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: 3СаОSiО2 (С3S) – трехкальциевый силикат – алит (45-60%); 2СаОSiО2 (С2S) – двухкальциевый силикат – белит (10-30%); 3СаОAl2О3 (С3А) – трехкальциевый алюминат – целит (5-12%); 4СаОAl2О3Fe2О3 (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 (222°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.