтонет, а гидрофобный распределяет­ся по поверхности воды в виде плёнки.

Пуццолановый портландцемент получают путём введения при помоле клинкера от 20 до 40 % активных минеральных добавок (пуццолановых, гидравлических). Такой цемент характеризуется замедленным нарастанием прочности в начальный период тверде­ния. Сравнивается по прочности с обычным портландцементом лишь к 3—6 месяцам твердения. С понижением температуры твердения нарастание прочности ещё больше замедляется и при t +10 °С практически прекращается. При повышенных же тем­пературах твердение пуццоланового цемента происходит более ин­тенсивно, чем обычного портландцемента. Поэтому изделия на та­ком цементе целесообразно подвергать теиловлажностной обработ­ке. Кроме того, изделия на пуццолановом цементе имеют понижен­ную морозостойкость. Однако коррозионная стойкость таких це­ментов достаточно высокая, а себестоимость сравнительно низкая.

Сульфатостойкий портландцементизготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого силиката C₃S (не более 50 %) и трехкальциевого алюмината С₃А (не более 5 %). При таком составе цемента уменьшается возможность образования в цементном камне гидросульфоалюмината кальция («цементной бациллы») и тем самым повышается стойкость бетона к сульфатной коррозии. Кроме того, сульфатостойкий цемент характеризуется пониженным тепловыделе­нием при твердении.

9. Охарактеризуйте виды портландцемента, укажите свойства и области применения в строительстве ( шлакопортландцемент, глиноземистые, безусадочные и расширяющиеся, напрягающий, белый и цветные цементы).

Шлакопортландцемент сероватого цвета с голубым оттенком, отличается от других видов цемента наличием ме­таллических частиц, выявляемых при помощи магнита. Сроки схва­тывания как у портландцемента, он менее экзотермичен, имеет меньшую усадку и набухание, большую стойкость в пресных и суль­фатных водах. Тонкость помола и равномерность изменения объема как у портландцемента, нормальная густота 26...30%. Недостатками являются пониженная по сравнению с обыкно­венным портландцементом морозостойкость и замедленное нараста­ние прочности в начальные сроки твердения.

Шлакопортландцемент применяют для изготовления сборных железобетонных изделий и конструкций, твердеющих в пропарочных камерах, для конструкций горячих цехов, в гидротехнических соору­жениях, подвергающихся сульфатной агрессии. Из него приготовляют кладочные и штукатурные растворы.

Глинозёмистые и высокоглинозёмистые цементы являются быстротвердеющими вяжущими. Сырьём для их произ­водства служат известняки и породы с высоким содержанием гли­нозёма (AI₂O₃) — бокситные руды. Они характеризуются высоким набором прочности в начальные сроки твердения: через 5—6 ч на­бирают 30 %, а через 24 ч — 80—90 % марочной прочности. Че­рез трое суток глинозёмистые цементы имеют марочную прочность 40, 50 и 60 МПа, а высокоглинозёмистые — 25 и 35 МПа. Они хорошо твердеют при t =15—20 °С во влажной среде. Однако с повышением температуры твердения нарастание прочности замед­ляется. Поэтому пропаривать бетоны на таких цементах не реко­мендуется. Кроме того, процесс твердения глинозёмистых цемен­тов сопровождается значительным тепловыделением, что ограни­чивает их применение в массивных конструкциях, но является по­ложительным фактором при бетонировании в зимних условиях.

Предназначаются глинозёмистые цементы в основном для из­готовления быстротвердеющих строительных и жаростойких ра­створов и бетонов. Огнеупорность таких растворов и бетонов со­ставляет 1580—1750 °С. Целесообразно использовать их также при аварийных и срочных работах, зимнем бетонировании, при­готовлении бетонов высокой водостойкости, сульфатостойкости и водонепроницаемости.

Безусадочный, расширяющийся и напрягающий цементы. Получение их основано на образовании гидросульфоалюмината кальция (эттрингита), который связывает большое количество воды и за счёт этого увеличивается объём всей твердеющей системы. Для этого применяются различные расширяющиеся компоненты, но все они сводятся в основном к использованию глинозёмистого цемента или сульфоалюминатного клинкера в смеси с портландцементом, известью, гипсом или в других возможных сочетаниях. Как правило, в таких цемен­тах содержится до 70 % глинозёмистого цемента.

У безусадочных цементов степень расширения невелика и лишь компенсирует усадку. Поэтому такие цементы как бы сами себя уплотняют, делая бетон водонепроницаемым.В группу расширяющихся цементов входят: расширяющийся портландцемент, расширяющийся водонепроницаемый цемент, гипсоглинозёмистый расширяющийся цемент и др. Линейное расширение таких цементов составляет от 0,1 до 0,4 %.

Напрягающий цемент обладает способностью к более значительному расширению — до 4 %. Этим свойством как функцией химической энергии пользуются при изготовлении предварительно напряжённых железобетонных конструкций вме­сто более сложного механического или термического напряжения арматуры. С учётом величины достигаемой энергии самонапряжения его подразделяют на НЦ-2, НЦ-4 и НЦ-6. Цифры выража­ют энергию самонапряжения в мегапаскалях.

Белый портландцемент получают из чистых из­вестняков и белых глин. Сырьевую смесь обжигают на беззольном топливе. У такого цемента ограничивают содержание окси­дов железа (Fe₂0₃) до 0,2 %, которые ухудшают его белизну. В зависимости от степени белизны белый портландцемент подраз­деляется на три сорта с коэффициентом отражения света соответ­ственно не менее 80, 75 и 70 %. Однако отдельные фирмы по­ставляют на рынок цемент с белизной до 92 %. Коэффициент от­ражения света обычного портландцемента составляет 40 %. Марки белого портландцемента — 400 и 500.

Применяют белый цемент в архитектурно-отделочных, шту­катурных и малярных работах, при устройстве наливных полов, изготовлении терразитовых половых плиток, искусственного камня и кирпича, изделий малых архитектурных форм и элемен­тов декора, цветных цементов и бетонов.

Цветные портландцементы представляют со­бой смесь совместного помола белого или цветного клинкера (не менее 80 %), минеральных (не более 15 %) и органических (не более 0,5 %) красителей, гипса и активной минеральной добав­ки (не более 6 %). Выпускаются жёлтого, розового, красного, коричневого, зелёного, голубого и чёрного цветов. Марки по прочности — 300, 400 и 500.

Цветным цементам свойственна склонность к усадочным явлениям, высолообразованию, выцветанию и другим недостаткам.