Твердение строительного гипса

При затворении строительного гипса водой вяжущее образует пластическую массу, которая впоследствии превращается в твердое тело. При твердении происходит гидратация полуводного гипса с превращением его в двуводный по уравнению

CaSO₄·0,5H₂O + 1,5Н₂О = CaSО₄·2H₂0.

Следовательно, при твердении идет процесс, противоположенный происходящему при обжиге. При гидратации β-полугидрата выделяется 133 кДж теплоты на один килограмм полугидрата. Теоретически для гидратации полуводного гипса требуется 18,6 % воды от массы вяжущего вещества.

СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА. ТОНКОСТЬ ПОМОЛА. Тонкость помола строительного гипса характеризуется остатками на сите № 02 (размер ячейки в свету 0,2 мм), выраженными в процентах от первоначальной массы пробы. При этом различают следующие виды:
- грубый помол (индекс I), остаток на сите не более 23 %;
- средний помол (индекс П), остаток на сите не более 14 %;
- тонкий помол (индекс III), остаток на сите не более 2 %.Тонкость помола, зависящая от степени измельчения, влияет на водопотребность, сроки схватывания и прочность материала. ВОДОПОТРЕБНОСТЬ. ДЛЯ гидратации полуводного гипса с образованием двуводного необходимо 18,6 % воды по массе вяжущего. Однако при затворении гипса водой количество последней всегда берется больше. Практически для получения теста стандартной (нормальной густоты) требуется
50-70 % воды. Стандартной консистенции соответствует расплыв лепешки диаметром 180±5 мм по вискозиметру Суттарда. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, которая затем испаряется.Водопотребность гипса увеличивается с повышением его тонкости помола и уменьшается при введении с водой затворения пластифицирующих добавок, например сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Водопотребность необходима для определения важных технических свойств гипса, его сроков схватывания и прочности, которые определяются только на образцах из теста нормальной густоты. СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ. Характеризуются началом и концом схватывания. По срокам схватывания гипсовые вяжущие разделяются на три вида:
- быстротвердеющие (индекс А), от 2 до 15 мин;
- нормальнотвердеющие (индекс Б), от 6 до 30 мин;
- медленнотвердеющие (индекс В), более 20 мин.ускоряющих схватывание (NaCl, KCl) или замедляющих этот процесс (органические вещества). ПРОЧНОСТЬ. Прочность гипса определяют на образцах-балочках размером 4 x 4 x 16 см, изготовленных из теста нормальной густоты. Перед испытанием образцы хранятся в воздушно-сухих условиях при температуре 20±2 °С. Испытание образцов производится через два часа после их изготовления. Образцы испытываются на изгиб, а их половинки - на сжатие. Для гипсовых вяжущих установлены следующие марки - табл. 1.

25. Магнезиальные вяжущие вещества. К ним относятся каустический магнезит (MgO) и каустический доломит (MgО · СаСО3). Это порошкообразные материалы, получаемые обжигом при 650... 850 °С дробленых природных магнезитов и доломитов. Каустический магнезит и каустический доломит при затворении водой твердеют медленно и имеют небольшую прочность, вследствие чего их затворяют растворами хлористого или сернокислого магния. В этом случае процесс твердения протекает значительно быстрее, а полученный искусственный камень характеризуется большей прочностью.
Каустический магнезит имеет марки 400, 500, 600, а каустический доломит - 100, 150, 200 и 300. Магнезиальные вяжущие используют при устройстве ксилолитовых полов (магнезиальные вяжущие в смеси с древесными опилками), изготовлении магнезиального фибролита, арболита и цементно-стружечных плит.
Транспортируют и хранят вяжущие в мешках или емкостях, предохраняющих их от увлажнения.

26. Известково-пуццолановые вяжущие материалы

Известково-пуццолановые вяжущие материалы получают совместным помолом комовой негашеной извести с гидравлической добавкой. В качестве последней применяют осадочные или вулканические породы, характеризующиеся наличием активного, т. е. способного вступать в химические реакции кремнезема. Если в качестве добавки применяют топливную золу и шлаки, то такие вяжущие материалы называют известково-зольными. Вместо совместного помола возможно смешивание в надлежащей пропорции исходных материалов.

Содержание извести в этих вяжущих материалах составляет 15—35%. Если требуется повысить воздухостойкость растворов на этом вяжущем материале, то количество извести увеличивают до 50% и более. Однако при этом снижается их водостойкость.

Для повышения морозостойкости вяжущих материалов в них добавляют 15—25% по массе портландцемента, а для регулирования сроков схватывания —около 5% гипса. Гипс, кроме того, улучшает процесс твердения.

Тонкость помола вяжущих должна быть такова, чтобы через сито № 008 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

27. Известково-зольное вяжущее Его получают совместным помолом сухой золы с воздушной или гидравлической известью. Обычно одновременно добавляется двуводный гипс (до 5% по массе). По ГОСТ 2544—76 содержание извести в вяжущем допускается в количестве до 50 % общей массы. Состав известково-зольных вяжущих зависит от состава минеральной части твердых видов топлива и условий его сжигания. При использовании золы от сжигания бурых и каменных углей берут золы 60—80 %, извести 20—40%; при применении сланцевой и торфяной золы их количество достигает соответственно 70—90 и 10—30 % по массе. Меньшее количество извести вводят в тех случаях, когда в самих золах содержится до 15—40 % СаОсвоб или способных к гидратации силикатов, алюминатов и ферритов кальция. Известково-зольные вяжущие с повышенной воздухостойкостью должны содержать не менее 30—40 % извести. В некоторых золах, содержащих значительное количество СаО (до 15—-40 %), последний присутствует в пережженном состоянии, что может быть причиной ярко выраженной неравномерности изменения объема цемента, изготовленного из такой золы. Некоторые золы (особенно получаемые при сжигании горючих сланцев) содержат сульфат кальция (до 10—15 % в расчете на S03), который при твердении вяжущего из этой золы создает предпосылки к образованию трехсульфатной формы гид-росульфоалюмината кальция, вызывающей вредные деформации и нарушения структуры бетонов на этих вяжущих.

28. Известково-шлаковые вяжущие материалы. Известково-шлаковые вяжущие материалы получают совместным измельчением воздушной или гидравлическойизвести с высушенными гранулированными доменными шлаками.

Кроме доменных, используются электрофосфорные, никелевые и топливные шлаки, содержащие не менее 30% окиси кальция в виде соединений, способных к гидратации и твердению. Количество извести зависит от вида шлака и находится в пределах от 10 до 30%.

Для регулирования сроков схватывания в вяжущее вещество добавляют до 5% гипса, для повышения морозостойкости растворов в них вводят 15—25% портландцемента.

Известково-шлаковые вяжущие материалы выпускаются четырех марок: 50, 100, 150 и 200. Тонкость помола должна быть такова, чтобы на сите № 008 остаток не превышал 15%:

Известково-шлаковые вяжущие материалы схватываются и твердеют относительно медленно и для получения необходимой прочности требуют во время твердения влажных условий. Воздухостойкость их невысокая из-за взаимодействия с газами, содержащимися в воздухе, главным образом с углекислым газом, но выше, чем известково-пуццолановых вяжущих материалов.

Применяют их в тех же конструкциях, что и известково-пуццолановые вяжущие вещества. Такие же требования к их перевозке и хранению.

29.Гидравлическая известь - вяжущее вещество, получаемое обжигом мергелистых известняков, содержащих от 6 до 20% глинистых примесей. Химический состав сырья и готового вяжущего характеризуется гидравлическим или основным модулем (ОМ) — отношением содержания оксида кальция к кислотным оксидам в процентах по массе: ОМ = СаО / (SiО₂ + Аl₂O₃ + Fe₂O₃).

Гидравлическую известь подразделяют на сильногидравлическую с ОМ = 1,7...4,5 и слабогидравлическую с ОМ = 4,5...9. При гидравлическом модуле меньше 1,7 получают романцемент, если он больше 9 — воздушную известь.

Производство гидравлической извести включает обжиг сырья и превращение его в порошок. Обжиг ведется в шахтных или вращающихся печах при температуре 900-1100 °С. Превращение в порошок выполняется гашением или помолом. При обжиге происходит разложение СаСО₃ на СаО и СO₂.

Затем СаО взаимодействует с песчаными и глинистыми примесями. В результате образуется вещество, состоящее из СаО(С), 2CaO x SiO₂(C₂S), 2CaO x Al₂O₃ x SiO₂ x (C₂AS). При наличии в сырье MgCO₃ образуется также CaO x MgO x SiO₂. Гидравлические свойства извести придают минералы C₂S и C₂AS.

30. Промышленное производство цемента мокрым способом

Классическое производство цемента заключается в следующих технологических операциях: добыча сырья, изготовление сырьевой смеси, ее обжиг и получение клинкера, помол клинкера и специальных добавок до состояния мелкодисперсного порошка.

По способу подготовки сырья различают мокрый, сухой и комбинированный методы производства клинкера. Способ производства выбирается в зависимости от технических, экономических и технологических факторов, к которым относятся свойства сырья, его влажность и однородность, наличие необходимой топливной базы и некоторые другие аспекты.

Мокрый способ изготовления цементного вяжущего используют в том случае, когда свойства компонентов не позволяют применить сухой способ (более экономный и рациональный). Мокрый метод заключается в измельчении и перемешивании сырьевых материалов, усреднении и корректировании смеси при воздействии некоторого количества воды.

Этот способ производства цемента предполагает измельчение сырья и смешивание сырьевой смеси с водой. В результате образуется достаточно густая масса, называемая сырьевым шламом, которая содержит от 32 до 45% воды.

В зависимости от различных факторов (например, берутся в расчет физические свойства исходных материалов) при мокром способе производства цемента могут применяться различные схемы, несколько отличающиеся способом приготовления смеси.

Цементные заводы, применяющие мокрый способ производства, используют для производства цементного клинкера твердый известняковый и мягкий глинистый компоненты.

Первоначальная технологическая процедура получения клинкера представляет собой измельчение сырья. Если известковым компонентом является мел, его подвергают дроблению в мельнице или болтушках. Твердый известняк измельчают щековыми дробилками. Похожий процесс измельчения известняка используется при производстве минерального порошка.

Глиняный шлам и известняк в определенных пропорциях (в зависимости от требуемого химического состава клинкера) помещаются в сырьевую мельницу. Для получения сырьевого шлама определенного химического состава проводят его корректировку в потоке либо бассейнах.

Густая масса сырьевого шлама, выходящая из мельниц, подается насосами в расходные бачки, из которых равномерно сливается в печи цеха для последующего обжига. В мокром производстве цемента используются для обжига клинкера вращающиеся длинные печи, в которые встроены теплообменные устройства. Похожие печи, только меньшего размера используются для сушки песка при производстве сухих строительных смесей.

Обожженный клинкер из печей отправляется в холодильные камеры, где подвергается обработке холодным воздухом. После охлаждения клинкер отправляется на склад (иногда прямо из холодильных камер он идет сразу в цементные мельницы для помола). Перед помолкой клинкер дробят, а помол производят совместно с добавками и гипсом.

После помола клинкер отправляют на склады силосного типа. Отгрузка потребителю осуществляется либо в бумажных мешках, либо в цементовозах, либо в специально оборудованных железнодорожных вагонах.

31. Производство портландцементного клинкера по сухому способу складывается из следующих операций.
Известняк и глину предварительно дробят, затем высушивают до влажности примерно 1% и измельчают в сырьевую муку. Сушат известняк и глину либо раздельно, используя для этой цели сушильные барабаны или другие тепловые аппараты, либо совместно в сырьевых сепараторных мельницах, в которых одновременно осуществляются помол и сушка материалов. Последний способ более эффективен и применяется на большинстве новых заводов, работающих по сухому способу.
Для получения сырьевой муки определенного химического состава мельниц ее направляют сначала в смесительные, а затем в корректирующие силосы, куда дополнительно подается сырьевая мука с заведомо низким или высоким титром (содержанием CаCO3). В силосах мука перемешивается сжатым воздухом.
Подготовленная сырьевая смесь поступает в систему циклонных теплообменников, состоящую из нескольких (обычно четырех) степеней циклонов, соединенных между собой и с короткой (40-70 м) вращающейся печью газоходами. Проходя последовательно через все циклоны, сырьевая мука нагревается движущимися ей навстречу дымовыми газами, выходящими из печи. Время пребывания смеси в циклонных теплообменниках не превышает 25-30 с. Несмотря на это, сырьевая мука не только успевает нагреться до температуры 700-800 С, но и полностью дегидратируется и частично (на 20-25%) декарбонизируется. Из циклонов материал поступает в печь, где происходят дальнейшие реакции образования цементного клинкера. Из печи клинкер пересыпается в холодильник, и после охлаждения направляется на клинкерный склад.
Другие технологические операции при сухом способе производства - подготовка гидравлических добавок и гипса, помол цемента, его хранение и отправка потребителю - такие же, как и при мокром способе.

32. Минеральный состав клинкера определяется содержанием искусственных минералов — алита, белита,трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита.
Алит—трехкальциевый силикат содержится в количестве 45...65 %. Это самый важный минерал клинкера, определяющий время твердения, прочность и другие свойства портландцемента. Он твердеет быстро, выделяя большое количество теплоты, обладает самой высокой прочностью по сравнению с другими минералами клинкера.

Белит содержится в количестве 20...35%. Он медленно твердеет, но неуклонно наращивает прочность при длительном твердении цемента.
Трехкальциевый алюминат содержится в количестве 4...12%. Он очень быстро гидратируется и твердеет, выделяя большое количество теплоты, но имеет небольшую прочность; является причиной сульфатной коррозии бетона.

Четырехкальциевый алюмоферрит содержится в количестве 10...20%, по времени гидратации занимает промежуточное положение между алитом и белиюм, обладает средней прочностью.

Химический состав портландцемента. Портландцемент характеризуется довольно постоянным химическим составом. Содержание основных составляющих окислов в нем колеблется в сравнительно небольших пределах, %: СаО (64... 67), SiО2 (19... 24), Аl2О3 (4... 7), Fе2О3 (2... 6), MgO (не более 5), SО3 (не менее 1,5 и не более З,5).

33. Ориентировочное содержание основных четырех минералов в портландцементном клинкере составляет '(% по массе): алит 3CaO-SiO2(C3S) —- 40...65, белит 2CaO-SiO2(C2S) — 15...40, целит ЗСаО-А12О3(С3А) — 5...15, целит 4СаО-Al2O3-Fe2O3(C4AF) — 10...20.

Трехкальциевый силикат (алит) — главный минерал цементного клинкера — обладает большой активностью в реакции с водой, особенно в начальные сроки (величина тепловыделения к 3 сут достигает примерно 2/з от тепловыделения при полной гидратации). Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность.

Двухкальциевый силикат (белит) значительно менее активен, чем алит. Тепловыделение белита при полной гидратации примерно в 2 раза меньше, чем у алита, и к 3 сут составляет около 10 % от тепловыделения при полной гидратации. Твердение белита происходит медленно. К месячному сроку продукт его твердения обладает сравнительно невысокой прочностью,

Трехкальциевый алюминат — самый активный клинкерный минерал, отличающийся быстрым взаимодействием с водой. Его тепловыделение при полной гидратации почти в 2 раза больше, чем у алита, а за 3 сут составляет не менее 80 % от общего тепловыделения. Однако продукт его твердения имеет повышенную пористость, низкие прочность и долговечность.

Четырехкальциевый алюмоферрит характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между трехкальцие-вым и двухкальциевым силикатами. Прочность продуктов его гидратации в ранние сроки ниже, чем у алита,-и несколько выше, чем у белита.

Располагая данными о минеральном составе клинкера и зная свойства клинкерных минералов, можно заранее предопределить основные свойства цемента и особенности его твердения в различных условиях эксплуатации.

34. Свойства портландцемента. К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота (водопотребность цемента), равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах 3000... 3200 кг/м3, плотность в рыхлом состоянии - 900... 1300 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) - 1200... 1300 кг/м3.
Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. Согласно ГОСТ через сито № 08 должно проходить не менее 85 % массы пробы, удельная поверхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500... 3000 см2/г.
Нормальная густота цементного теста (количество воды в % от массы цемента) определяется погружением пестика, укрепляемого на штанге прибора Вика, и колеблется в пределах 21... 28 %. Она зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида цемента, сроков и условий твердения он присоединяет воды 15... 25 % от своей массы. При использовании цемента в растворах и бетонах расходуемое количество воды значительно больше (40... 70 %), оно, в частности, зависит и от нормальной густоты цементного теста. Излишки воды со временем испаряются, оставляя поры, что ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона.
Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементном тесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТ начало схватывания должно быть не ранее 45 мин; конец - не позднее 10 ч (нормально - 2... 3 ч), однако по согласованию с потребителями эти сроки могут существенно отличаться. О равномерности изменения объема цементного теста в процессе твердения судят по характеру трещин на образцах-лепешках, изготовленных по методике, изложенной в ГОСТ.
Если в цементе в результате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется много свободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворении цемента водой будет протекать замедленно (температура обжига клинкера значительно выше температуры обжига при получении извести-кипелки, процесс гашения которой протекает довольно быстро). Это явление может привести к разрушению уже затвердевшего цементного камня. Для предотвращения подобных явлений при оценке качества цемента и проводят испытание на равномерность изменения объема.
Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцов (балочек) размером 40 х 40 х 160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок - на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3 (1 ч. по массе цемента, 3 ч.- нормального вольского песка) при водоцементном отношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченного конуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним - 100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106... 115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытания проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этом случае после 20 секунд вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) мм.

35. Рр

36. Твердение цемента. Твердение портландцемента - сложный физико-химический процесс. При затворении цемента водой основные минералы, растворяясь, гидратируются по уравнениям:

Образующиеся новообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадая в осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности (схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процесса при растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуя гидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворения и гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса, тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но сами выкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации, поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличии водной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.

Цемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. С течением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие много белита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенно схватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чем быстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, как правило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкциях алитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву до высокой температуры (70... 80 °С), появлению трещин и даже потере воды, что в итоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же время применение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность, а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую для твердения температуру в зимних условиях.
При твердении цемента на воздухе происходит небольшая усадка, а в воде - набухание.

37. Г

38. При изготовлении бетонных и железобетонных изделий на заводах требуется по возможности ускорять твердение бетона в целях интенсификации производства и уменьшения стоимости готовой продукции. При возведении конструкций из монолитного бетона тоже необходимо ускорять его твердение. Но иногда приходится замедлять твердение, главным образом в первые несколько часов после изготовления бетонной или растворной смеси. Это требуется, например, при централизованном снабжении строительных объектов товарными бетонами и растворами, когда их перевозят на сравнительно далекие расстояния в жаркую погоду; при этом может происходить преждевременное схватывание смесей.
Описываемые здесь методы ускорения твердения портландцемента распространяются также и на некоторые другие виды цемента.
Помимо выбора цемента надлежащего минералогического состава (о чем уже указывалось) и притом отличающегося достаточной дисперсностью, ускорение твердения бетона достигается тепловлажностной обработкой и специальными добавками. Иногда одновременно вводят в бетонную смесь добавки — ускорители твердения и применяют тепловлажностную обработку.
Тепловлажностную обработку твердеющего бетона производят чаще всего водяным паром при атмосферном давлении, а иногда насыщенным паром при повышенном давлении. Иногда влажный бетон прогревают, пропуская через него электрический ток (электропрогрев) или реже — действуя инфракрасными лучами. Все эти методы основаны на том, что химические процессы, в том числе гидролиз и гидратация цемента, значительно ускоряются с повышением температуры.
Добавки—ускорители твердения разнообразны и обладают специфическим действием на цемент.
Так как трехкальциевый силикат количественно преобладает в цементном клинкере, то на процесс твердения цемента можно воздействовать добавками, ускоряющими или, наоборот, замедляющими гидролитическое разложение этого силиката.
Гидролиз трехкальциевого силиката ускоряется в присутствии гаких веществ, которые реагируют с гидроокисью кальция, образуя малорастворимые продукты реакции. При этом, следовательно, гидроокись кальция выводится из сферы реакции и уменьшается концентрация ионов кальция в растворе.

39.Коррозию цементного камня, встречающуюся в практике, можно разделить на три вида. Коррозия первого вида начинается обычно с растворения свободного гидроксида кальция, выделяемого цементом при гидратации; коррозия второго вида обусловлена образованием легкорастворимых солей при действии кислот, кислых газов и других агрессивных веществ на гидроксид цементного камня (кислотная, магнезиальная коррозия); коррозия третьего вида связана с образованием в порах цементного камня соединений, занимающих больший объем, чем исходные продукты реакции, что вызывает появление внутренних напряжений и растрескивание (сульфоалюминатная и щелочная коррозия).

В практике редко встречается коррозия одного вида. Кроме того, трудно разграничивать коррозию, например, первого и второго вида. Однако почти всегда можно выделить преобладающий вид коррозии и с учетом сопутствующих ему вторичных коррозионных воздействий запланировать меры по защите конструкций от коррозии.

Стойкость цементного камня при воздействии природных вод может быть обеспечена комплексом мер, главными из которых являются:

— повышение плотности;

— выбор специальных вяжущих веществ;

— введение добавок, изменяющих структуру цементного камня, уменьшающих водопотребность;

— обработка поверхностного слоя флюатированием, высо­комолекулярными соединениями;

— защита поверхности от агрессивной среды путем окрас­ки, оклейки, оштукатуривания гидроизоляционными материа­лами.

40. Структура цементного камня, состоящем из гелевых и кристаллических продуктов гидратации цемента и многочисленных включений в виде негидратированных зерен клинкера. Основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой получается в виде гелевидной массы, состоящей в основном из субмикрокристаллических частичек гидросиликата кальция. Гелеподобная масса пронизана относительно крупными кристаллами Са(ОН)₂. Такое своеобразное «комбинированное» строение предопределяет специфические свойства цементного камня, резко отличающиеся от свойств других материалов: металлов, стекла, гранита и т. п. Например, с наличием гелевой составляющей связана усадка цементного камня при твердении на воздухе и набухание в воде, особенности работы под нагрузкой и другие свойства.

41. Коррозия бетона и меры борьбы с ней
Виды коррозии бетона в жидкой среде. Коррозия 1-го вида объединяет все процессы коррозии, которые возникают в бетоне при действии мягких вод, когда составные части цементного камня растворяются и уносятся протекающей водой. К коррозии 2-го вида относятся те процессы коррозии, которые развиваются в бетоне при действии вод, содержащих химические вещества, вступающие в реакцию с составляющими цементного камня. К этой группе относятся процессы, возникающие при действии кислот, магнезиальных солей. К коррозии 3-го вида относятся те процессы коррозии, при развитии которых в порах и капиллярах бетона происходит накопление малорастворимых солей, кристаллизация которых вызывает возникновение значительных напряжений в стенках пор и капилляров и приводит к разрушению структурных элементов бетона.

Для повышения стойкости бетона при коррозии 1-го вида используют:

бетоны повышенной плотности;

специальные цементы, в частности пуццолановые;

гидроизоляцию бетона;

облицовку или пропитку бетона.

Для защиты бетона от коррозии 2-го вида используют следующие приемы:

правильный выборцемента;

повышение плотности бетона;

защита поверхности бетона специальными красками;

облицовка и др.

Основными мероприятиями по борьбе с коррозией бетона 3-го вида являются:

выбор цемента в зависимости от условий службы конструкций и степени агрессивности среды;

введение воздухововлекающих, пластифицирующих добавок типа СДБ, повышение плотности бетона различными способами, в том числе применением низких ВЦ и уплотняющих добавок.

42. Пуццолановый портландцемент

Гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки (пуццоланы) с необходимым количеством гипса.

Состав и изготовление. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает Са(ОН)2, образующийся в результате взаимодействия алита с водой

Са(ОН)2 + SiO2 • (n-1)Н2О = СаО • SiO2 • nН2О

В ходе этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывает в практически нерастворимый гидросиликат кальция. В результате значительно возрастает стойкость бетона к коррозии, а именно - выщелачиванию Са(ОН)2.

Количество минеральной добавки в зависимости от ее свойств и требования к качеству получаемого цемента обычно берется в пределах 20-50%. Как правило, в качестве активной минеральной добавки применяется доменный гранулированный шлак, количество которого в цементе может составлять от 20 до 85% (обычно 40-70%).

Свойства и области применения. Пуццолановый портландцемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводных и подземных частей сооружения). На воздухе бетон на пуццолановом портландцементе дает большую усадку и в сухих условиях частично теряет прочность, твердение практически прекращается. Вследствие этого, при изготовлении необходимо систематическое увлажнение бетона и предохранение от высыхания. Кроме того, бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Данный цемент твердеет медленнее, чем портландцемент, в особенности при низких температурах, поэтому его не следует применять при зимних бетонных работах. Он обладает сравнительно небольшим тепловыделением, так как в составе цемента содержится мало клинкера, при гидратации которого выделяется тепло, а поэтому его часто используют для бетонирования внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.). Пуццолановый портландцемент выпускают марок 300 и 400.

43. Сульфатостойкий портландцемент

Ключевой характеристикой сульфатостойкого портландцемента можно назвать повышенную устойчивость цементного камня к агрессивному влиянию сульфатных вод. Это удается получить путем снижения содержания в цементе высокоосновных алюминатов кальция, в основном - ЗСаО·А1203, который превращается в сульфатных водах в гидро-ульфоалюминат кальция, что и ведет к разрушению камня. В составе сульфатостойкого портландцемента по ГОСТу количество трехкальциевого алюмината не должно быть выше 5% (против 8-13% в обычных цементах), количество трехкальциевого силиката - не более 50% и суммарное содержание ЗСаО·А1203+4CaO·А1203·Ре203 - не более 22%. Таких результатов можно достигнуть, благодаря необходимому подбору сырьевых материалов, расчету состава сырьевой смеси и в некоторой степени специфике режима обжига. В целом технология производства сульфатостойкого портландцемента не отличается от процесса изготовления обычного.

Дата добавления: 2015-08-09