Строительные материалы .ру

Усадка и набухание шлакопортландцемента,жаростойкость бетонов на шлакопортландцементе

Усадка и набухание шлакопортландцемента приблизительно такие же, как и у портландцемента. Воздухостойкость шлакопортландцемента выше, чем пуццоланового портландцемента, но уступает портландцементу.
Жаростойкость бетонов на шлакопортландцементе значительно выше, чем на портландцементе. Это объясняется главным образом пониженным содержанием в них свободного гидроксида кальция и наличием шлаков.
Вследствие меньшего содержания клинкерной части в пуццолановом и шлакопортландцементах их себестоимость ниже, чем портландцементов той же марки.
Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент применяют для массивных бетонных и железобетонных конструкций подводных и подземных частей сооружений (плотин, шлюзов туннелей, канализационных и водопроводных сетей, фундаментов и т. п.). Широко используют эти цементы в производстве сборных изделий с тепловлажностной обработкой. Не эффективны эти цементы, в особенности пуццолановый портландцемент, в наземных конструкциях в районах с сухим климатом или в цехах с пониженной влажностью воздуха, а также в частях сооружений, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высушиванию.

Свойства пуццоланового и шлакопортландцементов

Стойкость пуццоланового и шлакопортландцементов при воздействии пресных, особенно мягких, и сульфатных вод выше, чем портландцементов. В кислых и углекилых водах эти цементы, как и портландцементы, недостаточно стойки.
Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем у портландцементов, так как на смачивание развитой поверхности минеральных добавок требуется значительный объем воды (нормальная густота пуццоланового портландцемента 28...35%, а обычного портландцемента 22...26 %). Вследствие повышенной водопо-требности и, следовательно, пористости цементного камня бетоны на пуццолановом портландцементе менее морозостойки, чем на портландцементе.
Водопотребность шлакопортландцемента существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов, но химически связывается воды меньше, чем при гидратации портландцемента. Это приводит к снижению плотности бетона на шлакопортландцементе и, как правило, морозостойкости по сравнению с бетоном на портландцементе.
Бетоны на пуццолановых цементах характеризуются значительными деформациями усадки и набухания, что связано с повышенным содержанием в цементном камне гелевидных новообразований и развитой сетью мельчайших капилляров. При твердении в воздушно-сухих условиях бетон на пуццолановом портландцементе теряет прочность, что объясняется большой усадкой и «выветриванием» воды из гидратных соединений, т. е. он обладает пониженной воздухостойкостью.

Твердение пуццоланового и шлакопортландцемента

Процесс твердения пуццоланового и шлакопортландцемента более сложен, чем у портландцемента, поскольку в нем участвуют оба их компонента — клинкер и активная минеральная добавка. При затворении этих цементов водой вначале преимущественное развитие получают гидролиз и гидратация клинкерных зерен. В результате образуются те же соединения, что и при затворении портландцемента. Затем возникают вторичные процессы —взаимодействие продуктов гидратации и прежде всего гидроксида кальция с активной минеральной добавкой с образованием в зависимости от вида добавки нерастворимых в воде гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Вторичные процессы при обычной температуре протекают продолжительное время и требуют влажных условий. Поэтому пуццолановый и обычный шлако-портландцементы по сравнению с портландцементом характеризуются относительно медленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, но марочная прочность их примерно одинакова.
Твердение пуццоланового и шлакопортландцементов сопровождается меньшей экзотермией, что позволяет использовать эти цементы для бетонирования массивных сооружений (плотины, фундаменты и т. п.). Использование их в зимних условиях вызывает трудности, так как при температуре ниже 10°С процессы схватывания и твердения резко замедляются, а при температуре ниже 5°С совсем прекращаются. Наоборот, при повышенных температурах пуццолановый и шлакопортландцементы твердеют более интенсивно, чем портландцемент, поэтому изделия из бетона на этих цементах целесообразно подвергать тепловлажностной обработке.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент,сульфатостойкий шлакопортландцемент

Быстротвердеющий шлакопортландцемент изготовляют из высококачественных клинкеров и активных гранулированных шлаков, размалывая их 'до 4000... 5000 см2/г. По ГОСТ 10178—85 ШПЦБ за 3 сут должен приобрести прочность при сжатии не менее 13,6 МПа, при изгибе — не менее 3,4 МПа.
Сульфатостойкий шлакопортландцемент входит в группу сульфатостойких цементов (ГОСТ 22266—76). Повышенная сульфатостойкость этого цемента обеспечивается применением клинкера и гранулированного шлака, в которых АЬОз не более 8%. Другие минеральные добавки, кроме шлака, не допускаются. При таком составе вяжущего в затвердевшем камне преобладают низкоосновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция и практически отсутствует свободный гидроксид кальция, что и способствует повышению сульфатостойкости шлакопортландцемента по сравнению с портландцементом.

Пуццолановый портландцемент,шлакопортландцемент(ШПЦ)

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного тонкого помола клинкера, содержащего не более 8 % СзА, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки 20...40 %, или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок устанавливают с учетом активности минеральной добавки и минерального состава клинкера. В соответствии с ГОСТ 22266—76 он отнесен к группе сульфатостойких цементов и выпускается М300 и 400.
  Шлакопортландцемент(ШПЦ)    изготовляют   так же, как и пуццолановый портландцемент, но в качестве активной минеральной добавки используют доменные гранулированные шлаки, содержание которых должно быть не менее 21 % и не более 80 % от массы цемента. Доменные шлаки представляют собой продукт сплавления веществ, находящихся в пустой породе руды и топлива в основном в виде глины с флюсами (плавнями), которыми обычно являются известняк и доломит. При выплавке 1 т чугуна в среднем получается 0,6...0,75 т шлака.
По химическому составу доменные шлаки в основном состоят из CaO, Si02, A1203 и отчасти MgO, суммарное содержание которых достигает 90...95%. При высокой температуре в доменной печи диоксид кремния и оксид алюминия глинистых минералов взаимодействуют с оксидом кальция. При этом образуются малоосновныё силикаты и алюминаты кальция. Структура и состав соединений в шлаках зависят не только от его химического состава, но и от условий охлаждения. Медленно охлажденный шлаковый расплав успевает закристаллизоваться, и образующийся шлак представляет собой конгломерат различных устойчивых соединений в кристаллическом виде, сцементированных тем или иным количеством шлакового стекла. При быстром охлаждении расплав не успевает закристаллизовываться и шлак образуется в стекловидном состоянии. В этом случае он имеет большую химическую активность. Поэтому для изготовления вяжущих веществ используют шлаки, которые получают быстрым охлаждением расплава водой. Такие шлаки имеют вид зерен (гранул) размером до 10 мм, отсюда их название —гранулированные.
Качество доменных гранулированных шлаков характеризуют модулями основности и активности Если модуль основности равен или больше единицы, шлак называют основным, при модуле меньше единицы— кислым. Гидравлическая активность доменных шлаков в большинстве случаев с увеличеием М0 и особенно Ма возрастает. Если основные шлаки измельчить и смешать с водой, то они схватываются и затвердевают, т. е. обладают самостоятельными вяжущими свойствами, особенно в присутствии активизаторов (например, извести или гипса). Такие шлаки можно вводить в шлакопортландцемент до 50...80 %. Кислые шлаки не обладают самостоятельными вяжущими свойствами, но при наличии гидроксида кальция, выделяющегося при твердении клинкерной части шлакопортландцемента, твердеют, образуя низкоосновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. Во избежание значительного снижения морозостойкости и водонепронцаемости бетонов их дозировка должна быть умеренной — не более 40 %.
Шлакопортландцемент выпускают трех марок: 300, 400, 500. Он имеет две разновидности: быстротвердеющий шлакопортландцемент — ШПЦБ М400 и сульфато-стойкий шлакопортландцемент — СШПЦ МЗОО и 400.

Портландцемент с минеральными добавками (ПЦД) и его разновидности.

Портландцемент с минеральными добавками (ПЦД) получают измельчением клинкера, минеральных добавок и гипса. Предельно допустимое содержание минеральных добавок в цементе (ГОСТ 10178 — 85) не должно превышать 20%. При этом практически сохраняются все свойства портландцемента, кроме морозостойкости  (она несколько ниже), а некоторые свойства улучшаются (больше водостойкость, меньше тепловыделение, более высокая сопротивляемость коррозии первого вида). При его получении экономится портландце-ментный клинкер, что способствует снижению себестоимости цемента. Марки такого цемента те же, что и у портландцемента: 400, 500, 550 и 600. По специальному разрешению допускается на отдельных заводах выпускать ПЦД М300. ПЦД успешно применяют в строительстве вместо ортландцемента, за исключением случаев, когда требуется высокая морозостойкость.
Портландцемент с минеральными добавками имеет разновидности: быстротвердеющий портландцемент ПЦД-Б (ГОСТ 10178—85) и сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками — СПЦД (ГОСТ 22266—76). Для получения указанных цементов используют клинкер, состав которого аналогичен клинкеру соответственно быстротвердеющего и сульфатостойкого портландцемента, и минеральные добавки — гранулированный шлак (не более 10...20 %) или трепел, опоку, диатомит (не более 5... 10 %). Такие цементы выпускают М400 и 500 и применяют практически наравне с быстротвердеющий и сульфатостойкий портландцементом.

Портландцементы с активными минеральными добавками

Активные минеральные (иначе гидравлические) добавки могут быть природными и искусственными. К природным активным минеральным добавкам относят некоторые осадочные горные породы (диатомит, трепел, опоку, глиежи — естественно обожженные глинистые породы), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, трасс). В качестве искусственных активных минеральных добавок используют побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные и электротер-мофосфорные шлаки, топливные золы и шлаки, нефелиновый шлам (побочный продукт производства глинозема, состоящий на 80 % из двухкальциевого силиката), обожженные при температуре до 800 °С глины (глиниты, цемянка) и др.
В составе минеральных добавок в значительном количестве содержатся химически активные составляющие: аморфный водный диоксид кремния (диатомиты, трепелы и другие осадочные породы); аморфный диоксид кремния и алюмосиликаты (вулканические и искусственные добавки); метакаолинит и активный глинозем (в добавках, содержащих обожженное глинистое вещество — глиниты, глиежи, зола-унос и топливные шлаки). Если такие добавки тонко измельчить, то в присутствии влаги, даже при обычной температуре, они способны взаимодействовать с гидроксидом кальция, находящимся в извести или выделившимся при твердении портландцемента, образуя практически нерастворимые продукты реакции.

В результате воздушная известь приобретает гидравлические свойства, а портландцемент — специальные свойства и более низкую себестоимость.В зависимости от вида активной минеральной добавки и ее количества портландцементы с минеральными добавками разделены на три вида: портландцемент с минеральными добавками (ПЦД), пуццолановый портландцемент (ППЦ) и шлакопортландцемент (ШПЦ).

Гидрофобный портландцемент

Гидрофобный портландцемент, предложенный М. И. Хигеровичем и Б. Г. Скрамтаевым, получают, вводя при помоле клинкера 0,1...0,3 % Мылонафта, асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизирующих поверхностно-активных добавок.
Молекулы гидрофобизирующих веществ имеют асимметрично-полярное строение и состоят из полярной группы (например, СООН или COONa) и неполярной (углеводородного радикала). Эти молекулы в процессе помола адсорбируются на поверхности цементных зерен, ориентируясь полярной группой к поверхности цементного зерна, а углеводородным радикалом наружу, придавая цементу гидрофобные (водоотталкивающие) свойства. Поэтому гидрофобный цемент в отличие от обычного портландцемента при длительном хранении даже в очень влажных условиях не комкуется и сохраняет активность.

Адсорбированные на поверхности цементных зерен весьма тонкие (практически в одну молекулу) гидрофобные пленки в процессе перемешивания смесей легко снимаются и не препятствуют нормальному течению процессов твердения цемента.

Оставаясь в смеси, гидрофобизирующие вещества адсорбируются на поверхности новообразований, оказывая смазывающее действие и уменьшая трение между частицами смеси, вследствие чего повышаются ее пластичность и однородность. В затвердевшем цементном камне эти вещества располагаются на поверхности пор и капилляров камня и способствуют уменьшению водопоглощения и капиллярного подсоса. Благодаря указанным свойствам бетоны и растворы на гидрофобном цементе имеют более высокую водо- и морозостойкость и водонепроницаемость, чем бетоны на обычном цементе.
Гидрофобный цемент целесообразно использовать при изготовлении бетонов для гидротехнического, дорожного, аэродромного строительства, а также в случаях, когда цемент необходимо длительно хранить и перевозить на дальние расстояния.

Пластифицированный портландцемент

Пластифицированный портландцемент получают при помоле клинкера с добавкой гидрофильно-пластифицирующих веществ (0,15...0,25 % массы цемента). В качестве такой добавки используют лигносульфонат технический (ЛСТ), который получают, как отход при сульфитной варке целлюлозы. ЛСТ состоит в основном из лигносульфонатов кальция.
Адсорбируясь на поверхности зерен цемента, лигносульфонат кальция улучшает их смачивание водой. Образующиеся адсорбционно-гидратные слои воды обеспечивают гидродинамическую смазку зерен, уменьшая трение между ними, и одновременно препятствуют их слипанию в хлопья (флокулы),благодаря чему повышается пластичность цементного теста, а следовательно, и бетонной смеси и их устойчивость к расслоению. Другие свойства пластифицированного портландцемента (сроки схватывания, скорость твердения, прочность) примерно те же, что и у обычных портландцементов. Применение пластифицированного портландцемента дает возможность снизить трудоемкость укладки бетонной смеси, уменьшить расход цемента или (при том же расходе цемента и равной подвижности смеси) снизить водоцементное отношение и тем самым увеличить плотность, прочность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Этот цемент широко используют в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Портландцементы с органическими поверхностно-активными добавками

Портландцементы с органическими поверхностно-активными добавками получают путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и небольшого количества (0,1...0,3 % от массы цемента) добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ). В соответствии с ГОСТ 10178—85 допускается по согласованию с потребителем выпускать не только портландцемент, но все цементы с поверхностно-активными добавками, не выделяя их в особый класс. Основное назначение добавок ПАВ сводится к повышению пластичности цементного теста, растворных и бетонных смесей при том же содержании в них воды, либо к снижению водопотребности смеси и расхода цемента при сохранении заданной подвижности и проектной прочности бетона. Вместе с тем ПАВ оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня и способствуют повышению морозостойкости, водонепроницаемости и других свойств бетона, а также повышают производительность мельниц (на 10...15 %) при одновременном снижении расхода электроэнергии.
Поверхностно-активные вещества в зависимости от их влияния на свойства цементов и цементного камня подразделяют на гидрофильно-пластифицирующие, повышающие смачиваемость цементного порошка водой, и гидрофобно-пластифицирующие, понижающие смачиваемость. В соответствии с этим портландцемента с гидрофильными добавками называют пластифицированными, а с гидрофобными добавками — гидрофобными.



© 2018 Строительные материалы .ру