6.6.3. Применение
Портландцемент – основной материал современной строительной индустрии. Портландцемент и его разновидности применяются при возведении монолитных железобетонных конструкций практически любого назначения, для производства сборных железобетонных конструкций и изделий, для изготовления строительных растворов и сухих строительных смесей, для производства специальных видов цемента, а также при изготовлении ряда других строительных материалов.
6.7. Специальные виды портландцемента
Для получения цементов с заданными специальными свойствами применяют следующие основные способы:
1. Регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера – оказывает решающее влияние на все свойства цемента. Мероприятия по регулированию минерального состава клинкера осуществляютсяна этапе корректировки состава сырьевой смеси, структура обеспечивается определенным режимом обжига и скоростью охлаждения клинкера.
2. Изменение вещественного состава цемента – введение в цемент при помоле минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего.
3. Регулирование тонкости помола цемента. За счет более тонкого помола увеличивается поверхность раздела фаз, реакции гидратации протекают быстрее, следовательно, цемент быстрее набирает заданную прочность, сокращаются сроки схватывания, увеличивается тепловыделение.
Состав, характерные свойства и области применения некоторых специальных видов портландцемента приведены в таблице 6.14.
Таблица 6.14
Специальные виды портландцемента
Вид цемента
|
Особенности состава
|
Характерные свойства
|
Применение
|
Быстротвердеющий портландцемент
|
С3S+С3А ≥ 60…65%.
|
Марки 400Б и 500Б (классы 32,5Б, 42,5Б, 52,5Б); Sуд = 3500…4000 см2/г; быстрый рост прочности в раннем возрасте – R3≈(0,6…0,7)R28; повышенное тепловыделение; теряет активность при длительном хранении; низкая стойкость к коррозии выщелачивания и сульфоалюминатной коррозии.
|
Для сборных и монолитных железобетонных конструкций; при зимнем бетонировании; при возведении конструкций в скользящих, катучих и переставных опалубках. Не годится для массивных конструкций и конструкций, подверженных действию мягких и сульфатных вод.
|
Сульфатостойкий портландцемент(ЦЕМ I СС)
|
С3А ≤ 3,5%;
Al2O3≤ 5%;
MgO≤ 5%.
|
Классы 32,5Н, 32,5Б, 42,5Н, 42,5 Б.
Стойкость к сульфатной коррозии; медленный набор прочности в ранние сроки; низкое тепловыделение; повышенная морозостойкость.
|
Для бетонов конструкций, подверженных сульфатной агрессии и частому попеременному замораживанию-оттаиванию.
|
Пластифицированный портландцемент
|
При помоле клинкера вводится пластифицирующая добавка (например, лигносульфонаты технические) в количестве 0,15…0,25% от массы цемента.
|
Снижение водопотребности бетонных смесей на 10…15%, следовательно:
1) уменьшается водоцементное отношение В/Ц, повышается плотность, прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, долговечность бетона;
2) при сохранении В/Ц снижается расход цемента на 10…15%.
|
При изготовлении всех видов сборного и монолитного железобетона; для гидротехнических сооружений; для бетона дорожных и аэродромных покрытий.
|
Гидрофобныйпортландцемент
|
При помоле клинкера вводится гидрофобизирующая добавка (асидол, мылонафт) в количестве 0,1…0,2% от массы цемента.
|
Имеет пониженную гигроскопичность при хранении – потеря активности составляет не более 6…8% в год; снижает водопотребность бетонных смесей на 8…10%, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона; замедленный рост прочности в ранние сроки.
|
При длительном хранении и дальних перевозках; для всех видов сборного и монолитного железобетона.
|
Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ)
|
При помоле клинкера с гипсом вводится суперпластификатор (С–3 и т.п.) в количестве 2…5% от массы вяжущего и минеральные добавки (для снижения активности) – до 70% от массы вяжущего.
|
Повышенная реакционная способность; Sуд = 4500…5000 см2/г; водопотребность 15…18%; замедление начала схватывания до 6…8 ч; быстрый набор прочности в ранние сроки: R1=25…30 МПа; высокая прочность R28=70…100 МПа; низкое водопоглощение и повышенная морозостойкость бетона на ВНВ.
|
Высокопрочные бетоны классов В60…В100; зимнее бетонирование; экстренные ремонтные работы; в составах полимерцементных покрытий полов промышленных зданий. Не годится для массивных конструкций.
|
Белый портландцемент
|
Сырье: чистый известняк, белые глины; топливо – беззольное (газовое); практически полное отсутствие Fe2O3. C3S – 35…50%, C2S – 35…45%, C3A – 14…17%, C4AF – 0,9…1,4%.
|
Марки 400 и 500; белый цвет (три сорта в зависимости от степени белизны); сроки схватывания – начало не ранее 45 мин, конец не позднее 10 ч; тонкость помола – остаток на сите № 008 не более 12%; повышенная усадка; пониженная коррозионная стойкость и морозостойкость.
|
Для цветных декоративных портландцементов; для архитектурно-отделочных и декоративных работ.
|
Портландцемент с минеральнымидобавками
|
При помоле клинкера вводятся активные минеральные добавки в количестве: ПЦ–Д5 – до 5%; ПЦ–Д20 – до 20%; (ЦЕМ II – см. табл. 4.4)
|
Марки – такие же, как у бездобавочного портландцемента; повышенная стойкость против коррозии выщелачивания и несколько большая по сравнению с бездобавочным портландцементом стойкость к сульфатной агрессии.
|
Для тех же целей, что и портландцемент; для конструкций, постоянно находящихся во влажных условиях – под землей, в воде, в том числе – в проточной мягкой воде.
|
Пуццолановыйцемент(ЦЕМ IV)
|
При помоле клинкера вводятся кислые активные минеральные добавки (вулканические туфы, пеплы, пемзы, диатомит, опока, золы ТЭС и др.) в количестве 21…35%.
|
Класс 32,5 Н; повышенная стойкость против коррозии выщелачивания и в сульфатных водах; повышенная водопотребность; высокие деформации усадки и набухания, низкая воздухостойкость; низкая морозостойкость – не более 100…150 циклов; медленный рост прочности в ранние сроки; пониженное тепловыделение; высокая водостойкость и водонепроницаемость.
|
Для подземных и подводных частей сооружений; внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.д.), строительства туннелей. Не эффективен в надземных конструкциях, в особенности, эксплуатируемых в жарком сухом климате.
|
Шлакопортландцемент(ШПЦ, ЦЕМ III)
|
При помоле клинкера вводится добавка гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака в количестве 21…80% (36…65% по «новому» ГОСТ 31108–2003 – см. табл. 4.4)
|
Марки 300, 400, 500 (классы 22,5, 32,5, 42,5); медленный рост прочности в ранние сроки твердения; низкое тепловыделение (в 2…2,5 раза ниже по сравнению с ПЦ); умеренная водопотребность; стойкость в мягких и сульфатных водах; пониженная морозостойкость; жаростойкость до 600…800°С; стоимость на 15…20% ниже, чем у ПЦ.
|
В гидротехническом строительстве, для возведения массивных конструкций, для жаростойких бетонов, для сборных бетонных и железобетонных конструкций, изготавливаемых с тепловлажностной обработкой.
|
Цементы для транспортного строительства
|
С3А ≤ 7%;
С3S ≥ 55%;
С3А + С4АF ≤ 24% (для бетона дорожных и аэродромных покрытий);
Na2O + 0,658 K2O ≤ 0,8%;содержание органических добавок – не более 0,15%.
|
Виды цементов: ЦЕМ I, ЦЕМ II/А–Ш, ЦЕМ II/B–Ш, ЦЕМ III, классы 32,5Н, 32,5Б, 42,5Н, 42,5Б, 52,5Н, 52,5Б; Sуд = 2700…3500 см2/г; начало схватывания – не ранее 2 ч; характеризуется повышенной стойкостью к сульфатной коррозии и морозостойкостью, цементы с минеральными добавками – дополнительно повышенной стойкостью к коррозии выщелачивания.
|
Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий (ДП), дорожных оснований (ДО), для изготовления железобетонных изделий и мостовых конструкций (ЖИ), применяемых в транспортном строительстве, для укрепления грунтов (УГ).
|
6.8. Глиноземистый цемент
6.8.1. Общие сведения
Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция.
Сырьем для получения клинкера глиноземистого цемента служат чистые известняки и породы, содержащие глинозем, например, бокситы.
Производство. Клинкер глиноземистого цемента получают обжигом сырьевой смеси до спекания при температуре 1200-1300°С либо плавлением в электрических или доменных печах при температуре 1500…1600°С. Помол клинкера затруднен из-за его высокой твердости. Производство глиноземистого цемента более энергоемко, и с учетом дефицитности сырья (бокситы – ценное сырья для производства алюминия), стоимость его гораздо выше (до 5–6 раз), чем стоимость портландцемента.
Химический состав глиноземистых цементов, получаемых различными способами, приведен в таблице 6.15.
Таблица 6.15
Химический состав глиноземистого цемента
Оксид
|
Содержание, %
|
Оксид
|
Содержание, %
|
Al2O3
|
30…50
|
SiO2
|
5…10
|
CaO
|
35…45
|
Fe2O3
|
5…15
|
Минеральный состав:
- - однокальциевый алюминат – основной минерал глиноземистого цемента, определяющий его быстрое твердение и высокую прочность цементного камня;
- другие низкоосновные алюминаты кальция, медленно твердеющий, но имеющий высокую конечную прочность (содержится в количестве 20…30%);
- – белит, характеризующийся медленным твердением;
- – алюмосиликат кальция – геленит, практически не взаимодействующий с водой при нормальных температурах.
Твердение глиноземистого цемента – сложный процесс, представляющий собой результат взаимодействия, в первую очередь, однокальциевого алюмината СА с водой. Процесс твердения глиноземистого цемента и прочность образующегося цементного камня существенно зависят от температуры твердения.
Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью только в том случае, если твердеет при температуре не выше 25°С.
Твердение глиноземистого цемента сопровождается интенсивным тепловыделением, достигающим через сутки 70…80% полнойэкзотермии (500 кДж/кг). Тепловыделение портландцемента тех же марок через сутки в 3-4 раза меньше. Из-за интенсивного выделения теплоты возможенсаморазогрев бетона на глиноземистом цементе.
6.8.2. Показатели качества и свойства
К нормируемым показателям качества глиноземистого цемента относят: марку по прочности, тонкость помола и сроки схватывания.
Тонкость помола оценивают по остатку на сите №008 (80 мкм), который должен быть не более 10% массы просеиваемой пробы.
Истинная плотность глиноземистого цемента 3100…3300 кг/м3,насыпная плотность 1000…1300 кг/м3.
Нормальная густота составляет 24…28%.
Глиноземистый цемент обладает нормальными сроками схватывания, не смотря на его быстрое твердение: начало – не ранее 45 мин, конец – не позднее 10 ч.
По пределу прочности при сжатии (МПа) в возрасте 3 суток глиноземистые цементы подразделяются на марки: ГЦ–40, ГЦ–50, ГЦ–60..
Бетон на глиноземистом цементе более стоек к коррозии выщелачивания по сравнению с бетонами на портландцементе, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде). Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей.
Усадка глиноземистого цемента при твердении на воздухе в 3…5 раз ниже, чем у портландцемента, пористость ниже в 1,5 раза. Бетоны на глиноземистом цементе характеризуются высокой водостойкостью, морозостойкостью и жаростойкостью. Жаростойкость глиноземистого цемента тем выше, чем больше в нем глинозема и меньше кремнезема.
|
Скачать 1.71 Mb.