Лабораторная работа №3 исследование основных свойств портландцемента

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением клинкера с гипсом (3-5%), а иногда и с активными минеральными добавками (до 10%).

Минералогический состав цемента в процентах может колебаться в следующих пределах:

• трехкальциевый силикат (алит) 3CaO·SiO₂(C₃S) — 45-60;

• двухкальциевый силикат (белит) 2CaO·SiO₂(C₂S) — 20-30;

• трехкальциевый алюминат 3CaO·Al₂O₃(C₃A) — 4 -15;

• четырехкальциевый алюмоферит 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃(C₄AF) — 10 - 20.

В настоящее время выпускаются следующие основные разновидности портландцемента:

• быстротвердеющий портландцемент;

• пластифицированный и гидрофобный портландцементы;

• сульфатостойкий портландцемент, содержащий C₃S не более 50% и C₃A не более 5%;

• шлаковый портландцемент с 21-60% доменного гранулированного шлака;

• пуццолановый портландцемент, содержащий до 20-40% пуццолановых добавок;

• белый и цветные портландцементы.

Сульфатостойкий портландцемент

Сульфатостойким называют портландцемент, изготовляемый из клинкера, минералогический состав которого нормирован по содержанию C₃A и C₃S. Он отличается пониженной экзотермией при твердении и высокой стойкостью при действии сульфатных вод.

Высокая стойкость этого цемента в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии он содержит пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов кальция. Этим устраняется возможность образования значительного количества гидросульфоалюмината кальция, вызывающего коррозию портландцементного камня. Развитие коррозионных процессов в затвердевшем сульфатостойком портландцементе замедляется также вследствие ограниченного содержания в клинкере C₃S.

Такой портландцемент значительно превосходит по сульфатостойкости рядовые портландцементы, но уступает в этом отношении пуццолановым и шлаковым портландцементам, изготовляемым на основе клинкера того же нормированного состава. Однако эти цементы менее морозостойки. Поэтому сульфатостойкий цемент целесообразнее всего применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановым портландцементом называют гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, кислой активной минеральной добавки и гипса. В пуццолановом портландцементе допускается следующее содержание активных минеральных добавок: осадочного происхождения — не менее 20 и не более 30%; вулканического происхождения, обожженной или топливной золы — не менее 25 и не более 40 %.

Реакция между продуктами гидратации клинкера и активными компонентами гидравлической добавки заключается во взаимодействии Ca(OH)₂ с активным кремнеземом добавки и образовании гидросиликатов по схеме

m Ca(OH)₂ + SiO₂ + n H₂O = m CaO·SiO₂·(n+1)H₂O

Для бетонов на пуццолановом портландцементе показательна более высокая водостойкость, чем для бетонов на портландцементе, что объясняется более высокой их водонепроницаемостью и связыванием добавками легко вымываемого гидрата окиси кальция.

Пуццолановый цемент более стоек в сульфатных водах вследствие того, что в его цементном камне почти полностью отсутствуют гидроокись кальция и высокоосновные гидроалюминаты кальция, на базе которых в присутствии сульфатных солей возможно образование гидросульфоалюмината кальция, разрушающего цементный камень.

В кислых и, в частности, в углекислых водах пуццолановые портландцементы, как и обычные цементы, недостаточно стойки. Это обусловлено тем, что свободные органические и минеральные кислоты интенсивно взаимодействуют не только с гидратом окиси кальция, но и с гидросиликатами и гидроалюминатами кальция, полностью разрушая цементный камень.

Щелочестойкость пуццолановых цементов ниже, чем портландцементов.