Metnn.ru

Строй портал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ГЛАВА 6

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Влияние дисперсности портландцемента на его свойства. Многие свойства портландцемента, в том числе активность, скорость твердения, определяются не только химическим и минеральным составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., наличием тех или иных добавок, но и в большой степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.

Цементный порошок в основном состоит из зерен размером от 5—10 до 30—40 мкм. Тонкость помола портландцемента характеризуют обычно остатками на ситах с размером ячеек в свету 0,2, 0,08, а иногда и 0,06 мм, а также удельной поверхностью порошка, определяемой на приборах конструкции В. В. Товарова, ПСХ, Р. Блейна, Ф. Ли и Р. Нерса и др. На этих приборах при точно установленных условиях определяют воздухопроницаемость порошка, а затем по показателям проницаемости и пористости рассчитывают удельную поверхность (с использованием зависимости Козени — Кармана).

В настоящее время обычные портландцемента измельчают до остатка на сите № 008 5—8 % (по массе), цементы же быстротвердеющие — до остатка 2— 4 % и меньше. При этом удельная поверхность соответственно достигает 2500—3000 и 3500—4500 см2/г и более.

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000—8000 см2/г. С этого предела наблюдается обычно ухудшение прочностных показателей затвердевшего цемента. Морозостойкость же его часто начинает ухудшаться и при более низких показателях удельной поверхности (4000— 5000 см2/г).

Разные фракции цементного порошка по-разному влияют на прочность цемента при твердении, а также на скорость твердения. В связи с этим ряд исследователей рекомендует характеризовать цементы не только по удельной поверхности порошка, но и по зерновому составу.

Однако некоторые исследователи считают, что чрезмерное измельчение продукта не всегда целесообразно, так как частички 1—3 и даже 5 мкм быстро гидратиру-ются влагой воздуха уже при кратковременном хранении цементов на складах, что значительно снижает активность материала. Некоторые предполагают, что эти высокодисперсные частички при затвореиии цемента водой гидратируются так быстро, что не участвуют в последующем его твердении.

Однако, говоря о влиянии тонких фракций на активность цементов, следует внимательно учитывать как минеральный состав, так и размеры, структуру кристаллов алита, белита и других компонентов клинкера.

Представление о зерновом составе современных портландцементов, а также о влиянии разных фракций на прочность и интенсивность твердения можно составить по данным опытов, которые Р. Я. Цернес, Л. Н. Шорох и А. В. Бугайчук провели на Здолбуновском цементно-шиферном комбинате. Они изучили до 80 партий цементов, полученных помолом в шаровой мельнице, работавшей в замкнутом цикле с двумя сепараторами. Клинкеры характеризовались следующим средним составом, %: C3S 57, C2S 20, С3А 7, C4AF 14; /(# = 0,9. При помоле получались продукты с удельной поверхностью 2000— 6200 см2/г- На основании опытов исследователи рекомендуют для получения цемента той или иной марки измельчать клинкер в порошок, зерновой состав и удельная поверхность которого приведены в табл. 12. Как видно, на показатели активности цементов (прочность в 28-суточ-ном возрасте) влияют фракции порошка с размером частиц до 20 мкм. Более же крупные частицы (до 30— 50 мкм) влияют на прочность в более отдаленные сроки твердения. Авторы исследования полагают, что фракция 0—5 мкм оказывает решающее влияние ча рост прочности цемента в первые сутки твердения, фракция 5—10 мкм влияет в основном на прочность в 3- и 7-су-точном возрасте, а фракция 10—20 мкм определяет прочность в возрасте 1 мес и более. В частности, измельчая один и тот же клинкер до содержания в порошке 45, 50, 65 и 80 % фракции 0—20 мкм, можно получать цементы марок соответственно 600, 700, 700 ОБТЦ (особо быстротвердеющий) и 800 (при испытании трамбованных образцов). Для получения цементов тех или иных марок исследователи рекомендуют и соответствующие схемы помола клинкеров в шаровых мельницах в замкнутом цикле с центробежными сепараторами.

Многочисленные исследования показывают, что характеристики дисперсности цемента по остаткам на ситах (даже на сите с размером ячейки 0,04 мм) и по удельной поверхности не дают надлежащего представления о содержании различных фракций в порошке и поэтому не позволяют исчерпывающе оценить результаты помола и свойства получаемого цемента.

Для определения содержания различных фракций в цементном порошке используют методы воздушной сепарации, а также седиментациоиный и микроскопический анализы.

Зерновой состав цемента представляют часто в виде кривых в системе координат, где по оси абсцисс наносят логарифмы диаметров зерен, исчисленных- в мкм (обычно от 0 до 200 мкм), а на ординате откладывается суммарное содержание в порошке частиц диаметром от принятого до минимального (в % по массе). Для оценки гранулометрического состава портландцементяого порошка применяют также кривые распределения по массе частиц по фракциям. В этом случае по оси абсцисс наносят значения диаметров зерен в мкм (или их логарифмы, а по оси ординат — процентное содержание (по массе) в цементе частиц той или иной отдельной фракции, лежащей между любыми двумя диаметрами, различающимися лишь очень немного (2—4 мкм). На 30 показаны кривые зернового состава портландцемента заводского .помола с удельной поверхностью 3200 и 4500 см2/г.

Некоторые исследователи показали, что при измельчении клинкера в мельницах получаются цементы с разным числом (1—3) максимумов на кривой содержания различных фракций в измельченном материале в зависимости от вида мельницы. Результаты этих опытов свидетельствуют о значительном влиянии вида помольного агрегата и свойств клинкера на зерновой состав цемента, а следовательно, и на его свойства.

Вопрос о том, как связан зерновой состав портландцемента и, в частности, содержание в нем тех или иных фракций с его активностью, водопотребкостыо, пластичностью теста, скоростью твердения и другими свойствами, изучен пока недостаточно. Мало исследованы н возможности регулирования содержания в цементном порошке зерен тех или иных фракций, а также их формы. Можно лишь отметить, что зерновой состав порошка и форма зерен в большой степени зависят от вида мельницы, применения открытого или замкнутого цикла измельчения, формы и размера мелющих тел, а также от бронеплит в шаровых мельницах, соотношения между длиной и диаметром мельниц, степени заполнения камер мелющими телами и др. Вместе с тем влияние этих факторов при измельчении разных материалов проявляется в разной степени в зависимости от их свойств (прочности, твердости, слоистости, степени хрупкости и т.п.).

Для иллюстрации сказанного можно привести результаты опытов Б. В. Волконского, Л. Г. Судакаса, А. Ф. Краюль и др. по определению повышенной активности цементов, получаемых помолом клинкеров монадо-бластической микроструктуры. По их данным, в этом случае цементные частички получаются «щебеночной» формы с острыми углами и сильно развитой конфигурацией, благоприятствующей интенсивному взаимодействию их с водой. Такая форма частичек, образующихся при измельчении клинкера монадобластической структуры, является следствием кристаллохимических особенностей исходного клинкера. При измельчении клинкера с гломеробластической структурой получаются округленные, галькообразные частички, что при прочих.равных условиях (одинаковые химические состав и тонкость помола) обусловливает пониженную активность получаемого цемента (примерно на ЮМПа).

Размалываемость клинкера и способы ее определения. Все твердые материалы характеризуются присущим им сопротивлением измельчению, причем на разных ступенях тонкого измельчения оно может быть различным, что зависит в основном от макроструктуры и физических свойств материала.

В производстве вяжущих веществ тонкому измельчению подвергаются лишь хрупкие материалы, т. е. такие, у которых предел прочности при сжатии в четыре раза и более превосходит предел прочности при растяжении.

Разные твердые материалы в зависимости от их физических свойств при измельчении в одинаковых условиях с затратой одинакового количества энергии дают продукты, характеризующиеся различной степенью дисперсности. Следовательно, они обладают различно выраженной способностью размалываться. В настоящее время нет методов определения размалываемости материалов, позволяющих оценивать ее в абсолютных единицах применительно к различным способам измельчения. Размалываемость материалов приходится оценивать в значительной мере условно применительно к тем или иным способам помола (сухой или мокрый, в открытом или закрытом цикле) и к различным аппаратам измельчения. Так, размалываемость клинкера и других материалов можно оценивать по кварцу, размалываемость которого принята за единицу.

Читайте так же:
Гост цемент срок годности

В производстве цемента материалы измельчают преимущественно в шаровых мельницах. В связи с этим и показатели размалываемости материалов изучались, главным образом, применительно к этим аппаратам.

При измельчении цементов в шаровых мельницах до удельной поверхности 3000—3500 см2/г ее прирост практически пропорционален затраченной работе (по закону Риттингера). Лишь при более высоких степенях, когда наступает агломерация тончайших частичек, прирост удельной поверхности сопровождается повышенным расходом энергии. В соответствии с этим предложено оценивать размалываемость материалов по отношению достигнутой степени дисперсности, устанавливаемой по удельной поверхности полученного порошка, к затраченной работе. Пападакис исчисляет удельную поверхность в см2/г, а работу —в Дж, получая таким образом показатели размалываемости в см2/Дж. Для этого он 20— 40 г материала в виде зерен размером 2,5—5 мм разрушал под давлением в цилиндре, а затем измерял удельную поверхность порошка и затраченную работу. Для разных материалов и при разных затратах работы на измельчение, исчисленной в Дж/г, Пападакис получил показатели удельной поверхности порошков, представленные в виде прямых и ломаных линий на 31. Эти данные свидетельствуют о том, что на разных ступенях измельчения некоторые материалы характеризуются разной размалываемостью, которая оценивается по значению удельной поверхности, полученной при измельчении на 1 Дж работы. Так, клинкер, измельченный до удельной поверхности 3000 см2/г, определенной по методу Ф. Ли и Р. Нерса, имел показатель размалываемости 109 см2/Дж, а при более тонком измельчении —лишь 39см2/Дж.

Размалываемость неоднородных тел зависит от природы, количественного соотношения и размера зерен, слагающих тело. Это видно и на примере одного из доменных шлаков, который, как и клинкер, характеризовался конгломератным строением.

Определение удельной поверхности заполнителя тяжелого бетона

Продолжительность работы — 4 часа.

Цель и задачи работы

Приобретение практических навыков по определению удельной поверхности заполнителей тяжелого бетона. Определение удельной поверхности кварцевого песка, известнякового щебня по их гранулометрическому составу с применением номограмм.

Теоретические сведения

Удельная поверхность зернистого материала — это величина внешней суммарной поверхности единицы массы этого материала.

Удельная поверхность порошкообразных материалов, например цемента, гипса, извести и других, определяется с помощью прибора ПСХ-2.

Удельную поверхность зернистых материалов, например кварцевого песка и других, а также кускообразных (щебня, гравия) можно определить по их гранулометрическому составу (данным полных остатков на ситах) с применением специальных номограмм, разработанных на кафедре «Технология бетона и железобетона» Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института. Номограммы приведены на рисунке.

Значение удельной поверхности заполнителей влияет на рас­ход цемента, воды, необходимых для приготовления I м 3 бетонной смеси.

Удельная поверхность также влияет на В/Ц и свойства бетон­ной смеси (подвижность, жесткость).

Объект исследования

3.1. Материалы для исследования

В качестве объектов исследования применяются известняковый щебень и кварцевый песок, которые используются для изготовле­ния железобетонных и бетонных конструкций.

3.2. Оборудование для работы

3.2.1. Сушильный шкаф (ГОСТ 7365-55).

3.2.2. Весы циферблатные (ГОСТ 13882-68) и платформенные (ГОСТ 7365-55).

3.2.3. Сита для рассева песка по фракциям (ГОСТ 3584-73) с размерами диаметра ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм.

3.2.4. Сита для рассева щебня с размерами диаметра ячеек: 40; 20; 10,5 мм (ГОСТ 8267-75).

Порядок выполнения лабораторной работы

4.1. Производится рассев средней пробы (5 кг щебня и 2 кг кварцевого песка) на ситах с размерами диаметра ячеек, приве­денными в табл. I и 2.

4.2. Взвешивают остаток щебня или песка на каждом сите, включая и остаток материала, прошедшего черед последнее сито.

4.3. Результаты взвешивания вносят в табл. 1 и 2.

Таблица 1 — Гранулометрический состав песка

Размер диаметра отверстий сит, ммЧастные остаткиПолные остаткиУдельная повер-хность, м 2 /кг
кг%кг%
2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 менее 0,14

Таблица 2 — Гранулометрический состав щебня

Размер диаметра отверстий сит, ммЧастные остаткиПолные остаткиУдельная повер-хность, м 2 /кг
кг%кг%
менее 5
Всего

По результатам полных остатков определяют удельную поверхность S, м 2 /кг, заполнителей тяжелого бетона (песка, щебня) с применением номограмм, приведенных на рисунке 1. Значения определенной удельной поверхности заполнителей также заносят в табл. 1 и 2.

5. Контрольные вопросы

1. Что понимается под удельной поверхностью сыпучих, зер­нистых материалов?

2. На какие свойства бетонной смеси влияет значение удель­ной поверхности заполнителей?

3. Чем отличается частный остаток заполнителя от полного?

4. Каким методом определяется удельная поверхность запол­нителей бетона (песка или щебня)?

5. Как изменится расход цемента на 1 м 3 бетонной смеси, если увеличатся удельная поверхность кварцевого песка при всех прочих равных условиях?

Лабораторная работа № 3

Изучение работы циклона

Продолжительность работы — 4 часа.

Цель работы

Практическое ознакомление с устройством и работой циклона; исследование зависимости степени очистки h циклона и его гидравлического сопротивления Ц от условной скорости газового потока и коэффициента гидравлического сопротивления циклона (xЦ и xЦ¢).

Теоретические сведения

Очистка промышленных газовых потоков от взвешенных в них твердых частиц может осуществляться, например, путем осаждения твердых частиц под действием различных сил: тяжести, центробежных, электростатических, акустических и др.

Одним из наиболее простых и широко распространенных способов очистки газовых потоков от находящихся в них твердых частиц является центробежное разделение таких неоднородных систем. В качестве аппаратов — пылеуловителей, в которых можно осуществить этот способ, используют так называемые циклоны различных конструкций.

Процесс разделения неоднородных систем «газ — твердые частицы» под действием центробежных сил обусловливается разностью плотностей газового потока и твердых частиц, находящихся во вращательном движении. Центробежные силы, возникшие при этом, обеспечивают большую эффективность процесса по сравнению с процессом разделения, проходящим в поле только сил тяжести. Соотношение этих сил называют фактором разделения:

(1)

где G — сила тяжести, G = mg; РЦ — центробежная сила, отбра­сывающая твердую частицу из вращающегося газового потока к стенкам циклона.

(2)

где т — масса твердой частицы, кг; v — окружная скорость частицы (условно принимается равной скорости газового потока во входном патрубке циклона), м/с; R — радиус циклона, м.

Фактор разделения характеризует увеличение разделявшей способности в условиях действия центробежной силы:

(3)

Из уравнения (3) видно, что эффективность разделения возрастает с увеличением скорости газового потока и уменьше­нием радиуса циклона. Однако значительное увеличение скорости связано с резким возрастанием гидравлического сопротивления циклона усилением местных завихрений, срывающих уже осевшие на внутренней поверхности циклона твердые частицы, что приводит к ухудшению очистки газа. Обычно наиболее эффективными являются скорости газа на входе в циклон в интервале 20 — 25 м/с.

Работа циклона оценивается по совокупности его основных характеристик:

1. эффективности разделения (степени очистки или коэффици­ента полезного действия);

2. гидравлическому сопротивлению (достижение высокой сте­пени очистки при малом гидравлическом сопротивлении).

Степень очистка (в %) можно рассчитывать, зная начальную GH и конечную GК концентрации твердых частиц в газовом пото­ке, проходящем черев циклон:

(4)

где GH — массовый расход твердых частиц на входе в циклон, кг/с; GК — массовый расход твердых частиц на выходе из цикло­на, кг/с; Gул — массовый расход уловленных твердых частиц, кг/с Gул = GН – GК.

Степень очистки газового потока зависит от размера и плотности твердых частиц, от плотности и вязкости газового потока, от типа циклона и его геометрических размеров и, конечно, от скорости газового потока на входе в циклон.

На рис. 1 показана принципиальная схема работы циклона конструкции НИИОГАЗа типа ЦН.

Циклон состоит из цилиндроконического корпуса 1; входного патрубка 2 прямоугольного сечения, встроенного по касательной к окружности цилиндрической части корпуса; выхлопной трубы 3, расположенной по оси циклона. Нижний торец конической части корпуса циклона входит в бункер 4, предназначенный для сбора уловленных твердых частиц, выпускное отверстие которого прикрыто клапаном пылевого затвора 5, связанного с рычагом 6. Для непрерывного отвода уловленных твердых частиц служит шнековый транспортер 7.

Рис. 1 — Принципиальная схема действия циклона:

1 — корпус циклона; 2 — входной патрубок; 3 — выхлопная труба; 4 — бункер-сборник; 5 — кла­пан пылевого затвора; 6 — рычаг клапана; 7 — шнековый транспортер.

Читайте так же:
Второй вид коррозии цементного камня

Запыленный воздух входит в циклон через тангенциально встроенный патрубок 2 и, приобретая вращательное движение, опускается спиралеобразно вниз вдоль внутренней поверхности стенок цилиндрической и конической частей корпуса аппарата. Вращаясь вначале в кольцевом пространстве, образованном цилиндрической частью корпуса циклона и выхлопной трубой, а затем в зоне, расположенной ниже торца выхлопной трубы, газовый поток образует внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых твердые частицы, находящиеся в газовом потоке и обладающие значительно большей плотностью, чем газ, отбрасываются к стенкам корпуса циклона. Движение твердых частиц по внутренней поверхности циклона к бункеру 4 обусловлено не только влиянием силы тяжести, но и воздействием силы давления газового потока, направленного вниз. Достигнув нижнего торца конической части корпуса циклона, твердые частицы поступают в бункер 4.

В конической части корпуса циклона газовый поток начинает менять направление и перемещается вверх к выхлопной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь. Освобожденный от основной массы твердых частиц воздушный поток попадает в выхлопную трубу 3 и, поднимаясь по ней винтообразно вверх, удаляется из циклона.

Оптимальное значение скорости газа на входе в аппарат, обеспечивающей высокую степень очистки, определяется в каждом отдельном случае с учетом свойств разделяемых неоднородных систем (например, фракционного состава твердой фазы, слипаемости твердых частиц, допустимого уноса твердых частиц и др.), условий работы циклона и его гидравлического сопротивления.

Общее гидравлическое сопротивление циклона, установленного, как показано на схеме (рис. 1), можно представить как сумму потерь давления на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений, а именно: потеря давления при входе в циклон; потери давления на преодоление сопротивления трения в корпусе циклона; потери давления при переходе газового потока из внешней зоны циклона большого диаметра во внутреннюю зону (в выходную трубу) с поворотом на 180°; потери на преодоление сопротивления трения в выхлопной трубе.

Примечание: В бункере 4 создается несколько большее разрежение, чем на выходе из выхлопной трубы циклона, в связи с чем при наличии даже незначительных подсосов (в случае нарушения герметичнос­ти) струя воздуха, захватывая твердые частицы, выносит их из циклона, что резко снижает степень очистки газового потока.

Выражая общее гидравлическое сопротивление через динамический напор во входном патрубке и заменяя сумму частных коэффициентов гидравлических сопротивлений общим коэффициентом гидравлического сопротивления циклона, получим:

(5)

где r — плотность газовой среды в рабочих условиях, кг/м 3 ;

vвх — скорость газа во входном патрубке, м/с.

Скорость газа во входном патрубке:

(6)

где fвх — площадь поперечного сечения входного патрубка, м 2 ;

V — расход газа, м 3 /c.

Секундный расход газа рассчитывается по формуле:

(7)

где V — расход воздуха, поступающего в циклон, м 3 /c;

a — поправочный коэффициент (0,9 — 0,95);

d — размер диаметра отверстия дроссельной заслонки (принимается равным 1/3 внутреннего диаметра трубопровода),

g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с 2 ;

h — показание дифманометра, мм вод. ст.

При расчете значения общего гидравлического сопротивления циклона чаще его определяют как функцию условной скорости газа vЦ, отнесенной к площади свободного поперечного сечения ци­линдрической части корпуса циклона:

(8)

Условная скорость газа в циклоне vЦ, обеспечивающая высокую степень очистки, лежит в пределах 3 — 3,5 м/с, рассчитывается по уравнению

(9)

где DЦ — диаметр циклона, м.

Значения коэффициентов xЦ и xЦ ¢ зависят от конструктивных особенностей циклонов. Например, для некоторых стандартных цик­лонов, разработанных головным предприятием НИИОГАЗа, они имеют следующие значения:

Тип циклона: ЦН-15 1 ЦН-11 НЦ-24

xЦ ¢ 105 280 60

Примечание: Цифры 15, 11 и 24 указывают, под каким углом к горизонтали располагается входной патрубок.

Как было отмечено выше, степень улавливания при всех про­чих одинаковых условиях зависит от скорости газового потока, а следовательно, и от соотношения DР/r. Наилучшие условия очистки запыленного газа обеспечиваются, как показывают данные по эксплуатации циклонов, при значениях DР/r в интервале 500 — 750 м 2 /с 2 . Выше этих значений будет перерасход энергии при практически постоянной степени очистки h; ниже этих значений степень очистки циклона будет заметно снижаться.

Высокопрочный бетон

Данная статья имеет целью ознакомить читателей с некоторыми аспектами применения высокопрочных бетонов (ВБ) при строительстве объектов в странах ЕС, а также с некоторыми положениями европейских норм (DIN EN 206) для ВБ.

Современное массовое строительство в России, строительство высотных зданий, мостов, дорог, туннелей, очистных сооружений потребует применения в больших объемах строительных материалов, в наибольшей степени подходящих по своим технико-экономическим показателям. В целом ряде случаев таким материалом может быть ВБ. Высокая механическая прочность, газо- и водонепроницаемость, коррозионная стойкость и стойкость к воздействию агрессивной среды, истиранию ставят этот материал в целом ряде случаев вне конкуренции при сравнении с традиционными строительными материалами.

Определение и краткая история высокопрочного бетона

Сегодня в странах ЕС к высокопрочным принято относить бетоны с прочностью на сжатие от 60 до 130 МПа. Для таких бетонов разработаны нормы и правила, изложенные в вышеупомянутых нормах. Уменьшив размер зерен заполнителя до 600 мкм и менее и понизив В/Ц отношение до 0,15, можно достичь прочности бетона значительно выше 200 МПа. В таком случае говорят о ультравысокопрочных бетонах (UHPS), которые в данной статье не рассматриваются.

Стремление получить бетон с возможно более высокой прочностью присуще строительной науке с момента ее основания. Но впервые термин «высокопрочный бетон» был введен в 1929 г. в Америке, где для высотного строительства исследовались новые составы бетонов и где в лабораторных условиях еще в 30-е годы были получены бетоны, прочность на сжатие которых достигала 130 МПа. В Европе, в частности в ФРГ, первые высокопрочные бетоны были получены в 40-е годы, опять же в лабораторных условиях. И если в 1966 г. была достигнута прочность 140 МПа в лаборатории, то в 1988 г. уже в промышленных условиях производились тюбинги из бетона В85.

Первые высокопрочные бетоны получали, применяя жесткие смеси, особые способы уплотнения, автоклавное твердение. Поскольку было установлено, что в бетоне самым слабым элементом является цементный камень, прочность которого напрямую зависит от водоцементного отношения, то понизить это отношение сколько возможно представлялось вполне естественным стремлением. При В/Ц=0,4 можно исходить из того, что вся вода будет вовлечена в реакцию гидратации цемента, что воспрепятствует образованию капиллярных пор в цементном камне. При дальнейшем понижении В/Ц отношения не вступивший в реакцию «излишний» цемент служит высокопрочным микрозернистым наполнителем, что еще больше повышает прочность бетона. Однако такая «полусухая» смесь в условиях стройплощадки не поддается обработке, и, чтобы повысить удобоукладываемость смеси, приходится добавлять «лишнюю» воду.

Два решающих фактора привели к применению в 70-е годы ВБ в строительстве. Во-первых, это открытие в Японии и ФРГ того явления, что при добавлении в бетонную смесь органических соединений на основе нафталинформальдегида или меламинформальдегида значительно повышают ее подвижность. Во-вторых, была открыта кремнеземная пыль (микрокремнезем) как добавка в бетон. Частички этой пыли, имея размер в 30–100 раз меньший, чем у зерен цемента, заполняют пространство между этими зернами. Этим достигается высокая плотность цементного камня и контактной зоны. К тому же кремнеземная пыль вступает в пуццолановую реакцию с окисью кальция, которая имеет невысокую механическую прочность. Получаемые в результате реакции кальциясиликатогидраты дополнительно повышают прочность цементного камня.

В последнее время открыты новые высокоэффективные синтетические пластификаторы, а наряду с кремнеземной пылью широко применяется зола-унос и доменные шлаки. Разработанные на сегодняшний день составы позволяют понизить В/Ц отношение до 0,3–0,25 и получать в промышленных условиях бетоны прочностью на сжатие свыше 140 МПа. Накопленный опыт применения ВБ в строительстве позволил странам ЕС создать нормативную базу для производства и применения бетонов прочностью на сжатие до 130 МПа.

Технология. Общие положения

Обычные нормальные бетоны можно рассматривать как трехкомпонентный строительный материал, состоящий из цемента, воды и заполнителя. Важнейшими характеристиками бетона являются прочность на сжатие, прочность на растяжение и модуль упругости Е. Эти характеристики должны быть целенаправленны и наверняка достигнуты. Также к бетону могут быть предъявлены повышенные требования по водо- и газонепроницаемости, стойкости к агрессивной среде, морозостойкости и стойкости к истиранию.

Читайте так же:
Китайские шнеки для цемента

ВБ является дальнейшим эмпирически обоснованным развитием нормальных бетонов. Для применения ВБ в странах ЕС установлены практические правила, позволяющие использовать эти бетоны при строительстве высотных зданий, мостов, дорог, буровых платформ и пр. Чтобы достичь в промышленных условиях высоких характеристик бетона, необходимо применение:
а) наполнителей — кремнеземной пыли (микрокремнезема), золы-уноса, металлургических шлаков, метакоалина;
б) пластификаторов, которые позволили бы понизить В/Ц отношение, сохранив при этом необходимую подвижность смеси.
Таким образом, в противоположность нормальным бетонам ВБ можно рассматривать как пятикомпонентную систему, состоящую из цемента, воды, заполнителя, наполнителей, пластификаторов.

Для придания ВБ особых свойств могут применяться дополнительные компоненты, например, замедлители/ускорители твердения, порообразователи и т. д.

На характеристики ВБ влияют следующие факторы:
— количество и качество исходных материалов — цемента, заполнителей, наполнителей и воды;
— способ приготовления смеси;
— условия окружающей среды;
— условия твердения бетона;
— воздействие субъективных факторов (опыт и интуиция людей).

При этом практика показала, что при продвижении в экстремальные области науки о бетоне некоторые известные из применения нормальных бетонов зависимости меняются, теряя или же, напротив, приобретая в значении.

От применяемых цементов напрямую зависят важнейшие характеристики бетона — прочность, удобоукладываемость при низких В/Ц отношениях, усадка или деформация под длительной нагрузкой. Важнейшими характеристиками используемых в ВБ цементов являются:
— минералогический состав клинкера;
— размер и соотношение зерен цемента.

Большинство обычных цементов могут быть использованы при производстве ВБ. Это могут быть как портландцементы, так и шлакопортландцементы или пуццолановые цементы. Однако в большинстве случаев применяются портландцементы ввиду высокой ранней и 28-суточной прочности ВБ на их основе. При этом важно заметить, что нормативная прочность цемента, установленная при В/Ц=0,5, не играет определяющей роли для прочности бетона при низких В/Ц отношениях. Критерием выбора тех или иных цементов, выпускаемых по европейским нормам, могут быть их следующие особенности в сравнении с наиболее часто применяемым СЕМI 42,5R (аналог ПЦ 500Д20).

CEMI 32,5R — прочность до В95, грубый помол позволяет достигать меньшего В/Ц отношения, при одинаковой консистенции смеси и меньшем В/Ц отношении достигается сравнимая 28-дневная прочность.

CEMI 52,5R, CEMI 52,5 — тонкий помол требует большого расхода пластификаторов, при низком В/Ц отношении трудно или невозможно достичь требуемой для укладки смеси консистенции, при одинаковых В/Ц отношении и консистенции смеси несколько большая 28-суточная прочность, меньшая живучесть смеси, высокая ранняя прочность, большее тепловыделение при твердении, большие усадочные деформации, отсутствует нарастание прочности после 28 суток твердения бетона.

СЕМIII 32,5 и СЕМIII42,5 — низкая ранняя и 28-суточная прочность, нарастание прочности после 28 суток твердения, от 90 до 360 суток твердения возможно достижение сравнимой с 28-суточной прочности, незначительное тепловыделение при твердении, более долгая живучесть смеси, меньшая усадка, незначительный опыт применения таких цементов при использовании ВБ в строительстве.

(CEMI — портландцемент, CEMII — композиционный портландцемент, CEMIII — шлакопортландцемент; цифра означает прочность в МПа, буква R — быстросхватывающийся.)

Важно обратить внимание, что цементы одного вида и класса прочности, но различные по минералогическому составу клинкера и процентному соотношению размера зерен, могут давать в ВБ при низких В/Ц отношениях различные результаты.
В большинстве случаев в странах ЕС для приготовления ВБ используют портландцемент марки СЕМI 42,5R. Чтобы уменьшить тепловыделение при твердении ВБ и связанные с этим усадку, образование трещин, отшелушивание поверхностного слоя, применяют, особенно в жаркий период, смесь из портланд- и шлакопортландцемента. Хороший результат дает также замена части цемента молотыми шлаками или золой-уносом. Расход цемента для приготовления ВБ лежит обычно в пределах 380–450 кг/куб. м.

С возрастанием прочности бетона механические свойства заполнителей играют все возрастающую роль. Также нужно принимать во внимание форму и размер зерен, количественное соотношение содержания зерен разного размера, а также химическое взаимодействие между заполнителем и цементной матрицей. И если в нормальных бетонах заполнитель играет роль лишь инертного материала, то в ВБ качества и свойства заполнителей вносят значительный вклад в достижение бетоном возможной прочности.

В ФРГ качества и свойства заполнителей для ВБ определяются DIN 1045-2. При этом содержание зерен песка менее 0,125 до 0,25 мм должно быть как можно низким (до 3%), 0,25–2 мм лежит в пределах 21–36%, остаток заполнителя — речная галька крупностью до 16 или 8 мм соответственно. Верхняя граница зерен заполнителя в 8 или 16 мм определена с тем, чтобы могла быть достигнута возможно большая плотность наполнения тела бетона и снижены внутренние напряжения, вызванные неоднородностью структуры. В отдельных, редких случаях может быть установлена верхняя граница размера зерен заполнителя в 32 мм.

Для достижения бетоном прочности свыше 100 МПа требуется в качестве заполнителя щебень базальтовых, габбро- или гранитных пород. В ФРГ для бетонов С90/105 и С110/115 используется в основном базальтовый щебень.

Количество воды для затворения бетона складывается из содержания влаги заполнителя, наполнителя и добавленной воды. Для того чтобы достичь намеченного в/ц отношения, нужно следить за количеством воды, привнесенной заполнителем и (возможно) наполнителем, а также принимать во внимание водопоглощение всех компонентов бетона. Для защиты арматуры от коррозии следует обращать особое внимание на содержание хлоридов в воде.

В качестве наполнителей для ВБ до сегодняшнего дня применялись микрокремнезем в виде пыли или водной суспензии состава 1:1, зола-унос, метакоалин.

В некоторых случаях применяется кварцевая или известковая мука, чтобы повысить плотность наполнения бетона. Добавление этих наполнителей в бетон вызывает следующие эффекты, ведущие к увеличению прочности и улучшению свойств бетона:
— уменьшение порообразования в цементном камне (благодаря своим микроразмерам зерна наполнителя проникают в пространство между зернами частично не вступившего в реакцию цемента и значительно повышают плотность цементного камня);
— образование дополнительных кальция-силикатогидратов как первичных носителей прочности цементного камня посредством пуццолановой реакции;
— упрочнение контактной зоны между цементным камнем и заполнителем вследствие уменьшения количества и размеров пор и образования дополнительно кальция-силикатогидратов в этой зоне.

Зола-унос (з-у) образуется при сжигании каменного угля и улавливается из дыма электрофильтрами. Она представляет собой частички тонкой стекловидной пыли с удельной поверхностью от 3 000 кв. см/г. По химическому составу з-у сравнима с натуральными пуццоланами. Благодаря пуццолановым свойствам з-у используется многие годы при производстве бетонов нормальной прочности, особенно для массивных деталей, с целью уменьшения теплообразования при твердении. При приготовлении ВБ накоплен также значительный положительный опыт применения з-у.

Микрокремнезем (мк) — аморфный кремнезем (белая сажа силикатный дым) — образуется как побочный продукт при производстве ферросилиция и осаждается на рукавах электрофильтров. Большую часть мк образуют частички аморфной двуокиси кремния почти идеальной круглой формы средним размером около 0,1 мкм и удельной поверхностью 16–22 кв. м/г.

В ФРГ в качестве наполнителя применяют в основном мк. Согласно действующим нормам, количество мк не должно превышать 10% от массы цемента. Но даже 2% от массы цемента достаточно, чтобы значительно увеличить прочность и улучшить свойства бетона.

Хороший результат дает совместное использование в качестве наполнителя мк и з-у. Вследствие различия в размерах частичек мк и з-у достигается более плотная структура бетона, что особенно благотворно влияет на стойкость бетона к агрессивному воздействию среды. Второй благоприятный эффект — это пониженное теплообразование при твердении бетона, особенно если часть цемента заменить золой-уносом. При этом количество з-у не должно превышать 25% от массы цемента (в случае применения шлакопортландцемента — 8%).

Общее количество вяжущего в бетоне в случае совместного применения мк и з-у можно определить по формуле:
Вс=ц+мк+0,4 з-у,
где: Вс — расчетное количество вяжущего в 1 куб. м смеси; ц — количество цемента; мк — количество микрокремнезема (не более 10%ц); з-у — количество золы-уноса (не более 25%ц).

Читайте так же:
Норма цемента для шлакоблока

В этом случае В/Ц отношение будет называться модифицированным и определяться по формуле:
В/Ц=(В+Вмк+Вн+Вз):Вс,
где: В/Ц — модифицированное водоцементное отношение; В — количество воды в 1 куб. м смеси; Вмк — количество воды в микрокремнеземной суспензии; Вн — количество воды в наполнителе; Вз — количество воды в заполнителе вследствие влажности.

Метакоалин (мтк) получают спеканием при температуре 450–800 0С содержащих коалин естественных минералов. По сравнению с микрокремнеземом мтк проявляет вдвое большее пуццолановое действие.

В зависимости от помола размер частиц мтк лежит в области между мк и цементом.

Наносиликат (нс) — это синтетически произведенная кремневая кислота. Содержание SiO2 достигает 100%. По пуццолановому эффекту нс сравним с микрокремнеземом. До сегодняшнего дня нс применялся преимущественно как основа для производства стабилизаторов.

Основные характеристики наполнителей приведены в таблице:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Удельная поверхность — цементный порошок

Удельная поверхность цементного порошка , измеренная сорбционным методом, составляет для обычного тампонажного портландцемента 700 — 900 м2 / кг, по методу воздухопроницаемости — 300 — 350 м2 / кг, по методу Вагнера ( по светопроницаемости) — 160 — 200 м2 / кг. [1]

Удельная поверхность цементного порошка может быть определена методом воздухопроницаемости. [2]

Удельную поверхность цементного порошка обычно определяют по методу воздухопроницаемости, так как коэффициент проницаемости порошка — функция его гранулометрического состава и формы зерен. [3]

Величина удельной поверхности цементного порошка указывается приближенно, без учета пористости материала; поэтому значение ее занижено. [4]

Зависимость скорости гидратации от удельной поверхности цементного порошка можно принимать прямо пропорциональной. [5]

Они показывают, что наибольшее увеличение удельной поверхности цементных порошков при одинаковых условиях помола дает полиэтилгидросилоксановая жидкость и фенилтриэтоксисилан. [6]

Тонкость помола портландцемента ( суммарная поверхность частиц, заключенных в 1 г порошка) выражается в см2 / г и определяется с помощью метода воздухопроницаемости прибором ПСХ-2 или другими приборами; для определения удельной поверхности цементного порошка применяют также ситовый анализ, который позволяет сравнительно быстро охарактеризовать гранулометрический ( зерновой) состав порошка. Для этой цели используют сито № 008 с размером стороны ячейки в свету 80 мк или сито с числом отверстий 4900 на площади 1 см2 с размером стороны ячейки в свету 88 мк. [8]

Данные табл. 18 характеризуют зависимость удельной поверхности цемента, полученного при помоле клинкера Николаевского цементного завода ( время помола — 8 ч), и физико-механических свойств цементных растворов ( 1: 3) от кремнеорганических добавок. Наибольший прирост удельной поверхности цементных порошков при одинаковых условиях помола дает полиэтилгидросилоксано-вая жидкость и фенилтриэтоксисилан. Удельная поверхность гидрофобизованного цемента при использовании метилсиликоната натрия и тетраэтоксисилана оказывается выше, чем контрольного, который размалывался без добавки. Однако в случае полидиэтилсилоксановой жидкости наблюдается лишь незначительное повышение удельной поверхности. [9]

Чем выше тонкость помола цемента, тем быстрее при прочих равных условиях наступают сроки схватывания раствора. Однако для сохранения первоначальной подвижности там-понажного раствора с увеличением удельной поверхности цементного порошка необходимо повышать количество воды для затворения, что несколько снижает ускоряющий эффект. При температуре ЮО С тонкость помола портландцемента на сроки схватывания не влияет, так как. [10]

Механическая прочность тампонажного камня быстрее нарастает при использовании высокой удельной поверхности. В этом случае ускоряются реакции гидролиза и гидратации. Однако беспредельно увеличивать удельную поверхность цементного порошка нельзя, так как это требует увеличения количества воды для затворения и повышает стоимость цемента. Для работы при высоких температурах и давлениях предпочтительно иметь портландцементы не высокой удельной поверхности, а определенного гранулометрического ( зернового) состава. [11]

ГЛАВА I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЕ

Свойства портландцемента

К важнейшим техническим характеристикам портландцемента относятся плотность, тонкость помола, водопотребность, сроки схватывания, прочность и стойкость к коррозии.

Истинная плотность р цемента колеблется в пределах 3,05…3,15 г/см3. В среднем принимают р=3,1 г/см3.

Насыпная плотность порошка рн зависит от степени уплотнения. Для рыхлонасыпанного цемента она составляет 1,1 г/см3, сильно уплотненного — 1,6 г/см3. В расчетах принимают значение рн = 1,3 г/см3.

Тонкость помола цемента оказывает большое влияние на скорость его твердения, прочность. Тонкость помола портландцемента характеризуют его зерновым составом и удельной поверхностью. Зерновой состав определяют путем просеивания пробы цемента через сито с очень тонкими ячейками — 0,008 мм (80 мкм). Основная часть пробы (не менее 85%) должна пройти сквозь такое сито. Это означает, что современный портландцемент отличается очень тонким помолом, т. е. размер его зерен в среднем составляет 20…40 мкм. Удельная поверхность такого цемента 2500…3000 см2/г. Промышленность выпускает специальные цементы и более тонкого помола.

Водопотребность цемента отражает способность его частиц адсорбировать, т. е. поглощать, на поверхности определенное количество воды. Плотность зерен портландцемента 3,1 г/см3, воды — 1 г/см3. Если затворить цемент излишним количеством воды, то лишь некоторая часть ее будет удерживаться адсорбционными и капиллярными силами. Под действием гравитации частицы цемента оседают, а вода вытесняется вверх. Наступает расслоение теста, которое приводит к выделению излишней воды на поверхности бетонной смеси или раствора. Явление водоотделения крайне нежелательно, поскольку вода, скапливаясь на верхней поверхности конструкции, делает бетон рыхлым и пористым. Впоследствии бетон наиболее интенсивно разрушается именно в этих местах.

Водопотребность цемента характеризуют относительным количеством воды (в%) для получения цементного теста нормальной густоты. Содержание воды в тесте нормальной густоты соответствует ее максимальному количеству, которое цемент может удерживать с помощью химических и физико-химических (адсорбционных и капиллярных) сил. Поскольку в таком тесте еще нет водоотделения, цементное тесто нормальной густоты, скатываемое в шарик, не прилипает к ладони. Водопотребность портландцемента 22…28%.

Свойство водопотребности цемента имеет важное практическое значение при изготовлении бетонной смеси и раствора. Применяя цементы с низкой водо-потребностью, можно изготовить бетонную смесь с относительно небольшим расходом воды. При отвердевании получают бетон с высокой прочностью и стойкостью, так как пористость его невелика. Напротив, цементы с высокой водопотребностью, в частности пуццолановый портландцемент, у которого она достигает 40%, отличаются высокой пористостью, и бетон на основе такого цемента оказывается неморозостойким.

Сроки схватывания цемента характеризуют промежуток времени, в течение которого интенсивно изменяются пластические свойства цементного теста. Различают начало и конец схватывания. В строительной лаборатории сроки схватывания цемента определяют на приборе Вика по глубине погружения в цементное тесто стандартной стальной иглы диаметром 1,13 мм. Началом схватывания считается промежуток времени от затворения цемента водой до того момента, когда игла под действием силы тяжести уже не может полностью погрузиться в цементное тесто нормальной густоты (не доходит до дна прибора на 1… 2 мм). Конец схватывания отсчитывают по времени, прошедшему от затворения до момента, когда игла Вика лишь слегка, на 1…2 мм, погружается в затвердевшее тесто или камень.

На стройке можно определить сроки схватывания цемента упрощенным способом. Для этого на цементном тесте делают каждые 5 мин легкие надрезы стальным ножом. Начало схватывания соответствует моменту, когда надрезы перестают заплывать. Продолжая делать легкие, без нажима, надрезы с интервалом 15 мин, замечают, когда нож перестает оставлять след на поверхности цементного камня. Это и будет конец схватывания.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10178—85 начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее чем через 45 мин после затворения, конец схватывания — не позднее чем спустя 10 ч. Сроки схватывания портландцемента регулируют путем введения добавки гипса. На скорость схватывания цемента влияют температура и содержание воды в тесте. При повышении температуры сроки схватывания сокращаются. Поэтому для бетонных работ в сухую жаркую погоду применяют цемент, начало схватывания которого наступает не раньше чем через 1,5 ч после затворения. Если смесь укладывать после начала схватывания, то, утратив пластичность, она при укладке будет деформироваться с нарушением сплошности структуры. В результате в теле бетона образуются разрывы, трещины и другие дефекты механического происхождения, что отрицательно скажется на прочности и долговечности конструкции.

Также важно обеспечить заданные сроки схватывания при транспортировании бетонных смесей автобетоновозами, передвижными бетоносмесителями, перекачивании бетононасосами. Преждевременное схватывание может привести к выходу оборудования из строя, и будет непроизводительно потрачено время на приведение установок в работоспособное состояние.

Читайте так же:
Как сделать цементную стяжку комнаты

Сроки схватывания увеличиваются, если для затворения цемента взято больше воды. При ее избытке возрастает объем пространства в тесте, которое должно быть заполнено новообразованиями. Прочность цементного камня формируется в момент, когда кристаллогидраты образуют пространственную непрерывную структуру. Для формирования такой структуры при большем объеме пространства требуется и большее время.

Увеличивать количество воды в тесте или бетонной смеси ради удлинения сроков схватывания нерационально, так как прочность затвердевшего камня (бетона) тем меньше, чем больше введено воды. Целесообразно применять для этого специальные добавки — замедлители схватывания.

В практике бетонных работ иногда наблюдается ложное схватывание цемента, т. е. загустевание цементного теста или бетонной смеси в сроки, гораздо более короткие, чем предусмотрено стандартом (раньше 45 мин). Это объясняется тем, что в состав такого цемента входит полуводный гипс, а не гипсовый камень. Полуводный гипс быстро взаимодействует с водой, образуя пространственную малопрочную структуру, что и приводит к потере пластичности цементного теста уже через 10…20 мин после затворения. При последующем перемешивании, особенно с небольшой добавкой воды, тесто восстанавливает пластичность и затвердевает, как обычно.

Чтобы не допустить ложного схватывания, помол и хранение цементов осуществляют при пониженной температуре. Во время бетонных работ в жаркое время года предельная температура цемента должна быть не более 50 °С.

Прочность—основная характеристика цемента как материала для изготовления бетонных и железобетонных конструкций. Для ее оценки используют стандартную характеристику цемента — марку. Чтобы определить марку цемента, изготовляют смесь из цемента и стандартного кварцевого песка в соотношении 1:3 по массе. Затворяют эту смесь водой, которую берут в количестве 40% от массы цемента. Из смеси изготовляют призматические образцы (балочки) размерами 40X40X160 мм. Первые сутки после изготовления балочки твердеют во влажном воздухе, а затем в течение 27 сут — в воде комнатной температуры. Через 28 сут балочки испытывают на изгиб, а образовавшиеся при этом половинки балочек — на сжатие. При испытании получают самые разнообразные показатели прочности. Например, предел прочности при сжатии образцов может оказаться равным 40; 41,2; 43; 46 МПа и т. д. Эти числа, характеризующие прочность, называют активностью цемента.

Бесконечное множество значений прочности, а значит, и активности затрудняет сравнение различных цементов. Поэтому оценивают прочность цемента с помощью марок. Марка цемента — это условная характеристика, численно равная минимальному пределу прочности при сжатии стандартных образцов. Например, марка цемента 400 означает, что предел прочности его при сжатии гарантируется не ниже 400 кгс/см2. Если при испытаниях получены значения прочности, большие 400 кгс/см2 (до 500), марка цемента все равно будет 400. Установлены стандартные марки портландцемента от 400 до 600 (табл. 10). Чем выше марка, тем более прочный камень образуется при твердении цемента.

Прочность цемента при соответствующих условиях внешней среды со временем возрастает (рис. 25). Нормальными условиями твердения цементных материалов (строительного раствора и бетона) считают

температуру около 20°С и относительную влажность воздуха 95—100%. При понижении температуры замедляются химические реакции взаимодействия цемента с водой. Это выражается в недоборе прочности (сравните кривые 1 и 2). Для ускорения твердения бетонные изделия обрабатывают насыщенным паром при температуре 60…90°С. Пропаривание позволяет за 10…12 ч получать распалубочную прочность бетона, составляющую 70% от проектной 28-суточной (кривая 3). Тепловую обработку изделий надо проводить в условиях, исключающих высушивание бетона, так как вода необходима для синтеза кристаллогидратов цементного камня. .

Возрастание прочности с течением времени — важное свойство цемента и материалов на его основе. Этим цементные материалы принципиально отличаются от других каменных материалов — природных (гранита, известняка) и искусственных (керамики, стекла), у которых однажды сформированная прочность может со временем под воздействием разрушительных факторов среды только уменьшаться.

Цемент же при благоприятных условиях твердения продолжает гидратироваться. В результате увеличивается объем кристаллического сростка гидратных новообразований, а объем промежутков между ними, наоборот, сокращается. Таким образом, физическая причина увеличения прочности связана с уменьшением пористости цементного камня. Снижая пористость, можно существенно повысить его прочность. Так, методом горячего прессования при температуре 250 °С и давлении 350 МПа в лабораториях получают цементный камень с небольшой пористостью (всего 2…4%) и очень высокой прочностью — через 1 сут Ясж — = 412 МПа, через 90 сут — 655 МПа. Это более чем в 10 раз превосходит самую высокую прочность цемента (60 МПа) и бетона (60.„80 МПа), получаемую при стандартных испытаниях. Следовательно, вяжущие свойства цемента используют далеко не.полностью.

Рис. 25. Кривые роста прочности цемента во времени: 1 — твердение при температуре 5 °С, 2 — нормальное твердение при 20 °С, 3 — пропаривание при 85 °С

Из-за развитой системы пор и капилляров цементный камень сравнительно легко проницаем для воды, агрессивных жидкостей и газов, которые могут вызвать его коррозию.

Стойкость к коррозии цементного камня характеризуется отношением его к химическим воздействиям, которые подразделяют на три основных вида.

Коррозия первого вида связана с разложением новообразований цементного камня, растворением и вымыванием (выщелачиванием) из него Са(ОН)2. Такая коррозия развивается наиболее интенсивно в мягких водах (дождевых, талых), содержащих небольшое количество солей. Под действием проникающих в бетон мягких вод растворяется наименее стойкое соединение Са(ОН)2. Вслед за этим разлагаются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. Наиболее эффективное средство борьбы с выщелачиванием — введение в состав цемента добавок, связывающих Са(ОН)2 в более стойкие соединения. Такие добавки, называемые активными минеральными, будут рассмотрены в § 25.

Коррозия второго вида обусловлена взаимодействием Са(ОН)2 и других составных частей цементного камня с агрессивными веществами внешней среды. В результате этого образуются легкорастворимые соединения, которые вымываются из цементного камня, тем самым ослабляя его. К этому виду относится, например, кислотная и магнезиальная коррозия.

Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных предприятий. Кислотная среда может также возникнуть при конденсации на поверхности конструкций влаги, если в атмосфере содержатся агрессивные вещества — хлор, хлорид водорода, сернистый газ. Такая атмосфера характерна для современных промышленных центров. Попадающая в бетон кислота взаимодействует с Са(ОН)2. Образующийся при этом хлорид кальция легко растворяется в воде и вымывается.

Коррозия третьего вида характеризуется тем, что в результате взаимодействия со средой в порах цементного камня возникают новые твердофазные соединения, объем которых намного больше объема исходных продуктов реакции. Кристаллы этих соединений, увеличиваясь в объеме, давят на стенки пор, вызывая большие внутренние напряжения и растрескивание батона.

Наиболее ярко коррозия этого вида проявляется при действии на цементный камень сульфатных вод (сульфатная коррозия). Вероятность сульфатной коррозии учитывают при строительстве морских гидротехнических сооружений, возведении фундаментов зданий в районах, где грунтовые воды содержат сульфаты натрия или кальция. В этих случаях применяют сульфатостойкий портландцемент.

Читать далее: Глиноземистый и расширяющиеся цементы Цементы с минеральными добавками Специальные виды портландцемента Схватывание и твердение портландцемента Производство портландцемента Неорганические вяжущие вещества Разные материалы для штукатурных работ Заполнители для штукатурных работ Вяжущие материалы для штукатурных работ Расширяющиеся цементы

Особенности материала

Портландцемент со шлаком представляет собой сухую смесь, состоящую из нескольких компонентов, производимую методом их тонкого помола. Показатели прочности материала еще больше увеличиваются при добавлении в него стекла, соды.

Портландцемент со шлакоблоком незаменим там, где требуется повышенная устойчивость к агрессивным средам — воздействию химических веществ, морской воды.

Этот материал, в отличие от других видов цементных составов, при создании монолитных конструкций исключает появление деформационных трещин во время застывания раствора.

Самый востребованный вид портландцемента со шлаком состоит из смеси:

  • гидросиликата Calcium;
  • измельченного металлургического шлака;
  • щелочного металла;
  • гидроалюмосиликата.

Такой материал обладает минимальной пористостью. Поэтому мало поглощает влаги, устойчив к низким температурам. Если к нему на этапах приготовления добавлять соответствующие компоненты, то улучшатся такие эксплуатационные свойства:

  • морозоустойчивость;
  • повышенная скорость затвердения;
  • высокая коррозийная устойчивость;
  • жаростойкость достигается до 800С;
  • безусадочность.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector