ГлавнаяСтатьи

Cпециальные цементы

Белый портландцемент

Белый портландцемент, как указывает его название, отличается от обыкновенного цемента своим цветом. Он характеризуется пониженным содержанием окислов железа и марганца, которые в основном и придают обыкновенному портландцементу его темный цвет,

Незначительное содержание железа в белом портландцемея-те способствует тому, что на нем не образуются различные выцветы.

По остальным химическим показателям белый портландцемент в сущности не отличается от обыкновенного портландцемента, если не считать несколько меньшего содержания S03 и слегка повышенной потери при прокаливании. Он содержит, конечно, значительно меньше расчетного C4AF, чем обыкновенный портландцемент, что объясняется очень низким содержанием Fe203. Обычно количество Fe203 в белом цементе ограничивается максимальным пределом в 0,5%, в то время как обыкновенный портландцемент типа II содержит до 3,5% Fe203. В табл. 31 приводятся показатели химико-минералогического состава обычного американского белого цемента и его физических свойств.

Так как для сохранения белизны и выцветостойкости белого цемента необходимо поддерживать на самом низком уровне со-депжание окиси железа, для помола его в течение ряда лет применяли мельницы, футерованные камнем (силексом), с галькой или другими неметаллическими материалами в качестве мелющих тел. Такие мельницы дают весьма низкую производительность при высокой себестоимости, особенно при помоле белого клинкера до высокой удельной поверхности. В последнее время благодаря применению мелющих тел из никелевых, марганцевых и молибденовых сплавов удалось повысить эффективность работы мельниц.

Железо в сырьевой смеси действует как плавень при обжиге и спекании портландцементного клинкера. Поэтому меньшее содержание окиси железа в сырьевой смеси для получения белого цемента заставляет значительно повышать температуру обжига. Если для обжига обыкновенного портландцементного клинкера вполне достаточна температура в 1425—1540 °С, то белый клинкер приходится обжигать при температуре до 1700 °С.

Из белого портландцемента путем добавки минеральных пигментов и цветных заполнителей изготовляется цветная штукатурка, литой камень, террацо, искусственный мрамор и др. для архитектурных и декоративно-отделочных работ. Благодаря своей выцветостойкости белый портландцемент успешно применяется для отделки и покраски специальных строительных камней и облицовочных керамических плиток. Он может быть применен для строительства плавательных бассейнов, парковых прудов и т. п., причем использование пигментов или цветных заполнителей позволяет придавать строениям различный цвет. На основе белого цемента можно создать специальные краски различных цветов. Кроме того, из него делают указательные столбы, устанавливаемые вдоль шоссейных дорог, и ограничительные линии для взлетных дорожек на аэродромах, для автострад и улиц.

Наиболее прочные сооружения могут быть получены при применении монолитного бетона из белого портландцемента. Так как это обходится очень дорого, то рекомендуется наносить облицовку из белого бетона на основание из обычного бетона. Но самым эффективным способом применения белого цемента является штукатурка сооружений раствором или плитами, состоящими из 1 объемной части белого цемента на 3 объемные части мелкого заполнителя. При желании можно еще добавить 10% гашеной извести. Дополнительно к этим видам белого цемента применяется белый цементный раствор в виде водной краски.

Белые штукатурные покрытия, применяемые для облицовки кирпичных стен или для прикрепления к деревянной обшивке и изоляционным плитам с помощью арматурной сетки, наносятся в три слоя (намета), каждый толщиной около 9 мм; отделочный слой может иметь в толщину 6 мм. Первый (вяжущий) слой делается сильно шероховатым, чтобы обеспечить хорошее сцепление со следующим (вторым). Этот слой имеет менее шероховатую поверхность, которая удерживает верхний, отделочный слой. Однако при нанесении штукатурки на затвердевший монолитный бетон можно ограничиться двумя слоями. Первый должен содержать одну объемную часть белого или серого портландцемента на полторы объемные части мелкого песка, которые перемешиваются до консистенции сметаны и наносятся с помощью жесткой кисти.

При изготовлении террацо (бетон для полов) в качестве заполнителя применяются вместо песка куски мрамора. Террацо различных цветов, применяемый в основном для внутренних отдел очных работ, укладывают слоями толщиной 5—7,5 см, предпочтительно на бетонном основании. Он может быть связан с бетонным основанием или накладываться на него в виде отдельных плит. В целях улучшения цвета белого цемента применяются окисляющие пигменты. Для декоративных или водонепроницаемых покрытий на кирпичных стенах успешно применяются водные портландцементные краски. Они стойки по отношению к действию влаги, обладают хорошим сцеплением с кладкой и нечувствительны к агрессии щелочных компонентов бетона или раствора. Применение этих покрытий уплотняет поверхность кладки и значительно уменьшает ее водопроницаемость и водо-поглощение. Цементные краски затворяют до консистенции густой сметаны и наносят на поверхность жесткой кистью, заполняя все поры поверхности кладки.

Цветные цементы

Если вводить цветные добавки к бетону непосредственно в бетономешалку, то очень трудно, а часто и невозможно, сохранить равномерную окраску бетона. Степень перемешивания или распределения пигмента в бетоне представляет собой переменную величину, зависящую от времени перемешивания, подбора состава замеса, типа и конструкции бетономешалки и т. д. Не менее трудна и задача правильного дозирования пигмента, подаваемого в мешалку. Получить равномерно окрашенный бетон различных оттенков можно путем применения цветного цемента. Впервые выпуск этих цементов был освоен фирмой Коплей, которая в свое время явилась зачинателем производства портландцемента в США.

Исходным материалом для производства цветных цементов является серый или белый клинкер, который измалывается с добавкой 5—10% пигмента. Цветные цементы на базе белого клинкера стоят дороже, но зато имеют более красивые оттенки цветов и больший диапазон расцветки. Иногда при помоле добавляются диспергирующие (пептизирующие) вещества, которые обеспечивают равномерное распределение пигмента в бетонной смеси. Чаще всего такие вещества добавляются при производстве темного или черного цемента с газовой сажей. Кроме того, в этом случае вводятся и воздухововлекающие добавки, чтобы нейтрализовать тормозящее действие газовой сажи на вовлечение воздуха и тем самым повысить морозостойкость затвердевшего бетона из черного цемента.

Пигменты, применяемые для производства цветных цементов, должны быть погодсустойчивыми и светостойкими. Их нужно тонко молоть, как и при изготовлении цементных красок. Кроме того, они должны обладать стойкостью против химической агрессии самого цемента, в частности щелочной, и в свою очередь не тормозить гидратацию цемента. С этой точки зрения желательно, чтобы пигменты содержали как можно меньше посторонних веществ. Хотя такие пигменты стоят дороже, практически они гораздо выгоднее.

Металлические пигменты, как правило, вполне пригодны для изготовления цветных цементов. Обычно применяемые голубые пигменты, кобальт и ультрамарин голубой, несветостойки, причем последний реагирует с гидратом окиси кальция, в результате чего наступает быстрое выцветание окраски. Железистая сажа менее эффективна, чем обычно применяемая газовая сажа, особенно если последняя соответствующим образом диспергирована с помощью поверхностно-активной добавки. Цинковые пигменты не могут быть использованы, потому что они вредно отражаются на схватывании и твердении цемента. Органические красители совершенно не годятся для этой цели.

При определении количества добавляемых пигментов необходимо исходить из задачи сохранения равномерной окраски цемента. Эта равномерность окраски проверяется путем сравнения цвета проб, отбираемых из мельницы в процессе помола, с цветом эталона. Иногда спектр эталона сравнивают со спектром тщательно приготовленного образца. Таким путем небольшие колебания в окраске цемента автоматически выравниваются в процессе производства.

В результате карбонизации гидрата окиси кальция, выделившегося при гидратации цемента, на поверхности бетона может образоваться пленка, скрывающая настоящий цвет, придаваемый ему цементом. Промывание поверхности раствором соляной кислоты (1: 10) удаляет эту пленку, однако после этого необходимо тщательно смыть водой остатки кислоты. Чтобы предупредить просачивание кислоты в поры бетона и неизбежную внутреннюю коррозию, следует перед промыванием бетона кислотой смочить его водой.

Антибактериальный цемент

Недавно полученный антибактериальный цемент сулит большие выгоды с точки зрения предупреждения или уменьшения вредного действия бактерий на бетонные полы пищевых и консервных предприятий.

Антибактериальный цемент представляет собой разновидность портландцемента, к которому при помоле примешана антибактериальная добавка, обладающая достаточной крепостью и концентрацией, чтобы прекратить микробиологический обмен веществ. В течение многих лет быстрое разрушение полов являлось серьезной проблемой на различных пищевых предприятиях — сахарных, молочных, пивоваренных, консервных и др. Бетонные полы на этих заводах нередко приходилось менять через каждые 6 месяцев. В лаборатории Североамериканской цементной корпорации исследовались причины этого явления и было установлено, что оно вызывается растворяющим действием кислот на минералы цемента, в результате чего наступает микробиологическое брожение и разрушение бетона, продолжающееся до тех пор, пока сохраняются влажные условия и присутствуют вызывающее брожение микроорганизмы.

Для борьбы с этим явлением стали применять бетон, изготовленный из цемента с антибактериальными добавками. По химическому составу такой цемент ничем не отличается от портландцемента, если не считать присутствия добавки. Физические свойства антибактериального цемента не изменяются от введения добавки и удовлетворяют требованиям стандарта АСТМ С-150—55.

Этот цемент применяют при изготовлении бетона для полов и стен, в которых могут находиться патогенные грибки и бактерии, например, в плавательных бассейнах и банях или на пищевых предприятиях, где под действием молочной или пищевой кислот происходит разъедание бетонных поверхностей.

Водонепроницаемые цементы

Водонепроницаемые цементы применяются в ряде областей строительства, где требуется особо плотный, непроницаемый бетон. Эти цементы содержат в своем составе омыляющиеся или неомыляющиеся масла, жиры или стеараты металлов, добавляемые при помоле. Эти добавки делают цементный порошок водоотталкивающим, т. е. увеличивают угол касания между сухим цементом и попадающей на него водой. Ввиду этой водоотталкивающей способности цемента его приходится при затворении дольше перемешивать, чтобы получить достаточно пластичную и удобоо‘брабатываемую растворную или бетонную смесь. Некоторые считают, что более продолжительное перемешивание является положительным фактором.

Водоотталкивающая способность этого цемента, обнаруживающаяся при затворении сухого порошка, проявляется также, хотя и в меньшей степени, в затвердевшем бетоне, изготовленном из него. Однако омыление водоотталкивающей (гидрофобной) добавки щелочами, выделяющимися при гидратации цемента, приводит к быстрому растворению ее, так что бетон через сравнительно короткое время теряет свою водоотталкивающую способность. Даже неомыляющиеся добавки, очевидно, становятся растворимыми и вымываются водой. Эти соединения, которые приобретают водоотталкивающие свойства в связи с превращением в стеараты кальция, также теряют эти свойства с возрастом, вероятно, вследствие растворения солей стеарата.

Многие водоотталкивающие добавки являются одновременно и воз духововл екающим и, хотя и в разной степени. Воздухововле-чение, улучшая пластичность, удобоукладываемость и плотность бетонов и растворов, понижает водо-цементное отношение, а также уменьшает водопроницаемость совершенно независимо от эффекта гидрофобизации. Это явление часто наблюдается в бетонах и растворах и полностью зависит от воздухововлечения, хотя иногда его ошибочно приписывают действию водоотталкивающих добавок, которое бывает сравнительно кратковременным.

Ускорители твердения цемента, как, например, хлористый кальций, триэтаноламин, дубильная кислота, вызывающие образование большего количества геля при гидратации и более плотную структуру цементного теста, также способствуют уменьшению проницаемости растворов и бетонов. Эти добавки могут вводиться в мельницу при помоле цемента или в бетономешалку при изготовлении бетона. Однако в первом случае хлористый кальций, отличающийся высокой гигроскопичностью, может вызвать избыточное поглощение влаги цементом при хранении. Для предупреждения этого необходимо ввести при помоле еще и водоотталкивающую добавку, например стеарат кальция. Ускорители твердения лишь в незначительной степени уменьшают водопроницаемость бетонов и растворов по сравнению с воздухо-вовлекающими добавками.



Читать далее:
Обработка шлака и легких заполнителей
Однородность заполнителей для бетона
Установка для обработки породы
Разработка месторождений заполнителей
Испытание отобранных проб заполнителей
Отбор проб
Разведка заполнителей
Поисковые работы
Легкие заполнители
Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне



Ваш отзыв