гидравлические вяжущие

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ
ВЕЩЕСТВА
Гидравлические
вяжущие
представляют
собой
тонкомолотые порошки, состоящие в основном из силикатов
(кСаОрSiO2)
и
алюминатов
кальция
(nСаОmAl2O3),
взаимодействующих с водой с образованием прочного
водостойкого искусственного камня.
К гидравлическим вяжущим относятся:
 гидравлическая известь (занимает промежуточное положение
между воздушными и гидравлическими вяжущими);
 романцемент;
 разновидности портландцемента;
 специальные виды цементов.
Портландцемент.
Свойства портландцемента
и цементного камня.
Портландцементом называют порошкообразный материал,
полученный в результате совместного помола клинкера, гипса и
минеральных добавок.
В качестве сырья при производстве портландцемента
используют чистые известняки и глину в соотношении 3:1, а также
мергели с корректировкой состава до заданного.
В настоящее время применяют два способа подготовки
сырьевой смеси:
1. мокрый – помол и перемешивание сырья производят в воде до
получения однородного шлама, содержащего до 45 % воды;
2. сухой – исходные материалы измельчают, подсушивают и
смешивают в сухом состоянии.
Клинкер (продукт спекания смеси известняка и глины при температуре
1400 – 1500 °С) состоит в основном из следующих четырех минералов:
 3СаОSiО2 (С3S) – трехкальциевый силикат – алит (45-60%);
 2СаОSiО2 (С2S) – двухкальциевый силикат – белит (10-30%);
 3СаОAl2О3 (С3А) – трехкальциевый алюминат – целит (5-12%);
 4СаОAl2О3Fe2О3 (С4АF) – четырехкальциевый алюмоферрит (10-20%).
Качество цементов оценивают по основным и рекомендуемым
показателям.
К основным относятся следующие:
• химический вещественный и минералогический состав;
• предел прочности на сжатие и изгиб;
• равномерность изменения объема в процессе гидратации;
• удельная эффективная активность естественных радионуклидов;
• активность цемента при пропаривании для портландцементов с
добавками;
• нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая
водоцементное отношение, выраженное в процентах, при котором
достигается заданная (нормируемая) пластичность цементного теста.
К рекомендуемым относятся:
 показатели общего характера: сроки схватывания, тонкость помола;
 показатели специального назначения: коррозионная стойкость,
содержание свободного СаО, огнеупорность, гидрофобность и т.д.
Свойства портландцемента (ПЦ) и
цементного камня (ЦК).
Положительные:
 высокая химическая активность;
 медленное схватывание ПЦ (н.с. < 45 мин., к.с. не > 10 ч.);
 водостойкость ЦК (без фильтрации воды);
 относительная воздухо- и морозостойкость ЦК.
Отрицательные:
 усадка ПЦ при взаимодействии с водой;
 низкая кислотостойкость ЦК;
 низкая сульфатостойкость ЦК;
 термостойкость ЦК до 300°С;
 усадка и набухание ЦК при изменении влажности;
 ползучесть ЦК;
 пониженная водостойкость ЦК при фильтрации воды.
Разновидности
портландцемента
Вид
портландцемента
Факторы,
обеспечивающие
специальные
свойства
Свойства
Быстротвердеющий (БПЦ).
 интенсивный рост
 увеличение тонкости прочности,
помола;
Rсж3 = 60%R28 ;
 увеличение
 большое
содержания в клинкере тепловыделение,
С3А и С3S путем
пониженная
подбора сырья
 коррозионная
стойкость ЦК;
 Rсж.28=50-60МПа.
Бездобавочный
(клинкерный)
 повышенная тонкость
помола;
 отсутствие шлаковых
и пуццолановых
добавок;
 увеличенное
содержания в клинкере
С3А и С3S .
 Rсж;28= 60-70МПа;
 Rсж.3=60%Rсж.28;
 большое
тепловыделение.
Применение
1. зимнее бетонирование монолитных
конструкций;
2. сокращение
времени ТВО;
3. высокопрочные
ж/б конструкции.
Запрещается
использовать при
бетонировании
массивных
монолитных
конструкций при +t.
Сульфатостойкий ПЦ, ШПЦ
Алинитовый
цемент
 пониженное
содержание в клинкере
С3А и С3S;
 ограничение С4АF.
 повышенная
сульфатостойкость,
морозостойкость ЦК;
 Rсж.28 = 40 - 50МПа.
Сырье: известняк +
глина +добавка СаСl2
 снижается t обжига
при получении;
 быстрое твердение;
 низкая
морозостойкость
бетона;
возможна коррозия
стальной арматуры.
Бетонирование
конструкций,
эксплуатируемых в
условиях действия
сульфатных сред и
сульфатных сред
+мороз
монолитные и
сборные ж/б
конструкции при
условии
антикоррозионной
защиты арматуры.
С целью придания бездобавочному портландцементу
специальных свойств, расширив тем самым его применение в
строительстве, изменяют степень измельчения, корректируют
используемое сырье, вводят специальные добавки.
Наибольший
объем
производства
приходится
на
портландцементы с активными минеральными добавками.
К ним относятся:
- рядовой портландцемент;
- шлакопортландцемент (ШПЦ);
- пуццолановый портландцемент (ППЦ);
- портландцемент
с наполнителями (наполненный кладочный).
Портландцементы
с активными гидравлическими (минеральными) добавками
Рядовой
портландцемент
(ПЦ)
Пуццолановый
портландцемент
(ППЦ)
введение при помоле
клинкера до 20%
гидравлических добавок
(шлак, золы, опока)
 Rсж до 50МПа;
 морозо-, воздухо- и
водостойкие( без
фильтрации воды).
 бетонные и ж/б
изделия и конструкции;
 строительные
растворы.
введение при помоле
клинкера 21-40%
пуццолановых
добавок
(опока, диатомит)
 замедленное ест.
твердение, ТВО!;
 низкие воздухои морозостойкость;
 повышенная водо- и
сульфатостойкость;
 Rсж=30-40МПа
подводное и
подземное
бетонирование
(фундаменты,
гидротехнические
сооружения)
Шлакопортландцемент (ШПЦ).
введение при помоле клинкера
21-60% доменного
шлака
 замедленное ест.
твердение, ТВО!!;
 пониженная
морозостойкость;
 повышенная водо- и
сульфатостойкость;
 жаростойкость до700оС;
 Rсж до50МПа
Портландцемент
с
наполнителями
(наполненныйкладочный)
введение при помоле
клинкера 20-30%
наполнителей(песка,
известняка, доломита).
 низкая деформатив
ность;
пониженная активность
(марка).
 подводное,
подземное и наземное
бетонирование
конструкций;
 строительные
растворы.
 низкомарочные
бетоны;
 штукатурные и
кладочные растворы.
Портландцемент с поверхностно-активными органическими добавками
Гидрофильный
(пластифицированный)
портландцемент
Гидрофобный
портландцемент
Вяжущее низкой
водопотребности
(ВНВ)
 увеличение пластичности
смеси при В/Ц- сonst;
 при снижении В/Ц
и пластичности -const
увеличивается прочность,
морозостойкость,
водонепроницаемость;
 замедление твердения
при увеличении дозировки
добавок.
 снижение вибрации при
уплотнении смеси;
 подача бетонной смеси
по трубопроводам,
 повышение
эксплуатационных
свойств бетона.
введение при помоле
клинкера
гидрофобных
добавок 0,01-0,05%
от массы цемента
(мылонафт и др.)
повышенная
водостойкость,
гидрофобность.
 гидротехническое,
дорожное строительство;
 длительное хранение и
перевозка.
помол ПЦ с добавками суперпластификаторами С-3 и др.
 высокая морозостойкость,
прочность бетона,
водонепроницаемость;
 низкая водопотребность.
введение при помоле клинкера
пластифицирующих
(гидрофильных)
добавок 0,1-0,5 %
от массы цемента
(СДБ, СПС и др.)
Высокомарочные
бетоны, твердеющие
при +t, -t,ТВО и в
автоклаве.
Декоративный портландцемент
 ограничение
содержания в сырье
красящих соединений
Белый(цветной) Fе, Мn;
портландцемент  введение пигментов
в сырье при
получении клинкера
или при его помоле.
 пониженная
морозостойкость;
 повышенная
декоративность;
 Rсж. до 40МПа.
 отделочные растворы;
декоративные бетоны.
Безусадочный портландцемент
Получают
помолом
портландцементного
клинкера, гипса и добавок, регулирующих
объемные деформации (глиноземистые шлаки).
Цемент используют для гидроизоляционных
работ, изготовления воднепроницаемых бетонов и
растворов.
Тампонажные портландцементы
Применяют для цементирования холодных (222°С)
и горячих (75  3°С) нефтяных и газовых скважин.
Для придания специфических свойств (замедленное
схватывание, солестойкость, повышенная плотность) в
их состав вводят минеральные добавки (шлак,
кварцевый песок, известняк) в количестве от 10 до 70%.
Специальные виды
цементов
Специальные виды цементов отличаются от
портландцемента
используемым
сырьем,
технологией их изготовления и, как следствие,
наличием специфических свойств.
К этому классу цементов относят:
 глиноземистый;
 расширяющийся;
 напрягающий;
 безусадочный;
 шлакощелочной.
Вид
цемента
Глиноземистый
Напрягающий
Технология
получения
Обжиг смеси:
известняк+бокситы,
tобжига=1600оС,
помол.
Совместный
помол
компонентов
Состав
Свойства
Алюминаты
кальция
 интенсивный рост
прочности;
 высокое
тепловыделение
при твердении,
 морозо- ,
коррозионно- и
термостойкий до
1400оС.
ПЦ + шлак
+ гипс
 быстрое
схватывание и
твердение;
 увеличение объема
при твердении;
 самонапряжение в
замкнутом объеме.
Применение
1. аварийные
бетонные работы;
2. тампонирование
нефтяных скважин;
3. возведение
дымовых труб;
4. зимнее
бетонирование;
5. жаростойкие
бетоны.
получение
преднапряженных
железобетонных
конструкций.
Расширяющийся
Безусадочный
Шлакощелочной
Совместный
помол
компонентов
ПЦ + гипс +
шлак высокоглиноземистый
Совместный
помол
компонентов
Глиноземистый
цемент + гипс
(фосфогипс),
+ шлак
Совместный
помол
шлаковых и
щелочных
компонентов
Шлак +
соли щелочных
металлов +
молотые глина
и отходы
стекла.
 увеличение объема
при твердении;
 увеличение
плотности;
 повышение
водонепроницаемости
и трещиностойкости
бетона.
изготовление
напорных труб и
гидроизоляция
резервуаров для
хранения
жидкостей.
 быстрое cхватывание
и твердение;
 интенсивное
нарастание прочности;
 отсутствие усадочных
трещин.
замоноличивание
швов различного
назначения.
 Rсж. до100 МПа;
 высокая морозои коррозионная
стойкость;
 высокая плотность.
гидротехническое
строительство
и зимнее
бетонирование.