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:

1. Что представляет собой портландцемент?

2. Изложите методику определения насыпной плотности цемента.

3. Изложите методику определения нормальной густоты цементного теста.

4. Каким образом определяют сроки схватывании цементного теста

каковы требования стандарта?

5. Какова методика определения м арки портландцемента?

6. Разновидности гидравлических вяжущих.

7. Разновидности цементов.

8. Технологии изготовления цементов.

9. Минеральные вяжущие. Основные свойства материалов на их основе.

10.Стадии процессе твердения материалов на основе гидравлических

вяжущих.