Специальные виды цемента


Специальные виды цементов

Специальные виды цементов отличаются от портландцемента используемым сырьем, технологией изготовления и, как следствие, наличием специфических свойств. К этому классу цементов относят глиноземистый, безусадочный, напрягающий, расширяющийся и шлакощелочной. Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов или высокоалюминатных шлаков и известняка при температуре 1500 – 1600 0С. Вследствие преобладания в его составе высокоактивных алюминатов кальция, цемент в первые сутки твердения набирает до 90 % марочной прочности, а спустя трое суток марку – 400, 500, 600. Применение этого гидравлического вяжущего обусловлено высоким тепловыделением при твердении, морозо-, коррозионно- и термостойкостью (до 1400 0С). В связи со спецификой свойств глиноземистый цемент используют при выполнении аварийных бетонных работ, получении долговечных конструкций, работающих в сложных условиях действия мороза и агрессивных сред, и жаростойких бетонов с температурой эксплуатации до 1200 0С. Цемент нельзя использовать, из-за опасности растрескивания бетона, при бетонировании в жарком климате, термообработке и возведении массивных монолитных конструкций.

В зависимости от соотношения компонентов составы на глиноземистом цементе с добавками гипса и гидроалюминатов кальция используют для получения безусадочного, напрягающего и расширяющегося цементов. Первый используют для омоноличивания стыков в крупнопанельном домостроении, второй цемент при получении труб и изготовления емкостей для хранения жидкостей, третий – применяют при производстве преднапряженных железобетонных конструкций. Последнее связано со способностью многокомпонентного вяжущего при гидратации расширяться в свободном состоянии на 3 – 4 %. Если этот процесс происходит в замкнутом объеме, ограниченном формой, бетону передается определенное напряжение, что переводит его в сжатое –преднапряженное состояние, позволяющее повысить его прочность на изгиб и растяжение.

Шлакощелочной цемент получают путем помола доменного шлака и щелочесодержащего компонента или затворением тонкомолотого шлака концентрированным щелочным раствором. При измельчении шлака возможно введение добавок стеклобоя до 40 % или глинистых материалов до 25 % в естественном или обожженном состоянии.

Вследствие высокой щелочности составы на этом гидравлическом вяжущем могут твердеть при отрицательных и положительных температурах, в автоклавах и пропарочных камерах нормального давления. Активность (марка цемента) составляет 400 – 1000 кгс/см2. Бетоны на этом цементе обладают повышенными водо-, морозо- и коррозионной стойкостью, а также способностью увеличивать прочность при эксплуатации во влажной среде, поэтому наиболее рационально его применять в дорожном и гидротехническом строительстве. Согласно стандартакачество цементовоценивают по основным и рекомендуемым показателям.

К основным относятся следующие:

  • химический, вещественный и минералогический состав;

  • предел прочности на сжатие и изгиб через 28 суток естественного твердения;

  • нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водоцементное отношение, выраженное в процентах, при котором достигается нормируемая пластичность, необходимая для определения сроков схватывания и равномерности изменения объема;

  • равномерность изменения объема в процессе гидратации;

  • активность цемента при пропаривании для портландцементов с минеральными добавками;

  • удельная эффективная активность естественных радионуклидов.

К рекомендуемым относятся показатели общего характера: сроки схватывания, тонкость помола и специального назначения: коррозионная стойкость, содержание свободной СаО, термостойкость, гидрофобность и т. д.

На основании полученных результатов, которые должны соответствовать требованиям стандарта, цементу присваивают марку (300, 400, 500, 600),численно равную среднеарифметической величине предела прочности на сжатие в кгс/см2с учетом прочности на изгиб. При гарантированном значении вводят показатель – класс цемента по прочности, который принимается равным: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (МПа).

Виды минеральных вяжущих представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

studfiles.net

Специальные виды портландцемента

Количество просмотров публикации Специальные виды портландцемента - 551

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) - портландцемент с минœеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения, более половины его марочной прочности. Сумма С3S + С3А в клинкере - обычно не менее 60-65%.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент (ОБТЦ) марки 600 в возрасте 1 сут имеет предел прочности 20-25 МПа, а через 3 сут - 40 МПа. Такой быстрый рост прочности обуславливается содержанием С3S до 65-68%, С3А - до 18%, тонкость помола около 4000 см2/ᴦ. Применение ОБТЦ позволяет: снижать расход цемента на 15-20%. Эти цементы применяются в производстве сборных желœезобе­тонных конструкций, а также при зимних бетонных работах.

Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ), разработанный на базе специального минœерального состава, дает раннюю проч­ность через 1-4 часа.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют на базе клинкера содержащего не более 50% С3S, 5% С3А и 22% С3S + С4АF. Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости, обеспечивается прежде всœего пониженным содержанием трехкальциевого алюмината.

Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,25% ЛСТ (считая на сухое вещество). Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. В случае если же сохранить В/Ц, то можно снизить расход цемента (примерно на 10-15%) без ухудшения качества бетона.

Гидрофобный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта͵ асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих веществ. Он обладает пониженной (по сравнению с обычным цементом) гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водоне­проницаемость бетона.

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минœеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита͵ трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или пливной золы - не менее 25% и не более 40%. Активная минœеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделœением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.).

Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного гонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака трепелом или активной минœеральной добавкой.

Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)2 повышает стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделœение при твердении шлакопортландцемента в 2-2,5 раза меньше, чем у портландцемента͵ в связи с этим он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется как для надземных, так и подземных и подводных частей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости портландцемента. Жаростойкость шлакопортландцемента значительно выше, чем у портландцемента͵ в связи с этим он широко используется для изготовления жаростойких бетонов.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее -200 кгс/см2 (20 МПа), при изгибе - не менее 35 кгс/см2 (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и желœезобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки.

Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ) получают, смешивая полуводный гипс (50-75%), портландцемент (15-25%) и ак­тивную минœеральную добавку (10-25%) по массе - трепел, диатомит и т.п. Эти вяжущие относят к числу гидравлических и применяют в заводском производстве санитарно-технических ка­бин, стеновых панелœей и других конструкций.

Клинкер белого цемента изготовляют из чистых известняков и белых глин, почти не содержащих оксидов желœеза и марганца, которые придают обычному портландцементу зелœеновато-серый цвет. Обжигают сырьевую смесь на беззольном (газовом) топливе. При помоле клинкера предохраняют цемент от попадания в него частиц желœеза.

В качестве эталона для определœения степени белизны приме­няют молочное матовое стекло типа МС-14 с коэффициентом отражения не менее 95%. Степень белизны, определяемая коэф­фициентом отражения (в % абсолютной шкалы), должна быть для белого портландцемента 1-го сорта - не ниже 80%, 2-го сорта - 75%, 3-го сорта - 68%; цемент выпускают М400 и М500.

Цветные декоративные портландцементы получают, примешивая к белому цементу щелочестойкие пигменты (охру и др.).

Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цемент для холодных скважин испытывают при температуре 22±2°С, для горячих скважин - при 75±3°С. Основная прочностная характеристика цемента - предел прочности при изгибе образцов-балочек размером 4х4х16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц = 0,5. Предусматривают выпуск специальных разновидностей портландцемента: утяжелœен­ного, песчанистого, солестойкого, низкогигроскопичного.

referatwork.ru

Особые виды портландцемента - Специальные виды работ в строительстве

Рассматриваемые ниже особые (специальные) виды порт­ландцемента выделены в отдельную группу, так как они в отли­чие от обычного портландцемента имеют особые свойства. Эти виды портландцемента нужно применять только тогда, когда их свойства могут быть использованы с максимальным эффек­том.

Сульфатостойкий портландцемент получают путем тонкого измельчения клинкера, содержащего не более 5% трехкальциевого алюмината (3СаО∙Аl2О3). В этом порт­ландцементе не должно быть активных или инертных минераль­ных добавок. В связи с тем, что содержание трехкальциевого алюминия в нем невелико (совершенно исключить это соеди­нение нельзя, так   как   тогда   цемент   будет   очень   медленно набирать прочность), сульфатостойкий портландцемент обла­дает повышенной стойкостью к действию сульфатных вод.

Сульфатостойкий портландцемент имеет марки 300 и 400. Широкое применение он находит в гидротехническом строитель­стве. Его используют для сооружения бетонных и железобетон­ных конструкций, к которым предъявляются повышенные тре­бования в отношении морозостойкости и стойкости против суль­фатной коррозии.

Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют путем тонкого измельчения клинкера, содержа­щего до 8% 3СаО∙Аl203 и не более 50% 3СаО∙ SiO2. От обыч­ного портландцемента он отличается пониженной экзотермией и несколько повышенной стойкостью в сульфатных водах. Этот портландцемент, имеющий марки 300 и 400, применяют в бе­тонных и железобетонных гидротехнических сооружениях, ра­ботающих в условиях систематического многократного замо­раживания и оттаивания в пресной или слабоминерализован­ной воде.

Пластифицированный портландцемент изго­товляют путем введения в клинкер при его помоле пластифици­рующей добавки, придающей растворным и бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость.

В качестве такой добавки применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,15-0,25% от веса це­мента, считая на сухое вещество. Пластифицированный порт­ландцемент бывает тех же марок, что и обычный цемент (300, 400, 500, 600), но бетоны и растворы на нем более морозостойки и менее водопроницаемы. Поэтому пластифицированный порт­ландцемент применяют для устройства конструкций, к которым предъявляются особые требования в отношении морозостойкости или водонепроницаемости.

Гидрофобный портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гидрофобными добавками в виде органических ве­ществ (мылонафта, олеиновой кислоты, асидола). Добавки вво­дятся в зависимости от их вида в количестве 0,06-0,3% от веса цемента. Эти вещества образуют на цементных зернах гидрофоб­ные (не смачивающиеся водой) пленки, препятствующие про­никновению влаги. Поэтому гидрофобный портландцемент не боится увлажнения, не слеживается и в течение длительного вре­мени почти не теряет активности. Во время приготовления бе­тонной смеси зерна заполнителей (песка, гравия или щебня) разрушают гидрофобные пленки, и цемент реагирует с водой аналогично портландцементу, набирая такую же прочность (марки 300, 400, 500 и 600).

Применяют гидрофобный портландцемент для тех же целей, что и пластифицированный.

Быстротвердеющий портландцемент обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в на­чальный период твердения. При такой же активности на 28-е сутки, как и у портландцемента, быстротвердеющий цемент уже через 24 ч твердения имеет прочность при сжатии 200, а в возрасте 3 суток - не менее 250 кг/см2. Это достигается подбором трехкальциевого силиката (до 50-60%) и трехкальциевого алюмината (до 8-14%), а также повышенной добавкой гипса и более тонким помолом цемента.

Быстротвердеющий портландцемент имеет марки не ниже - 400. Применяют его при производстве сборных железобетон­ных изделий, изготовляемых без тепловлажностной обработки или с пропариванием при нормальном давлении.

Белый и цветные портландцементы имеют де­коративное назначение. Белый портландцемент изготовляют пу­тем тонкого помола белого клинкера, получаемого обжигом чистых известняков и белых глин. Обжигают сырье на беззоль­ном топливе - жидком или газообразном. Цветные цементы получают совместным помолом белого клинкера с минеральными свето- и щелочестойкими пигментами (охра, железный сурик и др.) Применяют их для внутренней и наружной отделки зданий.

svaika.ru

Специальные виды портландцемента - Вяжущие материалы

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 цементыЦементы с минеральными добавкамиСвойства портландцементаСхватывание и твердение портландцементаПроизводство портландцементаНеорганические вяжущие веществаРазные материалы для штукатурных работЗаполнители для штукатурных работВяжущие материалы для штукатурных работРасширяющиеся цементы

stroy-server.ru


Смотрите также