Основные свойства материалов на основе цементов
Гидрофобный портландцемент- представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и гидрофобизирующей добавки (асидолы, мыло фанта, асидол – мыло фанта). Добавки вводятся в количестве 0,06-0,3% от массы цемента в сухом состоянии. Добавки образуют на зернах цемента тонкие молекулярные пленки, уменьшающие свойство цемента смачиваться водой, находясь во влажной среде, цемент сохраняет активность и не комкуется. В процессе приготовления бетонной смеси, пленки раздираются с поверхности зерен, и не препятствует течению процессов твердения цемента. Твердеет цемент сначала медленно, а затем быстро. Рекомендуется цемент при необходимости длительного хранения и при перевозках на большие расстояния.
Пластифицированный цемент отличается содержанием добавок повышающих подвижность, имеет высокую морозостойкость.
Добавки: сульфитно-спиртовая барда или сульфитно-дрожжевая в твердом или жидком виде. Пластифицирующие добавки повышают плотность, соответственно прочность бетона, т.к. снижают водопотребление, сохраняют дольше ее подвижность. Введение добавок снижает расход цемента. Применяют в дорожном строительстве, в строительстве аэродромов и гидротехнических сооружений.
Сульфатостойкий портландцемент медленно твердеет в начальные сроки и мало выделяет тепла. Применяется для получения материалов обладающих коррозионной стойкостью в минеральных и пресных водах.
Белый портландцемент – имеет минимальное содержание окислов железа, марганца и хрома. Используют для получения чистые известняки или даже мраморы и белые глины. В качестве топлива при обжиге применяется газ или мазут.
Основные свойство степень белизны, делят цементы на 3 сорта БЦ – 1: БЦ-2: БЦ-3. Выпускается по прочности 3 марки- 300, 400: и 500. Схватывание длится от 45 мин до 10 час. Транспортируют только в закрытой таре. Цемент дорогой.
Цветные цементы- в цемент в процессе помола добавляют светощелочестойкие окислы металлов - красители охра, железный сурик, ультрамарин, сажу, окислы хрома в количестве 0,05-1%.
Введением хрома получают цемент – желто-зеленого цвета, марганца голубого или бархатно-черного, кобальта- коричневого..
Белый и цветные цементы применяют для отделочных работ, при изготовлении облицовочных плиток, искусственного мрамора, мозаичных полов и т.д.
Глиноземистый цемент- быстротвердеющий, высокопрочный. Получают тонким измельчением обожженной сырьевой смеси из бокситов и известняка. В бокситы после обработки в состав добавляют различные минеральные вещества. Через 5-6 часов твердения бетон на этом цементе набирает прочность 30%, через сутки-90%, через 3 суток – марочную.
Глиноземистый цемент быстротвердеющий, время схватывания 30 мин.
Марки 400,500,600. Бетоны на этих цементах – водостойки, воздухо-стойки, морозостойки, жаростойки и стойки к воздействию пресных вод, но разрушаются щелочными водами. Они имеют плотную структуру, примерно в 1,5 раза ниже пористости, чем у обычных портландцементов. Стоимость в 3-4 раза выше портландцемента, поэтому ограничены области применения. В виду высокой химической стойкости цемент используют для тампования нефтяных и газовых скважин (заделки) на предприятиях пищевой промышленности (барит) для футеровки шахтных колодцев и туннелей. Высокая жаростойкость 1400°С, дает возможность использовать его для изготовление жаростойких бетонов – при футеровки тепловых аппаратов.
Расширяющиеся цементы – в тех случаях, когда усадка недопустима при зачеканке и гидроизоляции швов, при заделке болтов, трещин, получении плотных стыков применяют расширяющийся цемент.
К этой группе относятся цементы, увеличивающиеся в объеме при твердении в воде и не уменьшающиеся в объеме при твердении на воздухе.
Имеется 3 вида расширяющихся цементов
водонепроницаемый глиноземистый расширяющийся цемент – при изготовление совмещают высокоглиноземистый цемент с гипсом и алюминатом кальция. Используют для восстановления разрушенных бетонных железобетонных конструкций для гидроизоляции туннелей, стволов шахт в подземном и наземном строительстве. Нельзя применять при температуре меньше 0°С и выше 80°С.
- гипсоглиноземистый цемент - быстротвердеющий получают совместным помолом высокоглиноземистого шлака, природного гипс в соотношение 0,7:0,3 по массе. Он твердеет в воде и на воздухе. Выпускаются по прочности 3 марки 300,400,500. Начало схватывает 20 мин, конец 4 часа. Применяют цемент для изготовления безусадочных расширяющихся водонепроницаемых растворов и бетонов для заделки швов. Нельзя использовать для конструкции при температуре выше 80°С.
расширяющийся портландцемент получают помолом цемента и гипса с добавками в соотношениях 60:7:7:10:25. В качестве добавки применяют бентонит. Расширяется на 0,15% через сутки и на 1% через 8 суток. Имеет высокую водонепроницаемость, интенсивно твердеет при пропаривании. Применяется, как и другие расширенные цементы.
Гидравлическая известь- медленно схватывающееся гидравлическое вяжущее- порошкообразный продукт тонкого помола, умеренно обожженных карбонатных пород ( известняки мергелинские) с содержанием глины 6-20% при температуре 900-1000°С. Гидравлическая известь в отличие от воздушной, затвердевает на воздухе и продолжает твердеть в воде.
Шлакопортландцементы. Шлакопортландцементы с содержанием шлака 25—40% обычно применяют в тех же условиях, что и обычный портландцемент. Цементы, содержащие 40—80% шлака, используются как низкотермичные в массивных гидросооружениях и в сооружениях, подвергающихся действию агрессивных вод, а также для изготовления изделий при тепловлажностной обработке.
Оптимальные свойства шлакопортландцемент приобретает при выборе рационального состава, структуры и соотношения шлакового и клинкерного компонентов цемента, а также их дисперсности. Установлено, что на строительно-технические свойства шлакопортландцемента и бетонов на его основе основные шлаки влияют благоприятнее, чем кислые. Росту прочности шлакопортландцемента содействует также применение клинкера с повышенным содержанием наиболее активных минералов (C3S + С3А = 65—75%). При этом для кислых шлаков желательно применять алитовые среднеалюминатные клинкеры (C3S = = 60—70%; С3А < 8%).
Положительный эффект достигается при использовании в сочетании с доменными шлаками низкотемпературного клинкера, содержащего до 5% свободного СаО, который служит щелочным активизатором. В процессе гидратации и твердения шлакопортландцемента участвуют шлаковая и клинкерная составляющие. В начальный период процесса гидратации в результате гидролиза минералов-силикатов образуется пересыщенный раствор Са(ОНJ, который в сочетании с гипсом оказывает активизирующее влияние на взаимодействие с водой шлакового стекла. Наряду с обычными продуктами при твердении шлакопортландцемента образуются гелеобразные гидратные соединения с преобладанием низкоосновных гидросиликатов кальция.
Цементная промышленность выпускает обычный, быстротвердеющий и сульфатостойкий шлакопортландцементы. При производстве сулъфатостойкого шлакопортландцемента используют клинкер с содержанием С3А не более 8% и шлак с содержанием А1203 не более 8%.
Для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента рационален двухстадийный помол, т. е. предварительное измельчение клинкера с последующим совместным помолом клинкера и шлака до удельной поверхности не менее 4000 см2/г. Двухстадийный помол обеспечивает более тонкое измельчение клинкерных зерен; он целесообразен при использовании основных шлаков, по размалываемости близких к клинкеру. Конечная прочность и другие свойства шлакопортландцемента улучшаются также и при более тонком измельчении шлака.
Шлакопортландцемент не оказывает коррозирующего действия на стальную арматуру в железобетонных изделиях и прочно сцепляется с ней.
Строительно-технические свойства шлакопортландцемента характеризуются рядом особенностей по сравнению с портландцементом: более низкой плотностью B,8—3 г/см3); несколько замедленным схватыванием и нарастанием прочности в начальные сроки твердения. Изготавливают следующие марки шлакопортландцемента: М300; М400; М500.
Быстротвердеющий шлакопортландцемент через 2 сут имеет прочность на сжатие не менее 15 МПа. Марка его должна быть не менее М400. Для сульфатостойкого шлакопортландцемента установлены марки М300 и 400.
Сульфатно-шлаковые цементы — это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным тонким измельчением доменных шлаков и сульфатного возбудителя твердения (гипса или ангидрита) с небольшой добавкой щелочного активизатора (извести, портландцемента или обожженного доломита). Разновидностью этой группы цементов является также шлаковый бесклинкерный цемент, состоящий из 85—90% шлака, 5—8% ангидрита и 5—8% обожженного доломита. Степень обжига доломита зависит от основности шлаков. При использовании основных шлаков обжиг ведут при температуре 800—900°С до частичного разложения СаС03, а кислых — при температуре 1000—1100 °С до полной диссоциации СаС03 (Рисунок 5).
Активность сульфатно-шлаковых цементов существенно зависит от тонкости измельчения. При высокой тонкости измельчения и рациональном составе прочность этих цементов не уступает прочности портландцемента. Однако недостатком сульфатно-шлаковых цементов является быстрое снижение активности при хранении; характерным для них является связывание повышенного количества воды при гидратации, что вызывает в бетонах значительный сдвиг оптимальных В/Ц в сторону больших значений (до 0,5—0,65). Пониженная пластичность сульфатно-шлаковых цементов обусловливает существенное снижение прочности бетонов на их основе по мере отощения, т. е. увеличения содержания заполнителей. Оптимальная температура твердения этих цементов 20—40°С.
Сульфатно-шлаковые вяжущие твердеют сравнительно медленно. Их марки М150—М300. В течение первых 2—3 недель твердения бетоны на этих вяжущих необходимо предохранять от высыхания. В противном случае поверхностный слой конструкций становится недостаточно прочным.
Для изготовления сульфатно-шлаковых вяжущих целесообразно применять основные доменные шлаки с повышенным до20% содержанием глинозема. Арматура в бетонах на сульфатно-шлаковых вяжущих при повышенной влажности подвергается коррозии.
Рисунок 5 Схема производства сульфатно-шлакового цемента при использовании доломита:
I - склад доломита; 2 - склад гипса; 3- вагонетка; 4- подъемник печи; 5- шахтная печь для обжига доломита; 6 - дробилка; 7 - бункер обожженного доломита; 8 - бункер ангидрита; 9-— бункер гипса; 10 - склад мокрого шлака; 11 - вагонетка; 12- приемный бункер сушильного барабана; 13- сушильный барабан; 14 - склад сухого шлака; 15 - грейферный кран; 16 - бункер шлака над мельницей; 17- шнек; 18- питатель; 19- бункер добавок; 20- шаровая мельница; 21- элеватор; 22 - силосы сульфатно-шлакового цемента.
Известково-шлаковые цементы — это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным помолом доменного гранулированного шлака и извести. Их применяют для изготовления строительных растворов и бетонов марок не более М200. Для регулирования сроков схватывания и улучшения других свойств этих вяжущих при их изготовлении вводится до 5% гипсового камня. Цементы более высокого качества можно получить, применяя основные шлаки с повышенным содержанием глинозема и негашеную известь, содержание которой 10—30%.
Известково-шлаковые цементы по прочности уступают сульфатно-шлаковым. Их марки: М50, M l00, M l50, М 200. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 25 мин, а конец — не позднеечем через 24 ч после начала затворения. При снижении температуры, особенно после 10°С, нарастание прочности резко замедляется и, наоборот, повышение температуры при достаточной влажности среды способствует интенсивному твердению. Твердение на воздухе возможно лишь после достаточно продолжительного твердения до -30 суток во влажных условиях. Для известково-шлаковых цементов характерны низкая морозостойкость, высокая стойкость в агрессивных водах и малая экзотермия.
Вопросы для СРС по теме:
Что представляет собой портландцемент?
Изложите методику определения насыпной плотности цемента.
Изложите методику определения нормальной густоты цементного теста.
Каким образом определяют сроки схватывании цементного теста
каковы требования стандарта?
Какова методика определения м арки портландцемента?
Разновидности гидравлических вяжущих.
Разновидности цементов.
Технологии изготовления цементов.
Минеральные вяжущие. Основные свойства материалов на их основе.
10.Стадии процессе твердения материалов на основе гидравлических
вяжущих.