Гидравлические минеральные неорганические вяжущие вещества

По химическому составу гидравлические минеральные неорганические вяжущие вещества представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений четырех оксидов: СаО — SiC — A1₂O_l — Fe₂О₃

Эти соединения образуют три основные группы гидравлических минеральных неорганических вяжущих веществ:

1) силикатные цементы, состоящие преимущественно (на 75%) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности — главные вяжущие современного строительства;

2) алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются глиноземистый цемент и его разновидности;

3) гидравлическая известь и романцемент.

Свойства гидравлических вяжущих веществ зависят от их химико- минерального состава, величина гидравлического модуля и температуры обжига сырья.

Добавки для цементов по отношению к свойствам цемента и назначению делят на следующие группы:

1) компоненты вещественного состава (активные минеральные добавки), определяющие наименование цементов и обладающие гидравлическими свойствами;

2) наполнители, улучшающие зерновой состав цементов и структуру цементного камня и не обладающие или частично обладающие гидравлическими свойствами;

технологические — интенсификаторы помола, регулирующие основные свойства цемента: сроки схватывания, твердение, прочность цемента, пористость цементного камня (воздухововлекающие добавки), пластичность цементно-песчаного раствора и бетона (пластифицирующие добавки), водоудерживающую способность, уменьшение смачивания водой поверхности частиц цемента (гидрофобизующие добавки);

4) регулирующие специальные свойства цемента: тепловыделение, объемные деформации, коррозионную стойкость, декоративные свойства и др.

Портландцемент (ГОСТ 10178—85) — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при тонком измельчении клинкера с добавкой (3...5%) гипса. Вещественный состав цемента характеризует содержание в нем (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса и активных минеральных добавок. В составе портландцемента преобладают силикаты кальция — 70...80%. Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания. Суммарное содержание S0₃ в цементе должно быть не менее 1,5 и не более 3,5% (в цементах марок 550 и 600 — до 4%). Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих и гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,3% массы цемента.

Портландцемент по химическому составу выпускается трех видов: ДО — без добавок, Д5 — с введением до 5% активных минеральных добавок всех видов и Д20, в который разрешается вводить свыше 5%, но не более 20% добавок, в том числе до 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения или до 20% доменных и электротер- мофосфорных гранулированных шлаков и прочих активных минеральных добавок.

Портландцемент — тонкий порошок темно-серого или зеленовато- серого цвета. Тонкость помола оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы. Для оценки дисперсности цемента проводят также определение его удельной поверхности с помощью специального прибора — поверхностемера. Так, для портландцемента марки 400 удельная поверхность составляет обычно 2500...3000 см²/г.

Истинная плотность портландцемента (без минеральных добавок) равна 3050...3150 кг/м³. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и составляет: для рыхлого цемента — 1100 кг/м³, сильно уплотненного — до 1600 кг/м³, в среднем — 1300 кг/м³.

Портландцемент обладает высокой твердостью после первоначального твердения, высокой конечной прочностью. Он очень чувствителен к агрессивным средам. При его твердении происходит сильное тепловыделение, что позволяет производить бетонирование в зимнее время.

Активность и марку портландцемента определяют испытанием стандартных образцов-призм. Активностью портландцемента называют его предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. Они подразделяются на марки 400, 500, 550, 600.

К потребительским свойствам портландцементов относят вобопотребность, сроки схватывания, равномерность изменения объема цемента и тепловыделение при твердении.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (% массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец — не позднее чем через 10 ч от начала затворения. Замедлителями схватывания портландцемента являются, наряду с гипсом, бура и борная кислота, фосфаты и нитраты калия, натрия и аммония. Ускорителями схватывания — карбонаты и сульфаты металлов, а так же органические вещества, например триэтаноламин.

Причиной неравномерного изменения объема цемента являются местные деформации, вызываемые расширением свободного СаО и периклаза MgO вследствие их гидратации. Неравномерное изменение объема приводит к возникновению трещин.

Тепловыделение происходит при гидратации цемента; в массивных конструкциях оно вызывает значительные термические напряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне.

Для получения портландцемента с заданными специальными свойствами используют следующие методы:

1. регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающего решающее влияние на потребительские свойства цемента;

2) введение минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего вещества, экономить клинкер, уменьшать расход цемента в бетонах;

3) оптимизация тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, активность, тепловыделение и другие свойства цемента.

К специальным видам портландцемента относятся высокопрочные быстротвердеющий и особо быстротвердеющий (ГОСТ 969—91), сульфатостойкие (ГОСТ 22266—94), с органическими и минеральными добавками, белые (ГОСТ 965—89) и цветные, тампонажные, расширяющиеся и безусадочные (ГОСТ 11052—74).

Гидравлическая известь (ГОСТ 9179—77) — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое при обжиге не до спекания (900...1100°С) мергелистых известняков с содержанием глины 6...20%.

Гидравлические свойства этой извести обусловлены наличием в ее составе низкоосновных силикатов 2СаО • Si0₂, алюминатов СаО • А1₂О_э и ферритов кальция СаО • Fe₂0₃.

Гидравлическую известь размалывают и применяют в виде порошка либо гасят в пушонку. Так как в ней в значительном количестве содержится свободный оксид кальция СаО, то она, так же как и воздушная известь, гасится при действии воды, причем чем больше содержание свободного СаО, тем меньше ее способность к гидравлическому твердению.

Твердение извести начинается на воздухе (первые 7 суток) и продолжается, при этом увеличивается ее прочность. После 28 суток комбинированного хранения образцов из раствора 1:3 по массе (7 суток на воздухе во влажном воздухе и 21 сутки в воде) предел прочности при сжатии составляет:

5) слабогидравлической извести — не менее 1,7 МПа;

6) сильногидравлической извести — не ниже 5 МПа.

Гидравлическая известь твердеет медленно: начало схватывания — 0,5...2 ч, конец — 8...16 ч.

Растворы и бетоны на гидравлической извести обладают удовлетворительной долговечностью в сухих и влажных условиях, поэтому ее применяют для изготовления кладочных и штукатурных растворов и бетонов невысоких марок и бетонных камней.

Гидравлическую известь хранят в закрытых помещениях, при перевозке предохраняют от увлажнения.

Романцемент — гидравлическое минеральное неорганическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом обожженных не до спекания (900°С) известняковых и магнезиальных мергелей, содержащих 25% и более глины. Гидравлические свойства романцементу придают низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, при гидратации которых происходит его схватывание и твердение.

Выпускают трех марок (МПа) — 2,5; 5 и 10. Он должен выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

Романцемент применяется для изготовления строительных растворов, стеновых камней и бетонов невысоких марок, что позволяет сэкономить более энергоемкий и дорогой портландцемент.

Дата добавления: 2014-01-04