Цементы из специальных клинкеров. Цементы из специальных клинкеров

• Название: Цементы из специальных клинкеров
• Дата: 18.02.2020
• Размер: 77.46 Kb.
• Имя файла: Цементы из специальных клинкеров.docx
• Тип: Реферат; #108968
• страница: 3 из 3

Фторсодержащие СБТЦ. Фторсодержащие СБТЦ по темпу твердения приближаются к бесалиту (см. рисунок). Из различных способов их получения наиболее экономично введение фтористого кальция CaF₂в сырьевую смесь с повышенным содержанием глинозема с последующим обжигом и помолом клинкера в присутствии сульфатного компонента. В качестве глиноземсодержащего сырья НИИЦемент рекомендует использование каолинов, некондиционных бокситов, зол, сланцев, содержащих25 % А1₂О₃; состояние сырьевой базы CaF₂остается невыясненным.

В зависимости от сырьевых компонентов температура обжига может быть снижена до 1300-1400 С и ниже.

Важнейшие фазы фторсодержащих СБТЦ - алит (50-60 %), а также аналог маенита – С₁₁А₇ Са F₂(5-30 %), причем с позиций резкого сокращения ТВО перспективны цементы, содержащие не менее 15-20 % этой фазы. Необходимым компонентом цемента является сульфат кальция в различных формах (7-10 % и более).

Высокий темп твердения в первые 12 ч связан с образованием эттрингита и некоторого количества.моносульфоалюмината кальция, а дальнейшее тверде-ние обусловлено возникновением гидросиликатов.

По марочной прочности эти вяжущие незначительно отличаются от портландцементов, хотя отмечена тенденция к снижению их активности при увеличении количества С₁₁А₇ Са F₂, объясняемая меньшим содержанием силикатных фаз.

Свойства фторсодержащих СБТЦ и бесалита являются сходными. Увеличение В/Ц более существенно снижает прочность бетона в начальные сроки, чем в возрасте 28 сут. Это служит еще одним основанием для включения в быстротвердеющие композиции водопонижающих добавок, эффект которых целесообразно частично использовать для увеличения начальной подвижности и сохраняемости смесей, а частично - для повышения проч-ности.

Сроки схватывания и сохраняемость смесей в значительной степени зависят от температуры: если при 1-10 С сохраняемость смеси с В/Ц = 0,5 оценена величиной 15-25 мин, то при 20С - 5 мин. Увеличение В/Ц, по данным исследователей Австрии, способствует замедлению схватывания от 15 мин при В/Ц =0,4 до 40 мин при В/Ц = 0,7. При повышенных температурах независимо от В/Ц схватывание происходит в короткие сроки, отражаясь на уменьшении начальной подвижности и сохраняемости смесей. Проблема эффективного замедления схватывания фторсодержащих СБТЦ без снижения скорости твердения окончательно не решена - по данным специалистов ФРГ, введение 0,5 % замедлителя (от массы цемента) способствовало увеличению сохраняемости смесей, но преимущества по темпу твердения резко уменьшались.

При выдерживании изделий необходим учет повышенного тепловыделения цемента, роль которого возрастает с увеличением массивности изделий. Поскольку снижение начальной температуры смеси до +5 С и выдерживание при ней значительно замедляют твердение бетона на фторсодержащем СБТЦ, может потребоваться подогрев воды затворения. Для достижения заданной прочности важен также дальнейший уход за бетоном после распалубки. Для бетонов на фторсодержащих СБТЦ характерны длительный рост прочности, особенно при водном хранении, связанный со значительным содержанием алита и стабильностью эттрингита, и высокая сульфатостойкость, обусловленная быстрым исчерпанием возможности образования эттрингита уже на начальной стадии.

Области применения фторсодержащих СБТЦ и бесалита идентичны. Наряду с перечисленным их применение целесообразно в составах, наносимых торкретированием и при бетонировании в условиях пониженных положительных, а также отрицательных температур. Быстрое твердение и значительное тепловыделение СБТЦ позволяет сократить длительность и трудоемкость ухода за бетоном монолитных конструкций и ликвидирует опасность преждевременного замораживания.

Хлорсодержащие (алинитовые) цементы. Алинитовые цементы (АЦ), разработанные в НИИСтромпроект (г.Ташкент), сопоставимы по темпу твердения с быстротвердеющими портландцементами. Клинкер получают при температуре 1000-1200С за счет введения в шихту 8-10 % СаС1₂или МgCl₂. В настоящее время технология осваивается и прогнозируемые показатели (экономия 30-35 % условного топлива и 25-35 % электроэнергии по сравнению с портландцементом) еще не достигнуты.

Основной фазой клинкера является хлорсодержащий аналог алита - алинит, отличающийся более быстрой гидратацией вследствие дефектности кристаллической решетки и большей степени ионности связей.

Содержание алинита в различных партиях клинкеров составляло 50-70 %. Среди составляющих обнаружен также белит, маенит или его твердый раствор с CaCl₂(С₁₁А₇ СаCl₂),

а также С₂F или С₄AF . Весьма существенным является высокое содержание белита в промышленных клинкерах, достигающее 30 % и более и возрастающее, как правило, за счет соответствующего уменьшения алинита.

АЦ подразделяются на марки 400 и 500, вместе с тем М 300 для них не менее характерна. Особое значение приобретает сохранение активности, поскольку вяжущие отличаются ускоренным старением вследствие наличия в них хлорсодержащих (в том числе легкорастворимых) соединений и высокой дисперсности (3300-4100 см²/г).

По данным НИИЖБ АЦ обеспечивают пониженную водопотребность бетонных смесей (на 10-15 л/м ), но экономия за счет этого цемента достигается лишь при условии укладки смеси сразу после приготовления. С увеличением длительности транспортирования это преимущество исчезает и ввиду сокращенных сроков схватывания АЦ приходится решать вопрос о сохраняемости подвижности смеси.

Эффект ускоренного твердения АЦ проявляется в зависимости от условий выдерживания бетона. По результатам исследований НИИЖБ, для бетонов на АЦ возможно исключение предварительной выдержки перед ТВО и общее сокращение ее длительности на 3-4 ч для режимов с суточной оборачиваемостью камер. Прогрев рекомендовано вести при температуре 80-95 С. По сравнению с нормальным твердением пропаренные бетоны на АЦ обладают большей прочностью на 10-15 %, что объясняется активизацией белита, формированием относительно закристаллизованных новообразований и присутствием в камне пластинчатых гидроалюминатов (гидрохлоралюминатов кальция) взамен алюминатов кубической структуры.

Для достижения марочной прочности бетона влажностный уход должен быть продлен до момента приобретения прочности 80-85 %, что связано с высокими структурными напряжениями в бетонах на АЦ при испарении влаги.

Кардинальным при использовании АЦ является вопрос о влиянии хлорсодержащих соединений на состояние арматурной стали. Общее содержание хлора в АЦ регламентировано в пределах от 1,3 до 2,5 % по массе, но для наиболее характерных партий составляет 2,4-2,7 %. Установлено, что во влажной среде в бетонах на АЦ сталь подвергается интенсивной коррозии; это подтверждено электрохимическими и длительными натурными испытаниями.

Бетоны нормального твердения на АЦ могут обладать пониженными характеристиками в сравнении с портландцементными бетонами; их морозостойкость не превышает 100 циклов независимо от В/Ц. Усадка и ползучесть в 1,8-2 раза превышала показатели порт-ландцементных бетонов; резервных пор в бетоне на АЦ М300 не обнаружено. Подобные свойства связаны с формированием дефектной структуры камня из АЦ, что подтверждено экспериментально. Повышенное содержание в образцах на АЦ переходных пор размерами 0,01-0,1 мкм соответствует их высокой деформативности и низкой трещиностойкости. Одна из причин низких показателей АЦ усматривается в значительном содержании в цементе фракций <10 мкм - более 25 %.

Эксплуатация бетонов на АЦ в среде с пониженной влажностью вызывает нежелательные последствия. Отмечено более заметное снижение модуля упругости (на 22 % к 200 сут), чем для бетона на портландцементе. Вместе с тем пониженная влажность способствует снижению интенсивности коррозии стали. Рассматривая в этой связи перспективы применения АЦ, по крайней мере, в монолитном железобетоне (не подвергаемом ТВО), следует отметить, что если в конструкциях, подвергаемых сжатию (перегородки, внутренние стены, колонны), оно не вызывает особых возражений (при условии строгого соблюдения ограничений по влажности), то в изгибаемых конструкциях требует обоснования в связи с ухудшением трещиностойкости защитного слоя бетона.

ТВО благоприятно влияет на свойства бетонов на АЦ. Однако пропаривание резко активизирует коррозионные процессы - площадь коррозионного поражения стержней в возрасте 3 лет в 2 раза выше, чем при нормальном твердении.

Для улучшения свойств бетонов на АЦ предложен ряд способов. Такие меры, как увеличение длительности ухода (больше 28 сут) и использование жестких смесей, хотя в ряде случаев и повышают морозостойкость до 200-300 циклов, однако приемлемы не всегда. Наиболее действенно введение воздухововлекающих добавок; их эффект сохраняется независимо от В/Ц, удобоукладываемости, условий твердения и содержания хлора в АЦ.

Область применения АЦ и бетонов на основе АЦ.Алинитовые цементы рекомендуются, в первую очередь, для неармированных изделий и конструкций, изготовляемых преимущественно в заводских условиях (стеновых блоков и камней, блоков фундаментов, элементов внутренних стен и перегородок, труб), но могут быть допущены и в армированных изделиях, в частности, плитах облицовок ирригационных каналов и лотках. При этом необходим учет условий среды: если сульфатостойкость и стойкость бетонов на алинитовых и среднеалюминатных портландцементах в растворах солей магния идентична, то в мягких водах бетоны на АЦ подвергаются более быстрому выщелачиванию.

При строгих ограничениях по влажности среды и при введении добавок область применения бетонов на АЦ может быть расширена. В монолитных конструкциях использование АЦ возможно при устройстве оснований дорог, облицовок каналов, полов, промышленных площадок.

Эффективно применение АЦ для изготовления теплоизоляционного ячеистого бетона. Быстрое схватывание обеспечивает снижение плотности бетона (500 кг/м³и менее), а интенсивный рост пластической прочности - уменьшение структурных нарушений при TBО.

С целью расширить применение АЦ предложены смешанные вяжущие – алинитопортландцементы(АПЦ) с преобладанием портландцемента и ограниченным содержанием алинитового клинкера - до 30 %. Содержание легкорастворимых хлоридов в АПЦ стабилизируется через 1 ч после затворения и вплоть до 1 года практически не меняется, оставаясь существенно меньшим, чем в АЦ и меньшим, чем в портландцементе с добавкой 2 % СаС1₂.

Бетоны на АПЦ не уступают портландцементным по всему комплексу свойств: усадка бетона нормального твердения на АПЦ лишь на 10 % больше, чем бетона на портландцементе, трещиностойкость практически одинакова, скорость твердения и прочность бетона при введении 20-30 % АЦ возрастают.

АПЦ рекомендуется для изготовления конструкций по аналогии с бетонами на портландцементах, содержащими до 2 % СаС1₂. Изготовление АПЦ должно осуществляться на цементных заводах при условии строгого контроля за составом вяжущего и его однородностью. Смешивание алинитового цемента и портландцемента на бетонных заводах не допускается.