ГлавнаяСтатьи

Специальные виды портландцемента

В ряде случаев (например, при воздействии агрессивной среды, необходимости значительно ускорить твердение бетона) использование обычного портландцемента неэффективно. Поэтому применяют портланд-цементы специальных видов. Чтобы придать портландцементу определенные свойства, регулируют минеральный состав клинкера, вводят в цемент минеральные и органические добавки, изменяют дисперсность и минеральный состав цемента.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) изготовляют из клинкера с повышенным содержанием быстротвердеющих минералов — C3S и С3А (в сумме 60…65% ). БТЦ отличается более тонким помолом: его удельная поверхность достигает 3500…4000 см2/г против 3000 см2/г у обычного портландцемента. Благодаря этому увеличивается площадь контакта цементных частиц с водой и возрастает скорость твердения цемента.

Выпускают БТЦ марок 400 и 500. Прочность его нормируют в сроки 3 и 28 сут. БТЦ отличается высоким темпом набора прочности в первые 3…7 сут (рис. 26). При помоле в БТЦ вводят активные минеральные добавки (до 10…20%) или доменные гранулированные шлаки (до 20% от массы цемента). Это удешевляет БТЦ.

БТЦ применяют при производстве сборных железобетонных конструкций. Благодаря повышенному содержанию в клинкере C3S и С3А быстротвердеющий портландцемент обладает большим тепловыделением и его применяют при бетонировании в зимних условиях, особенно при температуре ниже —25 °С. Свойство БТЦ быстро набирать прочность используют и в случае аварийно-восстановительных работ. При хранении в течение 1…2 мес БТЦ утрачивает свойство быстро твердеть и набирает прочность, как обычный портландцемент. Следовательно, хранить БТЦ длительное время нецелесообразно.

Однако в ряде случаев применять БТЦ нельзя. Из-за высокого содержания в клинкере C3S и С3А при гидратации образуется большое количество Са(ОН)2 и гидроалюминатов кальция, что делает цеметный камень нестойким к химической коррозии. Поэтому БТЦ употребляют лишь для конструкций, работающих в неагрессивной среде.

Из бетона, изготовленного на БТЦ, не выполняют массивные конструкции. Чрезмерное тепловыделение вызывает сильный разогрев ядра таких конструкций, в то время как внешние поверхности охлаждаются. Из-за большого перепада температур в теле бетона могут возникнуть термические напряжения, что приводит к растрескиванию конструкции.

Для ускорения твердения бетона применяют также цементы с добавками — крентами. Они содержат безводный трехкальциевый сульфоалюминат, сульфофер-рит, смесь сернокислого глинозема и сернокислого железа. При помоле клинкера обычного портландцемента вводят 2…5% добавок. Они не только ускоряют твердение, но и повышают прочность цемента на 5… 10 МПа, т. е. на целую ступень. Применение таких цементов на заводах и стройках позволит отказаться от пропаривания изделий и тем самым сократить затраты топлива и электроэнергии.

Рис. 26. Темпы твердения БТЦ (кривая 1) и обычного портландцемента (кривая 2) марки 500

Сульфатостойкий портландцемент применяют при изготовлении конструкций, подверженных действию сульфатных вод, а также морозостойкого бетона. Стойкость против сульфатной коррозии обеспечивается особым минеральным составом клинкера: в нем ограничивают содержание алюминатов (СзА не более 5%, C3A+C4AF не более 22% ). Для увеличения стойкости против коррозии первого и второго видов в клинкере также ограничивают количество алита — не более 50% от массы клинкера.

Поскольку количество C3S, С3А и C4AF ограничено, возрастает относительное содержание в клинкере C2S. Белит медленно набирает прочность и выделяет при гидратации мало теплоты. Поэтому сульфатостойкий портландцемент отличается от портландцемента более низким темпом роста прочности и меньшей эк-зотермией. Его выпускают марки 400.

Белый и цветные портландцементы используют для повышения архитектурной выразительности зданий и сооружений. Серый цвет обычных цементов обусловлен тем, что в состав исходного сырья входят оксиды железа и марганца. Для производства белого портландцемента в качестве сырья применяют карбонатные и глинистые породы (мел, каолиновые глины), содержащие оксиды железа и марганца в ничтожно малом количестве. Получаемый при обжиге такого сырья белый клинкер размалывают совместно с гипсом белых сортов, иногда добавляют белый диатомит (не более 6%).

Белый портландцемент выпускают марок 400 и 500. Степень белизны цемента зависит от коэффициента отражения и составляет для белого портландцемента 1-го сорта не меньше 80% абсолютной шкалы, 2-го сорта — 75, 3-го — 68%.

Цветные портландцементы получают, размалывая совместно белый клинкер и добавки минеральных или органических красителей. Выпускают портландцементы красного, желтого, зеленого, голубого, розового, коричневого и черного цветов, т. е. практически всех основных цветов спектра. Марки цементов 300, 400 и 500.

Сроки схватывания белого и цветных портландце-ментов практически такие же, как и обычного: начало— не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч. По сравнению с портландцементом белый и цветные цементы обладают пониженной морозостойкостью, хуже сопротивляются коррозии, в большей степени подвержены усадке.

Портландцементы с органическими добавками изготовляют путем введения при помоле клинкера небольших количеств (0,05…0,3% от массы цемента) поверхностно-активных веществ. Эти вещества пластифицируют бетонные и растворные смеси, улучшают их удобоукладываемость. Кроме того, бетоны и строительные растворы, изготовляемые из цемента с органическими поверхностно-активными добавками, отличаются повышенной морозостойкостью и сопротивляемостью коррозии.

Чаще используют поверхностно-активные добавки двух типов: гидрофилизующие и гидрофобизующие. Цементные зерна, покрытые пленкой поверхностно-активных веществ, приобретают особые свойства по отношению к действию воды: они становятся либо более гидрофильными, либо более гидрофобными. Названия этих терминов происходят от греческих слов гидро — вода, филео — люблю, фобос — боязнь, страх. Таким образом, слово гидрофильный означает буквально любящий воду, т. е. смачиваемый, а гидрофобный — боящийся воды, т. е. несмачиваемый.

В качестве гидрофилизующей добавки при изготовлении цемента используют лигносульфона-ты технические (ЛCT), ранее называвшиеся СДБ — сульфитно-дрожжевой бражкой. ЛCT — побочный продукт при варке целлюлозы, представляет собой густую темно-коричневую жидкость. По химическому составу— это кальциевая соль лигносульфоновой кислоты с примесью минеральных веществ. Поставляется обычно в жидком виде с содержанием сухого вещества около 50%, иногда в твердом виде при 80% -ном содержании сухого вещества. ЛCT улучшает смачиваемость частиц цемента водой и одновременно ослабляет силы взаимного сцепления между ними. В результате увеличивается пластичность цементного теста.

При помоле клинкера портландцемента вводят 0,25% добавки ЛСТ. Получаемый цемент называют пластифицированным. Марки пластифицированного портландцемента обычные, т. е. 400…600. Лучше всего применять его для изготовления конструкций речных гидротехнических сооружений, подвергающихся попеременному воздействию замораживания — оттаивания или увлажнения —высыхания. Бетон на пластифицированном портландцементе отличается меньшей пористостью и проницаемостью для воды, поэтому и долговечность его выше.

Гидрофобный портландцемент содержит 0,1…0,3% гидрофобизующей поверхностно-активной добавки.

К гидрофобизующим добавкам относят мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, синтетические жирные кислоты, кремнийорганические жидкости. Молекулы этих веществ располагаются на поверхности цементных частиц особым образом: их углеводородные радикалы всегда ориентированы наружу. Благодаря этому цемент приобретает водоотталкивающие свойства.

Гидрофобный портландцемент легко отличить от обычного, проделав пробу на гидрофобность. Для этого на поверхность цементного порошка наносят каплю воды. Обычный портландцемент смачивается водой, и через несколько секунд капля впитывается. Гидрофобный портландцемент.удерживает каплю воды по меньшей мере 5 мин.

В процессе приготовления бетонных смесей и раствора тонкие гидрофобные пленки на поверхности цементных частиц снимаются и не препятствуют нормальному процессу твердения цемента.

Гидрофобный портландцемент выпускают тех же марок, что и обычный, но чаще марки 400. Поскольку он обладает пластифицирующим действием, бетон на таком цементе получается плотным и долговечным. Кроме того, со временем гидрофобный цемент практически не теряет активности, поэтому особенно удобен при длительном хранении и транспортировании. Его используют для изготовления конструкций повышенной стойкости.



Читать далее:
Глиноземистый и расширяющиеся цементы
Цементы с минеральными добавками
Свойства портландцемента
Схватывание и твердение портландцемента
Производство портландцемента
Неорганические вяжущие вещества
Разные материалы для штукатурных работ
Заполнители для штукатурных работ
Вяжущие материалы для штукатурных работ
Расширяющиеся цементы



Ваш отзыв