Портландцемент. Химический и минералогический состав. Влияние заполнителей на свойство бетонной смеси и затвердевшего бетона, страница 2

2. Свойство портландцементов, водопотребность, сроки схватывания, активность, равномерности изменения объема, влияние

температуры на твердение бетона и разновидности портландцементов

1. Водопотребность. НГЦТ – 24-28%. Чем меньше водопотребность, тем лучше цем. С меньшей водопотребностью образуют более плотный цем. камень. Если воды больше, то пористость цем. камня выше, а прочность ниже. Водопотребность цем. можно уменьшить добавлением пластифицирующих добавок (ЛСТ). Они вводятся в количестве 0,1-0,3%. Также добавка С₃ – суперпластификатор.

2. Сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45мин, конец схватывания не позднее 10ч(12). Сроки схватывания ускоряют: Са(NO₃)₂, сульфат натрия Na₂SO₄, CaCl₂. Замедлители схватывания: ЛСТ в повышенном количестве (0,6%), сахарная потока и др. На скорость схватывания влияет водоцементное отношение. Чем больше воды схватывание удлиняется. Чем выше температура схватывания ускоряется. Также оказывает влияние тонкость помола, чем тоньше тонкость помола, тем сроки схватывания меньше.

3. Равномерность изменения объема. Если СаО более 1-2% (пережег) – увеличивается в объеме, разрушается цементный камень.

4. Прочность. Согласно ГОСТу 10.178-75 цем. подразделяется на марки: 400, 500, 550, 600 – нормируемое значение прочности. По ГОСТу 30.515-97 – классы. Определяется прочность на изгиб и на сжатие. Прочность цем. во времени изменяется по лагорифмической зависимости. Через трое суток она составляет 35%, через 7 суток 65%, через 90 суток – 125%, через год – 150% от марочной. Твердение цем. продолжается годы и может превысить марочную прочность в 2-3 раза. На прочность оказывает влияние минералогический состав портланцементного клинкера. Наибольшую конечную прочность имеют цем. с повышенным содержанием минерала С₃S, наименьшая прочность у п/ц с высоким содержание в клинкере С₂S. Активность (фактическая прочность) п/ц зависит от тонкости помола.

Температура среды существенно оказывает влияние на скорости твердения п/ц. Ускоряются реакции, цеме. камень быстрее набирает прочность. Обычно пропаривают при 70-100ºС. Еще быстрее набирает прочность цем. камень при повышенной температуре и в автоклавах. При t-ре от 0 до 8ºС твердение п/ц замедляется, а ниже 0ºС при замерзании воды вообще прекращается. При отрицательных температурах применяют противоморозные добавки: NaNO₂,  K₂CO₃, хлористые соли.

Быстротвердеющий цемент (БТЦ) и особыстротвердеющий цемент (ОБТЦ).

В БТЦ при помоле клинкера допускается вводить не более 20% активных минеральных добавок осадочного происхождения, не более 15% тонкомолотых шлаков и глиежа. В БТЦ должно быть С₃S+C₃A от 60-65%; MgО не более 5%; содержание свободной СаО не более 0,5%; дозировка гипса в пересчете на SO₃ не более 3,5%. Помол сырьевых материалов должен происходить до остатка на сите №008 не более 3-5%. Коэффициент насыщения повышен (0,9-0,92). Обжиг ведут как можно быстрее и при несколько большей температуре. Чаще всего обжигают в длинных вращающихся печах на короткой зоне спекания. Скорость нарастания прочности сказывается первые трое суток твердения. Лучше всего нарастания прочности наблюдается, если размер зерен после размола колеблится от 0 до 20мкм. По данным ученым прочность в сутки дает фракция 10мкм, в трое суток до 30мкм. Через трое суток прочность БТЦ≈60-70% от марочной. По ГОСТу предел прочности при испытании балочек через трое суток для марки 400 – изгиб 4МПа, сжатие 25МПа. Для марки 500 – изгиб 4,5МПа, сжатие 28МПа. БТЦ размалывают от 3500 до 4000 см²/г. Прочность БТЦ возрастает при тепловой обработке при 70-80ºС. За 4 часа прочность может достигнуть до 70-80% от марочной. БТЦ целесообразно применять для высокопрочных и преднапряженных конструкциях; при монолитном строительстве. Цементы экстракласса через 4-10 часов твердения при температуре 10-15ºС дают прочность 30-50% от марочной.

Сульфатостойкие. Согласно ГОСТу к сульфатостойким цементам относятся собственно – сульфатостойкий цемент; сульфатостойкий цемент с минеральными добавками; сульфатостойкий шлакопортландцемент; пуцалановый портландцемент. Все данные цементы имеют нормируемый минеральный состав с добавками и без них. У них должен быть невысокий глиноземистыймодуль и невысокий коэффициент насыщения, но повышенный силикатный модуль, пониженное содержание С₃А и меньше соотношение между С₃S и C₂S. В сульфатостойкие цементы можно вводить гранулированные доменные шлаки в количестве от 10 до 20%, но с содержанием Al₂O₃ не более 8%. Белые и цветные цементы. Для получения белого цемента требуется ограничение в сырье следующих соединений Fe₂O₃ не более 0,25-0,35%, MnO – 0,05-0,15%, кроме того ограничивается содержание Cr₂О₃. В известковом компоненте количество Fe₂O₃ не более 0,15%. Производство белого цемента связано с изменением технологического процесса: убирается цепная завеса, увеличивается t-ра обжига. Для снижения этой t-ры вводят вводят минерализаторы CaF₂ и Na₂SiF₆ в количестве 1%. При выходе из печи клинкер резко охлаждают в воде или в слабом растворе уксусной кислоты. В печи поддерживают слабо-востановительную среду для перехода Fe³⁺ в Fe²⁺.