Seo-friends.ru

Большая стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Показатели качества цементных вяжущих

Показатели качества ПЦ

Портландцемент¾ это гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким помолом клинкера и гипса. Клинкер портландцемента получают в виде спекшихся гранул размером 10…60 мм, путём обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка или мела с глиной, или их природных смесей ¾ мергелей, в соотношении примерно равным 3:1.

Качество цемента оценивают по основным и рекомендуемым показателям. Основные: химический и минеральный состав, предел прочности на сжатие, равномерность изменения в объёме цементного камня, активность цемента, нормальная густота цементного теста. Рекомендуемые: сроки схватывания, тонкость помола, коррозионная стойкость, содержание свободной окиси Ca, огнеупорность. При соответствии всех показателей требованиям ГОСТа цементу присваивают марку.

Рассмотрим некоторые из них:

1.Нормальная густота цементного теста выражает процентное содержание воды по отношению к цементу, необходимое для придания тесту определенной степени пластичности. Водопотребность цемента зависит от тонкости помола, минералогического состава и др. Для полной гидратации минералов портландцемента необходимо около 22% воды от массы цемента. Нормальная густота цементного теста находится в пределах 22…28%. Уменьшение водопотребности цемента улучшает его качество.

2.При производстве портландцемента клинкер измельчают до частиц размером 10…20 мкм. От тонкости помола зависит прочность, сроки схватывания и интенсивность твердения. Тонкий помол цементов улучшает их качество, однако слишком тонкий помол может привести к отрицательным воздействиям (возрастает водопотребность и усадка, снижается прочность). Для качественных цементов остаток на сите №008 должен быть не более15 %.

3.Сроки схватывания отражают процесс гидратации цемента и начальный период формирования структуры. Скорость схватывания цемента зависит от минерального состава, тонкости помола, количества воды затворения, температуры. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания ¾ не позднее 10 часов. В производственных условиях, при необходимости сокращения сроков схватывания цементов вводятся добавки-ускорители схватывания (СаСl2, Na2SO4) или добавки-замедлители (СДБ, мылонафт, NaCl), замедляющие реакции гидратации цемента.

4. Содержание свободных СаО и МgО в цементе не должно превышать соответственно 1 и 5%. Если в составе цемента содержатся свободные оксиды кальция и магния сверх нормы, то такие цементы неравномерно изменяют объём при твердении, так как при взаимодействии с водой происходит образование гидратов Са(ОН)2 и Мg(ОН)2, сопровождающееся увеличением объёма, что вызывает коробление или растрескивание изделий.

5. Прочность ¾ основное свойство, характеризующее качество любого цемента. Для её оценки используют стандартную характеристику ¾ марку. При определении марки учитывают предел прочности при сжатии и при изгибе. Действительный предел прочности при сжатии цементных образцов, испытанных в возрасте 28 сут, называют активностьюцемента. Согласно ГОСТ 10178-85 марка цемента определяется пределом прочности при изгибе образцов-балочек 40´40´160 мм и сжатии их половинок из раствора состава 1:3 по массе с нормальным песком, изготовленных и твердевших в соответствии с нормативными требованиями и испытанных через 28 сут с момента изготовления.

Способы регулирования основных показателей качества цементов.

Не смогла найти ничего нормального, поэтому посчитала что ГОСТ 30515-97 Цементы, будет весомым аргументом для ответа на данный вопрос.

1. Показатели качества, установленные в нормативных документах на цементы, подразделяют на обязательные и рекомендуемые.

5.1.2 Номенклатура обязательных показателей качества для цементов приведена в таблице 1.

Прочность на сжатие и (или) изгиб, МПаВсе цементы
Вещественный состав, %Все цементы
Равномерность изменения объемаВсе цементы на основе ПЦ клинкера, кроме тампонажных
Время загустевания, минЦементы тампонажные
Плотность цементного теста, г/см

5.1.3 Показатели качества: сроки схватывания, тонкость помола, подвижность цементно-песчаного раствора, растекаемость цементного теста, гидрофобность, водонепроницаемость, сульфатостойкость, морозостойкость, огнеупорность, коррозиестойкость, содержание в клинкере свободного оксида кальция, щелочных оксидов и нерастворимого остатка, потери массы при прокаливании являются рекомендуемыми.

При разработке нормативных документов на новые виды цементов отдельные рекомендуемые показатели качества могут быть установлены как обязательные.

5.1.4 Значение обязательных и рекомендуемых показателей качества устанавливают в нормативных документах на цемент конкретного вида или группу конкретной продукции в зависимости от их назначения и с учетом требований настоящего стандарта.

5.1.5 Цементы на основе портландцементного клинкера не должны содержать хлор-иона более 0,1 %, а содержание оксида серы (VI) должно быть не менее 1,0 и не более 4,0 % массы цемента.

5.2 Требования к материалам

Для производства цементов применяют:

— клинкер, изготовленный в соответствии с требованиями технологического регламента. Клинкер нормированного минералогического состава применяют в случаях, когда это предусмотрено нормативными документами на специальные цементы;

— гипсовый камень по ГОСТ 4013. Допускается применять другие материалы, содержащие сульфат кальция, по соответствующим нормативным документам;

— добавки минеральные, добавки технологические и регулирующие основные свойства цемента по соответствующим нормативным документам.

Важным фактором, позволяющим регулировать свойства ПЦ является его дисперсность – тонкость помол, зерновой состав.

РАЗМЕР ЧАСТИЦ ОПРЕДЕЛЯЕТ ХИМИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ВЯЖУЩЕГО, ЧЕМ МЕНЬШЕ ЧАСТИЦА, ТЕМ БОЛЬШЕ ЗАПАС ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ.

Тонкость помола характеризуется размером зерен или величиной удельной поверхности. Действующий ГОСТ ограничивает допустимую тонкость помола остатком в 15%. Для цемента марок 300-400 остаток фактически составляет 10-12%, для марки 500 — 8-10%, для М550-М600 остаток 7-9%.

Оптимальный зерновой состав цемента

Размер зерна, мкм Содержание, % Влияние на прочность

Менее 5 Не более 20 При содержании 2% R1= 15 МПа

5-20 40-45 Оказывают влияние на прочность в возрасте 3-7 сут

Более 80 Не более 15 При содержании 7% —-R28= 64.5 МПа

Если клинкер измельчать до размера зерен 1-2 мкм, прочность цементного камня приобретается в начальные сроки твердения от 3 до 24 часов, но при длительном хранении такого цемента произойдет гидратация минералов за счет адсорбции паров воды из воздуха, а затем карбонизация. Сверхтонкое измельчение приводит к резкому увеличению энергозатрат при помоле. Зерна размером 5-10 мкм являются основной фракцией быстротвердеющих цементов.

Для исследования влияния дисперсности на активность цемента приведем результаты, при проведении которых использовался цемент одного минерального состава, но различной удельной поверхностью – 3000, 4000, 5000 см2/г. Как следует из данных, повышение дисперсности с 3000 до 5000 см2/г позволяет повысить активность цемента в возрасте 3 суток на 63%, в возрасте 28 сут – на 23%, за процесс тепловой обработки на 31%. Для ШПЦ повышение дисперсности более эффективно: активность в возрасте 3 сут увеличивается в 2.2 раза, в возрасте 28 сут. -на 74%, после ТВО на 56%, представляется возможность получить ШПЦ марки 500.

Указанные данные свидетельствуют о том, что необходимо повышать дисперсность цементов в максимально технически возможной степени. Наиболее реальный путь решения этой задачи- расширение использования сепаратного помола и предварительных измельчителей, применение раздельного помола и внедрение современных мельниц.

Свойствами цементов управляют:

Минеральным составом портландцемента

Вещественным составом — введением специальных добавок

Тонкостью помола цемента

Кроме активных минеральных добавок в состав цемента могут входить:

Наполнители. Улучшающие зерновой состав и структуру затвердевшего цементного камня, не обладающие гидравлическими свойствами

Технологические- инициаторы помола и обжига

Воздухововлекающие- повышающие пористость цементного камня

Водоудерживающие- регулируют водоотделение

Пластифицирующие- снижают расход воды при сохранении реологических свойств

Ускоряющие- повышают скорость набора прочности в ранние сроки твердения

Гидрофобизирующие- обеспечивают уменьшение смачиваемости порошкового цемента и гидрофобизирующие камень

Полифункциональные добавки- влияют на два и более свойств цемента

Добавки повышающие прочность Добавки на основе каолина и серного железа, повышающие прочность цементного камня до 20% при незначительных дозировках – до 0.06% от массы цемента. Получение таких добавок можно осуществить на заводах по производству серной кислоты или путем перевода небольших печей на действующих цементных заводах на производство добавки

Общие сведения о ПАВ в цементных системах

Размер зерен цемента составляет 1-100 мкм, величина удельной поверхности в среднем составляет 3000-3500 (в определяемый параметр не входит поверхность микротрещин, микрорельеф и поры). В 1 м3 бетона, при расходе цемента ≈ 400 кг, суммарная площадь частиц составляет 800000 м2, если добавить площадь заполнителей, то площадь суммарной поверхности составит ≈ 1 км2. Вода, вводимая в цементные композиции должна смочить и равномерно распределиться по поверхности цементных частиц и заполнителей. Этому препятствует один из показателей — поверхностное натяжение, т.е. между молекулами воды действуют значительные силы, препятствующие ее растеканию. Действие сил проявляется в том, что из-за поверхностного натяжения в свободном состоянии вода находится не в виде пленки, а в шарообразно-капельной форме. При введении поверхностно-активных веществ ПАВ изменяется поверхностное натяжение воды, и тем самым обеспечивается растекание воды по поверхности цементных частиц.

Кроме этого на поверхности частиц, в микротрещинах и порах адсорбирован воздух, ухудшающий смачивание и негативно влияющий на прочность. Поэтому одной из задач ПАВ является: эмульгировать воздух в воде, что приведет к росту смачиваемости цемента.

Следует учитывать, что при взаимодействии цемента с водой происходит агрегатирование частиц — образование флокул. Флоккулы «захватывают» воду, поэтому чтобы обеспечить удобоукладываемость расход воды приходится увеличивать. Значит, еще одной задачей ПАВ будет снижение флокуляции цемента.

При изготовлении бетонов и растворов для повышения удобоукладываемости решается противоречивая проблема: с одной стороны можно увеличить расход воды и тем самым повысить качество перемешивания, транспортировки, укладки; с другой стороны для повышения прочности количество воды необходимо снизить до значений близких к теоретическому количеству воды, необходимому для протекания реакций гидратации (приблизительно 2—23% от массы цемента). Потому, что вода не связанная в гидратные новообразования испаряясь образует поры, что обуславливает: усадку; снижение прочности, особенно на растяжение при изгибе; способность цементного камня поглощать агрессивные среды и т.д. Чем больше капиллярная пористость, тем больше диффузия агрессивной среды в цементный камень, тем более вероятно протекание коррозионных процессов.

Для снижения величины В/Ц применяют вибрационные режимы уплотнения, т.е. за счет вибрации цементные композиции приобретают жидкотекучие свойства, однако вибрационные методы не решают проблему полностью. В современном строительстве используют технологию монолитного бетонирования, когда смесь подают к месту укладки. Для обеспечения транспортабельности назначают для удобоукладываемость бетонной смеси — 15-20 см. При бетонировании конструкций сложной формы, с высокой степенью армирования в современную строительную практику внедряют «самоуплотняющиеся» бетоны. Поэтому вопрос о использовании ПАВ пластифицирующего действия является одним из актуальных направлений совершенствования качества цементных конгломератов.

Технология производства ЖБИ имеет такие регламентируемые показатели, как остаточная влажность бетона. Так для стеновых конструкций допускаемая отпускная влажность 12%, монтаж изделий с более высокой влажностью вызовет промерзание стен. Кроме этого, повышаются затраты на создание микроклимата в помещениях, тепло расходуется на сушку стен. За счет применения ПАВ снижается расход воды для приготовления бетонной смеси, снижается влажность бетонных конструкций.

Гидрофобизирующие добавки разработаны Скрамтаевым и Хигеровичем (патент 1949).

Цель добавок – управлять поведением цемента во всех его агрегатных состояниях. В порошкообразом – исключить при помоле налипание частиц на шары и повысить эффективность помола (интенсификаторы помола), предотвратить от влаги воздуха при транспортировке и отгрузке, исключить комкование и преждевременную гидратацию при хранении, в технологии бетонов- улучшить пластичность и обеспечить гидрофобные свойства бетона. Гидрофобизирующие добавки хорошо пластифицируют тощие бетоны с низким расходом цемента.

Однако, применение некоторых гидрофобизирующих добавок, типа технических мыл, сопровождается воздухововлечением и практически не поддается контролю. На каждый процент воздухововлечения, снижение прочности камня может достигать 3-5%.

Добавки. Обеспечивающие гидрофобность могут иметь различную природу: гидрофильные, гидрофобные.

Гидрофобные: Парафины, стеариновая кислота, кальциевые соли нафтеновых кислот, олеиновая кислота, мылонафт

Прим. Натриевые и калиевые мыла жирных, нефтяных и смоляных кислот являются гидрофильными, но взаимодействуют с Са(ОН)2 и в результате обменных реакций превращаются в кальциевые мыла, которые являются водонерастворимыми и гидрофобными

Эффект добавок проявляется в том, что капиллярные поры покрываются гидрофобным веществом. Возникает противокапиллярное давление. Материал остается пористым, воздухопроницаемым, но не смачивается водой.

Гидрофобные добавки могут изменить некоторые показатели: увеличить сроки схватывания, в начальные сроки твердения снизить скорость набора прочности твердеющей системы. Применение ряда добавок может осложнить технологию производства, а именно, необходимо предварительно получить раствор добавки, т.к. добавки в основном нерастворимы в воде применяют специальные растворители, на пример парафин растворим в дихлорэтане или четыреххлористом углероде.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Виды модификации цементного вяжущего и ее основные свойства

Для лучшего понимания и правильного применения различных видов цемента, предлагаем ознакомиться с описанием свойств основных марок и видов цемента:

Основное вяжущее вещество, которое используется в современных строительных работах это портландцемент. Этот строительный материал производится и тонко помеленного портландцементного клинкера, гипса и специфических добавок. Клинкер для портландцемента получают путем обжига тонкодисперсного сырья до состояния спекания. Сырье состоит из мергеля, известняка, доменного шлака и глины. После обжига в сырье повышается до оптимального количества процентное содержание высокоосновных силикатов кальция. Многие производители регулируют скорость схватывания своего портландцемента, для чего в клинкер вводят двуводный гипс. Делают это еще на этапе помола. Процент вводимого гипса 15-35% (если массу цемента пересчитать на SO3). Сейчас производят такие виды этого цемента: бездобавочный и минеральный портландцемент, а также шлакопортландцемент.

Все типы гидрофобного портландцемента представляют собой вяжущее вещество с повышенной водонепроницаемостью. Этот цемент является результатом мелкодисперсного измельчения портландцементного клинкера, гипса и особой добавок, дающих цементу гидрофобные свойства. Это кубовые остатки синтетических жирных кислот, олеиновая кислота, асидол мылонафт, окисленный петролатум и др. Эти добавки вводятся в процентном отношении 0,1-0,3% к массе цемента. В процессе схватывания они образуют на поверхности частиц цемента мономолекулярные гидрофобные плёнки, которые снижают гигроскопичность цемента. Эта особенность позволяет длительно сохранять гидрофобный цемент во влажных условиях. Растворы и бетоны, приготовленные с использованием этого цемента имеют меньшее водопоглощение, а также повышенную водонепроницаемость и морозостойкость. Наряду с портландцементом можно гидрофобные свойства шлаковым, глиноземистым и прочим видом цемента.

Под названием «шлаковый цемент» или «шлакощелочной цемент» подразумеваются все виды вяжущих веществ, которые изготавливают путем тонкого измельчения гранулированного доменного шлака, в который водят активирующие добавки (строительный гипс, известь и ангидрит). Также возможно смешивание этих же компонентов, предварительно помеленных по отдельности. На сегодняшний день выделяют следующие виды шлакового цемента: известково-шлаковый (известь 10-30%, гипса до 5%); сульфатно-шлаковый (гипс или ангидрита 15-20%, портландцемент до 5%, известь до 2%). Шлаковый цемент используют для приготовления бетонов и вяжущих растворов, для создания подземных и подводных конструкций. Но наиболее эффективно этот цемент применяют в создании автоклавных изделий и матеиалов.

Цемент, у которого в первое время затвердевания интенсивно нарастает прочность, называют «быстротвердеющим». Его применяют для изготовления различных сборных изделий и конструкций из железобетона. Высокую механическая прочность этого цемента, на первом этапе затвердевания, получают за счет следующих факторов: особый минеральный состав; точная дозировка добавок; тонкость помола цемента.

Сейчас производится следующие виды этого продукта: быстротвердеющий портландцемент, который через 3 суток имеет предел прочности на сжатие 25 Мн/м2 (250 кгс/см2); портландцемент особо быстрого твердения; шлакопортландцемент быстрого твердения.

Пуццолановым цементом называют вяжущее вещество, в состав которого включено более 20% специальных минеральных добавок. Название «пуццолановый» получено этим цементом в наследство от особой вулканической породы рыхлой консистенции. «Пуццоланы» ещё в Древнем Риме использовались как добавка к извести для изготовления строительного пуццоланово-известкового вяжущего вещества. В сегодняшнем строительстве используется пуццолановый портландцемент, который получают путем измельчения 60-80% портландцементного клинкера, 20-40% активной минеральной добавки и незначительного количества гипса. От стандартного портландцемента его отличает высокая устойчивость к коррозии (лучше всего это качество проявляется в сульфатных и мягких водах), но при этом у него низкая скорость затвердевания и невысокая морозостойкость. Этот цемент используют для изготовления бетонов, которые применяются в подземном и подводном строительстве.

Расширяющимся цементом называют сборную группу цементных вяжущих веществ, которые обладают качеством увеличивать свой объём в процессе затвердевания. У многих расширяющихся цементов процесс расширения происходит благодаря образованию во время взаимодействия цемента с водой, высокоосновных гидросульфоалюминатов кальция. Эти вещества связывают большое количество воды, которое в 15-25 раз превышает исходный объем твёрдых компонентов. Максимальное расширение такого цемента колеблется 0,2-2%. Прочностные показатели расширяющегося цемента равны 30-50 Мн/м2.

В строительстве максимальное распространение получили следующие виды расширяющегося цемента: портландцемент, водонепроницаемый, гипсоглинозёмистый и напрягающий цемент. Все расширяющиеся цементы прекрасно твердеют и оптимально расширяются во влажных условиях. Высокая водонепроницаемость позволяет применять расширяющиеся цементы для герметизации стыков сборных зданий из железобетона. Также его используют для максимальной гидроизоляции, во время строительства специфических гидротехнических сооружений и изготовление напорных труб из железобетона.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ)

Водонепроницаемым расширяющимся цементом (ВРЦ) называют гидравлическое вяжущее строительное вещество, которое получают путем совместного измельчения, и последующего тщательного смешивания до однородного состава гипса, глиноземистого цемента, и высокоосновного гидроалюмината кальция. ВРЦ отличается очень быстрым схватыванием: оно начинается через 4 мин. И заканчивается через 10 мин. отсчитывая от момента затворения.

Линейное расширение изделий из этого цемента, пребывающих в воде на протяжении 1 суток обязано оставаться в пределах 0,3-1%. ВРЦ используют для гидроизоляции и зачеканки швов тюбингов и раструбных соединений. Также при его помощи создаются гидроизоляционные покрытия, им заделывают стыки и трещины в конструкциях из железобетона.

Глинозёмистый цемент это строительное вяжущее вещество быстрого твердения. Этот цемент является продуктом тонкодисперсного помола цементного клинкера, который получают из обожженной сырьевой смеси. В состав этой смеси входят бокситы и известняк. Процесс обжига и плавления клинкера производят в вагранках или в специализированных электрических доменных вращающихся печах. Глиноземистый цемент различают по процентному содержанию Al2O3 в конечном продукте. Существует стандартный глинозёмистый цемент (содержание глинозема 55%; плавления сырьевой шихты происходит при температуре 1450-1480 oС) и высокоглинозёмистый цемент (с содержанием глинозема 70%; плавления сырьевой шихты происходит при температуре 1700-1750 oС).

Отличие глинозёмистого цемента заключается в быстром наборе прочности, обладанием высоким выделением тепла при твердении, высокой устойчивостью к коррозии во время нахождения в сульфатных средах, а также замечательной огнеупорностью. Если сравнивать его с портландцементом, то цемент на основе глинозема покажет большую плотность и водонепроницаемость в процессе создания бетонов.

Сульфатостойкий портландцемент в сравнении со стандартным портландцементом имеет более высокую устойчивость к воздействию воды с повышенным содержанием сульфатов, небольшим выделением тепла, низкой интенсивностью затвердевания и повышенной устойчивостью к морозу. Этот тип цемента производят способом тонкого помола клинкера, имеющего специальный минералогический состав. Его используют для производство гидротехнических сооружений и прочих конструкций из бетона и железобетона, которые предполагается эксплуатировать в агрессивной сульфатной среде (такой как морская вода). Также бетон на основе такого цемента прекрасно переносит многократное замерзание и оттаивание.

Напрягающий цемент это отдельная разновидность расширяющегося цемента, которую получают посредством помола следующих компонентов: 65% портландцементного клинкера, 15 % глинозёмистого шлака, а также 5% извести и гипсового камня. Напрягающий цемент это вяжущее вещество с высокой быстротой твердения и схватывание. Раствор имеющий состав 1:1 уже через 1 сутки набирает прочность 20-30 Мн/м2 (200-300 кгс/см2). Полностью затвердевший раствор из напрягающего цемента имеет довольно высокую водонепроницаемость. Во время затвердевания этот тип цемента создает повышенное давление – 30-40 кгс/см2. Эту особенность используют для создания предварительного напряжения в различных железобетонных конструкциях, для создания натяжения в арматуре по одному или нескольким направлениям. Применение напрягающего цемента более всего оправданно в изготовлении железобетонных напорных труб, строительстве крупных емкостей для жидкостей и ряда специфических железобетонных конструкций с тонкими стенами.

Тампонажными цементами называют особый вид цемента, который используют в добыче газа и нефти. Этот цемент производят способом тонкодисперсного помола специального клинкера с добавлением гипса. Сейчас производят два типа тампонажного цемента: для «холодных» и «горячих» газовых и нефтяных скважин. В растворах, которые изготавливают на основе этого цемента включается от 40 до 50% воды.

Магнезиальные полы производят, используя особое вяжущее магнезиальное вещество. Данный стройматериал производится на основе тонкодисперсного порошка, активной частью которого выступает оксид магния. Это вещество является продуктом среднетемпературного обжига натуральных карбонатных пород доломита или магнезита. При взаимодействии с водой, оксид магния очень неторопливо проявляет свои вяжущие свойства, которые при этом довольно слабые. Но если затворять этот цемент водными дисперсиями некоторых солей, то можно получить цементный камень с высокими показателями прочности. Например, при затворении этого цемента раствором хлористого магния вы получите вяжущее вещество, которое называется цементом Сореля.

Большинство качеств магнезиальных цементов, гораздо выше, аналогичных показателей у портландцемента. Они имеют повышенную эластичность, а также высокую стойкость к таким веществам, как: смазочные масла; органические растворители; щелочи; соли. Этот цемент не требует увлажнения во время твердения. Также он гарантирует высокую устойчивость конечного изделия к огню и низкий показатель теплопроводность. По показателям прочности этот цемент показывает прекрасную износостойкость, прочность на сжатие и изгиб (в процессе твердения). Также очень важно то, что этот цемент прекрасно вяжется с любым органически и неорганическим наполнителем.

Благодаря таким особенностям этот цемент широко используется в абразивном производстве (например точильные круги), для производства специальной теплоизоляции (пено — и газомагнезит), для производства подоконников, ступеней, облицовочной плитки, а также для отлива малых архитектурных форм. Но главным способом применения этого цемента является изготовление монолитных бесшовных полов.

Использование магнезиальных цементов в этих целях началось еще в конце XIX – века. Тогда на его основе начали производить ксилолитовые плиты и полы. «Ксилолитом» называют бетон на основе магнезиального вяжущего вещества, наполненного древесными опилками. Через время появились аналогичные изделия из «фибролита», состав которого отличался тем, что в качестве наполнителя применяли разные волокна. Этот тип полов называют «беспыльными», они прекрасно циклюются их можно и хорошо взаимодействуют с мастиками. Такие полы высокогигиеничны, огнеупорны и имеют долгий срок службы. Но они имеют один существенный недостаток низкую водоустойчивость. Поэтому применение таких полов возможно только в условиях предварительной гидроизоляции, которая должна учитывать даже капиллярную абсорбцию влаги.

Эти производственные сложности не давали капиллярным полам развиться в промышленном масштабе. И лишь довольно недавно были открыты новые месторождения природных материалов, расширивших возможности полимерной химии и магнезиальные полы получили второе рождение. Благодаря применению полимеров разных типов, при производстве полов появляется возможность произвести многофункциональную грунтовку, которая будет одновременно выступать гидроизоляцией, паропроницаемой поверхностью.

Показатели качества цементных вяжущих

Свойства вяжущих веществ, в том числе портландцемента, как правило, исследуют непосредственно или через непродолжительное время после их изготовления. При этом подробно изучены структура и свойства цемента, механизм и кинетика гидратации клинкерных минералов, коррозия цементного камня и бетона [1, 2]. Изменение свойств портландцемента при длительном хранении практически не рассматривается, так как в основном использование его осуществляется вскоре после изготовления. Вместе с тем нередки случаи продолжительного хранения таких материалов, что неизбежно приводит к изменению их свойств в результате взаимодействия с окружающей средой. Длительное хранение цемента, особенно в среде с повышенной влажностью, приводит к его частичной гидратации и карбонизации. Это обусловливает ухудшение его свойств [3, 4]. Особенно актуальны эти вопросы для отдаленных районов Сибири, Севера, Дальнего Востока.

В отдаленных районах России (Север, Сибирь, Дальний Восток) ближайшие цементные заводы отсутствуют, и доставка цемента или клинкера производится главным образом водным путем в период краткосрочной навигации. При этом цемент и клинкер вынуждено подвергаются длительному хранению в течение нескольких месяцев. Аналогичная ситуация может возникнуть в случае длительной остановки по каким-либо причинам производства строительных материалов с использованием цемента.

Повышение активности портландцемента после его длительного хранения может быть достигнуто введением минеральных добавок, например волластонита [5] или электролитов с многозарядными катионами [6].

Необходимо исследование свойств портландцемента, хранившегося длительное время в производственных условиях в регионах с жестким климатом.

В данной работе исследован цемент после хранения в течение 23 месяцев в условиях Крайнего Севера. Цемент хранился в биг-бегах в закрытом неотапливаемом складе на поддонах. Исследования проведены при строительстве обогатительной фабрики ООО «ЗК «Майское», расположенной в 180 км от г. Певек, Чаунского муниципального района Чукотского автономного округа.

Исследован портландцемент ASTM C-150 PO 42,5 Type I/II производства компании Shandong Shanshui Cement Group LTD (Sunnsy, Китай). Минералогический состав цемента, по данным завода изготовителя, % мас.: С3S — 50,0-54,4; C2S — 14,2-18,2; C3A — 6,0-6,8; C4AF — 11,6-12,0. Химический состав цемента, % мас: SiO2 — 20,8-21,5; Al2O3 — 5,3-5,8; Fe2O3 — 3,25-3,50; CaO —
60-65; MgO — 1,7-3,0; SO3 — 2,7-3,0; нерастворимый остаток — 0,1-0,7.

По результатам испытаний в аккредитованной лаборатории прочность стандартных образцов цементно-песчаного раствора из исходного цемента составляет: после тепловлажностной обработки — при изгибе 6,2 МПа, при сжатии — 25,5 МПа, после 28 суток твердения при нормальных условиях — при изгибе 6,3 МПа, при сжатии 43,6 МПа.

В данной работе исследования проводились на образцах цементного камня с размерами 20×20×20 мм, цементно-песчаного раствора с размерами 40*40*160 мм и бетона с размерами 100×100×100 мм, полученных в результате твердения образцов при нормальных условиях и после тепловлажностной обработки (ТВО) по режиму: подъем температуры в течение 3 часов, выдержка при температуре 85 °С в течение 6 часов, снижение температуры в течение 2 часов.

В составе цементно-песчаного раствора соотношение цемент:песок составляло 1:3. Бетон имел состав, кг/м3: цемент — 333 кг, песок — 615 кг, щебень — 1300 кг, вода — 226 л.

В качестве дисперсных минеральных добавок использовали измельченные природные кальций-силикатные горные породы — волластонит и диопсид, являющиеся отходами производства. Волластонит — однокальциевый силикат (CaО∙SiO2). В работе использована измельченная волластонитовая порода Слюдянского месторождения, имевшая состав, % мас.: SiO2 — 47,0; CaО — 49,4; MgO — 1,2; Al2O3 — 0,1; Fe2O3 — 0,1; потери при прокаливании 2,1. Удельная поверхность порошка волластонита составляла 290 м2/кг, среднеобъемный размер частиц, определенный методом лазерной гранулометрии, был равен 33,9 мкм.

Диопсид — силикат кальция и магния (CaO∙MgO∙2SiO2). Использованный в работе диопсид представлял слбой измельченную породу — отход от переработки флюгопитовых руд Алданского месторождения (республика Саха, Якутия). Его химический состав, % мас.: SiO2 — 50,3; CaО — 24,6; MgO — 15,6; Al2O3 — 3,4; Fe2O3 — 5,8; R2O — 0,3. Удельная поверхность порошка волластонита составляла 210 м2/кг, среднеобъемный размер частиц, определенный методом лазерной гранулометрии, был равен 49,6 мкм.

Количество минеральных добавок изменялось от 2 до 11 % от массы вяжущего. Добавки перемешивали в шаровой мельнице в течение двух часов с портландцементом, хранившимся длительное время.

Использование этих добавок обусловлено следующим. Эти добавки являются силикатами кальция, то есть близкими по составу к основным клинкерным минералам — алиту и белиту и продуктам их гидратации. Кроме того, эти добавки обладают высокой твердостью, сопоставимой или превосходящей твердость частиц цемента. При совместном перемешивании таких добавок с длительно хранившимся цементом они будут способствовать обновлению поверхности его частиц.

В табл. 1-3 приведены данные по прочности при сжатии образцов цементного камня, цементно-песчаного раствора и бетона при введении добавок волластонита и диопсида. Следует отметить, что в результате хранения в течение 23 месяцев прочность образцов цементно-песчаного раствора снизилась по сравнению с указанными выше исходными значениями: после ТВО — при изгибе в 2 раза, при сжатии — на 65 %, после 28 суток твердения при нормальных условиях снижение прочности составило: при изгибе — на 60 %, при сжатии — на 80 %.

При введении волластонита прочность цементного камня возрастает на 50-65 % при содержании добавки 5-9 % мас. При большем и меньшем количестве добавки наблюдается меньшее увеличение прочности.

У цементно-песчаного раствора при введении 5-9 % мас. волластонита прочность возрастает на 35-50 %. У образцов бетона введение в состав цемента 5-9 % мас. волластонита приводит к увеличению прочности на 30-40 %. Эффект упрочнения при введении добавки волластонита проявляется сильнее при тепловлажностной обработке образцов (см. табл. 1, 2).

При введении в состав цемента диопсида (см. табл. 1) наблюдается большее упрочнение, чем при введении волластонита. Так, введение 5-9 % мас. диопсида приводит к увеличению прочности образцов после тепловлажностной обработки на 70-85 %, после 28 суток твердения при нормальных условиях — на 65-78 % (табл. 1, 3).

Аналогичное увеличение прочности составляет у образцов цементно-песчаного раствора и бетона соответственно на 70, 50-60 и 40-50 %.

Таблица 1

Прочностные характеристики цементно-песчаного раствора (МПа) при введении добавок волластонита и диопсида в цемент, хранившийся в течение 23 месяцев

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  От чего зависит долговечность цементных пломб
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector