Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.

• Название: Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.
• Анкор: Stroitelnye_materialy.doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: Stroitelnye_materialy.doc
• Тип: Документы; #6003
• страница: 5 из 8

Четырёхкальциевый алюмоферит (). Содержание ≈ 10 ─ 20 %. Повышенное содержание снижает экзотермию, усадку, увеличивает водостойкость портландцемента, немного снижает водопотребность.

Качество портландцементного клинкера характеризуется модулями:

1. 
   Оснóвный модуль (ОМ):
   

;

2. 
   Силикатный модуль (СМ):
   

.

Силикатный модуль показывает соотношение между минералами силикатами и минералами плавнями. Чем выше СМ, тем выше сульфатостойкость портландцемента. СМ колеблется
в пределах 1,7–3,5;

3. 
   Алюминатный (глинозёмистый) модуль:
   

.

Чем выше ГМ, тем выше стойкость портландцемента в минерализованных водах. ГМ колеблется в пределах 1–2,5. Цементы с высоким ГМ быстро схватываются, но имеют пониженную конечную прочность.
Твердение портландцемента
Цементное тесто при смешивании с водой имеет 3 периода твердения:

1. 
   В течение 1–3^х часов после затворения цемента водой цементное тесто пластично и легко формуется.
   
2. 
   Затем наступает схватывание, заканчивается через 5–10 часов после затворения. В это время цементное тесто загустевает
   и утрачивает подвижность, но его прочность очень мала.
   
3. 
   Переход загустевшего цементного теста в твёрдое состояние означает конец схватывания. Твердение может длиться годами до полной гидратации составляющих портландцемента.
   

Теория твердения портландцемента по Байкову
Выделяют три периода твердения портландцемента:

1. 
   Подготовительный период: с момента затворения цемента водой начинают образовываться гидратные соединения по следующим схемам:
   

;

;

;

.

Гидроксид и гидроалюминат кальция быстро растворяются в воде с образованием насыщенного, а затем пересыщенного раствора;

2. 
   Период коллоидации: продукты гидратации клинкерных материалов, нерастворимые в воде, находятся в коллоидном состоянии в виде геля. При этом пластичная масса вяжущего вещества постепенно загустевает. Коллоидное состояние является неустойчивым из-за избытка внутренней энергии, поэтому система переходит в более выгодное состояние – кристаллизуется;
   
3. 
   Период кристаллизации: Гидроксид и гидроалюминат кальция из пересыщенного раствора начинают перекристаллизовываться, образуя кристаллы, которые растут, переплетаясь друг
   с другом, при этом происходит упрочнение всей твердеющей системы вяжущего. Вязкое тесто переходит в камневидное состояние. Главными кристаллообразующими веществами в цементном тесте являются: и , если происходит разрушение одного из кристаллообразующих соединений, то происходит разрушение всей структуры цементного камня.
   

Деление процесса твердения цементного камня является условным, все три периода происходят одновременно.

Теория Байкова постоянно развивается, углубляется, расширяется.


Коррозия цементного камня
На твердеющий цемент в бетоне или растворе действуют различные жидкости и газы, некоторые из которых понижают прочность или разрушают цемент. Совокупность этих явлений называется коррозией цементного камня.
Теория коррозии цементного камня Москвина
Согласно этой теории все коррозионные процессы делят на три типа.

Типы коррозии цементного камня:

1. 
   Коррозия первого типа – коррозия выщелачивания. Протекает в цементном камне под воздействием на него мягких вод (мало солей). Мягкие воды растворяют гидроксид кальция (), в результате этого образуются поры, в которые вновь попадает вода, и, таким образом, коррозия углубляется. Выщелачивание можно заметить по наличию белых пятен и подтёков на бетоне.
   

Защита:

1. 
   Ограничить содержание алита в портландцементном клинкере до 50%;
   
2. 
   Введение активных минеральных добавок;
   
3. 
   Уплотнение бетона;
   
4. 
   Выдерживание на воздухе изделий для каких-либо сооружений (гидрооксид кальция при взаимодействии с образует труднорастворимый карбонат кальция);
   
5. 
   Использование оклеечной или окрасочной гидроизоляции;
   
1. 
   Коррозия второго типа – кислотная коррозия развивается при воздействии на цементный камень различных растворов кислот, имеющих (кроме поликремниевой и кремнефтористоводородной). Кислоты встречаются в сточных водах предприятий, в атмосфере содержаться ангидриды кислот, хлор и т. д. Кислота вступает в реакцию с гидрооксидом кальция
   с образованием растворимых или увеличивающихся в объёме солей. Кроме того, кислота разрушает силикаты кальция (алит, белит).
   

Защита: защитные слои из кислотостойких материалов;

3. 
   Коррозия третьего типа – сульфатная коррозия: гидроалюминат кальция разрушается под воздействием сульфатных ионов, при этом образуется малорастворимый трёхсульфатный гидросульфоалюминат (эттрингит), который кристаллизуясь в порах увеличивается в объёме приблизительно в 2 раза.
   

Защита: для борьбы с сульфоалюминатной коррозией применяют специальный сульфатостойкий цемент.

Свойства цементов

1. 
   Истинная плотность: г/см³.
   
2. 
   Насыпная плотность:
   

в рыхлом состоянии: г/см³; в уплотнённом состоянии: г/см³.

3. 
   Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 008: остаток должен быть не более 15%. Удельная поверхность зёрен – суммарная площадь поверхности цемента в 1 грамме (должна составлять 2500–3000 см²).
   
4. 
   Водопотребность: нормальная густота цементного теста определяется с помощью прибора Вика с пестиком Тетмайера. Различают практическую () и теоретическую () водопотребности.
   

Вводимая в цемент избыточная вода повышает пористость
и уменьшает прочность портландцемента. Водопотребность зависит от минералогического состава (чем больше алита (), тем больше водопотребность) и тонкости помола (чем тоньше помол, тем водопотребность больше). При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатомит, опока, трепел) водопотребность цемента возрастает до 37%.

5. 
   Сроки схватывания определяются при помощи прибора Вика с иглой.
   

Для портландцемента: начало схватывания не ранее 45 минут; конец схватывания не позднее 10 часов.

На сроки схватывания влияют:

     а) Минералогический состав портландцементного клинкера: повышенное содержание трёхкальциевого алюмината () увеличивает сроки схватывания;

     б) Водоцементное отношение – отношение количества воды к количеству цемента: с увеличением водоцементного отношения сроки схватывания замедляются;

     в) Тонкость помола: с увеличением тонкости помола увеличиваются сроки схватывания.

6. 
   Равномерность изменения объёма. Неравномерность вызывается гидратацией свободных оксидов кальция и магния, которые расширяются, вызывая местные деформации. По ГОСТу изготовленные из теста нормальной густоты образцы-лепёшки через 24 часа предварительного твердения выдерживают 3 часа в кипящей воде, при этом лепёшки не должны деформироваться и не должны возникать радиальные трещины.
   
7. 
   Прочность характеризуется маркой, которую устанавливают по пределу прочности на сжатие стандартных образцов-балочек. Образцы изготавливаются из цементно-песчаного раствора с соотношением 1:3 при водоцементном отношении равном 0,4.
   

Промышленность выпускает портландцемент 4 марок: М400; М500; М550; М600.

На прочность портландцемента влияют: минералогический состав, водоцементное отношение, продолжительность твердения и условия хранения.

Портландцемент набирает марку по прочности в течение 28 суток, причём первые сутки образцы хранят на воздухе при 100% влажности, далее 27 суток хранят в воде.

Разновидности портландцемента
Изменяя минералогический состав цементного клинкера получают различные разновидности портландцемента:

1. 
   БТЦ (быстротвердеющий портландцемент);
   
2. 
   Сульфатостойкий портландцемент;
   
3. 
   Портландцемент с умеренной экзотермией;
   
4. 
   Дорожный портландцемент;
   
5. 
   Белый и цветные портландцементы;
   
6. 
   Пластифицированный портландцемент;
   
7. 
   Гидрофобный портландцемент.
   

Для получения портландцемента с заданными свойствами используют 2 пути:

1. 
   Изменение минералогического состава и структуры портландцементного клинкера;
   
2. 
   Введение минеральных или органических добавок.
   

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)
Существуют:

1. 
   Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ);
   
2. 
   Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ);
   
3. 
   Сверх быстротвердеющий портландцемент (СБТЦ).
   

Быстротвердеющий портландцемент – портландцемент, отличающийся повышенной прочностью (50% марочной прочности) через 3 суток.

Для получения группы быстротвердеющих портландцементов в клинкере увеличивают содержание алита () и трёхкальциевого алюмината () – в сумме содержание эти минералов должны составлять ≈ 60–65%, кроме этого производят более тонкий помол.

БТЦ при твердении выделяют повышенное количество тепла (повышенная экзотермия), что исключает их для применения в массивных конструкциях.

Повышенное содержание алита и трёхкальциевого алюмината снижает водо- и сульфатостойкость т. к. в продуктах гидратации содержится большое количество гидроксида кальция и гидроалюмината кальция .

Быстрый рост прочности позволяет:

1. 
   Получать высокопрочные изделия и конструкции;
   
2. 
   Получать раннюю прочность изделий, достаточную для снятия опалубки;
   
3. 
   Сократить либо отказаться от тепловлажностной обработки;
   
4. 
   Использовать быстротвердеющий бетон в условиях зимнего бетонирования;
   
5. 
   Использовать быстротвердеющий бетон в ремонтно-строительных работах.
   

Сульфатостойкий портландцемент
Для получения сульфатостойкого портландцемента необходимо, чтобы портландцементный клинкер был нормирован по содержанию трёхкальциевого алюмосиликата . Его должно содержаться не более 5%. Тогда в процессе гидратации образуется малое количество гидроалюмината кальция , который вызывает образование "цементной бациллы" (эттрингита).

Сульфатостойкий портландцемент не должен содержать минеральных добавок, такие цементы не только предотвращают сульфатную коррозию, но и являются морозостойкими.

Для повышения морозостойкости в сульфатостойкий портландцемент вводят пластифицирующие вещества.

Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок по прочности М300 и М400.

Сульфатостойкий портландцемент применяют в условиях воздействия на конструкцию минерализованных вод, содержащих в своём составе ионы .
Портландцементы с органическими добавками
В современной технологии бетона широко применяют поверхностно активные вещества (ПАВ), вводимые в количестве 0,05–0,3% от массы цемента.

Поверхностно активные вещества можно разделить на 2 группы:

1. 
   Гидрофилизирующие (способные смачиваться водой).
   К ним относятся лигносульфонаты (ЛСТ) кальция;
   
2. 
   Гидрофобизирующие (отталкивающие воду). К ним относятся: мылонафт, синтетические жирные кислоты и их соли.
   

Пластифицированные портландцементы
К цементам с органическими добавками относятся пластифицированные портландцементы. Пластифицированные портландцементы отличаются от обычного портландцемента способностью придавать растворам и бетонным смесям повышенную подвижность, при этом уменьшается водоцементное отношение, повышается морозостойкость и водонепроницаемость бетона.

Пластифицированные портландцементы получают путём введения в портландцементный клинкер лигносульфонатов (ЛСТ), например, сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ).

Гидрофобный портландцемент
К цементам с органическими добавками также относится гидрофобный портландцемент, обладающий пониженной гигроскопичностью, поэтому сохраняет активность при длительном хранении и перевозках, при этом гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водонепроницаемость.

Получают этот тип цемента, вводя в портландцементный клинкер гидрофобизирующие добавки в количестве 0,1–0,3%, например, мылонафт.
Портландцементы с минеральными (неорганическими) добавками
Активными минеральными добавками (SiO₂, Al₂O₃) (гидравлическими) называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельчённом виде
с воздушной известью и затворении с водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть в воде.

Гидравлические добавки делятся на 2 группы:

1. 
   Природные минеральные добавки:
   

     а) Горные породы: диатомит, трепел, опока, горелые глинистые породы (глиежи);

     б) Породы вулканического происхождения: туф, пемза;

2. 
   Искусственные минеральные добавки: побочные продукты и отходы промышленности – доменные шлаки, зола-унос, белитовый шлам-отход.
   

Пуццолановый портландцемент
К портландцементам с минеральными добавками относится пуццолановый портландцемент, получаемый путём помола портландцементного клинкера с активной минеральной добавкой (АМД) до 40%, которая вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, что предотвращает его выщелачивание.
Применение пуццоланового портландцемента
Пуццолановый портландцемент следует применять:

1. 
   Для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях;
   
2. 
   Для конструкций, подвергающихся попеременному увлажнению и высушиванию.
   

Пуццолановый портландцемент не следует применять:

1. 
   В конструкциях, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию;
   
2. 
   В условиях зимнего бетонирования.
   

Шлакопортландцемент (ШПЦ)
Шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера и гранулированного цементного шлака (21–80%). Шлакопортландцемент всегда является предпочтительнее обычного цемента, т. к. стоимость на 20% ниже, при таких же свойствах. Особо рекомендуется применять для гидротехнических сооружений и массивных конструкций.
Глиноземистый цемент
Глиноземистый цемент ─ быстротвердеющее (но нормально схватывающееся) и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Изготавливают из бокситов и известняков. Глиноземистый цемент состоит преимущественно из низкоосновных алюминатов кальция (80─85 %). Эти соединения придают цементу способность приобретать высокую прочность в очень короткие сроки.

Уже через сутки глиноземистый цемент показывает очень высокую прочность на сжатие и растяжение, составляющую
в среднем около 90 % от марочной прочности, определяемой в возрасте 3 суток, так как к этому сроку твердение глиноземистого цемента практически полностью заканчивается.

Портландцемент тех же марок, что и глиноземистый через сутки имеет по сравнению с ним в 3─5 раз меньшую прочность.

Необходимым условием для нормальной гидратации глиноземистого цемента и длительного сохранения его прочности является невысокая положительная температура (ниже 25 ºС) строительного раствора или бетона в период твердения и в дальнейшем при нахождении в конструкциях, так как иначе возникает потеря прочности до 50 % и более вследствие уменьшения объема новообразований.