Свойства гипсовых вяжущих веществ

Свойства низкообжиговых гипсовых вяжущих во многом одинаковы. Главное различие состоит в прочности, что в основном связано с их разной водопотребностью. Для получения теста нормальной густоты гипс? -модификации требует 50...70 % воды, а? -модификации - 30...45 %, в то время как по уравнению гидратации полугидрата в двугидрат необходимо всего 18, 6% воды от массы вяжущего вещества. Вследствие значительного количества химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость - 30...50%.

Стандартом на гипсовые вяжущие установлено 12 марок (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. При этом минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки вяжущего должен соответствовать значению соответственно от 1, 2 до 8 МПа.

По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при просеивании пробы на сите с отверстиями размером 0, 2 мм, гипсовые вяжущие делятся на три группы:

• грубый,
• средний,
• тонкий.

Гипсовые вяжущие относительно быстро схватываются и твердеют. Различают быстротвердеющий (А), нормально твердеющий (Б) и медленно твердеющий (В) гипсы со сроками схватывания соответственно начало - не ранее 2, 6 и 20 мин, конец - не позднее 15, 30 мин (для В - не нормируется).

Особенностью полуводного гипса по сравнению с другими вяжущими является его способность при твердении увеличиваться в объеме (до 1 %). Так как увеличение объема происходит в еще окончательно не схватившейся массе, то она хорошо уплотняется и заполняет форму. Это позволяет широко применять гипс для отливки художественных изделий сложной формы.

Недостатками затвердевших гипсовых вяжущих являются значительные деформации под нагрузкой (ползучесть) и низкая водостойкость. Для повышения водостойкости гипсовых изделий при изготовлении вводят гидрофобные добавки, молотый доменный гранулированный шлак.

Производство гипса (гипсовых вяжущих веществ)

Создавая соответствующие условия дегидратации двуводного гипса, можно получить различные гипсовые вяжущие вещества, которые разделяют на две группы:

• низкообжиговые - собственно гипсовые,
• высокообжиговые (ангидритовые) - ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс.

При нагревании двуводного гипса до 180°С двуводный гипс превращается в полуводный: при дальнейшем нагревании до 200°С полностью обезвоживается, превращаясь в безводный растворимый ангидрит CaSО₄.

При дальнейшем нагревании до 450...750°С безводный гипс медленно переходит в нерастворимый ангидрит, не обладающий вяжущими свойствами, но если его размолоть и ввести катализаторы, он приобретает способность медленно схватываться и твердеть.

При нагревании до 800...1000°С нерастворимый ангидрит частично разлагается на оксид кальция, сернистый газ и кислород. Полученный продукт, размолотый в порошок, вследствие появления небольшого количества оксида кальция (3...5 %), выполняющего роль катализатора, вновь приобретает свойства схватываться и твердеть.

Термическую обработку природного гипса и помол осуществляют по различным схемам. По одной из схем гипсовый камень измельчают до обжига, по другой - после обжига, а по третьей - помол и обжиг совмещают в одном аппарате (обжиг во взвешенном состоянии).

Для получения гипсовых вяжущих сырье обжигают в печах (вращающихся, шахтных и др.) или в варочных котлах. При обжиге в открытых аппаратах, вода из сырья удаляется в виде пара и гипсовое вяжущее преимущественно состоит из мелких кристаллов? -модификации CaSО₄·0, 5Н₂О. При обжиге в герметических аппаратах (котлах-автоклавах), в которых обезвоживание природного гипса происходит в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного или в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении с последующей сушкой и измельчением, получают гипс, который состоит в основном из? -модификации CaSО₄·0, 5Н₂О в виде крупных и плотных кристаллов, характеризующихся пониженном водопотребностью но сравнению с? -полугидратом. Это обусловливает его более плотную структуру и прочность.

Твердение гипсовых вяжущих (гипса)

Твердение гипсовых вяжущих проходит по следующей схеме.

На первом этапе (подготовительном) частицы полуводного гипса, приходя в соприкосновение с водой, начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора. Одновременно начинается гидратация полуводного гипса. Этот период характеризуется пластичным состоянием теста.

На втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного полугидрата и переходом его в двуводный гипс происходит прямое присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек. Так как двуводный гипс обладает значительно меньшей растворимостью (примерно в 5 раз), чем полуводный, то насыщенный раствор по отношению к исходному полуводному гипсу является пересыщенным по отношению к образующемуся двуводному гипсу и тот, выделяясь из раствора, образует коллоидно-дисперсную массу в виде геля, в которой кристаллики двугидрата связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. Этот период характеризуется схватыванием (загустеванием).

На третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

Указанные этапы не следуют строго друг за другом, а накладываются один на другой и продолжаются до, тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный (через 20...40 мин после затвердения). К этому времени достигается максимальная прочность системы. Дальнейшее увеличение прочности гипсового камня происходит вследствие его высыхания. При этом из водного раствора выделяется частично оставшийся в нем двуводный гипс, упрочняющий контакты между кристаллическими сростками. При полном высыхании рост прочности прекращается. Сушка является необходимой операцией в технологии гипсовых изделий, но проводить ее надо осторожно (при температуре не выше 60...70°С), чтобы не допустить дегидратацию образовавшегося двугидрата сульфата кальция.

вернуться к выбору статей ремонт в квартире своими руками

Гипсовые вяжущие применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, архитектурных, звукопоглощающих и других изделий, а также строительных растворов для внутренних частей зданий.

Ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент), предложенное акад. П. П. Будниковым, состоит преимущественно из нерастворимого ангидрита. Его изготовляют обжигом природного гипса при 600...700 °С и последующим помолом обожженного продукта с добавками — активизаторами твердения пли из природного ангидрита без обжига путем его совместного помола с теми же. добавками. В качестве активизаторов твердения используют вещества, отличающиеся щелочным характером (известь, обожженный доломит, основные доменные шлаки и др.), а также некоторые соли (сульфат и бисульфат натрия и др.).

Высокообжиговый гипс, получаемый обжигом двуводного гипса или ангидрита при 800... 1000 °С, состоит в основном из безводного сернокислого кальция. В нем присутствует небольшое количество оксида кальция (3...5 %), который образуется в результате термического разложения части сульфата кальция при обжиге и выполняет роль катализатора при твердении высокообжигового гипса. Высокообжиговые гипсовые вяжущие в отличие от низкообжиговых медленно схватываются и твердеют (сроки схватывания 0, 5...24 ч и более). Предел прочности при сжатии стандартных образцов через 28 сут твердения 5...20 МПа и более.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества применяют для устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум, приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонов, искусственного мрамора.

41.известь воздушная: сырье, производство, виды и область применения
Сырье и производство. Для получения воздушной извести пригодны карбонатные породы (известняки, мел, ракушечник, доломитизированные известняки), в которых содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. не превышает 6 %.

Обжиг такого сырья производится до полного удаления диоксида углерода, в результате получают продукт, состоящий в основном из СаО и MgO. Чем выше суммарное содержание свободных оксидов кальция и магния, тем выше качество извести. В зависимости от содержания оксида магния различают следующие виды воздушной извести: кальциевую — MgO не более 5%, магнезиальную — 5...20 %, доломитовую — 20...40 %.

Обжиг сырья производят в шахтных печах, реже во вращающихся или установках для обжига во взвешенном состоянии и кипящем слое. Основные реакции, происходящие при обжиге:

СаСО8 = СаО + СО2 и MgCO3 = MgO + СО2

Реакции разложения этих карбонатов обратимы и зависят от температуры и парциального давления углекислого таза. При термической диссоциации карбоната кальция давление углекислого газа достигает атмосферного при температуре около 900 °С, а карбоната магния — около 400 °С. Это и есть теоретически нормальные температуры обжига карбонатов. Практически для удовлетворительного хода обжига температуру печного пространства доводят до 1000...1200 °С (диссоциация карбонатов резко ускоряется).

При оптимальной температуре обжига чистого известняка до полного удаления СОг (теоретически 44 %) его масса уменьшается почти в 2 раза, объем же продукта лишь на 10...12 %. Получаемая в виде кусков известь представляет собой весьма пористый материал, состоящий в основном из мелких кристаллов (0, 5...2 мкм) оксида кальция и частично оксида магния, что и предопределяет ее высокую реакционную способность при взаимодействии с водой.

При более высоких температурах обжига образуются крупные кристаллы оксида кальция и магния, происходит уплотнение продукта обжига. Такая известь в обычных условиях медленно или совсем не взаимодействует с водой и называется «пережогом». Наличие пережога в извести вредно влияет на ее качество. Запоздалое его взаимодействие с водой, протекающее уже в затвердевшем растворе или бетоне, вызывает появление в них растягивающих напряжений, что может привести к появлению трещин и разрушению.

При недостаточно высокой температуре обжига или в тех случаях, когда часть кусков сырья имела крупные размеры, возможно образование «недожога», т. е..неразложившегося углекислого кальция, который является балластом в извести, ухудшая ее свойства.

Известь, выходящую из печи обычно в виде кусков различной величины (комья), называют комовой негашеной известью. Это — полупродукт, который для превращения в вяжущее предварительно измельчают химическим путем — гашением водой (гашеная известь) или механическим путем — размолом в мельницах (молотая негашеная известь).

Гашение извести заключается в том, что вода, соприкасаясь с кусками негашеной извести, поглощается ею, всасываясь в поры, и одновременно химически взаимодействует с оксидами кальция и магния, образуя их гидроксиды:

СаО + НаО = Са(ОН)2 и MgO + Н2О = Mg(OH)2

При этом 1кг извести-кипелки выделяет ПбОкДж теплоты, которая переводит часть воды в парообразное состояние. Пар вызывает в извести внутренние растягивающие напряжения, под действием которых происходит ее измельчение в тонкий порошок (тоньше, чем у цемента).

В зависимости от количества воды, взятой при гашении, можно получить гидратную известь-пушонку, известковое тесто или известковое молоко.

Для получения извести-пушонки, представляющей собой тонкий белый порошок, теоретически достаточно 32, 13 % воды от массы извести-кипелки. Практически воды берут в 2...3 раза больше (60...80 %), так как при гашении часть ее испаряется. Порошок извести-пушонки состоит из очень тонких частиц и в 2...3 раза и более превышает объем исходной извести-кипелки.

При гашении извести в тесто расход воды увеличивают до 2...3ч (по массе) на 1 ч извести-кипелки; при еще большем количестве воды получают известковое молоко.

Известковое тесто в виде пастообразной концентрированной водной суспензии (плотность около 1400 кг/м3) содержит примерно 50 % воды и 50 % очень мелких частиц гидроксидов кальция и магния.

Известковое молоко имеет вид жидкости и плотность менее 1300 кг/м3.

По скорости гашения воздушная известь бывает: бы-строгасящаяся со скоростью гашения не более 8 мин, среднегасящаяся — до 25 мин и медленногасящаяся — более 25 мин.

Молотая известь-кипелка по химическому составу подобна исходной комовой извести. При ее помоле разрешается вводить тонкомолотые минеральные добавки (шлаки, золы, песок, пемзу, известняк и др.), которые улучшают свойства таких смешанных известковых вяжущих.

42.сырьевые материалы: состав, свойства, принципы производства и область применения магнезиальных вяжущих веществ

Исходными материалами для производства неорганических вяжущих веществ являются различные горные породы, а также некоторые массовые побочные продукты металлургической, энергетической, химической и других отраслей промышленности (шлаки, золы и т. д.).

Для изготовления гипсовых вяжущих веществ применяют горные породы, состоящие из двуводного гипса и ангидрита.

Производство магнезиальных вяжущих базируется на природном магнезите и доломите.

Карбонатные горные породы в виде известняков, мела, доломитов и мергелей являются основой для получения воздушной и гидравлической извести, романцемента, портландцемента. В производстве портландцемента и его разновидностей чаще используют искусственные смеси известняков или мела и глинистых пород. Для этой же цели, а также для получения смешанных клинкерных и бесклинкерных цементов применяют кремнеземистые горные породы (диатомит, трепел, опоку, вулканические трассы и туф).

Высокоглиноземистые породы (бокситы), состоящие в основном из гидроксида алюминия, применяют в смеси с известняками для производства глиноземистого цемента.

Широко используют для изготовления различных вяжущих веществ массовые отходы промышленности (доменные и другие металлургические шлаки, шлаки и золы от пылевидного сжигания различных видов твердого топлива, нефелиновый шлам и т. п.). При этом отпадает необходимость организации карьеров, они не требуют топлива на обжиг, многие из этих материалов к тому же находятся в рыхлом или порошкообразном состоянии, что уменьшает расходы энергии на размол. Кроме того, использование отходов способствует охране природы и среды обитания. Все это предопределяет высокую технико-экономическую эффективность использования таких полупродуктов в промышленности вяжущих веществ и способствует охране окружающей среды.

Для регулирования схватывания и твердения вяжу-; щих в них вводят добавки, ускоряющие или замедляющие эти процессы. Для улучшения свойств вяжущего и предохранения цементов от быстрой потери активности при дальних перевозках и длительном хранении используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), вводимые в вяжущее в количестве 0, 1...0, 3 % от массы вяжущего.

43.Жидкое стекло: сырьевые материалы, состав, свойства, принципы производства и область применения

Жи́ дкое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na₂O(SiO₂)_n и (или) калия K₂O(SiO₂)_n^[1]. Реже в качестве жидкого стекла используют силикаты лития, например, в электродном покрытии.

Жидкое стекло также широко известно как силикатный клей

В настоящее время жидкое стекло получают обработкой в автоклаве кремнезёмсодержащего сырья концентрированными растворами гидроксида натрияили сплавлением кварцевого песка с содой. Известны также способы получения жидкого стекла, основанные на прямом растворении кремнистого сырья (опоки, трепелы, диатомиты и др.)

Свойтсва: Жидкое стекло растворимо в воде, вследствие гидролиза этот раствор имеет щелочную реакцию. В зависимости от концентрации водных растворовзначение рН равно 10-13. Плотность и вязкость растворов жидкого стекла зависят от концентрации раствора, температуры и соотношения кремнекислоты к щелочи. Натриевое жидкое стекло (силикатная глыба) разжижается при температуре 590°—670°. Отвердевшая плёнка жидкого стекла растворима в воде. Регидролиз снижается при реакции с ионами металлов (образуются нерастворимые силикаты), или при нейтрализации кислотой (образуется нерастворимый гель кремнекислоты). При химической реакции жидкого стекла с амфотерной металлической крошкой, базовыми оксидами металлов, алюминатами, цинкатами и плюмбатами образуется труднорастворимые силикаты в смеси с кремниевым гелем. Отвердевшая пленка под воздействием влаги и углекислого газа воздуха теряет свои свойства и образуется белый осадок щелочного карбоната.

Растворы жидкого стекла несовместимы с органическими веществами (кроме сахара, алкоголя и мочевины), с жидкими искусственными смолистыми дисперсиями происходит коагуляция как органической коллоидной системы, так и силикатного раствора. Растворы спиртов, альдегидов, кетонов, аммиака и солевые растворы производят эффект «высаливания

Областей применения жидкого стекла очень много. Его, в частности, применяют для изготовления кислотоупорного и гидроупорного цемента и бетона, для пропитывания тканей, приготовления огнеупорных красок и покрытий по дереву (антипирены), укрепления слабых грунтов, в качестве клея для склеиванияцеллюлозных материалов, в производстве электродов, при очистке растительного и машинного масла и др.

В сочетании со спиртом и самым мелким песком используют для создания «керамических» или оболочечных форм, в которые после прокаливания до 1000 градусов отливают металлические изделия.

С 2008 года несколько японских производителей автополиролей начали выпуск полиролей на основе жидкого стекла.

При засыхании жидкого стекла на поверхности обычного стекла, оно необратимо становится непрозрачным (матовым).

44. Классификация гидравлических вяжущих. Гидравлический модуль

Гидравлические вяжущие вещества после затворения их водой способны твердеть, а после предварительного твердения на воздухе продолжать сохранять и наращивать свою прочность в воде. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности,, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый цемент и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь и романцемент. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.

Модуль гидравлический — насосный блок, являющийся универсальным (групповым, индивидуальным) гидравлическим приводом, выполненным на принципах ультраустойчивости, с регулятором типа «предиктор-корректор», позволяющим автоматически изменять подачу рабочей жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).

Любой источник гидропитания может собираться из неограниченного количества модулей ИПК, причём конфликт их собственных регуляторов между собой исключён.

Модуль гидравлический ИПК состоит из регулируемого насоса со следящим механизмом изменения подачи и блока автоматического регулирования подачи и поддержания стабильного давления, который является одновременно газогидравлическим микроаккумулятором поршневого типа, шток которого соединен с органом управления регулируемого насоса. Штоковая (гидравлическая) часть микроаккумулятора соединена с напорной магистралью. Поршневая часть микроаккумулятора заряжена азотом на рабочее давление, причем объем газа определяет пределы изменения давления в гидросистеме. Величина хода поршня МА соответствует полному диапазону регулирования производительности насоса. Конструктивно модуль гидравлический не подпадает под регистрацию «Росгортехнадзора», независимо от мощности модуля. Работает гидравлический модуль следующим образом. При отсутствии управляющих сигналов на распределителях, расхода жидкости нет. В этом случае насос Н гидравлического модуля имеет нулевую подачу. Как только появляется управляющий сигнал на распределителе, открывается его дроссельное отверстие, под действием перепада давления жидкость из микроаккумулятора МА устремляется к потребителю — цилиндру или гидромотору, поршень микроаккумулятора подсаживается, одновременно своим штоком воздействуя на механизм изменения подачи насоса, увеличивая её до тех пор, пока перепад давления не сведется к нулю. Таким образом, каждому положению поршня соответствует своя подача, которая зависит от величины открытия дроссельных отверстий распределителей в данный момент времени. При перекрытии распределителя, избыток жидкости устремляется в микроаккумулятор. Поршень поднимается, выводя подачу насоса на нулевую. Таким образом, модуль гидравлический имеет встроенный микроаккумулятор, способный при перекрытии распределителей принимать избыток жидкости, удерживая стабильное давление, а при их открытии — выдавать недостающий дефицит жидкости, также удерживая стабильное давление при переходных режимах. Те же самые рассуждения справедливы и при включении-выключении любой комбинации распределителей (сервозолотников). Маневровый объем микроаккумулятора рассчитывается таким образом, что не допускает изменений давления при переходных процессах в моменты изменения подачи насоса.

45.портландцемент: сырьевые материалы и основы производства

Портландцемент (англ. Portland cement) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного помола цементного клинкера, гипса и добавок, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это видцемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Основой портландцемента являются силикаты (алит и белит).

Основой портландцемента являются силикаты (алит и белит).

Портландцемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙ SiO₂ и 2СаО∙ SiO₂ 70-80 %). Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка (мела, ракушечника, известнякового туфа, мрамора) и 22…25 % глин (глинистых сланцев, суглинков), либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. Для получения требуемого химического состава сырья используют корректирующие добавки: пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы.

При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку составляет на 30-40 % больше чем при сухом способе.

Узнать данный вид цемента можно по внешнему виду — это зеленовато-серый порошок. Как и все цементы, если к нему добавить воду, он при высыхании принимает камнеобразное состояние и не имеет существенных отличий по своему составу и физико-химическим свойствам от обычного цемента.

ПДК в воздухе (согласно ГОСТ 12.1.005-88): 6 мг/м3

Существуют следующие виды портландцемента:

· быстротвердеющий;

· нормальнотвердеющий;

· пластифицированный;

· гидрофобный;

· сульфатостойкий;

· дорожный;

· белый и цветной;

· с умеренной экзотермией;

· с поверхностноактивными органическими добавками.

46.состав клинкера, роль клинкерных минералов в формировании свойств

Клинкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента. Портландцеметный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10—20 или до 50—60 мм в зависимости от типа печи.

Качество клинкера зависит от его химического и минералогических составов. Для производства портландцементного клинкера применяют известняк и глину. Известняк в основном состоит из двух оксидов: СаО и СО₂, а глина — из различных минералов. В процессе обжига сырьевой смеси удаляется СО₂, a оставшиеся четыре оксида образуют клинкерные минералы. Содержание оксидов в цементе примерно следующее: 64...67% СаО, 21...24% SiO₂, 4...8% Аl₂O₃, 2...4% Fe₂O₃.

Кроме указанных основных оксидов в портландцементном клинкере могут присутствовать MgO и щелочные оксиды, снижающие качество цемента. Оксид магния, обожженный при температуре около 1500°С, при взаимодействии с водой очень медленно гасится и вызывает появление трещин в уже затвердевшем растворе или бетоне, поэтому содержание оксида магния в портландцементе не должно быть более 5%. Наличие в цементе щелочных оксидов выше 1 % может вызвать разрушение отвердевшего бетона на таком цементе.

Указанные выше основные оксиды находятся в клинкере не в свободном виде, а образуют при обжиге четыре основных минерала, относительное содержание которых в портландцементе следующее (%): трехкальциевый силикат (алит) — 45...60; двухкальциевый силикат (белит) — 20...35; трехкальциевый алюминат — 4...12; четырехкальциевый алюмоферрит — 10...18.

Алит — основной минерал клинкера, быстро твердеет и практически определяет скорость твердения и нарастания прочности портландцемента. Он представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2...4%) других примесей, которые могут существенно влиять на структуру и свойства портландцемента.

Белит — второй по важности и содержанию силикатный минерал клинкера, медленно твердеет и достигает высокой прочности при длительном твердении. Белит в клинкере представляет собой твердый раствор двухкальциевого силиката и небольшого количества (1...3%) др. примесей. В связи с тем что белит при медленном охлаждении клинкера теряет вяжущие свойства, это явление предотвращается быстрым охлаждением клинкера.

Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5... 15%, которое в основном состоит из СаО, Аl₂O₃, MgO, K₂O и Na₂O.

При правильно рассчитанной и тщательно подготовленной и обожженной сырьевой смеси клинкер не должен содержать свободного оксида кальция СаО, так как пережженная при температуре около 1500°С известь, так же как и магнезия MgO, очень медленно гасится, увеличиваясь в объеме, что может привести к растрескиванию уже затвердевшего бетона.

Портландцемент, получаемый на заводах из различных видов природного сырья и с неодинаковой технологией производства, отличается как по химико-минералогическому составу, так и по свойствам. Требования стандарта не отражают полностью некоторых важных для строительства свойств цемента: стойкости цементного камня в агрессивных средах, морозостойкости, интенсивности тепловыделения, деформативной способности и т. д. Однако в этом значительную помощь оказывает знание минералогического состава клинкера, который имеет прямую связь с основными физико-механическими свойствами портландцемента и позволяет проектировать портландцемент для бетона конкретных эксплуатационных условий.

47.основные свойства портландцемента и способы их регулирования

К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота (водопот-ребность цемента), равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах 3000...3200 кг/м, плотность в рыхлом состоянии - 900..Л300 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) - 1200... 1300 кг/м. Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. Согласно ГОСТу 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 ГОСТа 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 ГОСТе.

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.

48.специальные виды портландцемента:

Рассматриваемые ниже особые (специальные) виды порт­ландцемента выделены в отдельную группу, так как они в отли­чие от обычного портландцемента имеют особые свойства. Эти виды портландцемента нужно применять только тогда, когда их свойства могут быть использованы с максимальным эффек­том.

Сульфатостойкий портландцемент получают путем тонкого измельчения клинкера, содержащего не более 5% трехкальциевого алюмината (3СаО∙ Аl₂О₃). В этом порт­ландцементе не должно быть активных или инертных минераль­ных добавок. В связи с тем, что содержание трехкальциевого алюминия в нем невелико (совершенно исключить это соеди­нение нельзя, так как тогда цемент будет очень медленно набирать прочность), сульфатостойкий портландцемент обла­дает повышенной стойкостью к действию сульфатных вод.

Сульфатостойкий портландцемент имеет марки 300 и 400. Широкое применение он находит в гидротехническом строитель­стве. Его используют для сооружения бетонных и железобетон­ных конструкций, к которым предъявляются повышенные тре­бования в отношении морозостойкости и стойкости против суль­фатной коррозии.

Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют путем тонкого измельчения клинкера, содержа­щего до 8% 3СаО∙ Аl₂0₃ и не более 50% 3СаО∙ SiO₂. От обыч­ного портландцемента он отличается пониженной экзотермией и несколько повышенной стойкостью в сульфатных водах. Этот портландцемент, имеющий марки 300 и 400, применяют в бе­тонных и железобетонных гидротехнических сооружениях, ра­ботающих в условиях систематического многократного замо­раживания и оттаивания в пресной или слабоминерализован­ной воде.

Пластифицированный портландцемент изго­товляют путем введения в клинкер при его помоле пластифици­рующей добавки, придающей растворным и бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость.

В качестве такой добавки применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды в количестве 0, 15-0, 25% от веса це­мента, считая на сухое вещество. Пластифицированный порт­ландцемент бывает тех же марок, что и обычный цемент (300, 400, 500, 600), но бетоны и растворы на нем более морозостойки и менее водопроницаемы. Поэтому пластифицированный порт­ландцемент применяют для устройства конструкций, к которым предъявляются особые требования в отношении морозостойкости или водонепроницаемости.

Гидрофобный портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гидрофобными добавками в виде органических ве­ществ (мылонафта, олеиновой кислоты, асидола). Добавки вво­дятся в зависимости от их вида в количестве 0, 06-0, 3% от веса цемента. Эти вещества образуют на цементных зернах гидрофоб­ные (не смачивающиеся водой) пленки, препятствующие про­никновению влаги. Поэтому гидрофобный портландцемент не боится увлажнения, не слеживается и в течение длительного вре­мени почти не теряет активности. Во время приготовления бе­тонной смеси зерна заполнителей (песка, гравия или щебня) разрушают гидрофобные пленки, и цемент реагирует с водой аналогично портландцементу, набирая такую же прочность (марки 300, 400, 500 и 600).

Применяют гидрофобный портландцемент для тех же целей, что и пластифицированный.

Быстротвердеющий портландцемент обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в на­чальный период твердения. При такой же активности на 28-е сутки, как и у портландцемента, быстротвердеющий цемент уже через 24 ч твердения имеет прочность при сжатии 200, а в возрасте 3 суток - не менее 250 кг/см². Это достигается подбором трехкальциевого силиката (до 50-60%) и трехкальциевого алюмината (до 8-14%), а также повышенной добавкой гипса и более тонким помолом цемента.

Быстротвердеющий портландцемент имеет марки не ниже - 400. Применяют его при производстве сборных железобетон­ных изделий, изготовляемых без тепловлажностной обработки или с пропариванием при нормальном давлении.

Белый и цветные портландцементы имеют де­коративное назначение. Белый портландцемент изготовляют пу­тем тонкого помола белого клинкера, получаемого обжигом чистых известняков и белых глин. Обжигают сырье на беззоль­ном топливе - жидком или газообразном.
Цветные цементы получают совместным помолом белого клинкера с минеральными свето- и щелочестойкими пигментами (охра, железный сурик и др.) Применяют их для внутренней и наружной отделки зданий.

49.