Справочная энциклопедия дорожника (том III) Дорожно-строительные материалы. Под редакцией Быстрова Н.В

Подождите немного. Документ загружается.

- сульфатостойкий портландцемент с минеральными

добавками;

- сульфатостойкий шлакопортландцемент;

- пуццолановый портландцемент.

По прочности при сжатии в возрасте 28 сут цементы

подразделяют на марки: 300, 400, 500. Сульфатостойкий

портландцемент обычно выпускается марки 400. Его целесообразно

применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая

стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного за-

мораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения в пресной или

слабоминерализованной воде.

Сульфатостойкость цемента обеспечивается специально

подобранным химико-минералогическим составом, в первую очередь,

ограничениями на содержание минерала С

А. Требования к

минералогическому составу сульфатостойких цементов приведены в

таблице 3.13.

Таблица 3.13

Требования к минералогическому составу сульфатостойких

цементов

Наименование

показателя

Значение для клинкера, % по массе, не

более, по видам цемента

сульфат

остойкий

портлан

дцемент

сульфатост

ойкий

портландце

мент с

минеральн

ыми

добавками

сульфато

стойкий

шлакопор

т-

ландцеме

нт

пуццол

ановый

портлан

дцемен

Содержание

трехкальциевого

381

силиката

( )3CaO SiO



50 Не нормируется

Содержание

трехкальциевого

алюмината

( )3

CaO Al O



5 8

Сумма

трехкальциевого

алюмината

( )3

CaO Al O



четырехкальциевого

алюмоферрита

(4CaO 

( ) Al O Fe O

2 23 3

22 Не нормируется

Содержание оксида

алюминия

(Al O

2 3

)

Содержание оксида

магния

( )MgO

Содержание добавок в сульфатостойком цементе в

зависимости от их вида должно соответствовать указанному в

таблице 3.14.

Таблица 3.14

Содержание добавок в сульфатостойком цементе

Вид

цемента

Содержание добавок

Гранулированного доменного

шлака,

электротермофосфорного

шлака

Пуццоланы

Сульфатос

тойкий Не допускается

382

портландц

емент

Сульфатос

тойкий

портландц

емент с

минеральн

ыми

добавками

Св. 10 и не более 20

Сульфатос

тойкий

шлакопорт

ландцемен

Св. 40 и не более 60 -

Пуццолано

вый

портландц

емент

- Св. 20 и не более 40

В сульфатостойком портландцементе с минеральными

добавками допускается использовать смеси шлака и пуццоланы,

общее количество которых не должно превышать 20 %. В

сульфатостойком шлакопортландцементе допускается замена шлака

пуццоланой или золой (кислой) в количестве не более 10% от массы

цемента.

Тонкость помола цемента, определяемая по удельной

поверхности, должна быть не менее 250 м

/кг.

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент — гидравлическое вяжущее вещество,

обеспечивающее получение цементного камня высокой прочности в

383

очень короткие сроки (1...3 сут). Этот цемент иногда называют

алюминатным, так как в его составе преобладают низкоосновные

алюминаты кальция (80...85%).

Сырьем для производства глиноземистого цемента служит

смесь пород с высоким содержанием глинозема, чаще бокситов

(Аl

ОзnН

О) и известняков или извести, а также и более дешевое

сырье — алюминиевые шлаки и материалы, получаемые обжигом

высокоглиноземистых глин.

Производят глиноземистый цемент путём плавления сырьевой

смеси в электрических печах, вагранках, конверторах при температуре

выше 1500°С. Реже применяют обжиг до спекания при температуре

около 1300°С во вращающихся печах или на агломерационной ленте.

Получившийся сплав или клинкер охлаждают и размалывают в

порошок, как и при производстве портландцемента. Сплав и клинкер

глиноземистого цемента имеют высокую твердость, в связи с чем

глиноземистый цемент трудно размалывается, требует высокого

расхода электроэнергии на помол, вызывает сравнительно быстрый

износ мелющего оборудования. Это является одной из причин его

высокой стоимости (он в несколько раз дороже портландцемента).

Основным минералом глиноземистого цемента как по

количественному содержанию, так и по вяжущим свойствам является

однокальциевый алюминат СаО•Аl

(СА). В сравнительно

небольших количествах в нем содержатся другие низкоосновные

алюминаты кальция (5СаОЗАl

Оз и СаО2Аl

). Силикаты кальция

обычно представлены небольшим количеством белита 2СаОSiO

Процесс твердения глиноземистого цемента протекает по

схеме, аналогичной твердению портландцемента. Главный минерал

глиноземистого цемента — однокальциевый алюминат, реагируя с

водой, вначале образует СаО•А1

10Н

О (САН

), который

сравнительно быстро (в течение нескольких часов) переходит в гель,

не обладающий существенной прочностью. В этот период происходит

384

схватывание глиноземистого цемента приблизительно с такой же

скоростью, как и у портландцемента. Получающийся гель

десятиводного гидрата (САН

) неустойчив и, кристаллизуясь, быстро

переходит в более устойчивый 2СаОАl

8Н

0 (С

АН

) в

кристаллической форме с одновременным выделением гидроксида

алюминия в виде гелевидной массы. Переход СА в конечные

продукты гидратации можно представить следующей схемой:

2 (СаОАl

) + 10Н

О = 2СаОАl

8Н

О + 2Аl(ОН)

Твердение глиноземистого цемента протекает настолько

интенсивно, что уже через сутки достигается около 90 % конечной

прочности, рост которой к 3 сут практически завершается.

Глиноземистый цемент образует цементный камень высокой

плотности, пористость которого почти в 2 раза меньше, чем

портландцементного. Это связано с тем, что при твердении он

химически связывает воды примерно в 2 раза больше, чем

портландцемент, а промежутки между кристаллами двухкальциевого

гидроалюмината заполнены гидроксидом алюминия, который имеет

плотное строение.

Глиноземистый цемент приобретает и длительно сохраняет

высокую прочность только в том случае, если он твердеет при

умеренных температурах. Если же температура превысит 25...30°С, то

происходит перекристаллизация двухкальциевого гидроалюмината

(С

АН

) в трехкальциевый гидроалюминат (СзАН

), сопровожда-

ющаяся уменьшением объема новообразований примерно на 25...30

% и возникновением вредных напряжений в цементном камне,

влекущих снижение прочности в 2...3 раза.

Твердение глиноземистого цемента сопровождается

интенсивным выделением теплоты, достигающим через 1 сут 70...80

% полной экзотермии. Поэтому глиноземистый цемент не

рекомендуется применять в условиях жаркого климата и при

385

тепловлажностной обработке изделий, и при бетонировании

массивных конструкций.

Нормативные требования к глинозёмистому и

высокоглизёмистому цементу содержатся в ГОСТ 969.

По содержанию Al

глинозёмистые цементы подразделяют на

виды:

- глиноземистый цемент (ГЦ) – содержание Al

не менее

35%;

- высокоглиноземистый цемент I (ВГЦ I) – " – не менее 60%;

- высокоглиноземистый цемент II (ВГЦ II) – " – не менее 70%;

- высокоглиноземистый цемент III (ВГЦ III) – " - не менее

80%.

По прочности при сжатии в возрасте 3 сут цементы

подразделяют на марки:

- ГЦ - 40, 50 и 60;

- ВГЦ I - 35;

- ВГЦ II - 25 и 35;

- ВГЦ III - 25.

Физико-механические показатели цементов должны

соответствовать указанным в таблице 3.15.

Бетоны на глиноземистом цементе морозостойки и более

стойки по сравнению с портландцементом против коррозии

выщелачивания, а также к растворам сульфата кальция и магния,

морской и болотной воде, растворам сахара, животным и

растительным маслам. Однако глиноземистый цемент быстро

разрушается даже слабыми растворами солей аммония и щелочей.

Его нельзя применять в щелочных средах и смешивать с известью

или портландцементом.

Таблица 3.15

Физико-механические показатели глинозёмистых и

высокоглинозёмистых цементов

386

Наименование

показателя

Значение для цемента вида и марки

ГЦ ВГЦ

ВГЦ II ВГЦ III

40 50 60 35 25 35 25

1. Предел прочности

при сжатии, МПа, не

менее,

в возрасте:

1 сут 22,5 27,4 32,4 - - - -

3 сут 40,0 50,0 60,0 35,0 25,0 35,0 25,0

2. Тонкость помола:

остаток на сите с

сеткой № 008 по ГОСТ

6613, % не более;

10 10 10 10 10 10 10

удельная поверхность,

кв. м

/кг, не менее - - - 300 300 300 300

3. Сроки схватывания:

начало, мин, не ранее 45 45 45 30 30 30 30

конец, ч, не позднее 10 10 10 12 15 15 15

4. Огнеупорность,

град. °С, не менее

- - - 1580 1670 1670 1750

Глинозёмистый цемент применяют при возведении бетонных

конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, для

срочных аварийных и ремонтных работ, а также для тампонирования

387

нефтяных и газовых скважин, футеровки шахтных колодцев и тун-

нелей и т. п.

На основе глиноземистого цемента в смеси с жаростойкими

заполнителями изготовляют бетоны, которые хорошо сопротивляются

действию высоких температур (1000°С и выше). Глиноземистый

цемент используют также для получения расширяющихся цементов.

Расширяющиеся и безусадочные цементы

Твердение всех гидравлических вяжущих веществ в воздушной

среде сопровождается уменьшением объема цементного камня

(усадкой). Усадочные деформации могут привести к образованию

трещин в бетонах, что нарушает монолитность конструкций и снижает

их долговечность. Для расширяющихся и безусадочных цементов

характерно равномерное приращение объема цементного камня в

начальный период твердения, что компенсирует усадочные явления.

Линейное расширение у расширяющихся цементов обычно составляет

0,3...1 %, у безусадочных — 0,01...0,1 %.

Многочисленные виды расширяющихся цементов представляют

собой смешанные цементы, состоящие из основного вяжущего ве-

щества (глиноземистый или портландцемент) и компонентов,

обеспечивающих увеличение объема цементного камня в начальный

период твердения (в большинстве случаев гипс, высокоосновные

гидроалюминаты или гидроферриты кальция, глиноземистые шлаки).

Наибольшее применение в нашей стране нашли следующие

расширяющиеся цементы: на основе глиноземистого цемента —

водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ),

водонепроницаемый безусадочный цемент (ВВЦ),

гипсоглиноземистый цемент; на основе портландцемента —

расширяющийся портландцемент (РПЦ), а на основе

388

портландцемента и глиноземистого цемента— напрягающий цемент

(НЦ).

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают

смешиванием или совместным помолом глиноземистого цемента

(70%), полуводного гипса (20%) и молотого специально

изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция

4СаОАl

13Н

О (приблизительно 10%).

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВВЦ) состоит из

тех же компонентов, что и ВРЦ, но взятых в других соотношениях. Эти

цементы быстро схватываются (начало схватывания — несколько

минут, конец — не позднее 5...10 мин) и быстро твердеют, достигая к 3

сут 60...80 %-ной марочной прочности. Они образуют цементный

камень высокой водонепроницаемости (выдерживает давление воды

до 0,7 МПа), за что и получили второе название водонепроницаемых

цементов. Водонепроницаемые расширяющиеся и безусадочные

цементы применяют для заделки и гидроизоляции швов тюбингов,

раструбных труб, стыков и трещин в бетонных и железобетонных

конструкциях, подливок под машины и фундаментных болтов и т. п.

Нельзя применять эти цементы в конструкциях, эксплуатируемых в

среде с недостаточной влажностью или при температуре более 80 °С.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают из (% по

массе): портландцементного клинкера — 58...63,

высокоглиноземистого доменного шлака — 5...7, двуводного гипса —

7...10 и активной минеральной добавки — 20...25, которые совместно

размалывают в тонкий порошок— цемент. РПЦ характеризуется более

быстрым нарастанием прочности, чем портландцемент, особенно при

кратковременном пропаривании изделий, высокой плотностью и

водонепроницаемостью цементного камня до 1,2 МПа и более.

Применяют РПЦ там же, где и другие расширяющиеся цементы, а

также в производстве сборных железобетонных изделий, что

позволяет сократить время тепловой обработки до 4...6 ч.

389

Напрягающий цемент (НЦ) изготовляют на основе клинкеров

портландцемента (65...70%) и глиноземистого цемента (16...20%) с

добавлением двуводного гипса (14...16%) путем совместного помола

до удельной поверхности не менее 3500 см

/г.

Напрягающий цемент быстро схватывается (через 2...7 мин) и

быстро твердеет, приобретая через сутки нормального твердения

прочность до 20 МПа. Характерной особенностью этого цемента

являются не только значительная величина, но и большая энергия

расширения, обеспечивающие самонапряжение камня до 3...4 МПа.

Это свойство НЦ позволяет использовать его для изготовления так

называемых самонапряженных железобетонных конструкций, в

которых натяжение арматуры возникает при расширении твердеющего

цемента. При этом арматура может получить двух- и трехосное

напряжение, чего трудно добиться обычными приемами натяжения

арматуры.

Напрягающий цемент рекомендуется применять для

изготовления напорных труб и других тонкостенных железобетонных

изделий и конструкций с напряженной арматурой.

Безусадочный портландцемент, предназначенный для

транспортного строительства, получают на основе

портландцементного клинкера, расширяющегося компонента и гипса

(ТУ 5732-003-24089832-98). По виду расширяющегося компонента

цемент подразделяют на сульфоферритный и сульфоалюминатный.

По физико-механическим показателям цемент должен

соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.16.

Таблица 3.16

Физико-механические показатели безусадочного портландцемента

(ТУ 5732-003-24089832-98)

Наименование показателя

Значение для безусадочного цемента

дорожного гидроизоляционного

кл. 32,5 кл. 42,5 кл. 32,5 кл. 42,5

Прочность на сжатие, МПа, не

390