Aprospect.ru

Агентство недвижимости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент – быстротвердеющее высокопрочное вяжущее вещество, получаемое обжигом смеси компонентов, богатых Аl2О3 и СаО. Такой цемент является гидравлическим вяжущим, содержащим в качестве основных составляющих низкоосновные алюминаты кальция.

В сравнении с портландцементом глиноземистый цемент содержит меньше различных компонентов – минералов и добавок. Для улучшения и ускорения процесса помола допустимо введение до 2% добавок, не влияющих на его качество. Иногда в глиноземистый цемент вводят до 20–30% кислого доменного гранулированного шлака, который улучшает некоторые строительно-технологические свойства глиноземистого цемента и удешевляет сам материал.

Химический состав глиноземистых цементов, выпускаемых в РФ и за рубежом, колеблется в очень широких пределах (масс. %): 30-50 Аl2О3; 35-45 СаО; 5-15 SiO2; 5-15 Fe2O3; 1,5-2,5 TiO2; 0,5-1,5 MgO; 0-1 щелочи (Na2O+ K2O). Оксид алюминия понижает температуру плавления сырьевой смеси и образования алюминатов кальция, ответственных за вяжущие свойства глиноземистого цемента. Оксид кальция входит в состав всех основных минералов данного цемента. Оксид магния понижает температуру плавления сырьевой смеси и вязкость расплавов, но избыток его вреден, так как он ухудшает реакционную способность клинкера. Щелочи, оксиды кремния и железа нежелательны в сырьевой смеси, ибо плохо сказываются на качестве цемента. Главный минерал глиноземистого цемента – это однокальциевый алюминат, который обеспечивает быстроту его затвердевания.

Наряду с СаО · Al2O3 в состав глиноземистого цемента входят алюминаты различного состава: 5СаО · 3Аl2О3, 12СаО · 7Аl2О3, СаО · 2Аl2О3. Первые два из них активно гидратируются и схватываются в течение нескольких минут, а последний слабо реакционноспособен.

Сырьем для получения глиноземистого цемента являются бокситы Аl2О3 · хН2О и известняки. В виде примесей бокситы содержат оксиды SiO2 · Fe2O3, TiO2, СаО, MgO. Получение цемента осуществляют методом спекания или плавления (в зависимости от состава бокситов). Гидратация глиноземистого цемента начинается при затворении его водой и по характеру физических процессов сходна с портландцементом, однако химические реакции протекают несколько иначе. Так, СаО · Аl2О3 переходит в десятиводный гидроалюминат кальция, который превращается в восьмиводный двухкальциевый гидроалюминат:

В период схватывания и твердения гель двухкальциевого гидроалюмината уплотняется, и идет кристаллизация новообразований, что и обеспечивает быстрое увеличение прочности цементного теста.

Однокальциевый алюминат схватывается медленно, но твердеет быстро. С12А7также хорошо схватывается, но степень гидратации сравнительно невелика и прочность также. СаО · 2Аl2О3 образует при взаимодействии с водой те же продукты, что и СаО · Аl2О3, но медленнее. Другие минералы (C3A, C2S, C4AF) гидратируются по ранее рассмотренным схемам.

Процесс твердения в целом сходен с описанным для портландцемента, но в качестве кристаллизующегося сростка, формирующего каркас цементного камня, выступают САН10, С4АН14, C2AH8 и гидроферриты. Коллоидная фаза представлена гидроксидами алюминия и железа, заполняющими объем пластичной массы и объединяющими отдельные кристаллиты и сростки в единый каркас. Структура камня глиноземистого цемента имеет крупнокристаллический характер и зависит от внутренней перекристаллизации, ведущей к напряжениям и деформации изделий.

При рассмотрении свойств глиноземистого цемента следует отметить, что при несколько более высокой водопотребности глиноземистого цемента значительная часть воды входит в химически связанное состояние и расходуется на гидратацию. Плотность его цементного камня больше, чем на основе портландцемента, чему способствует образование в процессе твердения гелевидного гидроксида алюминия. Все это улучшает морозостойкость и способность противостоять усадке.

Период схватывания занимает у глиноземистого цемента 5–6 часов, и через сутки твердения его прочность составляет свыше 90%, а на третьи сутки она достигает стандартных значений. Наибольшие показатели прочности (на 50% выше марочной), как правило, отмечаются через 1–3 года твердения. Марка глиноземистого цемента соответствует минимальному пределу прочности (кг/см2) при сжатии образцов из раствора состава 1 : 3 пластичного характера через 3 суток твердения.

Глиноземистый цемент крайне чувствителен к некоторым факторам, сильно влияющим на его твердение. В течение первых суток необходимо соблюдать увлажнение бетона, изготовленного на его основе, выдерживать температуру до 25°С. При более высокой температуре падает прочность изделий, так как двухкальциевый гидроалюминат перекристаллизовывается в 3СаО · Аl2О3 · 6Н2О, при этом возникает внутреннее давление в порах и трещинах цементного камня, который в результате теряет свою прочность. Выделение 70–80% всего количества теплоты у глиноземистого цемента происходит в первые сутки, что позволяет применять его в условиях низких температур, но исключает использование в массивном бетоне, в условиях жаркого климата и при пропаривании. Рекомендуется затворять глиноземистый цемент холодной водой, вести бетонирование послойно.

При смешивании глиноземистого цемента с другими вяжущими (известь, портландцемент) сроки схватывания сильно сокращаются, снижается прочность. В связи с этим глиноземистый цемент нельзя смешивать с вяжущими иного химического состава.

Как уже отмечалось выше, глиноземистый цемент стоек против действия сульфатных, хлористых, углекислых и других минерализованных природных вод. Это основано на большой плотности и водонепроницаемости бетона на глиноземистом цементе, отсутствии в нем выщелачиваемых веществ и экранирующем действии пленок А1(ОН)3, окружающих частицы цементного камня. Тем не менее действию щелочей такие материалы противостоять не могут.

Глиноземистый цемент менее распространен, чем портландцемент, так как сырье для его производства ограничено и стоит он значительно дороже. Все это позволяет отнести его к специальным цементам, применение которых должно быть оправдано – заделка пробоин в корпусах морских судов, скоростное строительство, зимнее бетонирование, аварийные работы. На основе глиноземистого цемента готовят жаростойкие бетоны.

Шлаковые цементы

Возможность применения доменных гранулированных шлаков для получения нового типа гидралических вяжущих – шлаковых цементов относится к периоду 1885 – 1890 гг. Этот же период богат и ценными исследованиями в области процессов гидратации и коррозии цементов, проблемы которых решались еще со времен древнего Рима [Журавлев В. Ф. Химия вяжущих веществ. – Л- д, Москва : Государственное научно-техническое издательство химической литерары. new balance gris 1951]. Доменные гранулированные шлаки обладают высокой способностью к твердению, которая связана с особым состоянием шлака. Только в том случае, если шлак переведен в аморфное, стекловидное состояние и при обязательном присутствии извести, гипса, веществ, которые отщепляют известковый гидрат (порт-ландский цемент), и некоторых других материалов, шлак приобретает способность энергично затвердевать. sweaters fleeces sweatshirts Следовательно, при твердении шлака имеет место переход скрытогидравлических свойств шлака в активногидравлическую форму. Этот переход, часто и весьма удачно называемый пробуждением шлака, совершается под влиянием некоторых химических соединений. По вопросу о химизме процессов, протекающих при твердении шлаков, нет общепризнанной и научно доказанной точки зрения. Более ранние объяснения сводились к тому, что под влиянием водной щелочной среды происходит коллоидация на поверхности: стекловидных зерен шлака, которые являются неустойчивыми, вследствие резкого охлаждения при грануляции. При разрушении поверхности зерен выделяется гель кремнезема, вступающего частично в реакцию с известью. Кроме того, гель кремнезема цементирует зерна шлака в прочное монолитное тело. Таким образом, доменным гранулированным шлакам приписывалась роль пуццоланической (гидравлической) добавки. Позднейшие исследования показали, однако, что известь является только лишь возбудителем, катализатором реакции; добавленная к шлакам она почти полностью выделяется после схватывания. Кроме того, эта гипотеза о пуццоланической природе доменных шлаков не может объяснить весьма сильную активацию шлаков сульфатами. Другие же исследователи объясняют процесс твердения доменных шлаков образованием гидратированных силикатов и алюминатов; этот процесс протекает медленно, но приводит к значительной прочности при действии возбудителей, — последние действуют, главным образом, на алюминаты шлака. Сульфатное возбуждение приводит к образованию гидросульфоалюминатов кальция, а щелочное возбуждение — к образованию высокоосновных гидроалюминатов кальция. Тем не менее, вопрос о существе процесса твердения доменного шлака остается до настоящего времени открытым и требует дальнейшего исследования. Мы имеем все основания отнести этот тип химических реакций твердения к особому типу, отличному от всех типов реакций, которые были нами рассмотрены. Можно предполагать, что преобладающее значение для этого типа твердения имеют физико-химические явления разрушения стеклообразного вещества доменного гранулированного шлака. При разрушении стеклообразного вещества доменного шлака происходит накопление продуктов реакции, пока еще неизвестного состава, кристаллизация которых приводит к твердению шлаковых цементов. Все изложенное дает нам основание считать пятым типом химических и физико-химических процессов твердения вяжущих веществ реакции, приводящие к разрушению неустойчивых стекловидных веществ и медленной кристаллизации продуктов этой реакции, пока еще неизвестного состава. По этому типу происходит твердение следующих вяжущих веществ, имеющих применение в строительстве: известково-шла-кового цемента, гипсо-шлакового цемента, других шлаковых цементов с различными возбудителями. Рис. 2017 asics 64. Тройная иаграмма СаО— Аl2О3—SiO2. /—кислые доменные шлаки; // — основные доменные шлаки; ///—портландский цемент; IV—глиноземистый цемент. В главе II (стр. 30 и ел.) уже было отмечено, что стеклообразное вещество доменного гранулированного шлака под влиянием некоторых возбудителей, главным образом щелочей, окислов щелочноземельных металлов и некоторых сульфатов, в присутствии воды подвергается гидратации и обнаруживают вяжущие свойства. Интенсивность проявления вяжущих свойств зависит от химического состава доменных шлаков, грануляции, наличия примесей, природы возбудителя и ряда других причин. Сущность процесса возбуждения доменных гранулированных шлаков, несмотря на большое количество исследований в этом направлении, до настоящего времени полностью еще не установлена и химические процессы, протекающие при твердении шлаковых цементов, выяснены недостаточно. Тем не менее, накопленные данные позволили широко использовать доменные шлаки для производства различных шлаковых вяжущих веществ, преимущественно шлако-портланд-цемента, производство которого в СССР достигало миллионов тонн. Изучая различные составы доменных шлаков, можно установить, что все они занимают относительно небольшую область в тройной диаграмме СаО—Аl2Оз—SiO2. Как это видно из рис. 64, различают основные и кислые доменные шлаки. Продолжительное время считали, главным образом на основании результатов немецких исследователей, что кислые шлаки мало пригодны для производства шлаковых вяжущих веществ, однако, работами советских исследователей — В. А. nike air max 1 pas cher Кинда, М. С. Куроцапова [75], А. Я. nike air max 2012 Старицина [76], П. П. Будникова [77] — было доказано, что кислые доменные шлаки, получаемые, преимущественно, в районах восточной металлургической базы СССР, обладают хорошими гидравлическими вяжущими свойствами. Высушенные шлаки размалывали в лабораторной металлической шаровой мельнице до полного прохождения порошка через сито № 90 (4900 ота/ом2). Обычные (кальциевые) доменные шлаки, тонкоизмолотые и затворенные водой, как тавестно, не проявляют заметных вяжущих свойств, как известно, не проявляют вяжущих свойств, поэтому, прежде всего, возникает вопрос — обладают ли и другие шлаки такой же особенностью или, в зависимости от химического состава, некоторые шлаки способны схватываться и твердеть без возбудителей? Для решения этого вопроса были изготовлены образцы из теста (шлак и вода), которые через различные сроки твердения были испытаны на механическую прочность (см. табл. 69). Таблица 69 Механическая прочность шлаков МеО — А12О3 — SiO2 Без введения возбудителей; хранение: водное

Читайте так же:
Цемент деревянная щепа это
Состав вяжущегоКоличество воды°/лПредел прочности при сжатии теста (1:0), кгсм%
3 месяца6 месяцев 9 сяцев 1 1
Шлак кальциевый стронциевый » бариевый » магниевый » кадмиевый г . . . • . •25,0 25,0 20,0 22,5 25,00 0 157,157,5 35,200 0 ‘ 0 7,5 277,5 333,7 36,2 112,5 0 | 0

1 Образцы кадмиевого шлака хранились во влажном пространстве, так как в воде они разрушались. Как видно из данных табл. 69, кальциевый шлак без введения возбудителей даже при очень длительном хранении образцов в воде вяжущих свойств не проявляет. Образцы из стронциевого шлака внешне кажутся затвердевшими, при испытании же их после 3- и 6-месячного хранения в воде, механической прочности не обнаруживают и лишь при 9-месячном твердении образцы начинают приобретать механическую прочность. Совершенно другая картина наблюдается у бариевого и магниевого шлаков. Образцы из бариевого шлака с первых дней хранения в воде оказываются прочными, причем механическая прочность с увеличением срока твердения возрастает и к 9 месяцам достигает 333,7 кг/см2. У магниевого шлака, хотя и наблюдается непрерывное нарастание механической прочности, но интенсивность твердения значительно слабее, чем у бариевого шлака. Образцы же кадмиевого шлака без введения возбудителей вообще не твердеют и даже разрушаются в воде. Следовательно, в отличие от кальциевого шлака, стронциевый, |бариевый и магниевый шлаки: 1) проявляют вяжущие свойства даже без воздействия на них возбудителей; 2> кальциевый шлак вяжу щих свойств не проявляет; по добно ему, не проявляет вя- Время, мес. жущих свойств и кадмиевый шлак. Рис. 65. Результаты механических Весьма важно установить испытаний вяжущих веществ ти- влияние (в химическом отно- пa шлакоцемента (возбудитель — шении) возбудителей, которые портландский цемент) применяются для промышленных шлаков. Наиболее известным и получившим широкое промышленное парименение возбудителем является портландский цемент, который нами и был использован в первую очередь. Далее исследовалось влияние соответствующих сернокислых солей (для кальциевого шлака — сернокислый кальций, для стронциевого—сернокислый стронций и т. д.). Исследовалось также влияние соответствующих гидроокисей на процесс пробуждения и влияние на этот процесс хлористых солей. Изучение процесса пробуждения показало, что наиболее сильное возбуждающее действие оказывает портлакдекий цемент. parajumpers jacket outlet Для сравнения были изготовлены образцы из инертного наполнителя с портландским цементом. Результаты механических испытаний вяжущих веществ типа шлако-портланд-цемента приведены в табл. 70. На основании данных табл. 70 и графика на рис. 65 можно считать установленным, что

Читайте так же:
Пневмотранспорт для цемента своими руками

5) механическая прочность смесей шлака с портландским цементом (290—740 кг/см 2 при сжатии после 9 месяцев твердения) значительно выше механической прочности смеси песка с портланд-цементом (247 кг/см2 при сжатии). Принимая механическую прочность смеси песка с портланд-цементом за единицу, для кальциевого шлака имеет место увеличение механической прочности в 2 раза, для стронциевого шлака—в 2,4, для бариевого шлака—в 3, для магниевого—в 1,4 и для кадмиевого— в 1,2 раза. Таким образом установлено, что вяжущими свойствами обладает группа шлаков, находящихся в стеклообразном состоянии, и что в этой группе кальциевый шлак занимает далеко не первое место. Кроме того, по аналогии с получением известково-шлакового цемента, были произведены попытки получения вяжущих веществ состава шлак + соответствующая гидроокись. Поскольку возбудитель — гидроокись кальция — сам по себе обладает вяжущими свойствами, для сравнения, так же как и в предыдущем случае, были изготовлены образцы из возбудителя с инертным наполнителем — песком (см. табл. 71). Результаты механических испытаний вяжущих веществ типа известково-шлакового цемента представлены в табл. 71. Сопоставление данных табл. 70 и 71 показывает, что гидроокись кальция активно возбуждает кальциевый шлак; гидроокиси же стронция и бария возбуждают соответствующие шлаки в значительно меньшей степени, а иногда при их введении не достигается даже первоначальная механическая прочность. При дальнейшем изучении вяжущих свойств шлаков были получены вяжущие вещества типа гипсо-шлакового цемента. При этом в шлаки вводили соответствующие сульфаты и смеси сульфатов с небольшим количеством портланд-цементного клинкера, Данные о влиянии возбудителей сульфатного типа приведены в табл. 72 и 73 и позволяют установить, что под воздействием сульфатов стронция, бария, магния, соответствующие шлаки хотя и проявляют вяжущие свойства, но весьма слабо; механическая же прочность этих шлаков, по сравнению с данными табл. 69, не повышается. Есть основания предполагать [791, что при воздействии нея торых хлористых солей на стеклообразные вещества типа домее-#мг шлжов возможно образование комплексных соединена:-. подобных тем, какие образуются при воздействии сульфатов на шлаки. Исходя из этих соображений, необходимо было изучение влияния хлористых солей на механическую прочность стеклообразных веществ типа МеО—А12О3—SiO2. Исследование производилось как при введении чистых соответствующих хлористых солей, так и при совместном действии небольших количеств порт-ланд-цементного клинкера и хлористых солей. new balance 2017 При испытании образцов оказалось, что хлористые соли активнее возбуждают шлаки, чем сульфаты (ср. табл. 74, 75 с предыдущими). Таблица 74 Механическая прочность шлаков МеО — А12О3 — ,SiO2 Возбудитель: MeCl2; хранение: водное Предел прочности при сжатии, кг/см 2 Раствор 1:3Тесто1:0Состав вяжущегоК-во в1 г5г3-ш оееоS го-асГО юс;3 о иС даСО-.92,5% кальциевого шлака+ 7,5% СаС12110 0028,000о92,5% стронциевого шлака + 7,5% SrCl2117,515,037,528,060,075,08292,5% бариевого шлака+ 7,5% ВаС121137,560,075,018,5240,0375,0375■92,5% магниевого шлака + 7,5% MgClj115,245,052,518,597,597,513592,5% кадмиевого шлака + 7,5% CdCl21100019,2000Рассмотрение результатов испытаний, приведенных в табл. 74-и 75, показывает, что хлористые соли являются возбудителями твердения стеклообразных веществ различного химического со-чггава, причем наиболее интенсивное твердение наблюдается у кальциевого шлака, который после 9-месячного твердения показывает предел прочности при сжатии почти равный 500 кг/см2. Менее интенсивно возбуждает твердение бариевого шлака хлористый барий. Сопоставляя данные табл. 69 и 75, можно заметить, что механическая прочность бариевого шлака значтельно меньше, чем механическая прочность этого же шлака с возбудителем хлористым барием. ….(с.147 …) Наличие этих линий на данной рентгенограмме свидетельствует об образовании новой кристаллический фазы в кадмиевом шлаке, возбуждённом сооттётствующёй гидроокисью, в то время как действие воды не вызывает в шкале никаких изменений (см. cheap mu legend redzen табл. 80). Суммируя данные рентгенографического исследования, можно сделать следующие выводы. В кальциевом и магниевом шлаках наряду с аморфным стекловидным веществом наблюдается наличие кристаллической фазы.

ТЕМА 20: Минеральные вяжущие

Вяжущими материалами называются порошкообразные вещества, которые при затворении водой приобретают пластичные свойства, образуя постепенно твердеющее тесто, способное связывать отдельные куски или массу твердых пород в монолит.

Вяжущие материалы подразделяются на воздушные (при смешении с водой они затвердевают и длительное время сохраняют прочность только на воздухе) и гидравлические (могут затвердевать на воздухе и в воде). Поэтому воздушные вяжущие применяются в надземных сооружениях, а гидравлические – как в надземных, так и в подземных гидротехнических сооружениях.

Сырьем для производства вяжущих материалов служат природные горные породы: известково‒глинистые (мергели), магнезиальные, карбонаты, кремнеземистые, гипс и другие, а также отходы некоторых производств: доменные шлаки, золы, фосфогипс и др.

Гипсовые вяжущие материалы

сырьем для производства является природный двуводный гипс СаSO4∙2Н2О, природный ангидрит СаSO4 и отход производства фосфорной кислоты – фосфогипс.

Получение строительного гипса основано на химической реакции

При твердении протекает реакция

При t = 600‒700°С образуется обожженный гипс, ангидритовый цемент.

При 800‒1000°С получают высокообожженный гипс – эстрихгипс, который твердеет при затворении водой без катализатора, так как в нем присутствует примесь СаО, образовавшаяся в результате частичного разложения СаSО4.

В строительной технике гипсовые вяжущие широко применяются для изготовления блоков, панелей, перегородок, гипсобетона, сухой штукатурки, легковесных теплоизоляционных изделий. Заполнителями служат известь, шлак, пемза, мел, опилки и т.д. Все строительные изделия из гипса неводостойки и поэтому их применяют во внутренних элементах сооружений. Водостойкость повышают органические и минеральные добавки, а также водоотталкивающие обмазки.

Читайте так же:
Цемент м500 или м400 какая разница

Воздушная известь.

Воздушную известь получают путем обжига известняков, мела, доломитовых известняков, содержащих не более 8% примесей

Негашеную известь (СаО) – кипелку ‒ измельчают. При действии воды образуется известь гашеная СаО + Н2О → Са(ОН)2. Реакция сопровождается выделением тепла.

Известковое тесто, смешанное с песком, измельченным шлаком и т.п. применяют в виде строительных растворов при кладке стен и для штукатурки.

Известковый раствор на воздухе постепенно отвердевает под влиянием двух одновременно действующих факторов: удаления свободной воды и действия СО2. Удаление воды приводит к выделению и кристаллизации Са(ОН)2. В результате действия СО2 образуется карбонат кальция Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 + Н2О. Кристаллы срастаются между собой и с зернами наполнителя, образуя искусственный камень. Твердение воздушных известковых растворов протекает медленно и связано с протеканием реакции Са(ОН)2 + SіО2 → СаО∙SіО2∙Н2О, компоненты которой находятся в твердой фазе. Для ускорения этого процесса к извести добавляют цемент, гидравлические добавки или гипс.

Гидравлическая известь.

Гидравлическая известь, в отличие от воздушной, начав твердеть на воздухе, может продолжать твердение в воде. Способность гидравлической извести сохранять и увеличивать прочность в воде объясняется наличием в ее составе, кроме свободной СаО, силикатов, алюминатов и ферритов кальция, которые образуются при обжиге за счет реакций между глиной и известняком. Эти реакции, если глинистых примесей 6‒20%, приводят к получению извести с гидравлическими свойствами. Гидравлическая известь оценивается по основному (гидравлическому) модулю m = .

Для слабогидравлической извести он равен 4,5 – 9,0, сильногидравлической – 1,7 – 4,5, романцемента – 1,7.

Портландский цемент.

Наибольшее значение как вяжущий материал в строительстве имеет портландцемент – продукт помола клинкера, полученного обжигом до спекания смесей из известняков и глин, встречающихся в природе (мергели) или искусственно составленных. При помоле к клинкеру добавляется гипс (до 2%) для замедления схватывания и гидравлические добавки (до 15%), увеличивающие стойкость портландцемента к разрушающему действию природных вод. Химический состав портландцемента следующий: СаО – 62‒67%, SiО2 – 20‒24%, Al2О3 – 4‒7%, Fe2О3 – 2,5%, MgO, SO3 и прочих 1,5‒3%. Состав портландцемента выражают при помощи модулей основного, или гидравлического – Г, силикатного – n и глиноземистого – Р, соответственно определяемых:

Г = = 1,9 2,4;

n = ;

Р = .

Оксиды связаны в клинкере в следующие минералы

эти соединения реагируют при затворении цемента водой и дают различные гидраты, выделяющиеся в виде студней‒гелей; они образуют пластичное тесто, которое затем схватывается и упрочняется в цементый камень:

Глиноземистый цемент.

Глиноземистый цемент представляет собой продукт тонкого помола обожженной до плавления или до спекания сырьевой смеси, состоящей из боксита и известняка. Химический состав глиноземистого цемента следующий: около 40% СаО, около 40% Al2О3, остальное – примеси Fe2О3 (нежелательные) и др. оксиды СаО и Al2О3 находятся в глиноземистом цементе главным образом в виде минерала – однокальциевого алюмината СаО∙Al2О3. глиноземистый цемент быстро твердеет

Уже на третий день твердения прочность его приближается к максимальной. Сооружения из глиноземистого цемента стойки к сульфатной коррозии, но не стойки в щелочных средах, в которых идет разрушение камня в результате взаимодействия Al2О3 и Al(ОН)3 со щелочами.

Магнезиальные цементы.

Активным началом магнезиальных цементов является оксид магния. Сырьем служат природный магнезит MgСО3 и доломит СаСО3∙MgСО3. В соответствии с этим различают два вида магнезиальных цементов – каустический магнезит, получаемый обжигом до полного удаления СО2 при 800‒1000° С, и каустический доломит. В отличие от других вяжущих магнезиальные цементы затворяются не водой, а растворами солей MgCl2 или MgSO4, в некоторых случаях – серной или соляной кислотой. При твердении магнезиальных цементов происходит образование Mg(ОН)2 сначала в коллоидном, а затем в кристаллическом состоянии; частично образуется оксихлорид магния

Магнезиальное вяжущее находит применение в производстве ксилолита, фибролита (термоизоляционного, конструктивного и фибролитовой фанеры), пено‒ и газомагнезита, оснований под чистые полы и других строительных деталей.

Коррозия бетонов.

Камневидное тело портландцемента подвержено коррозии в водах, богатых углекислотой, солями постоянной жесткости СаSО4, MgSО4 и др.

CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2 коррозия

сульфатная коррозия сопровождается образованием сульфоалюминатов, вызывающих местные напряжения за счет увеличения в объеме изделий, в объеме структуры последних.

Для сооружений, соприкасающихся с морской водой, характерна магнезиальная коррозия

при углекислотной коррозии известь, содержащаяся в камне, переводится в легкорастворимый гидрокарбонат кальция и вымывается водой; при сульфатной коррозии образуется цементная бацилла (гидросульфоалюминат), приводящая к растрескиванию бетонного сооружения. При магнезиальной коррозии идет разрушение трехкальциевого гексагидроалюмината с образованием сульфата кальция (образует бациллу) и рыхлой структуры Mg(ОН)2 и Al(ОН)3. Сульфат магния может также взаимодействовать с Са(ОН)2 с увеличением объема

Образование гипса сопровождается увеличением в объеме, что также приводит к возникновению напряжений в бетоне и его разрушению.

Повысить коррозионную стойкость можно применением добавки к клинкеру кремнеземистого компонента с большой удельной поверхностью. Это объясняется более полным связыванием исходных компонентов в гидросиликаты кальция.

Контрольные задания согласно варианта из приложения А (таблица А.1)

391. Перечислить общие физико‒химические свойства вяжущих веществ. Дать их краткую характеристику.

392. Составить уравнения реакций, которые имеют место при получении вяжущих веществ на основе извести. Привести состав воздушной извести.

393. Описать химические процессы, происходящие при получении портландцементного клинкера.

394. Составить уравнения реакций при взаимодействии с водой минералов портландцементного клинкера.

395. Объясните, почему воздушная известь способна твердеть только на воздухе, в то время как гидравлическая – на воздухе и в воде.

396. Назовите, сколько основных компонентов входят в состав клинкера портландцемента и какой из минералов содержится в наибольшем количестве.

397. Составить уравнения реакций и указать условия полного гидролиза 3СаО∙SiO2.

398. Повышенное содержание каких минералов приводит к ускорению твердения портландцемента? Назовите их. Составить уравнения реакции их взаимодействия с водой.

Читайте так же:
Правила установки цементного моста

399. Напишите уравнение реакции с водой соответствующего минерала клинкера портландцемента, повышенное содержание которого замедляет процесс твердения. Назовите этот минерал.

400. Объясните, почему камневидное тело затвердевшего глиноземистого цемента нестойко в щелочных и сильнокислых средах. Напишите соответствующие уравнения реакций.

401. Дать классификацию видов коррозии бетона по механизму протекания коррозии.

402. Укажите виды коррозии бетона по характеру его разрушения. Приведите уравнения происходящих реакций.

403. Составить уравнения реакции, протекающие при углекислотной коррозии. Какой компонент цемента является причиной этого вида коррозии?

404. Где имеет место углекислотная коррозия? Какой компонент из окружающей среды является её причиной? Составить уравнение реакции.

405. Какие воды вызывают магнезиальную коррозию бетона? Составить уравнение реакции магнезиальной коррозии бетона.

406. Назовите основной минерал глиноземистого цемента. Напишите уравнение реакции его взаимодействия с водой.

407. Назовите минерал цементного камня, который подвергается углекислотной, магнезиальной и сульфатной коррозии. Составьте уравнение реакции, которые протекают при этом.

408. Какой вид коррозии бетона приводит к образованию «цементной бациллы»? Составить уравнение реакции её образования.

409. Одним из выражения состава гидравлических вяжущих является указание гидравлического модуля. Как он определяется?

410. Гидравлический модуль для гидравлической извести равен 4,5÷9,0. Определите тип этой извести.

411. Охарактеризовать физические и химические свойства диоксида кремния, его отношение к воде, кислотам и щелочам.

412. Какая масса природного известняка, содержащего 90% (масс.) СаСО3, потребуется для получения 7,0 т негашеной извести? Ответ: 13,8 т

413. При разложении СаСО3 выделилось 11,2 л СО2. Чему равна масса КОН, необходимая для связывания выделяющегося газа в карбонат? Ответ: 56 г.

414. Сколько природного магнезита необходимо для получения 100 кг MgO? Ответ: 210 кг.

415. Перечислить гипсовые вяжущие. Сколько хлористого магния необходимо взять для получения 1 т цемента Сореля? Ответ: 1,2 т.

416. Составьте уравнения реакции гашения извести. Сколько воды выделится при взаимодействии гашеной извести с 1 кг песка при её твердении?

417. Что такое эстрих‒гипс? Как его получают? Где используют?

418. Чем каустический магнезит отличается от каустического доломита? Где они используются в строительстве?

419. Составить уравнения реакции взаимодействия алюминиевой пудры с водным раствором извести. Какое газообразное вещество при этом образуется? Где используется эта реакция при производстве строительных материалов?

420. Составить уравнение реакций, протекающих при контакте силикатного стекла с плавиковой кислотой. Объясните причину появления матовости стекла.

421. Составить уравнения реакций, протекающих при кипячении растворов щелочи в емкостях из силикатного стекла. Как называется этот процесс?

422. Укажите состав воздушной извести. Составьте уравнения реакций получения, гашения и твердения воздушной извести, указав основные продукты.

423. Укажите состав магнезиального вяжущего (цемент Сореля). Составьте уравнение реакции, протекающей при его затворении. Какому эмпирическому составу химического соединения соответствует продукт.

424. Составить уравнение реакции, протекающей при схватывании и твердении строительного гипса. Объясните, почему он относится к быстро схватывающимся вяжущим.

425. Какие вещества называются вяжущими? Приведите их классификацию.

426. Какая известь называется воздушной? Приведите её качественный и количественный состав. Напишите уравнения реакций её получения, гашения.

427. Приведите минералогический состав клинкера портландцемента. Какие добавки замедляют схватывание и твердение цемента. Почему?

428. Приведите качественный и количественный состав портландцементного клинкера. Введение каких добавок ускоряет схватывание и твердение цемента. Почему?

429.Что такое гидравлические добавки к цементам? Какие гидравлические добавки вам известны?

430. Какие гипсовые вяжущие вам известны? Составьте уравнения реакций получения и твердения строительного гипса.

Как выбрать ускоритель твердения бетона

Для того чтобы разобраться с процессом твердения бетона, надо вспомнить, почему и как происходит этот процесс.

Современная бетонная смесь состоит из следующих компонентов:

  • цемент;
  • песок;
  • щебень;
  • добавки;
  • вода.

Процесс твердения обеспечивает цемент с водой. А чтобы понять, что такое цемент, подробно остановимся на этом компоненте.

Цемент получается после помола клинкерных смесей, которые производят в огромных печах обжига при температуре порядка 1450 ℃. Основным сырьём для клинкера являются известняковые горные породы и глина. После такой высокой температурной обработки происходят структурные изменения и полученный спёкшийся клинкер смешивают с гипсом и другими веществами. Эту смесь загружают в шаровые мельницы и измельчают до мелкодисперсной сыпучей массы серого цвета, которая и называется цементом. Он состоит из 4 основных минералов:

  • 2Cа∙SiO2 – двухкальциевый силикат;
  • 3Ca∙SiO2 –трёхкальциевый силикат;
  • 3CaO∙Al2O3 – трёхкальциевый алюминат;
  • 4CaO∙Al2O3∙Fe2O3 – четырёхкальциевый алюмоферрит.

Все эти составляющие цемента играют важнейшее значение в его дальнейшем поведении. Всё самое главное начинается тогда, когда он вступает во взаимодействие с водой. Начинается твердение цемента или ещё этот процесс называют гидратацией, когда молекулы воды связываются через физико-химический процесс со всем многообразием минералов цемента.

В этой фазе все четыре компонента ведут себя по-разному. Одни минералы вступают в реакцию сразу, другие через время, третьи запускают своё действие лишь в финале процесса затвердения, завершая долгодневный процесс.

Полный цикл твердения цемента длится годами, но основным считается отрезок в 28 суток.

Важнейшим фактором гидратации цемента считается водоцементное соотношение (В/Ц).

Оно определяет все прочностные характеристики полученного цементного камня. На этой картинке удачно обозначена схема взаимодействия молекул воды и цементных зёрен.

Схема взаимодействия молекул воды и цементных зёрен

Из неё видно, что оптимальным В/Ц будет 0.4. Но при приготовлении уже бетонной смеси там добавляются инертные заполнители, такие как песок и щебень. Если готовится раствор, то тогда добавляется только песок. Цемент является единственным вяжущим, который скрепляет в одно целое все компоненты бетонной смеси. Частицы цемента уже кристаллизовались и заполнили пространство между частицами инертных материалов, начался процесс схватывания.

Этот процесс начинается в зависимости от температуры и других факторов через 20 минут и продолжается до 20 часов. Но после схватывания наступает непосредственно процесс твердения, который и даёт основную прочность бетону. Он длится до 28 суток, когда набрана основная прочность в 95 %.

Так подробно надо было остановиться на этих процессах для того, чтоб было понятно, как можно влиять на них.

Усилители бетона используются для регулирования сроков схватывания

Необходимость ускорения процессов схватывания и твердения

Строительные процессы каждый раз ставят различные сложные задачи перед исполнителями. Например, низкая температура, которая отрицательно сказывается на сроках твердения – они удлиняются.

Читайте так же:
Цемент песок отсев вода пропорции

Бывают ситуации, когда необходимо разобрать опалубку раньше, чем бетон затвердеет и наберёт необходимую прочность, позволяющую передвигаться по поверхности строителям. Но возможны и ситуации, когда необходимо оттянуть сроки начала схватывания цемента, потому что бетонный узел находится далеко от объекта.

Во всех этих случаях необходимо применение регуляторов сроков схватывания цемента. Это требуется для того, чтобы сроки начала схватывания не опережали сроки укладки бетонной смеси. Эти процессы надо разводить по сторонам. Механизм такой – сначала укладка, потом начало сроков схватывания.

Чем меньше воды, тем быстрее схватывается бетон

Химия процесса

Необходимо различать несколько способов ускорения твердения бетонных и растворных смесей:

Тепловая обработка

Голландский химик Вант – Гофф вывел правило, которое гласит, что при увеличении температуры на 10℃ происходит ускорение химической реакции в 2 – 4 раза. Такое происходит в температурном диапазоне от 0 до 100℃. Если бетон набирает свою марочную прочность при температуре 20 ℃ за 28 суток, то исходя из формулы голландца необходимая прочность у бетона наступит при температуре 60 ℃ через 8 часов. Поэтому на заводах весь процесс укладываю в 12 часов (3 часа подъём температуры, 6 часов изотермическая выдержка и 3 часа – остывание). За это время изделие набирает прочность от 90 до 105%.

Добавки в бетоны и растворы

Это всевозможные соли неорганических кислот — хлориды, сульфаты ( CaCl2, NaNO3, KNO3, KCl и т.д.). Механизм состоит в том, что это соли электролиты и они повышают растворимость цементных минералов и реакция гидратации протекает быстрее. Требования к добавкам ускорения по ГОСТ 24211 – 2008 состоят в том, что они должны обеспечивать в первые сутки твердения бетона прирост прочности не менее 30 %. Надо также отметить, что эти добавки в большинстве своём известны как противоморозные.

Снижение водоцементного соотношения (В/Ц)

Чем меньше воды, тем быстрее вода с цементом переходят в насыщенное состояние и активизируется рост кристаллизации цементного камня. Ну а если воды больше, то насыщение раствора и рост кристаллизации будет проходить в удлинённые сроки. То есть можно сказать так – бетон с низким В/Ц быстрее приобретёт распалубочную прочность, нежели с высоким.

А это очень важно в условиях ускорения строительных сроков.

Для регуляции В/Ц применяются пластификаторы, которые и позволяют снижать содержание воды в бетонной смеси.

Использование микрокремнезёма SiO2

Это побочный продукт некоторых металлургических производств, которые работают с кремнесодержащими металлами, сплавами и в виде золы уноса собираются и добавляют в бетонные смеси. Химия этого процесса ускорения заключается в следующем: вода вступает во взаимодействие с цементом и образуется портландит (Ca(OH)2) плюс ещё много чего. Но при добавлении микрокремнезёма он вступает в реакцию с портландитом и связывает его, и реакция образования портландита ускоряется по законам химии. При добавлении кремнезёма прирост прочности бетона в первые двое суток составляет от 50 до 80%.

Использование быстротвердеющих цементов

Это такой е портландцемент, но с большей удельной поверхностью. Поэтому некоторые железобетонные заводы докупают к своим технологическим процессам шаровые мельницы и подвергают обычные, низкомарочные цементы дополнительному помолу. На выходе получается цемент, который быстро твердеет и решает задачу ускорения производства ж/б изделий. Есть цементы, которые за счёт быстропротекающей реакции набирают прочность стремительно. Например, глинозёмистый, который может набирать 100 % прочность за 3 суток.

Но у них есть недостаток – они дороги.

Обзор российских и иностранных регуляторов сроков схватывания и твердения цемента

Универсал П-2

Универсал П-2 - ускоритель твердения бетона

Является пластифицирующей добавкой, которая позволяет снизить расход воды на 12 %. Набор роста прочности в первые сутки не менее 50%. Увеличивает морозостойкость на 1-2 марки. Повышает водонепроницаемость на 2 позиции. Не содержит веществ, провоцирующих коррозию арматуры. Применяется для всех видов бетонов, включая преднапряжённые и особо ответственные конструкции.

Форт УП-2

Форт УП-2 - ускоритель твердения бетона

Комплексная добавка для бетонных смесей и цементно-песчаных растворов. Добавляет составам рост сроков схватывания и твердения. Прирост прочности в течение первых суток твердения более 30 %. Позволяет полностью отказаться от тепло-влажностной обработки при температуре ≥15℃. Повышает конечную прочность бетона на 10 %, что позволяет экономить до 12 % цемента. Улучшает удобоукладываемость и сохранность бетонной смеси.

Асилин 12

Жидкий ускоритель для работы с бетонами и растворами при пониженных и повышенных температурах. Применяется при производстве пенобетона, снижает усадку при протекании реакции вспучивания. Прирост прочности по отношению к регламентной – 30 %. Безвреден при работе с ним, не горит. Содержание по отношению к массе цемента – 0.4-1% для пенобетонов, 0.5-2 % для тяжёлых.

Хлористый кальций

Хлористый кальций - ускоритель твердения бетона

Добавка, позволяющая в дополнение к ускорению твердения ещё повысить износостойкость и устойчивость к атмосферным осадкам. Применение хлористого кальция даёт прирост прочности во время твердения в 2-3 раза. Эта добавка набирает влагу из воздуха и пускает её на гидратацию цемента. Такой эффект важен при высоких атмосферных температурах.

Но требуется осторожность при изготовлении армированных бетонов, в больших количествах может отрицательно сказаться на коррозии арматуры.

Релаксол

Релаксол - ускоритель твердения бетона

Выполняет две функции – как ускоритель и противоморозная добавка. Ускоряет твердение на 40 % в первые трое суток. Дозировка – 0.5-2 % от массы цемента.

Реламикс

Реламикс - ускоритель твердения бетона

Целая линейка суперпластификаторов ускорителей твердения. Снижает расходы на пропарку изделий, а в отдельных случаях и вовсе позволяет отказаться от неё. Дозировка – 0.6-1 %.

CemStone

CemStone - ускоритель твердения бетона

В строительстве бывают ситуации, когда требуется продлить сроки начала схватывания и твердения вяжущего. Это позволяет сохранить смесь в рабочем состоянии на несколько часов. Таковой является эта пластифицирующая добавка. Её действие основано на замедлении начала химического процесса гидратации цемента, т. е. с запаздыванием кристаллизации. Такая добавка наоборот снижает набор прочности в первые 7 суток на 30 %. Но к 28 суткам набирает необходимые 100 %.

Видео

Для рукастых домохозяев вот видео:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector