Цемент 42 5

Цемент 42 5

Состав

Портландцемент — вяжущее вещество, обладающее гидравлическими свойствами, состоящее из портландцементного клинкера, гипса и добавок.

Портландцемент характеризуют следующими способами:
по химическому составу: общему (валовому) содержанию в цементе химических элементов, представленных в оксидной форме. Обычно в портландцементе определяют содержание СаО, SiO2, AI2O3, Fe2O3, MgO, К2О, Na2O, SO3, а также ионов Cl-. Такая характеристика является малоинформативной с позиций прогнозирования свойств цемента, поскольку содержание химического элемента не соотносится с определёнными фазовыми составляющими цемента; например, содержание диоксида кремния (SiO2), связанного в силикаты кальция, суммируется с количеством кремнезёма, входящего в состав гидравлической добавки без учёта распределения их в этих составляющих цемента. Тем не менее, при сертификации цемента такую характеристику применяют.
по вещественному составу: содержанию клинкера, гипса и добавок в массовых %. При этом обычно указывается не только содержание добавок, но и их тип (шлак, зола, трепел и т.д.). Во многих случаях дополнительно приводят химический состав портландцементного клинкера, на основе которого произведён портландцемент. Химический состав клинкера характеризуют содержанием химических элементов в оксидной форме, в виде модульных характеристик (n, р) и коэффициента насыщения (КН), а также в виде расчётного минералогического состава клинкера.
по фактическому фазово-минералогическому составу цемента: содержанию основных минералов и фаз, определённому инструментальными методами физико-химического анализа — петрографическим, рентгенофазовым и др. В этом случае состав цемента, наряду с фазами клинкера (алит, белит, алюмоферрит, алюминат), характеризуется содержанием минералов и фаз, входящих также в состав гипса и добавок. Такой способ характеристики состава цемента наиболее информативен с позиций прогнозирования его свойств, однако ограничено доступен производственным лабораториям.

Классы прочности

Класс прочности — условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности в максимальные сроки, установленные нормативным документом.

Как характеристика прочности цемента класс прочности, например, по ГОСТ 30744, определяется параллельно или вместо марки цемента. В дальнейшем, при изменении нормативной документации с целью её приближения к европейским нормам (EN-197), класс прочности полностью заменит марку цемента. В соответствии с ГОСТ 30515, цементы по прочности при сжатии и средним значениям нормируемой стандартной прочности подразделяют на классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5. Эти классы прочности примерно соответствуют маркам 300, 400, 500 и 600 действующего стандарта ГОСТ 10178. Кроме пределов верхнего и нижнего значений 28 суточной прочности при сжатии (прочность при изгибе не определяется), для отнесения цемента к определённому классу прочности необходимо обеспечить значение ранней прочности (2-х или 7-и суточной). Цементы класса прочности 32,5 и выше могут выпускаться в виде быстро-твердеющих цементов при их соответствии требованиям к быстротвердеющим цементам в ранние сроки (2 сут.): 32,5Б > 10 МПа, 42,5Б >20 МПа и 52,5Б>30 МПа. См. также ГОСТ 31108.

Марка портландцемента

Марка портландцемента — условное обозначение, выражающее минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных, твердевших и испытанных в условиях и в сроки, установленные нормативной документацией (ГОСТ 10178, ГОСТ310). Марку портландцемента получают путём округления в низшую сторону до целых значений (400, 500, 550 и 600) прочностного ряда в кг/см2, определяемого соответствующим стандартом (например, в данном случае, ГОСТ 10178), величин прочности при сжатии образцов — половинок призм размером 4x4x16 см, предварительно испытанных на прочность при изгибе в возрасте 28 сут. Образцы изготавливаются (ГОСТ 310) из растворной смеси 1:3 на стандартном нормальном песке при В/Ц близком к 0,40, хранятся до испытаний в течение суток при влажности не менее 90%, а затем до 28 сут. в воде при температуре 20±2°С.

Для отнесения цемента к определённой марке, кроме нормируемых значений прочности при сжатии в возрасте 28 сут, должны быть также определены нормируемые значения прочности при изгибе, а для быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента, кроме прочности в 28 сут., также нормируемые значения прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 сут.

Кроме предусмотренных ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 и 600, производитель цемента по техническим условиям может выпускать цементы более низких (300, 200) или более высоких марок (700 и выше).

Наряду с характеристикой прочности цемента путём отнесения его к той или иной марке, нормативные документы (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108} предусматривают возможность отнесения цемента к определённому классу прочности.

Быстротвердеющий портландцемент

Быстротвердеющий портландцемент — цемент на основе портландцементного клинкера, обеспечивающий получение (в нормальных условиях твердения) нормативных значений прочности образцов в ранние сроки (2-3 суток), наряду с прочностью в возрасте 28 суток. По ГОСТ 10178 к быстротвердеющим цементам (Б) относят портландцементы с минеральными добавками (ПЦД20-Б) и шлакопортландцементы (ШПЦ-Б), соответствующие следующим показателям прочности:

Цемент Предел прочности, МПа
При изгибе При сжатии
3 суток 28 суток 3 суток 28 суток
ПЦ 400 Д20-Б 3,9 5,4 24,5 39,2
ГШ 500 Д20-Б 4,4 5,9 27,5 49,0
ШТТЦ 400-Б 3,4 5,4 21,5 39,2

В ряде случаев, требованиям повышенной начальной прочности, характерной для быстротвердеющих цементов, отвечают рядовые высокопрочные цементы.

По проектам российских стандартов (ГОСТ 31108-2003), приближенных к европейским нормам (EN), для быстротвердеющих цементов нормируется повышенная, по сравнению с нормально твердеющими цементами, прочность при сжатии в возрасте 2 сут., а также прочность при сжатии в 28 сут. По стандарту EN-197 начальная прочность (2 сут.) для быстротвердеющего цемента R класса прочности 32,5 R должна превышать 10 МПа, для класса прочности 42,5 R — 20 МПа, а для 52,5 R — 30 МПа.

По уровню строительно-технических свойств быстротвердеющие цементы, кроме темпа набора прочности (обеспечение прочности в 2-3 сут.), не отличаются от рядовых портландцементов той же марки (класса прочности).

К специфическим особенностям таких цементов можно отнести лишь их пониженную воздухостойкость (атмосферостойкость), обусловленную их высокой удельной поверхностью.

Производство этого типа цементов основывается на обеспечении более высокой тонкости помола (по сравнению с рядовыми) цементов, нормировании вещественного состава (содержание и вид гидравлических добавок) и оптимизации минералогического состава клинкеров.

Применительно к составам сухих строительных смесей использование быстротвердеющих цементов может быть предпочтительнее применения рядовых цементов тех же марок (класса прочности) для многих рецептур: шпатлёвок, клеёв, ремонтных, гидроизоляционных и др., однако производитель сухих смесей при разработке рецептур и регламентации сроков хранения смесей должен учесть вероятность более быстрой потери активности таких цементов во времени.

Высокопрочные портландцементы

Высокопрочные портландцементы — цементы на основе портландцементного клинкера, обеспечивающие получение в нормальных условиях твердения значения предела прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток твердения, превышающие 50 МПа, что соответствует марке 500 и выше (ГОСТ 10178) или классу прочности 52,5 и выше (ГОСТ 30515).

Такая оценка цементов по прочности достаточно условна: она характеризует только потенциальную способность цемента образовывать высокопрочный камень (раствор, бетон). Следует иметь в виду, что прямая зависимость прочности раствора и бетона от значения прочности (активности) цемента наблюдается только при особых условиях. Кроме активности цемента, прочность искусственного камня зависит от многих факторов: содержания, вида и свойств заполнителей, значения В/Ц и др., и, например, на основе цемента марки 500 может быть приготовлен бетон как марки 200, так и марки 700.

Высокопрочные портландцементы чаще всего являются бездобавочными, или содержат небольшое количество активной гидравлической добавки (5-7%). Условия получения таких цементов: нормирование минералогического состава клинкера (применение алитово-алюминатных клинкеров), обеспечение высокой удельной поверхности цемента (450 мг/кг и более), обеспечение оптимального гранулометрического состава, получение клинкеров определённого структурного типа и др.

Высокопрочные цементы, характеризующиеся активностью, превышающей нормированные показатели (например, по ГОСТ 10178), могут выпускаться производителем цемента по техническим условиям (ТУ), в соответствии с которыми может предусматриваться выпуск цементов марок 700 и выше.

Свойства высокопрочных портландцементе в отличаются от свойств рядовых портландцементов; помимо более высокой прочности в 28 суток, в большинстве случаев такие цементы характеризуются более высокой прочностью в ранние сроки твердения, быстрым темпом набора прочности, а также, при правильном подборе состава растворов и бетонов, более высокой морозостойкостью, коррозионной устойчивостью, низкой водопроницаемостью. Для высокопрочных цементов (500, 550 и 600) по ГОСТ 10178 прочность в ранние сроки твердения не нормируется, однако в проектах стандартов, приближённых к европейским нормам (ГОСТ 31108-2003), для них нормируется значение прочности в ранние сроки твердения (2 или 7 сут.). Цементы, характеризующиеся более высокой ранней прочностью, чем это предусмотрено для рядовых цементов, относят к быстротвердеющим.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, продукт совместного размола портландцементного клинкера гипса и активной минеральной пуццолановой добавки или смешения тех же раздельно размолотых компонентов.

Высокая коррозионная стойкость цементного камня на пуццолановом портландцементе к действию пресных и минерализованных вод, в том числе к сульфатной коррозии, явились основой для отнесения этого цемента к группе «сульфатостойких» — ГОСТ 22266.

Содержание пуццолановой добавки в таком цементе находится в пределах 20-40%. При твердении пуццолановых портландцементов цементный камень характеризуется низким содержанием Са(ОН) 2 и пониженной основностью цементного геля.

Пуццолановые портландцементы характеризуются несколько более низкой, чем у портландцемента, плотностью (2,7-2,9 г/см3), повышенной нормальной густотой цементного теста (30% и более), замедленной скоростью твердения в начальные сроки, особенно при низких положительных температурах (

Основные области применения пуццолановых портландцементов — подземные и подводные конструкции, подвергающиеся действию пресных и минерализованных вод, в том числе сульфатных: плотины, шлюзы, каналы, туннели, фундаменты и подвалы промышленных и гражданских зданий. Ограничения использования такого цемента распространяются на сооружения, находящиеся в зоне переменного воздействия воды, и подвергающиеся попеременному увлажнению-высыханию и замораживанию-оттаиванию.

Специфические свойства пуццоланового портландцемента ограничивают области его применения в составе сухих строительных смесей теми видами смесей, которые предназначены преимущественно для службы в условиях постоянной влажности и в воде (подземные и подводные конструкции).

Цветные портландцементы

Цветные портландцементы — цементы, получаемые совместным размолом белого портландцементного клинкера, гипса, минеральных или органических пигментов и активных минеральных добавок.

Цемент, выпускаемый по ГОСТ 15825, соответствует цветам: красному, жёлтому, зелёному, голубому, розовому, коричневому и чёрному, для производства которых используются природные и искусственные пигменты: минеральные, а для голубого и зелёного цветов — щелочестойкие органические по соответствующей нормативной документации. Содержание пигмента в цветных цементах ограничивается 15% для минеральных и 0,5% — для органических пигментов. Суммарное содержание пигментов и активных добавок в цементе не должно превышать 20%. Кроме цвета, светостойкости и щелочестойкости, для цветных цементов определяют уровень строительно-технических свойств. Цветные цементы по ГОСТ 15825 выпускают марок 300, 400 и 500. По уровню строительно-технических свойств эти цементы соответствуют рядовым портландцементам тех же марок.

Цветные цементы, выпускаемые производителями по техническим условиям, характеризуются более широкой цветовой гаммой и получают их, как правило, не путём совместного размола белых клинкеров с пигментами, а смешением готового белого портландцемента и пигментов. Основным условием производства таких цементов является обеспечение тщательной диспергации пигмента при смешении компонентов.

Цветные цементы при производстве сухих смесей применяют для производства цветных затирок для укладки облицовочных плиток, цветных цементных декоративных растворных и бетонных смесей, штукатурок, шпатлёвок. Применение цветных цементов при производстве сухих смесей предпочтительнее использования в качестве компонентов сухих смесей белых цементов и пигментов с позиций обеспечения лучшего диспергирования пигмента в сухой смеси.

Гидратация портландцемента

Твердение портландцемента, т. е. его последовательное превращение после смешивания с водой (затворения) в начале в пластичное тесто, затем потеря тестом пластичности (схватывание) и его последующее твердение (формирование искусственного камня) является сложным и многостадийным физико-химическим процессом, основанным на химическом взаимодействии фазовых составляющих цемента и воды (гидратации цемента). В ходе гидратации цемента безводные клинкерные минералы — силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция превращаются в соответствующие кристаллогидраты — гидросиликаты, гидроалюминаты, гидроферриты кальция, гидроксид кальция. Например, гидратация основной фазы портландцемента — алита, являющегося носителем основных свойств и определённым «символом» портландцемента, происходит по следующей условной схеме реакции гидролитического разложения:

2Ca3SiO5 + 6Н2О -> Ca3Si2O*3H2O + ЗСа(ОН)2.

При обычных условиях твердения -70% C3S гидратируется за 28 сут., а полная гидратация этой фазовой составляющей цемента может наступить за 1 год и более. По аналогичной схеме гидратируется второй силикат портландцемента — белит (СЭ5), однако, его гидратация протекает медленнее (степень гидратации за 28 сут. -30%), и в результате гидролиза образуется меньшее количество гидроксида кальция (СН). Продуктами реакций гидратации являются слабозакристаллизованные (почти аморфные) гидросиликаты кальция, обладающие свойствами геля, и гидроксид кальция (СН). Гидросиликаты кальция (аморфные или слабозакристаллизованные), образующиеся при гидратации C2S и C3S, фактически не соответствуют какому-либо определённому соединению, а имеют обширную область составов, обозначаемую общим понятием — гель С-S-H. Поскольку портландцемент полиминерален и, кроме силикатов кальция, содержит алюминатные, ферритные и сульфатные фазы, реальные продукты гидратации цемента ещё более сложны, они представляют собой тонкую смесь C-S-H геля с продуктами гидратации и взаимодействия алюминатных, ферритных и сульфатных фаз (фазы AFm и AFt). Иногда продукты гидратации цемента обобщают и называют цементным гелем, хотя фактически, кроме действительно слабозакристаллизованных (гелевидных) гидросиликатных и гидроалюминатных фаз, они включают достаточно крупные кристаллы портландита Са(ОН)2.

Сроки схватывания портландцемента

Сроки схватывания портландцемента — время потери пластичности цементного теста нормальной густоты, определяемое по погружению иглы прибора Вика (ГОСТ 310). Этот показатель нормируется по ГОСТ 10178 как начало схватывания (не ранее 45 мин.) и конец схватывания (не позднее 10 ч) и является важным параметром, поскольку он связан с таким свойством растворных смесей, как живучесть.

Цементы, сроки схватывания которых выходят за нормируемые пределы, относятся к быстросхватывающимся ил и, в некоторых случаях, к цементам с «ложным схватыванием». Определённые неудобства вызывает применение медленно схватывающихся цементов (начало схватывания более 4-5 ч).

Быстрое схватывание цементов упрощённо можно свести к практически мгновенной гидратации фазы С3А, которая замедляется при взаимодействии с гипсом, присутствующим в цементе. При недостатке гипса быстрое схватывание цементного теста приводит к необратимым последствиям — загустеванию смеси, что делает её непригодной для использования.

Факторами, определяющими сроки схватывания портландцемента, являются:
вещественный состав цемента (присутствие в цементе гидравлических или инертных добавок замедляет схватывание);
минералогический состав клинкера (цементы на основе высокоалюминатных клинкеров схватываются быстрее);
тонкость помола цемента (чем тоньше размолот цемент, тем, при прочих равных условиях, он быстрее схватывается);
содержание в цементе щелочей (Na2O+0,658K20) = R20. При высоком содержании щелочей (> 1,0%) сроки схватывания сокращаются, что может быть причиной быстрого схватывания даже при предельно допустимом содержании гипса (4% SO3);
сроки схватывания удлиняются при повышении В/Ц и при снижении температуры твердения.

При использовании сухих строительных смесей может возникнуть необходимость дополнительного регулирования сроков схватывания и обеспечения заданной живучести смеси. В этом случае применяют систему специально разработанных добавок, как ускорителей, так и замедлителей схватывания.

Строительно-технические свойства портландцемента

Строительно-технические свойства портландцемента — комплекс характеристик, определяющих условия (способы) применения портландцемента, а также технические характеристики и долговечность цементного камня. Поскольку цемент при его практическом применении претерпевает фазово-минералогические превращения в ряду: цемент (порошок) — цементное тесто — цементный камень, свойства портландцемента удобно рассматривать отдельно для каждого из этих трёх состояний материала.

Так, к свойствам цементного порошка относят его состав, дисперсность (тонкость помола), эффективную и насыпную плотность, воздухостойкость, температуру при отгрузке, цвет.

Характеристиками цементного теста являются его водопотребность, соответствующая нормальной густоте цементного теста (1:0), плотность цементного теста, водоотделение (седиментация), водоудерживающая способность, сроки схватывания, живучесть, время загустевания, возможность проявления «ложного схватывания», тепловыделение при гидратации цемента. В ряде случаев определяют пластифицируемость цементного теста.

Цементный камень характеризуют по абсолютному значению скорости (типу) набора прочности (сжатие, изгиб, прочность сцепления с основанием), деформациям при твердении (равномерность изменения объёма, расширение, усадка при высыхании (трещиностойкость), химическая усадка (контракция), ползучесть).

Одной из главных характеристик цементного камня является характеристика его поровой структуры (общая пористость, распределение пор по размерам). С ней связаны основные свойства цементного камня, определяющие его долговечность: проницаемость, химическая и биологическая коррозия, морозостойкость, склонность к высолообразованию. В число характеристик цементного камня входят также его термические свойства: теплопроводность, коэффициент термического расширения (КТР), огнестойкость, жаростойкость.

Вышеприведённый перечень свойств портландцемента не является исчерпывающим, т.к. каждой области применения цемента соответствует свой набор технических характеристик.

Перечисленные свойства портландцемента могут быть отнесены: к свойствам, нормируемым по нормативным документам на общестроительные или специальные цементы (например, по ГОСТ 10178) или к свойствам, определяемым факультативно (рекомендуемым), Соотношение нормируемых и факультативных свойств цемента может периодически меняться при изменении нормативных документов на цементы. Так, например, по ГОСТ 30515 к обязательным показателям качества общестроительных цементов относят: прочность при сжатии (изгибе), вещественный состав, равномерность изменения объёма, содержание MgO, SO3, Сl- в клинкере, а также активность естественных радионуклидов. Все остальные показатели качества, например: сроки схватывания, тонкость помола, подвижность цементного теста и др. является рекомендуемыми.

Далеко не каждый домашний мастер, мечтающий без посторонней помощи сделать в своем жилище ремонт, может разобраться в нюансах маркировки стройматериалов. Но не зря же на упаковках проставляются какие-то буквы и цифры, наверняка обозначающие что-то? Наибольшее недоумение вызывают марки цемента, расшифровка которых за последнее время менялась не раз. Сегодня мешки маркируют, основываясь и на старых стандартах, и на новых, приведенных в соответствие с европейскими нормами. Но покупателю, прежде всего, требуется понимать, что стоит под понятием «марка цемента» в ГОСТ 31108-2003 и как она расшифровывается в ГОСТ 10178-85.

Марка цемента по прочности

Переход на новое стандартизированное обозначение привел к тому, что производители на упаковке начали указывать три маркировки цемента. Сыпучий материал с одними и теми же показателями по прочности может обозначаться по-разному. К примеру, портландцемент без добавок:

  • М500дО – укоренившаяся на подсознательном уровне у большинства населения бывших союзных республик марка цемента;
  • ЦЕМ I 42,5Н – относится к новому обозначению;
  • СЕМ I 42,5N – к европейскому стандарту.

Подобная путаница связана с тем, что оба ГОСТа являются действующими. В новом нормативе под «маркой цемента» понимается класс его прочности при сжатии. Иными словами, марки М300-М600 соответствуют цементам классов прочности 22,5-52,5. В таблице это выглядит следующим образом.

Марка цемента выбирается, основываясь на требованиях к готовым конструкциям. Наиболее востребованным и универсальным считается портландцемент М400, так как именно этот материал считается оптимальным в соотношении цена-качество. Его используют при замесе кладочных растворов, а также бетонов для монолитных и сборных конструкций.

Важно знать, что более прочные цементы отличаются лучшими показателями по морозостойкости и влагонепроницаемости.

Расшифровка

Следует отметить, что обозначение марки цемента, к примеру – М400, никакого отношения к пропорции «четыре к одному» при замешивании раствора не имеет. Объемные или весовые части компонентов выбираются из других соображений, а именно – из требуемой марки раствора. Для штукатурных работ принимается совсем иное соотношение материалов, чем для кладки фундаментных блоков, хотя и в том, и в другом случае может использоваться одна марка цемента. Для бетонной смеси важным фактором является, также, количество щебня, используемое при замесе.

Цементы более высоких марок применяются при возведении ответственных объектов с повышенными требованиями к прочности и долговечности.

Марка портландцемента М400 означает, что при испытании экспериментального образца в виде окончательно схватившегося бетонного кубика стандартных размеров, его разрушение при воздействии сжимающей нагрузки происходит при усилии 400кг/см3. Класс прочности цемента, в этом случае, составляет 32,5. Иными словами, образец выдерживает давление 32,5МПа.

Прочность на сжатие определяется на 28 сутки после формирования экспериментального кубика. Но уже на 2(7) сутки выясняется скорость твердения некоторых образцов. В этом случае устанавливается подкласс цемента по новому ГОСТу – нормально- или быстротвердеющий.

Цемент подразделяется на марки по своей прочности. Марки цемента определяются в числовом выражении от 100 до 600, которое обозначает прочность цемента определенной марки при сжатии в 10-60 МПа. Чем выше марка цемента, тем он прочнее и дороже. Поэтому, заказывая цемент оптом, всегда обращайте внимание, какой марки цемент вам необходим. Например, цемент марки 600 применяется уже для строительства ракетных шахт.
Классы цемента также выражаются в числовом эквиваленте от 30 до 60, обозначающем прочность при сжатии. Отличие классов от марок цемента: при определении класса цемента его прочность требует 95 % обеспеченности — из 100 представленных образцов 95 должны соответствовать определенному классу цемента.

О шлакопортландцементе

Сначала разберемся, что такое портландцемент, потому что шлакопортландцемент является его разновидностью. Портландцемент — это цемент, основой которого является силикат кальция. Это широко применяемый вид цемента. Называется от английского города Потленд, где был впервые получен. Данный вид цемента, а также его различные виды — основные вяжущие строительные вещества, получаемые от тонкого помола портландцементного клинкера с гипсом и со специальными добавками. Портландцемент по своему составу различается на шлакопортландцемент, портландцемент безо всяких добавок; портландцемент с различными минеральными добавками и др.
Шлакопортландцемент — это один из видов портландцемента, гидравлическое вяжущее вещество, которое получается от одновременного либо раздельного помола портландцементного клинкера + доменных гранулированных шлаков, составляющих от общей массы 30-60 % + добавок гипса.

Технология

Шлакопортландцемент получают путем совместного тонкого помола цементного клинкера и гранулированного шлака с добавкой гипса, шлакопортландцемент можно получить и тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Предварительно гранулированный шлак сушат в сушильных барабанах. Высушенный шлак, портландцементный клинкер и гипс дозируют и направляют на помол. При совместном помоле шлаки, не сосредотачиваются в тончайших фракциях цементного порошка. Наличие крупных зерен шлака в составе шлакопортландцемента несколько замедляет процесс твердения.
Для получения каждого компонента с наиболее приемлемой для него тонкостью помола применяют раздельный способ помола клинкера и шлака. В зависимости от сравнительной сопротивляемости клинкера и шлака измельчению принимают две схемы помола. По первой клинкер предварительно измельчают сначала в первой мельнице, а затем во второй уже совместно со шлаком. Эта схема рациональна при более низкой размалываемости шлака, чем клинкера. В этом случае достигается особо тонкий помол клинкера, что ускоряет твердение шлакопортландцемента. Вторая схема предусматривает обычный совместный помол шлака и клинкера при примерно одинаковой их размалываемости. В этом случае измалываемые компоненты еще дополнительно измалывают друг друга. Высокая тонкость помола – развитая удельная поверхность – особенно важна для клинкерной части цемента. Увеличение удельной поверхности шлакопортландцемента до 3200см2/г и выше позволяет повысить прочность до прочности чистого портландцемента.

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. АКТИВНОСТЬ И МАРКИ ЦЕМЕНТА. СТРОИТЕЛЬНЫЕ СВОЙТВА

Свойства:

· Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердею­щее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измель­чения клинкера и необходимого количества гипса. Клинкер получается в результате обжига до спекания сырьевой смеси надлежащего состава, обеспечивающего преобладание в ней силикатов кальция.

· Внешний вид: тонкий порошок серовато-зеленого цвета

· Сырьевые компоненты:

1) все виды известняков независимо от содержания в них глины (например, известняк, глини­стый известняк, известковый мергель, мергель).

2) глина, с которой вводится в цемент кремнезем Si02, глинозем А12О3 и окись железа Fe203.

3) корректирующие добавки, чтобы довести до требуемой нормы содержание того или иного кислотного окисла или одновременно двух. Например, для повышения содержания Si02 добавляют трепел, опоку, маршалит, кварцевый песок, для повышения содержания Fe203 — железные руды, для повы­шения содержания А1203 — глины, богатые глиноземом, и боксит.

· Получают измельчением клинкера (3/4 известняка и ¼ глины) с гипсом (3%), может выпускаться с активными минеральными добавками в количестве до 15% от веса цемента.

· По производству и применению портландцемент занимает 1 место среди всех других вяжущих веществ.

Схватывание и твердение:

Твердение — это процесс постепенного нарастания меха­нической прочности цементного камня. В результате твердения в це­ментном камне образуются новые соединения, отсутствующие в цемент­ном клинкере.

Различают 3 периода твердения портландцемента:

1— растворение или подготовительный период.

При воздействии воды на поверхность зерен цемента вначале происходит растворение клинкерных минералов. Клинкерные соединения обладают весьма малой растворимостью, и поэтому водный раствор очень быстро оказывается насыщенным. В момент полного насыщения молекулы воды взаимодействуют с твердыми состав­ляющими цемента без перехода последних в раствор. При этом происходят химические реакции гидролиза и гидратации.

2 — все новые вещества образуют коллоидную систему, в которой высокодисперсная твердая фаза адсорбционио оказывает значительное количество воды. Этот период взаимодействия цемента с водой, когда образуется кол­лоидная система.и цементное тесто начинает загустевать (период схватывания), назы­вают периодом коллоидации..

3 — Вслед за периодом схватывания (от начала его до конца) наступает твердение — переход цементного теста в камневидное состояние с посте­пенным повышением прочности цементного камня.

Период, в течение которого про­исходит твердение цементного камня назыв. периодом кристал­лизации.

Твердение цементного камня протекает интенсивнее во влажной среде и положительной температуре.

Портландцемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината, но в дальнейшем прирост прочности такого це­мента замедляется. Цементы, содержащие много двухкальциевого силиката, наоборот, в раннем возрасте твердеют медленно, а затем нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. При благоприятных условиях твердения (положительная темпе­ратура и влажность среды) время нарастания прочности значительно сокращается.

Использование:Его широко используют для получения сборного и монолитного бетона и железобетона в про­мышленном, жилищном, гидротехническом, дорожном и других отраслях строительства.

Предел прочности цементного раствора при сжатии в возрасте 28 суток называют активностью цемента.

Физические и механические свойства цемента

Удельный вес портландцемента в зависимости от химиче­ского и фазового состава, а также различных добавок колеблется в пре­делах 3,0—3,2 г/см8.

Насыпной объемный вес П в рыхлом состоянии составляет 900—1100 кг/м\ а в уплотненном — 1400—1700 кг/м3.

Водопотребность и нормальная густота теста.

Под водопотребностью вяжущего вещества понимают то количество воды, которое необходимо ввести в него для получения теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста ус­ловно называется такая консистенция, при которой на приборе Вика пестик погружается, в него на определенную, нормированную стандар­том глубину. Водопотребность портландцементов колеблется обычно в пределах 24—28%. Он обладает низкой водопотребностью по сравне­нию с другими вяжущими веществами.

Сроки схватывания цемента. Процесс схватывания цемента заключается в потере подвижности цементного теста. Под началом схватывания подразумевается начало загустевания теста, что практически определяется по погружению иглы на приборе Вика с нагрузкой на нее 300 г на глубину, предусмотренную ГОСТом.

За конец схватывания принимается такое состояние теста, когда подвижность его полностью потеряна, т. е. тесто приобрело твердое состояние, но прочность его незначительна.

Равномерность изменения объема. При неравномерном изменении объема снижается не только предел прочности, но и разрушается цементный камень.

Тонкость помола цемента влияет на скорость схватыва­ния и твердения, а также на прочность цементного камня. Чем тоньше измельчен цементный клинкер, тем быстрее и полнее протекает взаимо­действие цемента с водой и тем выше будет его прочность, однако очень мелкий помол приводит к снижению некоторых свойств цемента.

Тонкость помола цемента можно определитедвумя способами: ситовым анализом или определением его удельной поверхности. В первом случае через сито должно проходить не менее 85% портландцемента от веса пробы. Средний размер зерен цемента равен примерно 15—20 мк.

Тепловыделение при схватывании и твер­дении цемента. Взаимодействие портландцемента с водой сопровождается выделением тепла. Количество тепла, выделяемое портландцементом при его гидратации, зависит от ряда факторов. В первую очередь от его минералогического состава. Практически 1 кг портландцемента в бетоне выделяет за 7 су­ток 30—65 ккал тепла в зависимости от марки цемента.

Механическая прочность портландцемента характеризуется пределом прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 40x40x160 мм из цементного раствора состава 11 : 3 (одна весовая часть цемента и три части нормального вольского песка) при водоцементном отношении не менее 0,40. Испытание образ­цов производится после 28-суточного хранения в воде.

Марки портландцемента 300, 400, 500, 600. Марки цемента определяют по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях.

Активность и марку Ц определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4X4X16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1 :3 (по массе) и ВЦ = 0,4, через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут — в воде комнатной температуры). Образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — на сжатие.
Активностьюназывают предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцементы подразделяют на марки М400, М500, М550 и М600. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточ-ная. Цемент, которому присвоен государственный Знак качества, должен обладать стабильными показателями прочности при сжатии, коэффициент вариации прочности для цемента М300 и М400 — не более 5 %, М500, М550 и М600 — не более 3 %.

7. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Ряд цемен­тов отличаются от обычного составом, специальными свойствами и рациональными областями применения:

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из портландцементного клинкера. Содержание трех кальциевого силиката в клинкере недолжно превышать 50%, а трехкальциевого алюмината — 5%. Он обладает повышенной сульфатостойкостью и умеренной тепловой гидратацией.

Сульфатостойкий портландцемент предназначен для изготовления бетонных и ж/б конструкций наружных гидротехнических и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии при одновременном систематически переменном увлажнении и высыхании либо замораживании и оттаивании.

Высокая стойкость этого цемента в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии он содержит небольшое количество высокоосновных гидроалюминатов кальция, чем устраняется возмож­ность образования гидросульфоалюмината кальция, вызывающего коррозию портландцемента, а также замедляется коррозионный процесс вследствие ограниченного содержания в клинкере трехкальцие­вого силиката.

Этот портландцемент целесообразнее всего применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздей­ствия сульфатных вод и переменного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения.

Сульф.стойкий цемент отличается от обычного пониженным тепловыделением и выпускается двух марок: 300 и 400.

Пластифицированный портландцемент отличается от обычного способностью придавать растворным бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвер­девшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость и проч­ность бетона. Это достигается снижением водоцементного отношения при сохранении заданной подвижности бетонной смеси.

Изготовляют этот цемент путем введения в портландцемент при его помоле пластифицирующей поверхностно-активной добавки в виде концентрата сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,15—0,25% от веса цемента в пересчете на сухое вещество.

Пластифицированный портландцемент применяют для тех бетонных и ж/б конструкций и сооружений, которые подвергаются систематическому замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию (в мягкой воде).

Этот цемент наряду с портландцементом применяют в основном для изготовления монолитных бетонных и ж/б конструкций.

Гидрофобный портландцемент отличается от портландцемента по­ниженной гигроскопичностью при хранении в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость. Получают его путем совместного измельчения обычного портландцементного клинкера с гидрофобными добавками, такими, как мылонафт, асидол, олеиновая кислота и др. Добавки вводят, в зависи­мости от их вида, в количестве 0,06—0,30% от веса цемента. Во время перемешивания растворной или бетонной смеси гидрофоб­ные пленки легко ликвидируются с поверхности частиц зернами запол­нителей, в результате чего смесь приобретает способность нормально схватываться и твердеть.

Растворы и бетоны на гидрофобном цементе имеют меньшую водо­проницаемость и повышенную морозостойкость. Гидрофобный цемент выпускается четырех марок: 300, 400, 500 и 600.

8. БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЙ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. СВОЙСТВА. ПРИМЕНЕНИЕ

БТЦ отличается от обычного более быстрым набором прочности, в первые3 суток. Быстрое твердение достигается за счет применения при его получении клинкера с повышенным содержанием активных минералов (до 10 %) и более тонкого помола цемента.

Разновидностью БТЦ является особо быстротвердеющий портландцемент, кот. хар-ся не только большой скоростью твердения, во и высокой маркой (600-700). Введение минеральных добавок не допускается БТЦ применяют при массовом производстве сборных ж/бетонных изделии, и при зимних бетонных работах.

БТЦ обладает более интен­сивным, чём обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения, что достигается путем более тонкого помола цемента и ре­гулирования его химического и минералогического состава, а также особенностью технологического процесса.

Быстротвердеющий портландцемент предназначают для изготовления высокопрочных обычных и предварительно напряженных железо­бетонных изделий и конструкций в заводских и полигонных условиях. Это дает возможность значительно сократить потребность в металличе­ских формах, а в отдельных случаях отказаться и от тепловой обра­ботки изделий.

Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 436 | Нарушение авторских прав

Читайте в этой же книге:КЛАССИФИКАЦИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ | ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ | РАСШИРЯЮЩИЕСЯ И БЕЗУСАДОЧНЫЕ ЦЕМЕНТЫ. СВОЙСТВА. ПРИМЕНЕНИЕ | СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ. | РАСТВОРЫ ДЛЯ НАРУЖНЫХ И ВНУТРЕННИХ ШТУКАТУРОК. | ДЕКОРАТИВНЫЕ РАСТВОРЫ. | КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ. ЗНАЧЕНИЕ БЕТОНА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И АРХИТЕКТУРЕ. | БЕТОН ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. | ЛЕГКИЙ БЕТОН. ВИДЫ .СВОЙСТВА. ПРИМЕНЕНИЕ. | АСБОЦЕМЕНТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ. ВИДЫ. ПРИМЕНЕНИЕ. |

Виды и марки цемента и их применение.

О цементе человек знает с давних пор. До его появления люди использовали в скрепляющих растворах при кладке кирпичей и каменных блоков самые различные добавки: гипс, известь, глину, сырые яйца. Но такие связующие компоненты не позволяли растворам быстро затвердевать, держали не прочно, вымывались дождями. В древнем Риме пробовали смешивать сразу несколько компонентов, добавляя к извести глину, толченый камень и вулканический пепел. При добавлении воды римляне добились желаемого эффекта, получив нерастворимое соединение.
В средних веках строители, обжигая известь, научились из нее делать цемент, а смешивая с глиной в одинаковых соотношениях, получали достаточно крепкие и прочные соединения. Эксперименты по улучшению его качества продолжались до 19 века. Вот тогда и нашли идеальную пропорцию в соотношении: 75% извести и 25% глины. Была найдена температура обжига для получения прочного соединения извести и оксидов, не менее 1450 градусов. Первый завод в России по производству цемента заработал в 1856 году, а один из самых крупных на настоящее время — Новоросцемент, в 2012 году отметит своё 130-ти летие. С тех пор данный материал используется везде.
Известняк и глина добываются в карьерах. Добытое сырье для получения цемента тщательно измельчается и перемешивается. От соблюдения пропорций будет зависеть качество полученного продукта. Современные заводы оснащены компьютерной техникой, которая осуществляет контроль пропорций.
Смесь таких двух компонентов, как глина и известь, поступают в печь, имеющую цилиндрическую форму. При медленном вращении печи, компоненты смеси спекаются в комковатую, однородную массу, называемую клинкером. Затем клинкер загружают в мельницы для измельчения, добавляя гипс не более 6%. При помоле клинкера, на выходе получают навальный цемент. Чем мельче помол, тем качественнее цемент, тем быстрее будет затвердевать раствор. При обжиге добавляют добавки из доменного шлака и оксида магния.
Цемент — это сыпучий тонкомолотый порошок, серого цвета, не имеющий запаха, и подразделяется на марки. Его марки обозначают цифрами от 100 до 600. Чем выше число, тем качественнее и прочнее материал. Для определения марки, изготавливается образец 40х40х160 из цемента и песка соотношением 1:3.

Путем сжатия или изгиба этого образца и определяется марка материала. К примеру, цемент марки М500 может выдерживать нагрузку до 500кг на м3. Самым прочным является цемент м600, поэтому его используют в строительстве военных объектов. В маркировке цемента встречается буква ‘Д’ с цифрами, которая означает, что в данной партии товара содержатся добавки. Этот материал производится согласно существующим строительным нормам и правил (СНиП) и ГОСТам.
Широкое применение находят марки 350, 400, 500. Буквы ‘ПЦ’ перед цифрами обозначают портландцемент, например: ПЦ500 Д20 — означает, что в данной партии продукции содержится 20% добавок.
Различают виды портландцемента: сульфатостойкий, гидрофобный, быстротвердеющий, пластифицированный.
Сульфатостойкий предназначен для гидросооружений, которые подвергаются замораживанию и оттаиванию в водной среде, так как обладает повышенной сульфатостойкостью. Производятся марки 300, 400.
Гидрофобный относится к сильно измельченному портландцементу с добавлением гипса и гидрофобных поверхностно-активных добавок (асидола, олеиновой кислоты, синтетических жирных кислот). Добавки образуют защитную оболочку на частицах цемента, тем самым повышая сопротивление к коррозии, и придают морозостойкость. Находит применение в легких и ячеистых бетонах.
Быстротвердеющий относится к средне измельченному цементу, и предназначается для ремонтных работ.
Пластифицированный производится путем добавления поверхностно-активного вещества: 0,25% сульфатно-спиртовой барды. Оно делает бетонную смесь более пластичной.
Белый получается в результате дополнительного отбеливания клинкера. Применяют для отделочных, скульптурных и фасадных работ.
Глиноземистый производят путем обжига смеси, богатой глиноземом, он не подлежит смешиванию с другими видами цемента, не подходит для жаркого климата, способен выдерживать воздействия агрессивных сред. Применяют в основном для работ в зимнее время.
Водонепроницаемый, расширяющийся цемент получают путем добавки гипса и кальция в глиноземистый цемент. Такой вид материала затвердевает за 10 минут, и используется в условиях повышенной влажности.
Кроме перечисленных, существуют еще несколько видов цемента: магнезиальный, шлаковый, цветной, кислотоустойчивый. Все они находят применение в отдельных случаях. А с появлением современных видов цемента открываются возможности их использования повсеместно.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *