26 Портландцементы с минеральными добавками

Активными минеральными добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании и тонко- измельченном виде с воздушной известью и затворении водой об­разуют тесто, способное после тверденйя на воздухе продолжать твердеть и под водой.

Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравли­ческими добавками) содержат двуоксид кремния в аморфном, а сле­довательно, в химически активном состоянии и способны поэтому взаимодействовать с гидроксидом кальция, образуя гидросиликаты кальция.

Активные минеральные добавки могут быть природными (естест­венными) и искусственными. В качестве природных активных доба­вок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы - глиежи), а также породы вулканическо­го происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс). Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелино­вый) шлам-отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80% минерала белита (двухкальциевого силиката); зола- унос-отход, получившийся при сжигании твердого топлива в пыле­видном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими уст­ройствами.

Использование отходов промышленности, в частности, для вы­пуска вяжущих веществ имеет большое народнохозяйственное зна­чение.

Это пуццолановый шлакопц быстротвердеющий и гипсоцементопуццолановые вяжущие

Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ) получают, сме­шивая полуводный гипс (50-75%), портландцемент (15-25%) и ак­тивную минеральную добавку (10-25%) по массе - трепел, диатомит и * т.п. Эти вяжущие относят к числу гидравлических и применяют в ‘ заводском производстве санитарно-технических кабин, стеновых панелей и других конструкций.

28 Стандартные методы испытания цемента

Технические характеристики портландцемента

Характеристики портландцемента определяют: минеральный и вещественный составы, тонкость помола, нормальная густота, сроки схватывания, марка по прочности и другие технические свойства.

Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов. Применяются расчетный и прямые экспе­риментальные методы определения минерального состава клинкера.

Минеральный состав рассчитывают на основании данных химического анализа, который определяет содержание оксидов (в % по массе).

Прямые экспериментальные методы определения минеральной состава клинкера включают: оптическую и электронную микроскопию, рентгеновский фазовый анализ, микрозондирование (лазерный и ионный микрозонды) и др.

Вещественный состав цемента выражает содержание в цемент* (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизующих добавок; он при­водится в паспорте на цемент.

Допускается введение в цемент при его помоле пластифици­рующих или гидрофобизующих поверхностно-активных добавок е количестве не более 0,3% от массы цемента (по согласованию с по­требителем).

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем про­сеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Наряду с ситовым анализом для оценки дисперсности цемента проводят определение удельной поверхности с помощью специаль­ного прибора - поверхностемера. Даже обычный портландцемент М400 измельчается довольно тонко: остаток на сите с сеткой № 008 не превышает 15%, т.е. 85% зерен цемента имеет размер менее 80 мкм, при этом его удельная поверхность составляет обычно 2500- 3000 см²/г (суммарная площадь зерен цемента в 1 г).

Плотность портландцемента (без минеральных добавок) со­ставляет 3,05-3,15. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и у рыхлого цемента составляет 1100 кг/м³, у сильно уплотненного - до 1600 кг/м³, в среднем - 1300 кг/м³.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в %. от массы цемента), которое необходимо для получения цементного, теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр-пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки,' на которой установлено кольцо. Водопотребность портландцемента в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диато­мита, трепела, опоки) водопотребность цемента повышается и мо­жет достигнуть 32-37%.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема це­мента определяют в тесте нормальной густоты.

Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Конец схватывания - время от начала затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания - не позднее 10 час от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватыва­ния при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку дву­водного гипса.

Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного из­менения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободной СаО и периклаза MgO вслед­ствие их гидратации. По стандарту изготовленные из теста нор­мальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

Активность и марка портландцемента. Активность и марку оп­ределяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4x4x16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и В/Ц= 0,4 при консистенции раствора по расплыву конуса 106-115 мм. Через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут - в воде ком­натной температуры), образцы-призмы сначала испытывают на из­гиб, затем получившиеся половинки призм - на сжатие ^см. табл. 1.4). Портландцемент разделяют на марки 400, 500, 550, 600.

У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточная.

Выделение тепла при твердении. Гидратация цемента сопро­вождается выделением тепла. В тонких бетонных конструкциях тепло гидратации быстро рассеивается и не вызывает существенного разо­грева бетона. Однако тепловыделение внутренней части массивной конструкции может повысить его температуру на 40°С и более по отношению к температуре бетонной смеси при укладке. Снаружи массив остывает быстрее, чем внутри, возникают температурные на­пряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне. Чтобы избежать растрескивания, стремятся использовать

низкотермичные цементы, снижают расход цемента в бетоне, а в слу­чае необходимости применяют искусственное охлаждение массива.

Правила приемки цементов. Цемент отгружают и принимают партиями. Размер партии устанавливают в пределах от 300 до 4000 т в зависимости от годовой мощности цементного завода.

Завод производит паспортизацию цемента и назначает его марку на основании данных текущего контроля производства. В паспорте указывается: полное название цемента, его гарантированная марка, вид и количество добавки, нормальная густота цементного теста, средняя активность цемента при пропаривании. Для проверки качест­ва отгружаемой продукции поставщик производит физические и ме­ханические испытания цемента, определяя его прочность в возрасте 3 и 28 сут. По требованию потребителя поставщик сообщает потреби­телю результаты физико-механических и химических испытаний це­мента в 10-дневный срок после их окончания.

Цемент отгружают навалом или в бумажных многослойных меш­ках; массу мешка указывают на упаковке. При транспортировании и хранении цемент должен защищаться от воздействия влаги и загряз­нения. Цементы хранят раздельно по видам и маркам, смешивание разных цементов не допускается.