Profilpipe.ru

Профиль Пипл
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Свойства цемента с минеральными добавками

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Цементы с минеральными добавками

К этой группе гидравлических вяжущих веществ принадлежат цементы, получаемые совместным помолом портландцементного клинкера и активной минеральной добавки или тщательным смешиванием указанных компонентов после раздельного измельчения каждого из них. В зависимости от вида исходного вяжущего компонента и добавки цементы с активными минеральными добавками делят на пуццолановые и шлакопортландцементы.

Активными минеральными (гидравлическими) добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с известью-пушонкой и затворении водой придают ей гидравлические свойства, а при смешивании с портландцементом повышают его водостойкость. Гидравлические добавки в порошкообразном состоянии, будучи смешаны с водой, самостоятельно не затвердевают. Активные минеральные добавки подразделяют на природные и искусственные.

Активные минеральные добавки содержат вещество, способ ное в обычных условиях вступать в химическое взаимодействие с гидратом оксида кальция и давать труднорастворимые продукты реакции. В диатомитах, трепелах и других добавках осадочного происхождения этим веществом является водный кремнезем, а в вулканических и искусственных — преимущественно алюмосиликаты.

Минеральная добавка считается активной, если она обеспечивает конец схватывания теста, приготовленного на основе добавки и извести-пушонки, не позднее 7 сут после затворения и обеспечивает водостойкость образца не позднее 3 сут после конца его схватывания. Активность минеральных добавок характеризуется также количеством СаО, поглощенной из раствора на 1 г добавки в течение 30 сут. Отдельные виды минеральных добавок имеют активность не менее (мг/л): трепелы и диатомиты — 150, трассы — 60, пемзы, туфы, пеплы — 50, глиеижи — 30.

Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера, необходимого количества гипса (до 3,5%) и активной минеральной добавки или тщательным смешиванием раздельно измельченных тех же материалов. Добавок вулканического происхождения — обожженной глины, глиежа или топливной золы — вводят 25. 40% от массы цемента, а добавок осадочного происхождения диатомитов, трепелов — 20. 30%. В зависимости от активности гидравлической добавки и минералогического состава клинкера учитывается соотношение между ними. Чем активнее побавка, тем больше она способна связывать гидраты оксида кальция и тем меньше потребуется ее в пуццолановом портландцементе, и наоборот.

Водопотребность пуццолановых портландцементов с плотными и твердыми добавками (трассы, туфы) почти такая же, как и у портландцемента, а при использовании мягких пористых добавок (диатомитов и трепелов) значительно увеличивается. По этой причине необходимая подвижность бетонной смеси обеспечивается более высокой добавкой воды, что вызывает соответственно увеличение расхода цемента, чтобы не снизить прочность бетона.

Сроки схватывания и тонкость помола пуццоланового цемента такие же, как и для обыкновенного портландцемента, однако пуццолановые портландцементы характеризуются замедленным нарастанием прочности в начальный период твердения по сравнению с портландцементом без добавок, изготовленным из того же клинкера. Пуццолановый портландцемент выпускают М200, 300, 400.

При твердении пуццоланового портландцемента происходят два процесса: 1) гидратация минералов портландцементного клинкера и 2) взаимодействие активной минеральной добавки с гидратом оксида кальция, выделяющимся при твердении клинкера. При этом Са(ОН)2 связывается в нерастворимый в воде гидросиликат кальция.

В результате пуццолановый портландцемент оказывается более водостойким, чем обыкновенный портландцемент.

При схватывании и твердении пуццоланового цемента выделяется меньше тепла, что позволяет использовать этот цемент для массивных бетонных конструкций. Непригоден пуццолановый портландцемент для изготовления элементов, предназначенных служить в условиях попеременного систематического увлажнения и замораживания или высушивания. Пуццолановые цементы имеют меньшую водопроницаемость, чем портландцемент. Объясняется это набуханием добавки, уплотняющей бетон.

Пуццолановые цементы целесообразно применять для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, особенно тогда, когда от бетонов требуется большая водонепроницаемость и высокая водостойкость.

Свойства цемента с минеральными добавками

При изготовлении портландцемента стандарт допускает добавку к клинкеру активных минеральных (гидравлических) добавок в количестве, определяемом видом портландцемента и качеством добавки. Неотъемлемой частью портландцемента является добавка гипса; получение пластифицированного и гидрофобного портландцемента достигается добавкой поверхностно-активных веществ.

Активные минеральные добавки . Активные минеральные добавки подразделяются на природные и искусственные.

Природные активные минеральные добавки бывают:

• осадочного происхождения, образованные в результате осаждения в водоемах остатков некоторых растений или в результате природного обжига глинистых пород;
• вулканического происхождения, образовавшиеся в результате извержения магмы.

Читать еще:  Расчет отходов пыль цементная

В качестве добавок осадочного происхождения в цементном производстве применяются:

• диатомиты — горные породы, состоящие преимущественно из скопления микроскопических панцирей диатомовых микроорганизмов и содержащие главным образом кремнезем в аморфном состоянии;

• трепелы — горные породы, состоящие из микроскопических округлых зерен и содержащие, главным образом, аморфный кремнезем. Трепелы и диатомиты по своим физическим свойствам сходны с глинами: они пластичны, вязки и легко распускаются в воде;

• опоки — уплотненные диатомиты и трепелы;

• глиежи — горные породы, образовавшиеся в результате природного обжига глины при подземных пожарах в угольных пластах.

Добавками вулканического происхождения являются:

• пеплы вулканические — представляющие собой рыхлые продукты извержения вулканов и содержащие в основном алюмосиликаты;

• туфы вулканические — уплотненные и сцементированные (склеенные) застывшей магмой вулканические пеплы;

• трассы љ-видоизмененные разновидности вулканических туфов;

• пемза — камневидные породы, характеризирующиеся пористым губчатым строением.

Назначение активных минеральных добавок в портландцементе состоит в том, чтобы связать в нерастворимые в воде соединения свободный гидрат окиси кальция, выделяющийся при твердении цемента. В соответствии с этим основным показателем качества гидравлической добавки является способность ее связывать Са(ОН)2. Эта способность добавки характеризуется ее активностью.

За показатель активности гидравлической добавки, принимается количество извести в миллиграммах, поглощаемой из известкового раствора 1 г добавки в течение 30 сут. Различные добавки, применяемые для портландцемента, должны иметь активность не ниже следующей в мг СаО/г.

Диатомиты, трепелы, опоки. 150
Глиежи. 30
Вулканические пеплы и туфы, пемза . 50
Трассы. 60

Методика определения активности добавок и технические требования к ним приведены в ГОСТ 6269-63.

В качестве искусственных активных минеральных добавок используют:

• доменные гранулированные шлаки, которые состоят в основном из CaO, SiO2, A12O3 и MgO;

• кремнеземистые отходы — вещества, богатые активным кремнеземом, получаемые при извлечении глинозема, из глины при производстве алюминия (сиштоф);

• топливные золы и шлаки — остаточный продукт, образующийся при определенном температурном режиме сжигания некоторых видов топлива; он состоит из кислотных окислов (кремнезема, глинозема);

• обожженные глины — продукт искусственного обжига глинистых пород, а также самовозгорающиеся в отвалах пустые шахтные породы (глинистые и углекислые сланцы).

Оценка качества искусственных активных минеральных добавок, за исключением доменных шлаков, производится так же, как и природных — по величине активности, которая должна быть не ниже следующей (ГОСТ 6269.63)]в мг СаО/г:

Кремнеземистые отходы. 200
Обожженные глины, топливные золы и шлаки . 50

Кроме того, содержание в добавках ангидрида серной кислоты (SO3) должно быть не более 3% и содержание несгоревших частиц топлива в топливных шлаках и золах не более 15%.

Среди разнообразных искусственных добавок больше всего применяют доменные гранулированные шлаки. В зависимости от химического состава они подразделяются на основные и кислые. Основные шлаки подразделяются на три сорта, кислые — на два сорта и и две группы 2-го сорта.

Основными показателями качества доменных гранулированных шлаков для их разделения на сорта является модуль основности Мо и модуль активности М а.

Модуль основности равен отношению суммы основных окислов (CaO + MgO) к сумме кислотных (SiO2 + А12О3)
Мо = %CaO + %MgO %SiO2 + %А12О3

Шлаки относятся к основным, если Мо больше или равен 1; при Л1. меньше 1 шлаки относятся к кислым.

Виды цемента

Цемент –материал, широко используемый в строительстве. В зависимости от его предназначения в каждом конкретном случае оказываются наиболее важными какие-либо его свойства. Поэтому на рынке существует огромное разнообразие видов цемента, отличающихся теми или иными свойствами.

— Портландцемент и все его виды наиболее широко используются в строительстве. Разновидностями портландцемента являются шлакопортландцемент и портландцемент с минеральными добавками. К этой группе также относится тампонажный цемент. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин; выпускается для холодных и горячих скважин.

— Гидрофобный цемент получается в результате измельчения клинкера портландцемента, гипса и гидрофобизирующих добавок. Благодаря таким добавкам получается цемент, устойчивый к влаге, даже при длительном хранении. Бетоны, сделанные на гидрофобном цементе, имеют меньшее водопоглощение, они водонепроницаемы и морозоустойчивы.

— Шлаковый цемент производится из доменных шлаков и специальных добавок, например, извести, ангидрита и других. В зависимости от вида добавок шлаковый цемент может быть известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый. Наиболее широко шлаковый цемент применяется при производстве автоклавных материалов.

Читать еще:  Как хранить цемент весной

— Быстротвердеющий цемент нашел широкое применение при производстве железобетонных конструкций. Данный вид цемента характеризуется нарастанием прочности в начальный период твердения.

— К группе пуццолановых цементов относятся все виды цементов, которые в своем составе имеют от 20% активных минеральных добавок. Пуццолановый цемент производят из портландцементного клинкера, минеральных добавок и гипса. Хорошо зарекомендовал себя данный вид цементов при строительстве подводных и подземных сооружений.

— Глинозёмистый цемент получают из смеси бокситов и известняков путем ее обжига. В результате обжига получается тонкий измельченный клинкер, конечным продуктом которого является глиноземистый цемент. В зависимости от содержания оксида алюминия различают обычный глиноземистый цемент и высокоглинозёмистый цемент. Данный вид цемента отличается хорошими огнеупорными и прочностными свойствами.

— Сульфатостойкий цемент имеет широкое применение при возведении конструкций, испытывающих воздействие сульфатной среды, например, морской воды. Поэтому все виды гидротехнических сооружений делают с применением именно сульфатостойкого цемента.

— Группа расширяющихся цементов характеризуется способностью увеличиваться в объёме в процессе твердения. Расширяющиеся цементы лучше твердеют в условиях влажной среды. Благодаря высоким характеристикам водонепроницаемости расширяющиеся цементы применяются для заделки стыков сборных конструкций, гидроизоляции гидротехнических сооружений, производстве напорных труб и т.д.

— Напрягающий цемент — разновидность расширяющегося цемента. Затвердевший напрягающий цемент обладает высокой водонепроницаемостью. Применяется при производстве напорных труб, возведении тонкостенных конструкций из железобетона.

— Магнезиальный цемент обладает стойкостью к воздействию масел и смазок органических растворителей, щелочей, солей. Он обладает эластичностью, высокой огнестойкостью, низкими показателями теплопроводности. В связи с этим магнезиальный цемент целесообразно использовать для устройства бесшовных монолитных полов, изготовления теплоизоляционных изделий, перегородок подоконных плит.

Библиотека

В нашей электронной библиотеке Вы найдете общие материалы и нормативные документы, которые могут представлять интерес для специалистов, работающих в цементной промышленности.

Влияние активных минеральных добавок на свойства цемента и бетона

Производителей бетонаинтересует, в первую очередь, вопрос: как влияют различные виды активныхминеральных добавок на свойства портландцемента?

Основным компонентомвещественного состава портландцемента является портландцементный клинкер.

В соответствии с требованиями приложенияА ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия» активной минеральнойдобавкой к цементу считают такую минеральную добавку, которая в тонкоизмельченномсостоянии обладает гидравлическими или пуццоланическими свойствами.

Портландцементный клинкер —продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смесинадлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и(или) высоко- или низкоосновные алюминаты кальция.

Сырьем для производствапортландцемента служит известняк или мергель и глина.

Химическое взаимодействиецемента с водой сопровождается образованием кристаллогидратов различной формы,которые труднорастворимы в пресной и минерализованной воде и устойчивы квоздействию атмосферных факторов. В результате гидратации клинкерных минералов образуетсяцементный камень с уникальными свойствами, который позволяет из разрушенныхгорных пород (песок, щебень, галька) оптимизированного зернового состава [1–4]получить высококачественный искусственный камень заданной формы и размеров, то естьбетонное изделие.

Взаимодействие зеренпортландцемента с водой начинается немедленно после затворения. Некотороеколичество кристаллогидратов, образующихся в начальный период гидратации,позволяет получать пластичное и удобоукладываемое цементное тесто, чтообеспечивает возможность формования бетонных изделий.

В результате продолжающейсяреакции гидратации постепенно формируется плотный и прочный цементный камень.Основным и наиболее полезным компонентом камня являются волокнистые чешуйчатыеили мелкозернистые гидросиликаты камня с общей формулой CxSyHz.

В цементной науке принятыследующие обозначения: С — СаО, S — SiO2, H — H2O, A — Al2O3.

Чем меньше основностьгидросиликатов, тем более полно использована их потенциальная химическаяэнергия, заложенная в клинкере, тем долговечнее и прочнее сформировавшийсяцементный камень. При гидратации силикатов кальция образуется также Са(ОН)2— наиболее растворимый и химически активный, а следовательно, уязвимыйкомпонент цементного камня.

Гидратация кальциевых алюминатови алюмоферритов в присутствии гипса ведет к образованию эттрингита, который припоследующем твердении переходит в моносульфатную форму С4АSН12. Образующиесягидроалюминаты и гидросульфоалюминаты кальция способствуют быстромуформированию структуры прочного искусственного камня в начальный периодтвердения цемента. Гидроалюминаты претерпевают и другие фазовые превращения собразованием кубических гидрогранатов, ослабляющих структуру камня.

После химического связывания,испарения и осмотического отсоса воды в цементном, а следовательно, и вбетонном камне, образуется развитая система пор. Основные эксплуатационныесвойства созданного искусственного камня, такие как долговечность,морозостойкость, коррозионная стойкость, прочность, определяют структура камняи его поровое пространство: размеры и форма пор, их количество и форма связимежду собой. В крупных порах вода замерзает при температуре до –20 °С, в мелкихпорах — до –50 °С или не замерзает вообще в климатических условиях эксплуатацииРоссии. Это явление обусловлено различными значениями давления внутри порискусственного камня. Чем меньше пор, тем плотнее и прочнее создаваемый камень.В свою очередь, размер и количество пор зависят от минералогического составаклинкера, водоцементного отношения и поверхностного натяжения на границераздела фаз.

Читать еще:  Цемент с минеральными добавками это плюсы

В портландцементе обычносодержится до 1 % щелочных оксидов.

Их миграция к поверхностибетонов и дальнейшая карбонизация являются одной из основных причин образованиявысолов на поверхности затвердевшего бетона. Однако определяющим факторомобразования высолов является плотность структуры бетонного камня.

Именно формирование плотнойупаковки за счет оптимизации соотношения крупного и мелкого заполнителяопределяет свойства структуры формируемого искусственного камня при учете: насыпнойи средней плотности заполнителей, коэффициента раздвижки зерен крупногозаполнителя раствором, пустотности крупного заполнителя, поверхностных свойствконкретных видов сырьевых компонентов бетонной смеси.

Проще говоря: высыпаем в емкостьмаксимально возможное количество относительно крупных (с бильярдный шар) камней,сверху насыпаем щебень, утрясаем — щебень заполнил пустоты между камнями. Насыпаемкварцевый песок, утрясаем — песок заполнил пустоты между щебнем. Насыпаемцемент, утрясаем — цемент заполнил пустоты между зернами песка. Насыпаемпигмент, утрясаем — пигмент заполнил пустоты между зернами цемента. То есть компонентынасыпаются начиная от крупной фракции и кончая мелкой. При этом все компонентыдолжны быть сухими. При наличии воды более 0,3 % не произойдет максимальнополное проникновение более мелких компонентов сырьевой смеси в пустотноепространство между более крупных, так как кроме процесса гидратации цемента,который начнется сразу после контакта цемента и воды, силы поверхностногоскольжения материалов будут нивелированы силами трения. Именно поэтому набетонных заводах получают бетонную смесь невысокого качества.

Правильный процесс приготовлениябетонной смеси основан на оптимальном соотношении компонентов бетонной смесипри точном соблюдении физической закономерности упаковки зерен и частиц приусловии заполнения межзернового объема и раздвижки всех зерен большего размеразернами или частицами меньшего размера, а также раздвижки всех зерен и частицводными прослойками.

На бетонных заводах порой вгрязную бетономешалку засыпают влажный песок, затем щебень, цемент и заливают воду,то есть всё делается неправильно. А правильно сделать нельзя, потому чтолопасти для принудительного перемешивания бетонной смеси не достают дна мешалкии сухого песка и щебня не покупают — экономически невыгодно. Выгодно делать неправильнуюбетонную смесь. Фактически в любой заводской технологической схемеприготовления бетонной смеси не хватает скоростного смесителя для перемешиваниясухих компонентов смеси передсмачиванием ее водой.

Пластичные бетоны следуетперемешивать в обратном порядке: вода, цемент, песок, щебень. При этомбетономешалка должна быть герметичной. При изготовлении декоративной бетоннойсмеси в воду можно вводить растворимую форму щелоче- и светостойких красящихвеществ, то есть производить окрашивание бетонной смеси «цветными чернилами». Такаяпрактика существует при изготовлении цветной тротуарной плитки.

Нерастворимую форму красящеговещества, пигмент, целесообразнее вводить в виде колеровочной пасты в готовуюбетонную смесь при дополнительном перемешивании.

При изготовлении бетонной смесинаиболее важным и значимым с экономической точки зрения является факторнедоиспользования химической энергии портландцемента, что выражается в егоперерасходе на единицу прочности бетона.

Общим благотворным свойствомхимических реакций является более полное их протекание. Например, если одно изобразующихся новых веществ выводится из сферы реакции вследствие его связыванияв труднорастворимое соединение, как Ca(ОН)2, образующийся в результате реакции гидратацииС3S,связывается активным кремнеземом или алюмосиликатным стеклом минеральнойдобавки. Активные минеральные добавки обладают общим свойством — способностью ккислотно-основному взаимодействию с гидроксидом кальция с образованиемпрактически нерастворимых гидратов, это способствует увеличению количествагидросиликатов и понижению их основности, что крайне важно для образованияплотного и долговечного камня, придания ему способности к длительному роступрочности.

Благодаря рассмотреннымпроцессам портландцемент, содержащий в своем составе, кроме портландцементного клинкераи гипса, активную минеральную добавку, постепенно сравнивается по прочности сбездобавочным портландцементом, а затем даже обгоняет его по этому показателю.При этом устраняется высолообразование и щелочная коррозия бетона, а такжеувеличивается его сульфатостойкость.

1. ГОСТ 27006-86. Бетон. Правила подборасостава.

2. Пат. 2005699 РФ, С 1, 5 С 04В 28/00. Способ проектирования состава смеси песчаного бетона.

3. Пат. 2005700 РФ, С 1, 5 С 04В 28/00. Способ проектирования состава смеси легкого бетона.

4. Пат. 2014305 РФ, С 1, 5 С 04 В 28/00.Способ определения расхода мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector