Специальные виды цементов


4.3.4. Специальные виды цементов

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

Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов с высоким содержанием гидроксида алюминия и известняка при температуре 1500 – 1600 °С. Вместо бокситов, являющихся основным сырьем для производства алюминия, могут быть использованы высокоалюминатные шлаки, полученные при выплавке ферросплавов. Вследствие высокой прочности глиноземистый (высокоглиноземистый) клинкер размалывают в две стадии. Тонкомолотое вяжущее из-за преобладания в нем высокоактивных алюминатов кальция (80 – 85 %) интенсивно взаимодействует с водой при температуре (20±5) °С, набирая в первые сутки твердения 90 % марочной прочности, спустя трое суток – марку 400, 500, 600. Процесс гидратации сопровождается интенсивным выделением тепла, поэтому этот вид цемента во избежание растрескивания изделий нельзя применять при бетонировании в условиях жаркого климата, термовлажностной обработки изделий и возведения массивных монолитных конструкций. Используя высокую морозо- и коррозионную стойкость (за исключением действия щелочей), глиноземистый цемент находит применение при изготовлении конструкций, работающих в жестких условиях эксплуатации, а также для выполнения аварийных работ, тампонирования нефтяных и газовых скважин. Так как этот вид вяжущего обладает высокой термостойкостью (до 1400 °С), то в сочетании с жаростойкими заполнителями на его основе получают бетоны, эксплуатируемые при температуре до 1200 °С. Вследствие низкой щелочестойкости этот цемент нельзя смешивать с известью и портландцементом, в то время как сочетание его с гипсом и гидроалюминатами кальция позволяет получить расширяющийся и безусадочный цементы.

Усадка цементного камня при взаимодействии портландцемента с водой, сопровождаемая появлением микротрещин и нарушением целостности поверхностного слоя изделия, относится к отрицательным свойствам этого гидравлического вяжущего. Особенно это недопустимо при замоноличивании швов (стыков) в крупнопанельном домостроении, в гидротехническом строительстве, при возведении емкостей для хранения жидкостей и газов, изготовлении напорных труб. В связи с этим были созданы многокомпонентные вяжущие, обеспечивающие при твердении в воде и воздушно-влажностных условиях увеличение объема, а при ограничении их расширения – уплотнение и самонапряжение цементного камня. В зависимости от степени расширения к таким вяжущим относят безусадочный, расширяющийся и напрягающий цементы. Эффект расширения зависит от состава вяжущего и физико-химических свойств продуктов его гидратации. Безусадочный цемент получают совместным помолом или тщательным смешиванием, например, глиноземистого цемента, полуводного гипса и гидроалюминатов кальция. Начало схватывания цементов 1 – 2 мин, конец – 5 – 10 мин. В трехсуточном возрасте цементный камень достигает 60 – 80 % марочной прочности. Линейное расширение цементного камня составляет десятые доли процента. Используют этот цемент в тех случаях, когда хотят исключить усадочные деформации, – омоноличивание стыков.

Расширяющиеся цементы имеют большое количество разнообразных составов, обеспечивающих в процессе твердения объемное и линейное расширение цементного камня до 0,25 %. Наиболее широко используются следующие: портландцементный клинкер, высокоглиноземистый доменный шлак и двуводный гипс, а также глиноземистый шлак в сочетании с двуводным гипсом.

Механизм расширения этих систем связан с целенаправленным образованием крупнокристаллических продуктов гидратации, приводящих к расширению всей еще достаточно пластичной системы до набора прочности. Марка цементов 400 и 500. Основное применение – изготовление напорных железобетонных труб и емкостей для хранения воды и нефтепродуктов.

Напрягающие цементы относятся к быстросхватывающимся и быстротвердеющим минеральным вяжущим, состоящим в основном из тонкомолотой смеси портландцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака и гипса. Прочность цементного камня через 18 – 20 часов твердения составляет не ниже 200 МПа, начало схватывания 2 – 8, конец – 6 – 15 мин. Расширение в свободном состоянии составляет 3 – 4 %, в ограниченном – 0,25 – 0,75 %. Применяют эти цементы при получении преднапряженных железобетонных конструкций без предварительного натяжения арматуры.

Шлакощелочные цементы представляют собой гидравлические вяжущие вещества, состоящие из тонкомолотого гранулированного шлака и соединений щелочных металлов. Шлакощелочные цементы получают путем совместного измельчения сырья или затворением молотого гранулированного шлака концентрированным щелочесодержащим раствором. При получении шлакощелочных цементов при помоле вводят до 40 % стеклобоя или до 25 % глинистых материалов в естественном или обожженном состоянии. Этот вид вяжущего характеризуется следующими свойствами: начало схватывания от 30 мин до 1 часа, конец – 2 – 5 часов. Активность цемента составляет 400 – 1000 кгс/см2. Режим твердения разнообразен: от естественного при положительной и отрицательной температурах до термовлажностной и автоклавной обработки. Цементный камень обладает повышенной коррозионной стойкостью, морозостойкостью и способностью во влажной среде увеличивать свою прочность, поэтому шлакощелочные вяжущие наиболее эффективно использовать в гидротехническом и дорожном строительстве.

Кроме перечисленных выше цементов, полученных в основном обжигом откорректированной смеси природных материалов, все большее применение находят цементы, в состав которых входят минеральные отходы различных производств. Как показали последние исследования, эти добавки значительно повышают сульфатостойкость цементов. При производстве декоративного цемента эффективно вводить феррохромовые шлаки, которые представляют собой отходы ферросплавного производства. Использование алюмофосфатных цементов позволяет получить коррозионностойкие, жаростойкие бетоны, способные к работе при температуре до 1000 °С. Экономически целесообразно применение цементов на основе нефелинового шлака, являющегося отходом комплексной переработки при получении оксида алюминия и соды. Этот цемент имеет повышенные показатели по морозо-, коррозионной стойкости и особенно эффективен при термовлажностной обработке.

studfiles.net

40. Специальные виды портландцемента. Бтц, сульфатостойкий, шлакопортландтцемент, гидрофобный, белый и цветные цементы, их свойства и области применения.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) хар-ется более интенс. нараст. прочн. в первые 3 сут твердения. Прим-ют при изгот. сборн. вы­сокопр., обычных и предварит. напряженных ж/б изделий и констр-й. Их примен. сокращ. длит-ть тепловлажн. обработки, ускоряет оборачиваемость мет. форм. Кроме того, его следует исп-ть при ремонтных и восстан-х работах, где треб. быстрое нарастание проч­н-ти бетона и р-ра.

Гидрофобный портландцемент (ГПЦ) получают вве­дением при помоле портландцементного клинкера гидрофобизирующей добавки (поверхностно-активные орган. вещ-ва: мылонафт, асидол, синтет. жирные к-ты и др) в кол-ве 0,1—0,3 % по массе цемента. При длит. хранении со­хран-т сыпучесть и не теряет активности. Применяют в гидротехн., дор. и аэродромном строит-ве, а также при перевозке бет. и раст­в. смесей на большие расстояния.

Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) характеризуется повышенной сульфато-, морозо- и водостойкостью, пони­женным тепловыделением в процессе схватывания и твердения, а также замедленной интенсивностью тверде­ния в начальные сроки. Применяют для из­гот. бет. и ж/б констр-й на­ружн. зон гидротехн. массивных сооруж., раб-щих. в условиях многократного замораж. и оттаивания в пресной или слабоминерализованной во­де.

Шлакопортландцемент получают совместным измельчени­ем портландцементного клинкера и доменного гранули­рованного шлака с добавлением небольшого количества гипса. Выпускают марок 300, 400 и 500. Он сероватого цвета с голубоватым оттенком, содержит боль­шое кол-во мет. частиц. Плотн-ть в рыхл. сост. 1000-1300, в уплотн.—1400-1800 кг/м3; норм. густота цем. теста 26-30 %; Тепловыделение при тверде­нии не большое. Обладает большой жаро-, водо- и сульфатостойкостью. Применяют для изгот. сборн. ж/б изд.и констр., тверде-х в пропарочных камерах. Исп-ют в конст­р-ях горяч. цехов и в гидротехн. сооруж-ях, подверг-ся сульфатной агрессии. Стро­ит. кладочные и штукат. р-ры. Не реко­менд-ся попе­рем. замораж. и оттаивание или увлаж-е и высуш-е.

Белый и цветные портландцементы изготовл. из сырьевых мат-лов, характер-ся малым содер­ж. окраш-щих оксидов (железа, марганца, хро­ма), из чистых, известняков, мраморов и белых каолино­вых глин.

Белый - марки 400 и 500, по степени белизны три сорта: БЦ-1, 2 и 3.

Цветн. получ. по­молом клинкера белого портландцем. со свето- и щелочестойкими пигментами (суриком, охрой, ультрамари­ном и др).

Используют при арх.-отдел. работах, для получ. фактурного слоя стен. панелей, а также для изгот. искус­ств. мрамора и облицов. плиток.

41. Специальные виды цементов. Глинозёмистый, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающий, их свойства и области применения.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидрав­лическое вяжущее вещество, получаемое тонким измель­чением обожженной до спекания или сплавления сырье­вой смеси, богатой глиноземом. Имеет вид тонкого порошка серо-зеленого, коричневого или черн. цвета. Плот-ть в рыхл. сост.- 1000-1300, в уплотн. – 1600-1800 кг/м3; норм. густота обычно 23-28%. Тонкость помола: при просеивании ч-з сито № 008 должно проходить не менее 90 % про­бы (по массе). Сроки схватывания: нач.—не ран. чем через 30 мин, кон.—не позд­. 12 ч с мом. затвор. цем.водой. При твердении значительное тепловыделение. Марки 400, 500 и 600. Ч-з 24 ч набир. 80-90 % марочной прочн-ти. (в 3—4 раза дороже портландце­мента)

Используют при срочных ремонтных и ава­рийных работах, производстве работ в зимних условиях, для бетонных и железобетонных сооружений, подвергаю­щихся воздействию сильно минерализованных вод, по­лучения жаростойких бетонов, а также изготовления рас­ширяющегося и безусадочного цементов.

Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются способностью при твердении во влажных условиях не­сколько увеличиваться в объеме или не давать усадки.

Водонепрониц. расшир-ся цем. (ВРЦ) быстросхват-ся и быстротверд-ее гидравл. вяж. вещ-во, получ. путем совм. помола и тщат. смешива­ния измельченных глиноземистого цем., гипса и высо­коосновного гидроалюмината кальция. Нач. схват.- до 4 мин, кон. -до 10 мин с момента затворения. Лин. расширение образцов из цем. теста, тверд-х в воде в теч. 1 сут, должно быть в пределах 0,3— 1 %.

Применяют для зачеканки и гидроиз. швов тюбин­гов, раструбных соед., создания гидроизоляц. покрытий, заделки стыков и трещин в ж/б констр. и т. д. Нельзя при темпер. выше 80 °С.

Водонепрониц. безусад. цем. (ВБЦ)— быстросхват-ся и быстротверд-ее гидравл. вяж. вещ-во, получ. путем тщат. смеш-ия глиноземистого цем., полуводного гип­са и гаш. извести. Нач. схват. не ранее 1 мин, а кон. - не позднее 5 мин с момента затворения. Лин. расширение образцов из цем. теста, тверд-х в воде в теч. 1 сут, должно быть в пределах 0,01—0,1 %.

Применяют для устр-ва гидроизолирующей торкретной оболочки бет. и ж/б под­земных сооружений, эксплуат. в усл. повы­ш. влажн. (туннели, фундаменты и т. п).

studfiles.net

Специальные виды цементов

Специальные виды цементов отличаются от портландцемента используемым сырьем, технологией изготовления и, как следствие, наличием специфических свойств. К этому классу цементов относят глиноземистый, безусадочный, напрягающий, расширяющийся и шлакощелочной. Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов или высокоалюминатных шлаков и известняка при температуре 1500 – 1600 0С. 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 обусловлено высоким тепловыделением при твердении, морозо-, коррозионно- и термостойкостью (до 1400 0С). В связи со спецификой свойств 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 0С. Цемент нельзя использовать, из-за опасности растрескивания бетона, при бетонировании в жарком климате, термообработке и возведении массивных монолитных конструкций.

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 цемент при получении труб и изготовления емкостей для хранения жидкостей, третий – применяют при производстве преднапряженных железобетонных конструкций. Последнее 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 переводит 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 до 25 % в естественном или обожженном состоянии.

Вследствие высокой щелочности составы на этом гидравлическом вяжущем могут твердеть при отрицательных и положительных температурах, в автоклавах и пропарочных камерах нормального давления. Активность (марка цемента) составляет 400 – 1000 кгс/см2. Бетоны на этом цементе обладают повышенными водо-, морозо- и коррозионной стойкостью, а также способностью увеличивать прочность при эксплуатации во влажной среде, поэтому наиболее рационально его применять в дорожном и гидротехническом строительстве. Согласно стандартакачество цементовоценивают по основным и рекомендуемым показателям.

К основным относятся следующие:

  • химический, вещественный и минералогический состав;

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

  • нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водоцементное отношение, выраженное в процентах, 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 свободной СаО, термостойкость, гидрофобность и т. д.

На основании полученных результатов, которые должны соответствовать требованиям стандарта, цементу присваивают марку (300, 400, 500, 600),численно равную среднеарифметической величине предела прочности на сжатие в кгс/см2с учетом прочности на изгиб. При гарантированном значении вводят показатель – класс цемента по прочности, который принимается равным: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (МПа).

Виды минеральных вяжущих представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

studfiles.net

Специальные виды цемента

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)  – портландцемент марок М400 и 500 с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 суток твердения. БТЦ обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения. Это достигается путем более тонкого помола цемента (до удельной поверхности 3500–4000 см 2/г), а также повышенным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (60–65 %). В остальном свойства этого семейства не отличаются от свойств портландцемента. БТЦ применяют в производстве железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах. Ввиду повышенного тепловыделения его не следует использовать в массивных конструкциях.

Сульфатостойкий портландцемент применяют для получения бетонов, работающих в минерализованных и пресных водах. Его получают из клинкера нормированного минералогического состава. Введение инертных и активных минеральных добавок не допускается. Этот цемент, являясь по существу белитовым, обладает несколько замедленным твердением в начальные сроки и низким тепловыделением. Сульфатостойкий портландцемент выпускают марки М400. Остальные требования к нему предъявляются такие же, как и к портландцементу.

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками выпускают марок М400 и 500. В качестве минеральной добавки вводят гранулированный доменный шлак (10–20 % от массы) или электротермофосфорный шлак или 5—10 % активных минеральных добавок осадочного происхождения (кроме глиежа).

Пуццолановый портландцемент производят марок М300 и 400. Его получают путем совместного помола клинкера и 25–40 % от массы цемента активных минеральных добавок и гипсового камня. Клинкер для пуццоланового цемента не должен содержать более 5 % MgO. В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента.

Белый портландцемент получают из сырьевых материалов, имеющих минимальное содержание окрашивающих оксидов (железа, марганца, хрома). В качестве сырьевых материалов используют «чистые» известняки или мраморы и белые каолиновые глины, а в качестве топлива – газ или мазут, не загрязняющие клинкер золой. При этом помол такого цемента более тонкий, чем обычного портландцемента. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой № 008 проходило не менее 88 % массы просеиваемой пробы. Основным свойством белого цемента, определяющим его качество как декоративного материала, является степень белизны. По этому показателю его подразделяют на три сорта: I, II и III. По прочности белый цемент выпускают марок М400 и 500.

Начало схватывания белого цемента должно наступать не ранее 45 мин, конец – не позднее 12 ч. Транспортируют и хранят белый цемент только в закрытой таре.

Цветные портландцементы получают путем совместного помола клинкера белого цемента с устойчивыми к действию света и щелочей минеральными красителями: охрой, железным суриком, ультрамарином, оксидом хрома, сажей. Эффективное окрашивание дают оксиды хрома (желто-зеленый цвет), марганца (голубой или бархатно-черный), кобальта (коричневый). При этом получают цементы редких цветов, трудно достигаемых при смешивании с пигментами. Цветные цементы производят трех марок: М300, 400 и 500.

Белые и цветные цементы применяют для изготовления цветных бетонов, растворов отделочных смесей и цементных красок.

Тампонажные цементы на основе портландцементного клинкера по составу, в зависимости от содержания и вида добавок подразделяются на бездобавочный, портландцемент с минеральными добавками и цемент со специальными добавками, регулирующими свойства цемента. Тампонажные цементы применяют для цементирования нефтяных газовых и специальных скважин. Тампонажный портландцемент бездобавочный применяют в условиях нормальных и умеренных температур (15—100 °C) и нормальной плотности цементного теста (1650–1950 кг/м 3). Требования по устойчивости к воздействию агрессивных пластовых вод и объемным деформациям при твердении не предъявляются. К портландцементам с минеральными добавками или со специальными добавками, или в совокупности с минеральными и специальными добавками предъявляются требования по температуре применения, по средней плотности цементного теста и устойчивости тампонажного камня к агрессивности пластовых вод (сульфатная, кислая, углекислая, сероводородная, магнезиальная и полиминеральная).

Следующая глава

hobby.wikireading.ru


Смотрите также