Тема 4: Мінеральні в’яжучі речовини

1.2.1. На будівельній майданчик завезли в мішках крейду, мелене вапно-кипілку, вапно- пушонку, гіпс, білий цемент. Вміст мішків порошковидна речовина білого кольору. Манкіровка на мішках відсутня. Як визначити вид матеріалу в кожному мішку?

2.2.1. Для визначення виду тонкомеленої білої речовини (порошку) необхідно мати найпростіші реактиви – спиртовий розчин фенол-фталеїну, водний розчин соляної кислоти. Всі проби бажано проводити в пробірках, а реактиви промивати до порошків з допомогою піпеток або найпростіших капельниць. Для визначення виду порошка в 2…3 пробірки або подібні посудини висипають по 2…3 см³ речовини, а потім туди наливають 2..3 см³ води і все разом збовтують. Після цього в одну пробірку добавляють розчин фенолфталеїну, а в другу – розчин соляної кислоти. В залежності від реакції приходять до висновку. В тому випадку, коли реакція в реактиві не являється визначальною, перевіряють здатність порошка тужавіти і твердіти. В цьому випадку після збовтування порошка в пробірці з водою і витримування після цього на протязі 10 хв зливають зайву воду і спостерігають за вмістом ще на протязі 20 хв. Саме за цей час виявляється здатність речовини твердіти. Результати одержані таким методом зрівнюють із даними таблиці 2.4

Таблиця 2.4

Реактиви і характеристика	Порошковий матеріал
	Крейда	Мелений вапняк	Мелене вапно-кипілка	Вапно-пушонка	Гіпс	Білий цемент
Розчин фенолфталеїну	Забарвлення немає		Малинове забарвлення √		Забарвлення немає	Малинове забарвлення √
Розчин соляної кислоти	Бурхлива реакція з виділенням газу √		Реакції немає
Вода	Утворюється суміш з випаданням осаду		Бурхлива реакція з виділенням водяної пари √	Утворюється суміш	Утворюється суміш з випаданням осаду
Проба на тужавлення і твердіння	Тужавлення і твердіння не спостерігається		Утворюється сметановидна маса (вапняне тісто), яка повільно твердіє на повітрі		Тужавлення через 5-10 хв, твердіння через 30 хв √	Початок тужавлення не раніше, як через 2 год
Колір	Найчастіше білий	Білий, сірий із жовтуватим відтінком	Білий		Світло- сірий, білий	Білий (не дуже чистого відтінку)

1.2.2. На складі повинні зберігатися в мішках цементи (ПЦ,ШПЦ гідрофобний і глиноземистий). Паспорта на ці цементи і маркування мішків відсутні. Як визначити вид цементу?

2.2.2. Спочатку роблять таким чином, як і при визначенні

Порошків білого кольору. Але додатково використовують ще і такі характеристики, як насипна щільність і нормальна густина тіста. Крім того, застосовується проба на сірководень і визначення строків тужавлення. Пробу на гідрофобність проводять одним із методів, запропонованих професором Хігеровичем (за поведінкою 2…3 г цементу, насипаного в стакан з водою або по часу знаходження краплини води на сухій поверхні розрівняних 10…15 г цементу). Пробу на сірководень, з допомогою якої дуже добре визначають портландцементи, визначають одним з таких способів. Найпростіший полягає у виготовленні коржиків із цементного тіста і пропарюванням їх на протязі 20 хв над кип’ячою водою. Потім їх виймають і висушують. Тепер вони повинні мати темно-сірий колір із синіми смугами і виділяти характерний запах сірководню. А також можна помістити на коржики листок свинцевого реактивного паперу,який, при наявності сірководню, чорніє. Наявність сірководню можна визначити також при змішуванні у фарфоровій або скляній посудині декілька грамів цементу із 2…3 см³ 50%-вої соляної кислоти. Насипну щільність цементів у пухкому стані визначають попередньо, користуючись стандартною методикою. Наповненне мірної посудини цементом проводиться з висоти 5см. Нормальну густину цементного тіста можна визначити кількома способами.

Зрівнюючи одержані дані з табл. 2.5, визначають вид цементу.

Таблиця 2.5.

Характерні реакції і властивості	Вид цементу
	портландцемент	пуццолановий	шлакопортландцемент	Гідрофобний портландцемент	Зола-винос
Колір	Сірувато-зеленуватий різних відтінків	Світлувато- сірий або світло-жовтий	Світлувати й з голубуватим відтінком	Світло-сірий з біжуватим відтінком	Темно –сірий стальний без відтінків
Дія води	Порошки з водою			У воді утворює дутики які погано змочуються	З водою зміщується
Дія фенолфталеїну	Негайно після заміщування водою забарвлюється в малиновий колір	Відбувається забарвлення в малиновий колір після заміщення водою		Слабке малинове забарвлення після примусового переміщення	Не забарвлюється
Дія тяжкої рідини	Осідає на дно	Цементні частинки осідають на дно, а добавка плаває	Практично осідає на дно розділення немає частинки
Дія магні ту	Частинки до магніту не пристають		Часткове приставання до магніту	Частинки порошка магнітом не притягаються
Запах пропарених зразків	Без запаху	Без запаху	Запах сірководню	Без запаху
Насипна густина г/см3	1,2…1,4	0,9…1,1	1,1…1,3	1,2…1,3	1,1…1,2
Нормальна густина тіла, %	21…27	30…40	23…32	23…30

1.2.3. Вивантажена із бетонозмішувача бетонна суміш миттєво затужавіла. Що це – швидке чи несправжнє тужавлення? Як пояснити це явище? Які шляхи усунення цього явища?

2.2.3. Не справжнє тужавлення пояснюється вмістом в цементі напівводного гірсу, який утворився із двоводного при помелі клінкера при підвищеній температурі, а швидке тужавлення – недостатню кількість гіпсу. Боряться з несправжнім тужавленням шляхом збільшення часу на перемішування в бетонозмішувачі, а також цемент довгий час зберігають і піддають аєрації. Для боротьби із швидким тужавленням, в бетонозмішувач вводять 1...2% гіпсу або 0,5...1% сульфіту натрія.

1.2.4. В силос, де зберігається ПЦ, вивантажили помилково глиноземистий цемент. В наслідок утворилась суміш із цих цементів. Чого можна чекати при виготовлені бетонної суміші?

2.2.4. Бетонну суміш низької якості, тому що не допускається змішувати глиноземистий цемент з портландцементу, так як при цьому знижується його міцність.

1.2.5. Із вапна-кипілки необхідно приготувати вапно-пушонку, вапняне тісто і молоко. Скільки необхідно добавити води для одержання даних видів вапна?

2.2.5. Кількість води звичайно повинна становити 100-150% маси вапна і підбиратися в кожному окремому випадку експериментально з урахуванням температури навколишнього середовища і швидкості гідратації вапна. Якщо взято недостатню кількість води, то внаслідок інтенсивного пароутворення маса розпушується, якщо надлишок – тісто не тужавіє.Для вапна молока – 500%, вапняного тіста-200-300%, вапна – пушонки – 60-80%.

1.2.6. Як можна визначити недопал і перепал вапно-кипілки по зовнішньому вигляду і середній густині?

2.2.6. Для такого визначення беруть 5…10 великих кусків негашеного вапна, розбивають їх ударом молотка і розглядають злом. Якщо в зломі кусок вапна однорідний і одноколірний, то він добре обпалений. Якщо вапно обпалене недостатньо (недопал), то середина куска має більш темний колір, як на краях. При наявності соляної кислоти можна перевірити капнувши її 2…3 краплі на злом. Якщо вапно обпалене добре, то кислота «не закипає». Перепалювання вапна також небажане. Перепал характеризується наявністю оплавлених, скловидних ділянок на поверхні куска вапняку.

1.2.7. Як можна прискорити процес гасіння вапна?

2.2.7. Для прискорення процесу гасіння вапна додають гарячу воду, а також різні добавки: хлориди, нітрати (NaCl, CaCl₂, MgCl₂, BaCl₂, NH₄Cl, HNO₃, Ca(NO₃)₂ тощо, сульфати, фосфати.

1.2.8. На полігоні після тепловологісної обробки на поверхні залізобетонних виробів з’явилися найдрібніші тріщини. Після попереднього аналізу причини виявили в цементі підвищений вміст вільних оксидів кальцію і магнію. Як запобігати цьому явищу?

2.2.8. Вміст вільних оксидів кальцію і магнію в клінкері приводять до нерівномірності зміни об’єму. Для боротьби з цим явищем при виготовленні бетонної суміші необхідно ввести до 0,7% хлористого кальцію або на складі провести аерацію цементу шляхом перекачування його із однієї ємності в іншу.

1.2.9. На поверхні бетонної конструкцій з`явилися білі нальоти і висоли. Як було з`ясовано, причиною даного явища було підвищення вмісту водорозчинних сполук лужних металів в клінкері. Як можна боротися з появою нальоту і висолів?

2.2.9. Доцільна гідрофобізація поверхні конструкцій.

1.2.10. Було з’ясовано, дослідами, що для приготування бетонної суміші для залізобетонних виробів були завезені цемент з підвищенням вмістом з’єднань лужних металів і заповнювач з вмістом реакційно – здатного кремнезему. Яким чином це проявить себе в конструкціях через декілька місяців їх твердіння і як запобігти цьому негативному явищу?

2.2.10. На конструкціях можуть з’явитися тріщини з білими прошарками. Для боротьби з цим явищем можна вводити в цемент активні мінеральні добавки, що хімічно зв’язують луги, а в бетонну суміш – гідрофобізуючі речовини.

1.2.11. Гіпс відноситься до швидкотвердіючих в’яжучих. З допомогою яких речовин можна уповільнити його твердіння?

2.2.11. Уповільнити твердіння гіпсу можна за допомогою таких речовин: слабкі електроліти й неелектроліти (аміак, етанол), фосфати і борати лужних металів, борну кислоту, двогідрат, CaHPO₄*2HO₂.

1.2.12. Для підвищення водостійкості гіпсу майстер дав вказівку змішати його з цементом і приготувати на цьому в’яжучому кладочний розчин. Що можна чекати від якості такого розчину?

2.2.12. Це не рекомендується змішувати з гіпсом тому, що утворює нестійкий матеріал, який деформується і руйнується внаслідок високо сульфатної форми гідросульфоалюмінату кальцію, що кристалізується з 31…32 молекулами води і значним збільшенням об’єму.

1.2.13. В силосі випадково змішали цементи марок М500 і М400. Яка марка цементу буде враховуватись при проектуванні складу бетону? Якою може бути перевитрата цементу, якщо осадка конуса бетонної суміші 9-12см?

2.2.13. R_б=A*R _ц((Ц/В)-0,5),

R_б⁴⁰⁰=A*40((Ц₄₀₀/В)-0,5)

R_б⁵⁰⁰=A*50((Ц₅₀₀/В)-0,5)

40А((Ц₄₀₀/В)-0,5)= 50А((Ц₅₀₀/В)-0,5)

(Ц₄₀₀/В)-0,5=1,25*(Ц₅₀₀/В)-0,625

Ц₄₀₀=(1,25(Ц₅₀₀/В)-0,125)*В=1,25*Ц₅₀₀-0,125В

ΔЦ=Ц₄₀₀- Ц₅₀₀=1,25Ц₅₀₀-0,125В-Ц₅₀₀=0,25Ц₅₀₀-0,125В.

1.2.14. Оператор БЗВ випадково замість шлакопортландцементу подав глиноземистий цемент. Бетонна суміш призначалась для виготовлення ЗБВ, що будуть піддані теплогістій обробці. Що може спричинити помилку оператора?

2.2.14. Глиноземистий цемент не можна піддавати тепло вологий обробці, так як він твердіє при помірній температурі (не вище 25^оС). В супротивному випадку спостерігається перехід речовини – двох кальцієвого алюмінату одного із продуктів твердіння глиноземистого цементу, який виділяється у вигляді пластинчастих гексагональних кристалів в кубічний тьохкальцієвий гідро-алюмінат, що супроводжується виникненням внутрішнього напруження в цементному камені і знищенням в 2…3 рази міцності бетону.

1.2.15. Чи можна застосувати глиноземистий цемент для бетонування масивних конструкцій?

2.2.15. Глиноземистий цемент не можна піддавати для бетонування масивних конструкцій через виникнення внутрішнього напруження в цементному камені і зменшується міцність бетону в 2…3 рази. Виникає напруження і деформація.