Материал: m33170

ность- 95–100 % и температура + 20 °С). По этим показателям портландцемент разделяют на классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (марки

400, 500, 550 и 600).

Требования ГОСТ 30515-97 к цементам по прочности

Коррозия цементного камня вызывается воздействием агрессивных газов и жидкостей на составные части затвердевшего портландцемента, главным образом, на 3CaO∙Al 2 O3 ∙6H2 O и

Ca(OH) 2 .

К о р р о з и я п е р в о г о в и д а. Выщелачивание гидроксида кальция происходит интенсивно при действии мягких вод. Для ослабления этого процесса ограничивают содержание трехкальциевого силиката 3CaO∙SiO 2 до 50%. Главным средством борьбы является введение активных минеральных добавок и применение плотного бетона, а также выдерживание бетона на воздухе для карбонизации извести.

К о р р о з и я в т о р о г о в и д а. Углекислотная коррозия развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный двуоксид в виде слабой угольной кислоты. Избыточное содержание СО 2 разрушает карбонатную пленку вследствие образования хорошо растворимого бикарбоната:

СаСО3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО3 )2 . Общекислотная коррозия происходит под действием рас-

творов любых кислот, которые вступают во взаимодействие с гидроксидом кальция:

Са(ОН)2 + 2HCl = CaCl 2 + 2Н2 О, Са(ОН)2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ∙2Н2 О.

106

Магнезиальная коррозия возникает при воздействии магнезиальных солей:

Са(ОН)2 + MgCl 2 = CaCl 2 + Mg(OH) 2 .

Бетон на портландцементе защищают от этого вида коррозии с помощью защитных слоев из кислотостойких материалов.

К о р р о з и я т р е т ь е г о в и д а. Сульфоалыминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня воды, содержащей сульфатные ионы:

3CaO∙Al2 O 3 ∙6H2 O + 3CaSO 4 + 25H2 O = 3CaO∙Al2 O 3 ∙3CaSO4 ∙31H2 O.

Образование в порах цементного камня малорастворимого трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция сопровождается увеличением объема примерно в 2 раза, что приводит к растрескиванию защитного слоя бетона, затем происходит коррозия арматуры, усиление растрескивания и разрушение конструкции. Для борьбы с этим явлением применяют специальный сульфатостойкий цемент.

Промышленность наряду с обыкновенным портландцементом выпускает и многие другие его разновидности, они отличаются от него особыми, ярко выраженными отдельными свойствами. Для этого используют следующие основные пути: регулирование минерального состава и структуры цементного клинкера, оказывающего решающее влияние на все строительнотехнологические свойства; введение минеральных и органических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего, экономить клинкер, уменьшать расход цемента в бетоне; регулирование тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, активность, тепловыделение цемента.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) характеризу-

ется высокой прочностью уже в возрасте 3 сут. с момента его затворения (свыше 50% проектной прочности), что дает возможность значительно сократить продолжительность технологического процесса и отказаться от термовлажностной обработки изделий для ускорения их твердения. Марки цемента: М400 и

М500.

107

Сумма трехкальциевого силиката 3CaO∙SiO 2 и трехкальциевого алюмината 3CaO∙Al 2 O3 в клинкере - обычно не менее

60-65%, а тонкость помола до удельной поверхности 3500-4000 см 2 /г.

Твердение портландцемента можно ускорить разными способами: подбором соответствующего состава клинкера, увеличением тонкости помола цемента, введением химических добавокускорителей твердения цемента.

Среди минералов портландцементного клинкера трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат обеспечивают быстрое нарастание прочности цемента в начальные сроки. Поэтому повышенное содержание этих соединений позволяет получать быстротвердеющие цементы. Повышение тонкости помола цемента особенно сильно ускоряет процесс твердения, так как при соответствующем увеличении поверхности цементного порошка возрастает скорость взаимодействия частиц цемента с водой. Добавки хлористого кальция и хлористого магния также приводят к значительному ускорению твердения цемента.

Нами предложена добавка в цементобетонные смеси для ускорения твердения: пульпа гипохлорита кальция с содержанием «активного хлора» 4–8%, которая ускоряет набор прочности цементобетона, особенно в начальные сроки твердения при одном и том же отношении жидкой фазы к цементу. Существенное влияние на повышение прочности цементобетона в более поздние сроки твердения оказывает отношение содержания пульпы гипохлорита кальция к цементу. При затворении бетонной смеси водой пределы прочности при сжатии бетона в возрасте 5 ч и 7 суток равны соответственно 0 и 4,4 МПа, а бетон с введением пульпы гипохлорита кальция с содержанием «активного хлора» 5% в количестве 3% от массы цемента в бетонную смесь того же состава имел в тех же возрастах пределы прочности соответственно

1,0 и 22 МПа.

Механизм действия пульпы в этом случае основан на формировании более плотных структур цементного камня в бетоне вследствие образования на первой стадии кристаллизационного каркаса преимущественно из двойных солей – гидратов типа Са(СlО)2 × 2Са(ОН )2 и 3Са(СlО)2 × 2Са(ОН )2, которые обеспечивают

108

естественные условия кристаллизации. На последующих стадиях твердения эти соли обрастают высокодисперсными гидросиликатами и гидроалюминатами кальция, что обуславливает еще больший поджим контактов в течение времени, необходимого для их срастания.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландце-

мент (ОБТЦ) марки М600 в возрасте 1 сут имеет предел прочности 20-25 МПа, а через 3 сут – 40 МПа. Такой рост прочности достигается увеличением в клинкере 3CaO∙SiO 2 до 65-68% и трехкальциевого алюмината 3CaO∙Al 2 O3 - до 18%. Тонкость по-

мола – 4000 см2 /г.

Применение ОБТЦ позволяет снижать расход цемента на 15-20%. Применяют его в производстве сборных железобетонных конструкций, при зимнем бетонировании. Ввиду большого выделения тепла не применяют для бетонирования массивных конструкций.

Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ) дает раннюю прочность через 1-4 ч, достаточную для распалубки изделий. В сырьевую смесь вводятся галогенсодержащие вещества (фторид или хлорид кальция).

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют на осно-

ве клинкера, содержащего не более 50% 3CaO∙SiO 2 , 5% 3CaO∙Al2 O 3 . Этот цемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.

Маркировка (пример условных обозначений):

Сульфатостойкий портландцемент марки 400 с добавками 20%, пластифицированный:

ССПЦ400-Д20-ПЛ ГОСТ 22266-94.

Гидрофобный портландцемент получают введением при помоле клинкера мылонафта, олеиновой кислоты в количестве 0,05–0,15% от массы цемента. Мылонафт и олеиновая кислота обволакивают тончайшей пленкой зерна цемента и препятствуют проникновению влаги и воздуха к зерну, в связи с чем его активность не снижается при длительном хранении, а также при перевозке водным транспортом. Защитная пленка легко снимается с цементных зерен во время перемешивания растворов или бето-

109

нов, не оказывая отрицательного влияния на их прочность. Гидрофобный цемент целесообразно применять для получения бетонов с повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Пластифицированный портландцемент отличается от обычного содержанием поверхностно-активной добавки, повышающей подвижность и удобоукладываемость цементного теста и придающей бетону высокую морозостойкость. В качестве пластифицирующих добавок применяют сульфитно-спиртовую барду (ССБ), сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ). Сульфитнодрожжевая барда – эффективная добавка для повышения морозостойкости бетонов, что объясняется главным образом получением цементного камня повышенной плотности. Пластифицированные цементы можно применять наряду с обыкновенными, получая более удобоукладываемые смеси и морозостойкие бетоны. Особенно широко эти цементы используют в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Дорожный портландцемент должен обладать свойствами, обеспечивающими высокую прочность цементобетона, сопротивление его износу, морозостойкость, деформативную способность и стойкость при действии агрессивных сред. В наибольшей мере удовлетворяет указанным требованиям портландцемент с высоким содержанием алита и алюмоферритной фазы, тогда как трехкальциевого алюмината не должно быть в клинкере более 10%. При помоле клинкера в качестве гидравлической добавки допускается вводить не более 15% гранулированного доменного шлака. Для дорожного бетона применяют портландцемент марки не ниже 300 при бетонировании оснований и не ниже 400 – бетонных покрытий.

Пуццолановый портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях. Получают его путем совместного помола клинкера, гипса (до 3,5 %) и активной минеральной добавки.

Активными минеральными добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонко измельченном виде с известью и затворением водой придают ей способность к гидравлическому твердению, а при смешивании с портландцементом повышают его стойкость в пресных и сульфатных водах. Самостоятельно одни гидравлические добавки не

110