Конспект лекций 5 страница

• порошкообразное агрегатное состояние (за исключением жидкого стекла);

• высокую химическую активность по отношению к воде, ре­акция взаимодействия с которой сопровождается выделением тепла;

• способность образовывать с водой однородную клеящую массу, переходящую в искусственный камень.

6.2. Воздушные вяжущие

К воздушным минеральным вяжущим относятся вещества, продукты гидратации которых обладают низкой водостойкостью, особенно по отношению к действию проточной воды. Это простые по составу материалы, как правило, интенсивно взаимодействую­щие с водой.

Воздушную известь получают из таких кальциевых карбонатных пород, как известняк (СаС0₃) и доломит (СаС0₃ • MgC0₃), содержащих не более 6 % глинистых примесей. Их обжигают при температуре 900…1100 °С они разлагаются с выделением углекислого газа. Продукт обжига — оксид кальция (СаО) и явля­ется воздушной известью, которую за высокое тепловыделение при гидратации (гашении) называют известъюкипелкой.

На воздухе при затворении водой образуются кристаллы гидрооксида кальция Са(ОН)₂, а за счет их реакции с углекислым газом воздуха — кальцита СаС0₃, которые обеспечивают проч­ность известковому камню (1...7 МПа).

Качество извести оценивают по следующим показателям:

• тонкость помола — остаток на ситах должен быть не более 1,5 % (02) и 15 % (008);

• содержание химически активных по отношению к воде ком­понентов СаО и MgO — активной примеси (50-90 %);

• температура и время гашения извести;

• содержание примесей.

В зависимости от содержания примеси MgO и, следовательно, химической активности известь подразделяют на кальциевую (содержащую MgO до 5 %), магнезиальную (5...20 %) и доломитовую (20...40 %); по времени гашения — быстро гасящуюся (до 8 мин), средне гасящуюся (до 25 мин) и медленно гасящуюся (более 25 мин); по максимальной температуре гашения — низкоэкзотермиче­скую (до 75 °С) и высокоэкзотермическую (более 75 °С).

Примесями в извести являются зерна недообожженного сырья (СаС0₃) — «недожог» и оплавленные с поверхности зерна СаО — «пережог». Первые снижают активность и качество извести, а вторые вызывают появление «дутиков» - вздутий и трещин на оштукатурен­ной поверхности, так как замедленный процесс гашения, сопро­вождаемый ростом температуры, увеличением объема и, следо­вательно, возникновением деформаций, происходит в уже затвер­девшем составе.

В строительстве известь используют для получения красочных составов, штукатурных и кладочных сложных растворов. С целью повышения водостойкости изделий и расширения области их использования на основе извести получают смешанные гид­равлические известковые вяжущие: известково-пуццолановые, известково-шлаковые и известково-кремнеземистые. В извест­ково-пуццолановые и известково-шлаковые, кроме пуццолановых (опока, диатомит и шлаковых добавок), для регулирования сроков схватывания вводят до 5 % гипса. На их основе произво­дят низкомарочные бетоны для подводного и подземного бетони­рования. Это связано с их низкой морозостойкостью, а в случае пуццолановой добавки — и воздухостойкостью. Известково-шлаковое вяжущее более эффективно при изготовлении заводских изделий по пропарочной технологии, так как в этом случае в процессе гидратации участвует и шлаковая составляющая.

Наиболее широкое применение нашли известково-кремнеземистые вяжущие, на основе которых по автоклавной технологии (давление до 1,6 МПа, температура до 203 °С) получают сили­катные изделия: стеновые мелкоштучные материалы (кирпичи, камни, аналогичные по размерам и форме керамическим), плот­ные бетоны для несущих конструкций (плит перекрытий, колонн и т.д.) и высокопористые ячеистые блоки (за счет введения пено- и газообразующих добавок), которые, в зависимости от средней плотности, могут применяться для возведения ограждающих кон­струкций или получения изделий теплоизоляционного и акусти­ческого назначения.

При использовании силикатных изделий учитывают их по­ниженную водо-, термо- и коррозионную стойкость.

Гипсовые вяжущие. Технология получения и использование гипсовых вяжущих ос­нованы на способности сырья — природного гипса (CaS0₄ • 2Н₂0) — легко отдавать кристаллизационную воду уже при 123 °С и пе­реходить в химически активное по отношению к воде состояние (CaS0₄ • 0,5Н₂О). Из химически активного гипса за счет реакции гидратации и присоединения кристаллизационной воды получают искусственный гипсовый камень (CaS0₄ ■ 2Н₂0).

Строительный гипс представляет собой мелкокристалличе­ский материал, требующий для получения гипсового теста оп­ределенной пластичности от 50 до 70 % воды. Для высокопрочного крупнокристаллического гипса, полученного в ав­токлавах при температуре 123°С, количество воды сокращается до 30...50 %. В связи с тем, что на реакцию гидратации расходуется до 19 % воды, прочность камня на основе вы­сокопрочного гипса вследствие более высокой плотности состав­ляет 30...40 МПа, а строительного гипса — до 25 МПа. Максимальная прочность гипсового камня определяется водогипсовым отноше­нием (В/Г), которое зависит от размера и формы кристаллов ми­нерального вяжущего.

Качество гипсовых вяжущих оценивают по тонкости помола, срокам схватывания и прочности. Сроки схватывания являются временным показателем, фиксирующим процесс загустевания гипсового теста определенной пластичности (нормальной густоты)с подобранным расходом воды — начало схватывания — и образо­вания гипсового камня — конец схватывания. При соответствии этих значений требованиям стандарта, по пределу прочности на сжатие (МПа) с учетом прочности на изгиб образцов, твердевших два часа в воздушно-сухих условиях, вяжущему присуждают марку.

В зависимости от требуемых свойств готового продукта сырье подвергают термообработке при температуре 123... 160°С, получая полуводные низкообжиговые вяжущие (CaS0₄ ■ 0,5Н₂О): строи­тельный и высокопрочный гипс — или при 600... 1000 °С — без­водные (CaS0₄) высокообжиговые вяжущие: ангидритовый цемент и эстрихгипс.

Низкообжиговые вяжущие характеризуются быстрым набором прочности, низкой водостойкостью.

Наиболее широкое применение в строительстве нашел строи­тельный гипс, на основе которого по прокатной технологии из­готавливают гипсоволокнистые (ГВЛ) и гипсокартонные (ГКЛ) листы, используемые в качестве отделочного листового мате­риала для выравнивания стен (сухая штукатурка), выполнения потолков и модульных трансформируемых каркасных перего­родок. Использование листового картона с внутренним слоем из гипсового камня (ГКЛ) или дисперсное (мелковолокнистое) армирование гипсового камня по всему объему волокнами расти­тельного происхождения (ГВЛ) обеспечивают гвоздимость и сни­жают хрупкость изделий. В зависимости от условий эксплуата­ции помещения применяют влагостойкие (ГКЛВ), огнестойкие (ГКЛО) и влагоогнестойкие (ГКЛВО) листовые материалы, полу­чаемые путем введения добавок и использования декоративных пленочных покрытий.

Высокая пористость гипсовых изделий и способность очень точно воспроизводить форму и рельефный рисунок за счет расширения при твердении на 1 % обусловили применение гипса для получения акустических (звукопоглощающих) и архитек­турно-художественных изделий.

К достоинствам гипсового камня, содержащего кристаллиза­ционную воду, относится высокая огнестойкость. Это свойство обусловило его использование при производстве огнезащитных плит и строительных растворов. Кроме того, применение гипсовых изделий в жилищном строительстве обеспечивает создание комфортных условий проживания, связанных с высокой гигроскопичностью и способностью гипсового камня регулировать влажность воздуха в помещении за счёт её поглощения или отдачи.

Для повышения водостойкости гипсовых изделий увеличивают их плотность, полируют лицевую поверхность или обрабаты­вают ее пленкозащитными и гидрофобными смесями, а также изменяют состав вяжущего за счет дополнительного введения тонкомолотых гидравлических добавок искусственного или при­родного происхождения (портландцемента, доменного шлака, зол, природных пуццоланов). Полученные смешанные гипсовые вяжу­щие: гипсоцементно-шлаковые (ГЦШВ) и гипсоцементно-пуццола-новые (ГЦПВ) — приобретают свойства гидравлических вяжущих, а изделия на их основе — повышенную водостойкость (коэффи­циент размягчения не ниже 0,65), пониженные морозо- и воздухостойкость. Это обуславливает их применение, аналогичное высокопрочному гипсу, при изготовлении санитарно-технических кабин, монолитных полов в общественных зданиях и на предпри­ятиях легкой промышленности с обработкой поверхности соста­вами, повышающими водостойкость и износостойкость покрытия.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие обладают пониженной химической активностью, медленным схватыванием, повышенной водостойкостью, прочностью до 20 МПа. Для ускорения процесса твердения в ангидритовый цемент, полученный при температуре 600...700°С, вводят известь.

При температуре 900... 1000°С безводный сульфат кальция частично разлагается на оксид кальция (СаО) и серный газ (S0₃), следовательно, выпускаемый эстрихгипс представляет собой двухкомпонентный продукт, состоящий из смеси CaS0₄ и СаО. Основ­ное назначение этих вяжущих — выполнение монолитных или мозаичных (в сочетании с плитами из горных пород) полов; изго­товление путем введения в состав смеси пигментов полированных плит искусственного мрамора, применяемых для отделки пола и стен в зданиях общественного назначения; получение штука­турных, кладочных растворов и легких бетонов.

Магнезиальные воздушные вяжущие: каустический магнезит (MgO) и каустический доломит (MgO + СаС0₃) — получают путем термообработки магнезита (MgC0₃) или доломита (MgG0₃ • СаС0₃) при температуре 700...800°С. В связи с их невысокой химиче­ской активностью по отношению к воде, при получении изделий для ускорения процесса гидратации используют растворы солей (MgCl₂, MgS0₄).

Контролируемыми показателями качества являются: тонкость помола, сроки схватывания, марка по прочности. Прочность на сжатие каустического магнезита составляет 40...60 МПа, каустического доломита — 10...30 МПа. Снижение активности последнего объ­ясняется присутствием неразложившегося при термообработке инертного по отношению к воде кальцита.

Наиболее широко эти вяжущие применяют в сочетании с дре­весными отходами разной степени измельчения для выполнения теплых огнестойких монолитных полов на предприятиях легкой промышленности, а также для изготовления ксилолитовых круп­норазмерных плит, которые в зависимости от состава и степени уплотнения могут быть использованы в качестве внутренних перегородок или теплоизоляции строительных конструкций.

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силиката калия (Si0₂ • К₂0) или натрия (Si0₂ • Na₂0), полученный в авто­клаве в результате воздействия насыщенного водяного пара на про­дукт сплавления кремнезема (Si0₂) с карбонатом калия (натрия) или сульфатом натрия (калия) при температуре 1300... 1400 °С.

Вяжущие свойства раствора оценивают плотностью, вязкостью и модулем стекла (2,6...4,0), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида калия или натрия. С увеличением модуля клеящие свойства рас­твора и стойкость изделий к кислотам повышаются.

На основе жидкого стекла получают многокомпонентное воз­душное вяжущее специального назначения — кислотостойкий цемент, в состав которого дополнительно входят тонкомолотый кислотостойкий наполнитель (кварцевый, базальтовый, андезитовый) и добавка — ускоритель твердения (кремнефтористый натрий). Из него изготавливают кислотостойкие бетонные кон­струкции (с пластиковой арматурой). Термостойкость до 1000°С и огнестойкость позволяют применять составы на основе этого вяжущего для производства огнезащитных и жаростойких рас­творов и бетонов.

Жидкое стекло является также основой для силикатных красок, кислотостойких мастик и составов, используемых с целью уплотнения и укрепления (силикатизации) грунтов на строитель­ных площадках.

6.3. Гидравлические вяжущие

Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие в основном из силикатов (kCaO•nSi0₂), алю­минатов (nCaO•mAl₂0₃) и ферритов (nCaO•mFe₂0₃) кальция, ко­торые, взаимодействуя с водой, образуют прочный водостойкий искусственный камень.

Минералогический состав гидравлических вяжущих пред­ставляют в виде оксидов. Например, силикат кальция записы­вают СаО • Si0₂ (сокращенно CS), трехкальциевый алюминат — ЗСаО • А1₂0₃ (С₃А), гидросиликат кальция — 2СаО • Si0₂ • 2Н₂0 (C₂SH₂).

Способность гидравлических вяжущих образовывать в резуль­тате реакции с водой прочный камень оценивают по показателю активности, равному прочности (кгс/см²) образцов состава Ц: П = 1: 3, твердевших 28 суток в нормальных условиях (тем­пература 18...20°С, влажность 95...98 %).

К гидравлическим вяжущим относятся: гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воз­душными и гидравлическими вяжущими, романцемент, разновидности портландцемента и специальные виды цементов.

Гидравлической известью называют тонкомолотый про­дукт обжига мергелистых известняков, содержащих до 20 % глинистых примесей, при температуре 900...1000 °С.

Качество гидравлической извести определяют по тонкости помола, срокам схватывания (начало — 0,5...2 ч, конец — 8... 16 ч), равномерности изменения объема и активности. Ак­тивность косвенно оценивают по гидравлическому (основному) модулю (ГМ), равному отношению процентного содержания по массе оксида кальция к сумме оксидов, входящих в состав мине­ралов:

В зависимости от полученного значения различают силъногидравлическую (ГМ = 1,7.„4,5) и слабогидравлическую (ГМ = 4,'5...9) известь. При ГМ > 9 известь приобретает свойства воздушного вяжущего.

Прочность изделий на гидравлической извести различной активности колеблется от 1,7 до 5 МПа.

Основное применение этого вяжущего — штукатурные и кла­дочные растворы, низкомарочные легкие и тяжелые бетоны, эксплуатируемые как в сухих, так и во влажных условиях.

С целью усиления гидравлических свойств вяжущего (ГМ = = 1,1... 1,7) и исключения из его состава свободного оксида каль­ция используют мергели, содержащие не менее 25 % глинистых примесей. При помоле спекшегося при 1000... 1100°С продукта для обеспечения заданных сроков схватывания (начало — не ранее 20 мин, конец — не позднее 24 ч) вводят двуводный гипс в количестве 3...5 %. Полученный романцемент применяют для изготовления строительных растворов, бетонных стеновых камней и мелких блоков прочностью до 15 МПа, используемых при возведении наземных и подземных конструкций.

Портландцемент и его разновидности. Портландцементом называют тонкомолотый материал, по­лученный совместным измельчением клинкера (продукта спека­ния при температуре 1400... 1500°С известково-глинистой смеси в соотношении по массе 3: 1 или мергелистых пород) и гипса (3...5 %). В зависимости от влажности исходного сырья приме­няют мокрый или сухой способ производства. При мокром способе помол и перемешивание сырья до получения однородного пластичного шлама влажностью до 45 % производят непосредственно в мельницах, затем шлам поступает в шламбассейн, где его состав корректируют путем введения добавок, и во вращающиеся горизонтальные печи на обжиг. Действие высокой температуры вызывает испарение воды, разложение сырья и образование новых, хими­чески активных по отношению к воде, минералов. После обжига клинкер подают в специальные холодильники для быстрого охла­ждения продукта с целью сохранения химически активной стеклофазы. В завершение клинкер мелют совместно с гипсом или гипсосодержащими отходами и минеральными добавками. К дос­тоинствам мокрого способа можно отнести простоту корректи­ровки состава, что позволяет получать разнообразные по свойствам цементы.

При сухом способе тонкомолотое сырье подогревают отходящими газами и подают на обжиг в вертикальные шахтные печи. Исключение процесса испарения воды делает эту технологию ме­нее энергозатратной.

Минералогический состав цемента включает четыре основных минерала:

• алит (ЗСаО•Si0₂, C₃S) —45...60%,

• белит (2СаО • Si0₂, C₂S) — 10...30 %,

• целит (ЗСаО • А1₂0₃, С₃А) —5...12 %,

• четырехкальциевый алюмоферрит (4СаО•А1₂0₃•Fe₂0₃, C₄AF) - 10...20 %.

Свойства цемента определяют процентным содержанием этих минералов, которые по своей химической активности, тепловыде­лению и скорости твердения располагаются в порядке убывания следующим образом: С₃А —> C₃S — > C₄AF —> C₂S.

При смешивании портландцемента с водой составляющие его минералы гидратируют с образованием новых кристаллических соединений, обуславливающих твердение цементного теста и проч­ность искусственного камня. Состав новообразований зависит от минералогического состава цемента, влажности и температуры окружающей среды. Продукт гидратации алита — гидрооксид кальция, растворяясь в воде, образует насыщенный щелочной раствор, который обеспечивает стабильность не только образо­ванных кристаллических гидратных соединений, но и коррозионную стойкость армату­ры при эксплуатации железобетонных конструкций.

В результате частичного перехода воды при гидратации в хими­чески связанное состояние (до 20 % от массы цемента) происходит усадка цемент­ного камня, вызывающая появление на его поверхности микро­трещин. Испарение воды из материала, приводит к образованию открытых капиллярных пор, понижаю­щих не только прочность, но и морозостойкость, водонепроницае­мость искусственного материала. Для повышения его эксплуа­тационных свойств необходимо обеспечить влажностные условия твердения (влажность не менее 95...98 %) и снизить расход воды с одновременным вводом пластифицирующих добавок для обес­печения необходимой пластичности смеси.

К недостаткам цементного камня, кроме усадки, относится ползучесть, которая проявляется в увеличении деформаций под влиянием длительно действующих, постоянных по величине нагрузок. Снижение ползучести растворов и бетонов достигается за счет введения жесткого недеформируемого заполнителя и снижения расхода цемента.

В зависимости от природы воздействия в процессе эксплуата­ции цементный камень может подвергаться физической или химической коррозии. В первом случае разрушение происходит под действием высокой температуры (свыше 300°С) или цикли­ческих температурно-влажностных изменений, во втором — под влиянием агрессивных сред. В зависимости от состава и меха­низма действия для цементного камня опасны:

• фильтрация воды с вымыванием наиболее растворимого гид­рооксида кальция, что приводит к снижению щелочности среды и, как следствие, разрушению кристаллических новообразований, уменьшению прочности (коррозия выщелачивания);

• действие кислот, сопровождаемое образованием гелеобразных, непрочных или растворимых соединений, вызывающих рез­кое падение прочности (кислотная коррозия);

• действие сульфатосодержащих вод приводит к разрушению структуры материала, которая происходит за счет накопления в порах по всему объему крупнокристаллических продуктов ре­акции между цементным камнем и агрессивной средой (суль­фатная коррозия);

• контакт с солесодержащими растворами (NaCl, Na₂C0₃ и др.) вы­зывает, при наличии испарения влаги с поверхности изделия и капилляр­ного подсоса, кристаллизацию соли в поровом пространстве материала, что приводит к росту внутренних напряжений и деформаций, растрескиванию искусственного камня и потере им прочности (солевая коррозия).

С целью придания портландцементу заданных свойств изменяют состав клинкера, регулируют степень измельчения и вводят в мельницу при помоле органические и минеральные добавки. Цементные заводы выпускают вяжущие в широком ассортименте. Наибольший объем составляют портландцементы с минеральны­ми гидравлическими добавками (шлаковыми и пуццолановыми). При содержании добавок до 20 % получают рядовой портланд­цемент (ПЦ), при увеличении содержания доменного шлака с 21 до 60 % — шлакопортландцемент (ШПЦ), пуццолановых добавок (диатомит, золы, вулканический пепел) с 21 до 40 % — пуццолановый портландцемент (ППЦ). В связи с уменьшением содержания химически активного составляющего (клинкера) эти цементы обладают замедленным твердением, низким тепловыде­лением и меньшей морозостойкостью, а в случае пуццоланового — и меньшей воздухостойкостью. К положительным свойствам этих вяжущих можно отнести повышенные водо- и солестойкость, а также термостойкость (до 700 °С) шлакопортландцемента. Рациональное применение этих цементов — подводное и подземное бетонирова­ние, жаростойкие бетоны (ШПЦ); получение сборных конструк­ций при оптимальном режиме твердения — термовлажностная обработка (ТВО). При введении в качестве добавок кремнезема, известняка, доломита (до 30 %) получают безусадочный напол­ненный цемент низких марок, который применяют для штука­турных растворов.

Следующие по объему выпуска и значимости — портландце-менты с органическими поверхностно-активными добавками. Механизм действия добавок заключается в их способности адсорбироваться на поверхности цементных зерен. В результате при использовании гидрофобных добавок получают гидрофобный портландцемент (ГФ), гидрофильных — пластифицированный портландцемент (ПЛ). Преимущества ГФ портландцемента: длительное хранение без снижения технических показателей и повышенная водостойкость, поэтому его используют при воз­ведении гидротехнических сооружений, дорожных покрытий. ПЛ портландцемент применяют для повышения пластичности смеси без увеличения расхода воды или для увеличения прочно­сти, морозостойкости, водонепроницаемости при снижении рас­хода воды и сохранении заданной пластичности.

Для усиления пластифицирующего эффекта в мельницу при помоле клинкера вводят добавки суперпластификаторы и полу­чают вяжущее низкой водопотребности (ВНВ), позволяющее сократить водопотребность цемента до 18-20%.

Декоративные растворы и бетоны получают с использованием белого и цветного портландцементов. Необходимая степень бе­лизны обеспечивается жесткими требованиями по содержанию красящих примесей (соединений марганца и железа) в сырье. Цветные портландцементы получают за счет добавления пигмен­тов к белому портландцементу.

При возведении конструкций, эксплуатация которых связа­на с действием сульфатосодержащих грунтовых вод и других сред (фундаменты, дамбы, плотины и т.д.), во избежание сульфатной коррозии применяют специальный сулъфатостойкий портландцемент (СПЦ). Его получают путем тщательной корректировки минералогическо­го состава, в котором содержание С₃А ограничено до 5 %, C₃S — до 50 %, сумма С₃А + C₄AF — до 22 %.

Получение монолитных конструкций, особенно при низких положительных температурах, а также высокая энергоемкость технологии производства сборного железобетона с использова­нием термовлажностной обработки требуют применения высокоэффективного быстротвердеющего портландцемента (БПЦ). Это, как правило, цементы высоких марок (500...700), получае­мые за счет увеличения содержания наиболее активных по от­ношению к воде минералов C₃S и С₃А и тонкости помола (с 3000 до 5000 см²/г), что позволяет обеспечивать до 70 % марочной прочности в трехсуточном возрасте естественного твердения.

Тампонажный портландцемент применяют для цементирования холодных (22 ± 2 °С) и горячих (75 + 3 °С) нефтяных и газо­вых скважин. Для придания специфических свойств (замедлен­ного схватывания, солестойкости, повышенной плотности це­ментного камня) в их состав вводят от 10 до 70 % минеральных добавок (шлак, кварцевый песок, известняк).

6.4. Специальные вяжущие

Специальные виды цементов отличаются от портландцемента используемым сырьем, технологией изготовления и, как след­ствие, наличием специфических свойств. К этому классу относят глиноземистый, безусадочный, напрягающий, расширяющийся и шлакощелочной цементы.

Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов или высокоалюминатных шлаков и известняка при температуре 1500...1600 °С. Вследствие преобладания в его составе высокоактивных алюминатов кальция, цемент в первые сутки твердения набирает до 90 % марочной прочности, а спустя трое суток — марку 400, 500, 600. Применение этого гидравли­ческого вяжущего приводит к высокому тепловыделению при твердении, морозо-, коррозионно- и термостойкости (до 1400 °С). Поэтому глиноземистый цемент используют при выполнении аварийных бетонных работ, получении долговечных конструк­ций, работающих в сложных условиях действия мороза и агрес­сивных сред, и жаростойких бетонов с температурой эксплуата­ции до 1200 °С. Этот цемент нельзя использовать при бетонирова­нии в жарком климате, термообработке и возведении массивных монолитных конструкций из-за опасности растрескивания бетона.

В зависимости от соотношения компонентов составы на глино­земистом цементе с добавками гипса и гидроалюминатов кальция используют для получения безусадочного, напрягающего и расши­ряющегося цементов. Первый используют для омоноличивания стыков в крупнопанельном домостроении, второй — при полу­чении труб и изготовлении емкостей для хранения жидкостей, третий — при производстве преднапряженных железобетонных конструкций, что связано со способностью многокомпонентного вяжущего при гидратации расширяться в свободном состоянии на 3...4 %. Если этот процесс происходит в замкнутом объеме, ограниченном формой, бетону передается определенное напря­жение, что приводит его в сжатое (преднапряженное) состояние, позволяющее повысить его прочность на изгиб и растяжение.

Шлакощелочной цемент получают путем помола доменного шлака и щелочесодержащего компонента или затворением тонкомолотого шлака концентрированным щелочным раствором. При измельчении шлака возможно введение добавок стеклобоя (до 40 %) или глинистых материалов в естественном или обож­женном состоянии (до 25 %). Вследствие высокой щелочности составы на этом гидравлическом вяжущем могут твердеть при отрицательных температурах, в автоклавах и пропарочных ка­мерах нормального давления. Активность (марка) цемента со­ставляет 400...1000 кгс/см². Бетоны на этом цементе обладают повышенной водо-, морозо- и коррозионной стойкостью, а также способностью увеличивать прочность при эксплуатации во влаж­ной среде, поэтому наиболее рационально применение их в дорож­ном и гидротехническом строительстве.

Согласно стандарту качество цементов оценивают по основным и рекомендуемым показателям.

К основным относятся:

• химический, вещественный и минералогический состав;

• предел прочности на сжатие и изгиб через 28 суток естест­венного твердения;

• нормальная густота цементного теста (НГ) — водоцементное отношение (%), при котором достигается нормируемая пластичность, необходимая для определения сроков схватывания и равномерности изменения объема;

• равномерность изменения объема в процессе гидратации;

• активность цемента при пропаривании (для портландцементов с минеральными добавками);

• удельная эффективная активность естественных радионук­лидов.

К рекомендуемым относятся показатели общего характера (сроки схватывания, тонкость помола) и специального назначе­ния (коррозионная стойкость, содержание свободного СаО, тер­мостойкость, гидрофобность и т.д.).

На основании полученных результатов, которые должны со­ответствовать требованиям стандарта, цементу присваивают марку (М300, М400, М500, М600) - численно равную среднеарифметической ве­личине предела прочности на сжатие (кгс/см²) с учетом прочно­сти на изгиб, а также класс цемента по прочности на сжатие при гарантированной обеспеченности 95%, который должен быть соответственно равным 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (МПа).

ЛЕКЦИЯ 7. Бетоны

7.1. Общие сведения

Бетон на неорганических вяжущих веществах представляют собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.).

Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства. Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструк­циях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архи­тектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и полу­чать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяже­ние, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения вос­принимает арматура. Близость коэффициентов температурного рас­ширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бе­тона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. Это основное свойство железобетона как композиционного материала. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

Дата добавления: 2014-01-07