Файл: Строительные материалы_ Краткий курс_ Н_А_ Машкин, О_А_ Игнатова(1).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 8802
Скачиваний: 42
53
Цемент связывает около 15 % воды от своей массы.
Набор марочной прочности происходит в течение 28 сут.
Тепловая обработка в пропарочной камере (t = 80–90
°С,
W = 100 %) ускоряет процесс гидратации в 10 раз, при этом
прочность за 8–12 ч достигает 70 % от марочной. С увеличением
тонкости помола ускоряется набор прочности в первые трое су-
ток твердения.
Химические ускорители твердения: CaCl
2
– хлорид каль-
ция; Ca(NO
3
)
2
– нитрат кальция; Ca(NO
2
)
2
– нитрит кальция и их
смеси.
Вещественный состав цемента
Портландцемент, кроме клинкера, содержит добавку при-
родного гипса (двуводного сульфата кальция СаSО
4
·2Н
2
О) для
регулирования сроков схватывания, а также очень часто актив-
ную минеральную добавку (доменный гранулированный шлак,
вулканические пеплы, пемзы, осадочные горные породы, диато-
мит, трепел). Добавки позволяют сэкономить клинкер и повы-
сить стойкость бетонов на таких цементах к коррозии.
Массовая доля в цементах активных минеральных добавок
должна соответствовать значениям, указанным в таблице:
Обозна-
чение
цемента
Активные минеральные добавки, % по массе
Всего
В том числе
Доменные
гранулированные
и электротермофос-
форные шлаки
Осадочного
происхож-
дения, кроме
глиежа
Прочие
активные,
включая
глиеж
ПЦ-Д0
Не допускаются
ПЦ-Д5
До 5
До 5
До 5
До 5
ПЦ-Д20,
ПЦ-Д20-Б
Св. 5
до 20
До 10
До 10
До 20
ШПЦ,
ШПЦ-Б
Св. 20
до 80
Св. 20 до 80
До 10
До 10
54
Содержание трех компонентов – это и есть вещественный
состав цемента.
Портландцемент ПЦ Д0
(без активных минеральных добавок)
клинкер
95–93 %
гипс
5–7 %
Портландцемент ПЦ Д20
(с активными минеральными
добавками)
клинкер
90–73 %
гипс
5–7 %
АМД
5–20 %
Шлакопортландцемент ШПЦ
клинкер
75–15 %
гипс
5–7 %
АМД
20–80 %
Свойства портландцемента
1. Тонкость помола. Определяется просевом через сито
008: остаток до 15 %. Удельная поверхность – 2500–3000 см
2
/г.
2. Плотность. Истинная = 3,1 гсм
3
; насыпная
н
= 1100–
1600 кг/м
3
.
3. Водопотребность (нормальная густота) – 24–28 %
(22–30). Определяют на приборе Вика, когда пестик не доходит
на до дна 5–7 мм.
4. Сроки схватывания: начало – не ранее 45 мин (игла не
доходит до дна 1–2 мм; конец – не позднее 10 ч (игла погружа-
ется не более 1–2 мм).
5. Равномерность изменения объема – за счет расширения
свободных СаО и MgO вследствие их гидратации: 24 ч предва-
рительного твердения + 3 ч кипячения, не должно быть трещин.
6. Активность
и марку определяют на образцах
4×4×16 см из цементно-песчаной смеси 1:3 (В/Ц = 0,4). Испыта-
ния проводят после 28 суток твердения (1 сут в формах, затем в
воде, t = 20 2
°С). Марки: 400, 500, 550, 600.
7. Тепловыделение: при твердении цемента происходит его
саморазогрев, за счет тепловыделения температура повышается
до 60
°С. Для его уменьшения рекомендуется применять низко-
термичные (белитовые) цементы, снижать расход цемента в
массивных конструкциях. В монолитном строительстве следует
55
использовать искусственное охлаждение. При зимнем бетони-
ровании тепловыделение – положительный фактор, в этом слу-
чае рекомендуется использовать цементы тонкого помола (более
3000 см
2
/г), которые выделяют больше тепла.
Марки портландцемента
Марка
Прочность на:
портландцемента
изгиб, МПа
сжатие, МПа
400
5,5
40
500
6,0
50
550
6,2
55
600
6,5
60
Коррозия цементного камня и способы защиты
1. Выщелачивание (вымывание) наиболее слабых компо-
нентов цементного камня Са(ОН)
2
и 3СаО
.
Al
2
O
3
·H
2
O мягкими
водами (дождевой, болотной, оборотной, речной и т.п.). При
вымывании более 15 % Са(ОН)
2
в цементном камне начинается
разложение гидросиликатов и гидроалюминатов. Прочность
снижается почти на 50 %. Проявляется этот вид коррозии в виде
белых пятен (подтеков).
Методы борьбы:
1) ограничение содержания алита до 50 % (в результате
гидратации алита образуется 3 молекулы Са(ОН)
2
);
2) введение активных минеральных добавок, содержащих
аморфный кремнезем (диатомит, трепел, туфы и др.), которые
связывают Са(ОН)
2
в нерастворимые соединения:
Ca(OH)
2
+ SiO
2
+ m H
2
O = CaO
.
SiO
2
.
nH
2
O;
аморфный гидросиликат кальция
3) метод карбонизации (выдерживание бетонных конструк-
ций на воздухе перед установкой во влажную среду):
Са(ОН)
2
+ СО
2
= СаСО
3
↓ + Н
2
О.
нерастворим
2. Коррозия в агрессивных средах: в результате химических
реакций образуются легкорастворимые соединения, особенно в
56
растворах кислот с рН 7 (сточные воды, грунтовые воды
и т.д.):
– углекислотная: СаСО
3
+СО
2
+ Н
2
О = Са(НСО
3
)
2
;
бикарбонат кальция, легко растворим
– общекислотная: Ca(OH)
2
+ 2HCl = CaCl
2
+ 2H
2
O;
растворим
Ca(OH)
2
+ H
2
SO
4
= CaSO
4
.
2H
2
O.
(из сернистого газа SO
2
) увеличивается в объеме
Кислоты разрушают также силикаты кальция;
– магнезиальная (в грунтовой и морской воде):
Ca(OH
2
) + MgCl
2
= CaCl
2
+ Mg(OH)
2
↓
легко растворим
Органические кислоты разрушают цементный камень (ук-
сусная, молочная и др., обычно в животноводстве). Не опасны
органические растворители – бензин, керосин, мазут.
Защита изделий – путем создания на поверхности слоев из
кислотостойких цементов.
3. Сульфатная и щелочная коррозия
Сульфатная – в морской, грунтовой, минерализованной
воде, содержащей сульфатные ионы:
3CaO
.
Al
2
O
3
.
6 H
2
O + 3CaSO
4
+ 25H
2
O = 3CaO
.
Al
2
O
3
.
3CaSO
4
.
31H
2
О.
(эттрингит) гидросульфоалюминат кальция
Происходит увеличение объема в 2 раза.
Метод борьбы – применение сульфатостойких цементов.
Щелочная коррозия
–
под действием NaOH и КОН и угле-
кислоты воздуха. Образуются кристаллы Na
2
CO
3
.
nH
2
O и
K
2
CO
3
.
mH
2
O, что вызывает увеличение объема.
Методы борьбы: ограничение содержания алюминатов
кальция и введение активных минеральных добавок (диатомита,
трепела).
Общие способы защиты:
1) нанесение обмазочных составов
–
битумных, битумно-
полимерных; полимерных пропиток, мастик;
2) увеличение плотности бетонов;
3) использование сульфатостойких цементов;
57
4) изоляция полимерными пленками;
5) защитные покрытия из мастик на основе кислотоупорных
цементов;
6) пропитка бетонов полимерами, серой.
3.4.2. Специальные виды цементов
1. Сульфатостойкий портландцемент – специальный состав
клинкера с ограниченным содержанием С
3
А 5 %, C
3
S 55 %;
увеличенное до 18 % содержание C
2
S. Высокая морозостой-
кость. Применяется для подводных сооружений (особенно
сульфатостойкие шлакопортландцементы и пуццолановый
портландцемент).
2. Пластифицированный портландцемент – добавки – 0,2–
0,25 % СДБ. Более высокая подвижность бетонной смеси, сни-
жение В/Ц. Высокая плотность, морозостойкость, водонепрони-
цаемость бетона.
3. Гидрофобный портландцемент. При помоле клинкера
вводят 0,1–0,3 % добавок: олеиновую кислоту (окисление пара-
фина), асидол, мылонафт (отходы при очистке продуктов пере-
гонки нефти щелочью), – образующих гидрофобную пленку
(гидрофобные углеводородные радикалы). Долго хранится не
комкуясь. Пленки пластифицируют бетонную смесь. Повышен-
ная водо- и морозостойкость бетона, стойкость в агрессивных
средах.
4. Белые и цветные портландцементы: основа – белый
клинкер; содержание Fe
2
O
3
– не более 0,5 %. Степень белизны
определяется сравнением с молочным матовым стеклом:
БЦ-1 80 %, БЦ-2 75 %, БЦ-3 68 % (отражение); М400, 500.
Цветные получают совместным помолом белого клинкера с ще-
лочестойкими красителями (охрой, железным суриком). Приме-
няется для отделки стеновых панелей, лестничных ступеней, для
дорожных покрытий.
5. Пуццолановый портландцемент получают совместным
помолом клинкера с активными минеральными добавками +