29.Стандартные методы испытания портландцемента: определение водопотребности, сроков схватывания, равномерности изменения объёма, марки по прочности.

1) тонкость помола. Сито №008 (80 мкм). Остаток ≤15%. Sуд=2500 – 3000 см2/г. Быстротвердеющий цемент 4000 – 5000 см2/г. особо быстротвердеющий цемент 600 см2/г.

2) водопотребность – воличество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты. Водопотребность 24 – 28%. Чем больше водопотребность, тем менее прочным получится цементный камень.

3) сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45 мин. Конец схватывания – не позднее 10 часов.

4) равномерность изменения объема- причиной является местные деформации, вызываемые расширением свободной CaO и периклаза MgO вследствий их гидратации. тесто нормальной густоты 24 ч предварительного твердения держат 3 ч в кипящей воде.

5) марки. Марка 300 – шлакопортландцемент, цемент с минеральными добавками.

Стандартные марки портландцемента 400, 500, 550, 600. По требованию заказчика выпускается цемент и более высокой марки. Марка цемента оценивается пределом прочности при сжатии стандартных образцов балочек в возрасте 28 суток (после хранения в стандартных условиях). Активность цемента – фактическая прочность цемента в возрасте 28 суток. Rсж=518 кгс/см2→М500. 4) тепловыделения при твердении. С3А больше всех выделяет тепла при твердении, затем C3S, C4AF, C2S. При зимнем бетонировании, чем выше тонкость помола, тем выше тепловыделение. 5) роль добавки гипса. Если гипс не добавлять, то размолотый клинкер будет очень быстро схватываться. С таким цементом не возможно будет работать. Все способы, которые подавляют гидролиз алита вызывают замедление твердения. Все способы, которые активизируют гидролиз алита приводят к ускорению схватывания и твердения. Периоды твердения: 1) растворение клинкерных минералов с поверхности. Возникновение зародышей новых фаз. 2) гидротация клинкерных минералов в насыщенном растворе. Выделение геливидных новообразований на поверхности цементных частиц. Рост этих оболочек. В какой то момент начинают контактировать между собой. 3) кристаллизация новообразований. Рост, срастание кристаллов. Возникновение кристаллизационной структуры цементного камня.

Испытание на изгиб балки на приборе МИИ – 100; b=4см; h=4см; l=10см;

Rизгиба =M/W=3Pl/2bh2 ; Rсжатия =Pразруш./F; Fсжатия=25см2

30.Твердение портландцемента. Взаимодействие минералов клинкера с водой. Влияние минерального состава клинкера на скорость твердения, прочность и тепловыделение портландцемента.

Твердение портландцемента

Твердение портландцемента есть процесс превращения цементного теста (смеси портландцемента с водой) в цементный камень с образованием новых гидратных соединений.

При затворении портландцемента водой в начальный период происходит растворение клинкерных минералов с поверхности зерен цемента до образования насыщенного раствора. Растворение клинкерных минералов прекращается, взаимодействие с водой продолжается путем протекания реакций гидратации (присоединения воды к минералам клинкера) и гидролиза (разложение минералов на другие соединения под действием воды).

Второй период твердения – коллоидация – сопровождается прямой гидратацией клинкерных минералов в твердом состоянии без предварительного их растворения. Период коллоидации сопровождается повышением вязкости цементного теста, характеризующим процесс схватывания портландцемента.

В течение третьего периода протекают процессы перекристаллизации мельчайших коллоидных частиц новообразований. Результатом является рост крупных кристаллов, что обеспечивает твердение и увеличение прочности образовавшегося цементного камня.

Превращение цементного теста в камень обусловлено сложными химическими и физикохимическими процессами, взаимодействие клинкерных минералов с H₂O. В результате, образуется соединения практически нерастворимые в воде.

1⁰ Алит : 2(3CaO*SiO₂)+6H₂O=3CaO*2SiO₂*3H₂O+3Ca(OH)₂

2⁰ Белит : 2(2CaO*SiO₂)+2H₂O=3CaO*2SiO₂*3H₂O+Ca(OH)₂

3⁰ Целит : 3Cao*Al₂O₃+6H₂O=3CaO*Al₂O₃*6H₂O ; Образуется непрочная рыхлая структура, схватывание может произойти через 8-9 минут, поэтому для регулирования схватывания вводят добавку гипса:

3CaO*Al₂O₃+3(CaSO₄*2H₂O)+26H₂O=3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*32H₂O –эттрингит

Пока не израсходуется весь гипс 1-2 часа C₃A Q₂₈=209 кал/г

Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в% по массе) главных минералов.

Алит 3CaO*SiO₂ (или C₃S)- 45-60%, Белит 2CaO*SiO₂ (или C₂S)- 20-30%, Целит 3CaO*Al₂O₃ (или C₃A)- 4-12%, Четырехкальцевый алюмоферрит 4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃ (или С₄AF)- 10-20%

Вредные примеси: CaO < 1%, MgO < 5%

Щелочные окислы Na₂O и K₂O перешедшие из золы сырья в топливо могут взаимодействовать с опаловидным кремнезёмам в заполнителях, регулируя с двуокисью кремния, образуют силикаты Na и K с увеличением в объеме. Суммарное содержание Na₂O+K₂O 0.6%