33. Специальные виды портландцемента (быстротвердеющий, сульфатостойкий и т.Д.).

Получение:1) Регулирование химико-минерального состава и структуры цементного клинкера; 2) Изменение вещественного (компонентного) состава цемента введением добавок; 3) Регулирование тонкости помола и зернового состава цемента.

1)Быстротвердеющий портландцемент – портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения, более половины его марочной прочности. C₃S+C₃A60-65%; Sудельная =3500–4000 см²/г; добавка гипса 3–5%; контроль за технологиями.

2)Особобыстротвердеющий портландцемент – высокопрочный портландцемент марки 600 в возрасте 1 сут имеет предел прочности 20-25 МПа, а через 3 сут - 40 МПа. Такой быстрый рост прочности обуславливается содержанием СзS до 65-68%, СзА8%, Sудельная =4000 см²/г, добавки гипса 3-5%.

3)Сверхбыстротвердеющий цемент, разработанный на основе специального минерального состава, дает раннюю прочность через 1-4 часа.

4)Сульфатостойкий портландцемент изготовляют на основе клинкера содержащего не более 50% СзS, 5% СзА, (C₃A=C₄AF)22%, добавка гипса. Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.

5)Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,15(0,25)% поверхностноактивных веществ. Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. 6)Гидрофобный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих добавок, отталкивающих воду. Он обладает пониженной (по сравнению с обычным цементом) гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона.

7)Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместно­го помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или топливной золы - не менее 25% и не более 40%. В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидросиликат кальция. Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН)2. Пуццолановый портландцемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные части соору­жений). В сухих условиях частично теряет прочность, что объясняется "выветриванием" воды из гидратных соединений. Кроме того, бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.). 8)Шлакопортландпемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее 200 кгс/см² (20 МПа), при изгибе - не менее 35 кгс/см² (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки.

9)Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цемент для холодных скважин испытывают при температуре 22±2°С, для горячих скважин – при 75±3°С. Основная прочностная характеристика цемента - предел прочности при изгибе образцов-балочек размером 4х4х16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц=0,5. Предусматривают выпуск специальных разновидностей портландцемента: утяжеленного, песчанистого, солестойкого, низкогигроскопичного.

34. Коррозия цементного камня и меры борьбы с ней. Коррозия – процесс разрушения материала, вызываемый физико-химическим взаимодействием его с окружающей средой. Три вида коррозии по Млсквину: 1)физическая (выщелачивание) – растворение и вымывание мягкими водами Ca(OH)₂ – приводит к потере прочности. Если уменьшается Ca(OH)₂ на 15-20%, то снижается прочность на 30-40%. Вслед за вымывание Ca(OH)₂ начинается разложение гидросиликатов кальция. Меры борьбы: а) снижение количества C₃S; б) введение активных минeральных добавок SiO2+ Ca(OH)₂=CaO*SiO2*H2O; в) изготовление плотного бетона; г) естественная корбанизация Ca(OH)₂+CO2=CaCO3+H2O. 2) Разрушение цементного камня в результате обменных реакций кислот и солей, содержащихся в минерализованной воде с гидратными составляющими цементного камня с выносом растворимых продуктов реакции водой или с выделением их в виде аморфной массы (углекислотная, магнезиальная коррозии). а) общекислотная Ca(OH)₂+2HCl=CaCl₂+H₂O. Применяется также специальный кислотоупорный цемент; б) углекислотная коррозия CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂; в) магнезиальная коррозия Ca(OH)₂+MgCl₂=CaCl₂+Mg(OH)₂; г) коррозия под действием органических кислот (молочная, уксусная кислота). 3) а)Сульфо-аллюминатная – связана с образованием новых соединений, занимающих больший объем, чем исходные продукты, откуда происходит растрескивание. 3CaO*Al₂O₃*6H₂O+3CaSO₄+25H₂O=3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*31H₂O; б) Щелочная коррозия.

35. Глиноземистый цемент: сырье, производство, состав, свойства, применение. Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельченного клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Однокальциевый алюминат CaO*Al₂O₃ определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. Влияние на качество цемента оказывает алюмосиликат кальция – геленит CaO*Al₂O₃*SiO₂. Для получения клинкера глиноземистого цемента в качестве главных компонентов сырьевой массы берут известняк СаСОз и породы, содержащие глинозем (Аl₂Оз*nH₂О), например, бокситы. В России разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и железного лома. При этом доменная печь одновременно выдает чугун и шлак, представляющий клинкер глиноземистого цемента. Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью только в том случае, если он твердеет при умеренных температурах, не свы­ше 25°С. Поэтому глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке. Замечательным свойством глиноземистого цемента является его необычно быстрое твердение. Тепловыделение глиноземистого цемента при твердении примерно в 1,5 раза больше, чем у портландцемента. В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержится гидроксида кальция и трехкальциевого шестиводного гидроалюмината (если температура не превышает 25°С), поэтому бетон на глиноземистом цементе более стоек по сравнению с портландцементом против выщелачивания Са(ОН)з, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде). Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей. С учетом специфических свойств и высокой стоимости глиноземистый цемент предназначается для получения быстротвердеющих, а также жаростойких бетонов и растворов. Кроме того, глиноземистый цемент используется для получения расширяющихся цементов.

36. Бетоны на неорганических вяжущих веществах: определение, классификация. Области применение бетонов различных видов. Бетон – искуственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной перемешанной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Цемента и воды около 15%. Песка и крупного заполнителя около 85%. Бетон – основной строительный материал, универсальный. Можно придать любую форму, изменять свойства. Классификация бетонов по средней плотности: а) ρ_m>2600 кг/м³ – особо тяжелый бетон (заполнители – железные руды, стальные опилки, магнетит, гематит, лиманит, стальные зерна, чугунная дробь); б) ρ_m=2100 - 2600 кг/м³ – тяжелый бетон (в качестве заполнителей используются плотные, тяжелые, магматические, метаморфические и осадочные породы); в)ρ_m=1800 - 2100 кг/м³ – облегченные бетоны (в качестве заполнителей – ГП с ρ_m=1600-1900 кг/м³, песчаники, известняки, искуственные крупные заполнители – кирпичный бой, старый бетон); г)ρ_m=500 - 1800 кг/м³ – легкие бетоны. Пористые заполнители: а) природные (пористые ГП – вулканического происхождения: туф, пенза, лава); б) искусственные: специально сделанные (керамзит) и отходы промышленности (поризованные шлаки – шлаковая пенза); д) ρ_m500 кг/м³ – особооблегченный бетон. Ячеистые бетоны, теплоизоляционные, крупнопористый бетон на пористом заполнителе. Классификация по виду конструкции: сборные и монолитные (на небольших стройках готовят смесь в передвижной бетономешалке. Широко используются сухие смеси. Классификация бетонов по назначению: гидротехнический, декаротивный, кислотоупорный, жаростойкие, дорожные, бетоны для защиты от радиации.

Тяжелый бетон используют для защиты стальной арматуры от коррозии, для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Бетоны высокой морозостойкости применяют для тех частей сооружений, которые подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию во влажном состоянии (гидротехнические сооружения, конструкции железобетонных градирен, цементно-бетонные покрытия дорог и аэродромов…). Крупнопористый бетон используется как теплоизоляционный материал. Гипсобетон широко применяют для изготовления сплошных и пустотелых плит перегородок. Ячеистые бетоны для ограждающих конструкций, железобетона и др.

37. Материалы для тяжелого бетона и требования, предъявляемые к ним. Цемент выбирают в зависимости от условий эксплуатации бетона, от вида бетонной конструкции, от заданной марки бетона. Если речь идет о производстве железобетона на заводе, то берется быстро твердеющий цемент. Мелкий заполнитель – песок (природный и искусственный 0,16 – 5 мм. По происхождению пески: горные, овражные, речные, морские. От происхождения зависит форма зерен (окатанные или угловатые). Крупные заполнители: щебень (дробление горных пород и крупного гравия. Щебень чище, чем гравий); гравий (осадочная горная порода, те же примеси, что и в песках).благодаря гладкой поверхности гравия бетоны на гравии более экономичны с точки зрения расхода цемента. У гравия сцепление с цементным камнем. Щебень из искусственного камня (из шлака, кирпичного боя, из дробленого бетона). Вода – чистая, водопроводная. Содержание солей ≤5000 мг/л. SO₃ ≤2750 мг/л. добавки в бетонах: 1) химические вещества (0,1 – 2)% Ц (вводится с водой затворения). 2) тонкомолотые минеральные вещества (5 – 20)%Ц (для разбавления высокомарочных цементов). Химические добавки: 1) добавки, регулирующие свойства бетонной смеси (а) добавки стабилизаторы (препятствуют расслоению бетонной смеси), б) водоудерживающие добавки); 2) добавки, регулирующие схватывание и твердение бетона (ускорители и замедлители твердения); 3) добавки, регулирующие плотность и пористость бетона (газообразователи, пенообрахователи); 4) добавки, придающие бетонам специальные свойства (гидрофортность, стойкость к коррозии).