Гидравлические вяжущие вещества

Группу гидравлических вяжущих составляют гидравлическая известь и известьсодержащие вяжущие, романцемент, портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый, глиноземистый цементы и их разновидности. Для строительства наибольшее значение имеют портландцемент и производные от него вяжущие.

Известьсодержащие вяжущие.Первыми гидравлическими вяжущими были гидравлическая известь и романцемент. Гидравлическую известь получают умеренным обжигом мергелистых известняков, содержащих 8…20 % глинистых примесей (романцемент – не менее 25 %). Гидравлическую известь разделяют на слабогидравлическую (СаО + MgO 40…65 %) и сильногидравлическую (СаО + MgO 5…40 %). Предел прочности образцов в возрасте 28 суток твердения для слабогидравлической извести должны быть: при сжатии не менее 1,7 МПа, на изгиб 0,4 МПа, для сильногидравлического соответственно 5 и 1 МПа.

Рассмотренные вяжущие применяются в основном для приготовления низкомарочных строительных растворов и бетонов.

Портландцемент –гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и воздухе. Его получают путем совместного тонкого помола клинкера, необходимого количества гипса и других добавок. Портландцементный клинкер – продукт спекания сырьевой смеси определенного химического состава, обеспечивающий после обжига преобладание силикатов кальция.

Цементная промышленность выпускает значительное количество цементов на основе портландцементного клинкера, которые условно можно разделить на цементы общестроительного и специального назначения.

В соответствии с ДСТУ Б В.2.7-46-96 цементы общестроительного назначения делят на 5 типов по вещевому составу и прочностью на сжатие в 28-суточном возрасте:

Тип I – портландцемент (от 0 до 5 % минеральных добавок), марки 300, 400, 500, 550, 600;

Тип II – шлакопортландцемент (от 6 до 35 % минеральных добавок), марки 300, 400, 500, 550, 600;

Тип III – шлакопортландцемент (от 36 до 80 % доменного гранулированного шлака), марки 300, 400, 500;

Тип IV – пуццолановый цемент (от 21 до 55 % минеральных добавок), марки 300, 400, 500;

Тип V – композиционный цемент (от 36 до 80 % минеральных добавок), марки 300, 400, 500.

По прочности в раннем возрасте цементы марок 400 и 500 разделяют на два виды: цемент с обычной прочностью в раннем возрасте и быстротвердеющий.

Для портландцемента сырьем служат карбонатные и глинистые породы (мел, известняк, глины, суглинки) и их природные смеси – мергели. Применяют также доменные шлаки, золы и т.п.

Производство портландцемента состоит в добыче, измельчении и смешивании сырьевых материалов, обжиге однородной сырьевой массы до спекания, измельчении полученного клинкера с гипсом и, при необходимости, с другими добавками до порошкообразного продукта – цемента. Возможны два основных способа производства портландцемента – мокрый и сухой. При мокром способе в процессе измельчения сырьевых материалов вводится вода и сырьевая смесь поступает на обжиг в виде водной суспензии – шлама влажностью 33…42 %. При сухом способе сырьевые материалы измельчаются, высушиваются и поступают на обжиг в сухом гранулированном виде. Этот способ более экономичен (затраты топлива в 1,5 – 2 раза меньше чем при мокром способе).

Обжиг клинкера осуществляется во вращающихся печах и завершается при температуре приблизительно 1450 ^оС. Помол клинкера проводится в трубных шаровых мельницах.

Физико-механические свойства портландцемента зависят от многих факторов, из которых основным является его минералогический состав и тонкость помола. Портландцемент – многоминеральный продукт. Основным минералом портландцемента является алит – трехкальциевый силикат 3СаО·SiO₂ (С₃S). С увеличением содержания алита, составляющего 45…60 % массы клинкера, повышается прочность, ускоряется твердение, но усложняется обжиг клинкера. В отличие от алита белит – двухкальциевый силикат β-2СаО·SiO₂ (С₂S) – составляет 15…30 % массы клинкера, твердеет медленно и получает высокую прочность лишь в отдаленные сроки, порядка 1…2 года. Кроме минералов-силикатов в портландцемент входят трехкальциевый алюминат 3CaO·Al₂O₃ (C₃A), составляющий 5…15 % массы клинкера, и твердый раствор алюмоферритов или четырехкальциевый алюмоферрит 34CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃ (C₄AF), который составляет 10…20 % массы клинкера. C₃A способствует быстрому твердению портландцемента, однако снижает его морозостойкость и стойкость в минерализованных водах. C₄AF также как и белит получает высокую прочность на протяжении длительного времени.

Основную массу портландцемента составляют зерна 5…40 мкм. При просеивании через сито № 008 должно проходить не менее 85 % массы просеивающей пробы. Более общим показателем тонкости помола является удельная поверхность цементного порошка (как правило она составляет 2500..3000 см²/г).

Плотность портландцемента 3…3,2 г/см³, насыпная плотность в неуплотненном состоянии составляет 900…1000, а в уплотненном – 1400…1700 кг/м³. Основными физико-механическими качествами портландцемента являются водопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема и прочность.

Водопотребность цементов оценивают количеством воды затворения в процентах от массы цемента, необходимой для образования теста нормальной густоты. Нормальная густота (НГ) цементного теста – это такая его консистенция, когда пестик прибора Вика не доходит на 5…7 мм до пластины (дна), на которой установлено кольцо с цементным тестом. НГ портландцемента 24…29 %.

Схватывание – это первая стадия твердения цементного теста. Оно характеризуется началом – временем от момента затворения до начала загустевания (игла прибора Вика не доходит до пластины на 1…2 мм) и концом – временем от момента затворения до полной потери цементным тестом пластичности (игла прибора Вика проникает в тесто не более чем на 1 мм). Начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее 45 мин. для марок М550 и М600 и 60 мин. – для марок М300, М400, М500, а конец схватывания должен быть не позднее 10 час.

Процесс твердения портландцемента сопровождается изменением объема. Поэтому основным требованием является равномерность изменения объема цемента, которая определяется осмотром образцов из теста нормальной густоты, твердевшие сутки в ванной с гидравлическим затвором, а потом выдержанных 3 часа в кипящей воде. На образцах не должно быть трещин, искривлений и других признаков повреждений.

Активность цемента – основная практическая характеристика цементов – это предел прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 4×4×16 см, изготовленных из смеси цемента и Вольского песка в соотношении 1 : 3 при В/Ц равному или меньшему 0,4 и испытанных в возрасте 28 сут. нормального твердения. В зависимость от активности цемента устанавливаются марки (с округлением в меньшую сторону). Активность цемента снижается при длительном хранении и под действием влаги и углекислого газа, находящегося в воздухе.

Твердение портландцемента. В результате взаимодействия минералов, содержащихся в цементе, с водой образуются новые соединения – гидраты. При гидратации минералов-силикатов такими соединениями являются гидросиликаты.

Механизм твердения очень сложный. В соответствии с современными представлениями с пересыщенного раствора новообразования кристаллизируются в два этапа. Во время первого проходит формирование каркаса с появлением контактов срастания между кристаллами новообразований. При этом возможен рост кристаллов, срастающихся между собой. Во время второго этапа новые контакты не возникают, а проходит лишь обрастание существующего каркаса, т.е. рост составляющих его кристаллов. В результате повышается прочность цементного камня.

Твердение портландцемента зависит в значительной степени от температурно-влажностных условий. Так, понижение температуры от 20 до 5 ^оС замедляет твердение в 2…3 раза, а повышение до 80 ^оС увеличивает скорость гидратации в 6 раз. При температурах ниже -10 ^оС гидратация цемента практически останавливается. Нормальное протекание процессов твердения возможно лишь при достаточной влажности среды, повышение температуры не должно сопровождаться высыханием.

Дата добавления: 2014-03-21; просмотров: 487; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!