Файл: Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов.pdf

вается пригодным, так как эти воды разрушают гидрат окиси кальция. Более целесообразными методами борьбы против действия указанных вод являются придание бетону высокой плотности, а в особо ответст­ венных случаях — гидроизоляция его.

8. ОСОБЫЕ ВИДЫ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Выпускаемый промышленностью портландцемент не всегда удовлет­ воряет требованиям, которые предъявляют к нему в специальных обла­ стях строительства, например, гидротехническом, дорожном, аэродром­ ном и пр. Поэтому цементная промышленность выпускает ряд цемен­ тов со специальными свойствами.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) обладает более интен­ сивным, чем обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения, что достигается путем более тонкого помола цемента и ре­ гулирования его химического и минералогического состава, а также особенностью технологического процесса.

Клинкер БТЦ содержит обычно 60% трехкальциевых силиката и алюмината с ограниченным количеством свободной окиси кальция (до 0,5%).

Повышенная прочность БТЦ в первые сроки твердения в значи­ тельной мере обусловлена не только минералогическим составом, но и тонкостью измельчения цемента до 3500—4000 см2/г (вместо 2800— 3000) для обычного портландцемента.

БТЦ через 1—3 суток твердения получает прочность соответст­ венно 40—50 и 60—70% от марочной. При водотепловой обработке (при 70—80°) прочность изделий через 4—6 ч возрастает до 70—80% от прочности 28-дневного хранения. Выше 80° пропаривать изделия не следует, так как прочность их понижается. БТЦ по мере поступления на завод следует быстро использовать, так как при хранении он быстро теряет активность.

Быстротвердеющий портландцемент предназначают для изготовле­ ния высокопрочных, обычных и предварительно напряженных железо­ бетонных изделий и конструкций в заводских и полигонных условиях. Это дает возможность значительно сократить потребность в металличе­ ских формах, а в отдельных случаях отказаться и от тепловой обра­ ботки изделий.

Пластифицированный портландцемент отличается от обычного способностью придавать растворным и бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвер­ девшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость и проч­ ность бетона. Это достигается снижением водоцементного отношения при сохранении заданной подвижности бетонной смеси.

Изготовляют этот цемент путем введения в портландцемент при его помоле пластифицирующей поверхностно-активной добавки в виде концентрата сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,15—0,25% от веса цемента в пересчете на сухое вещество.

Влияние добавок на повышение пластичности цементного теста объ-

144

ясняется тем, что сульфолигниновые соединения образуют на поверх­ ности твердеющих частиц коллоидные адсорбционные пленки гидро­ фильного характера, ослабляющие силы молекулярного взаимодей­ ствия между частицами твердой фазы и цементно-водной суспензии.

Пластифицированный портландцемент применяют для тех бетонных и железобетонных конструкций и сооружений, которые подвергаются систематическому замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию (в мягкой воде).

Этот цемент наряду с портландцементом применяют в основном для изготовления монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Гидрофобный портландцемент отличается от портландцемента по­ ниженной гигроскопичностью при хранении в неблагоприятных усло­ виях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам — повышенную морозостой­ кость. Получают его путем совместного измельчения обычного портландцементного клинкера с гидрофобными добавками, такими, как мылонафт, асидол, олеиновая кислота и др. Добавки вводят, в зависи­ мости от их вида, в количестве 0,06—0,30% от веса цемента.

Во время перемешивания растворной или бетонной смеси гидрофоб­ ные пленки легко ликвидируются с поверхности частиц зернами запол­ нителей, в результате чего смесь приобретает способность нормально схватываться и твердеть.

Гидрофобизующие добавки способствуют образованию цементного камня с более однородной и мелкозернистой структурой.

Растворы и бетоны на гидрофобном цементе имеют меньшую водо­ проницаемость и повышенную морозостойкость. Гидрофобный цемент выпускается четырех марок: 300, 400, 500 и 600.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из портландцементного клинкера. Содержание трехкальциевого силиката в клинкере не должно превышать 50%, а трехкальциевого алюмината — 5%. Он обладает повышенной сульфатостойкостью и умеренной тепловой гидратацией.

Сульфатостойкий портландцемент предназначают для изготовления бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехни­ ческих и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии при одновременном систематически переменном увлажнении и высыхании либо замораживании и оттаивании.

Высокая стойкость этого цемента в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии он содержит небольшое количество высокоосновных гидроалюминатов кальция, чем устраняется возмож­ ность образования гидросульфоалюмината кальция, вызывающего коррозию портландцемента, а также замедляется коррозионный про­ цесс вследствие ограниченного содержания в клинкере трехкальцие­ вого силиката.

Этот портландцемент целесообразнее всего применять в тех слу­ чаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздей­ ствия сульфатных вод и переменного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения.

145

В связи с умеренным содержанием в клинкере трехкальциевого силиката и малым содержанием трехкальциевого алюмината сульфатостойкий цемент отличается от обычного пониженным тепловыделением; сульфатостойкий цемент выпускают двух марок: 300 и 400.

Портландцемент с умеренной экзотермией изготовляют из клин­ кера, содержащего трехкальциевого силиката не более 50%, а трех­ кальциевого алюмината — меньше 8%.

При твердении у этого цемента тепловыделение меньшее, чем у обыч­ ного портландцемента вследствие ограниченного содержания в нем ми­ нералов, которые характеризуются наибольшей экзотермией. Это свойство очень важно для сохранности массивных сооружений, в глу­ бине которых при повышенном тепловыделении масса бетона может разогреваться до значительных температур. Охлаждение при этом наружных зон бетонных массивов может вызвать большие внутренние напряжения, сопровождающиеся появлением трещин на поверхности бетонных конструкций.

Предназначают этот портландцемент для изготовления речных бе­ тонных и железобетонных массивных сооружений, работающих в ус­ ловиях систематического переменного замораживания и оттаивания либо увлажнения и высыхания.

Марки портландцемента с умеренной экзотермией — 300 и 400.

Белый и цветные портландцементы. Впервые производство белого портландцемента было организовано в России в 1866 г. А. И. Бах­ метьевым на Теклятском заводе.

Белый портландцемент отличается от обычного тем, что содержит минимальное количество железистых и других окрашивающих соеди­ нений и имеет поэтому не зелено-серую, а белую окраску. По всем другим свойствам он почти не отличается от обычного портланд­ цемента.

Для производства белого и цветного портландцементов используют наиболее чистые разновидности карбонатного и песчано-глинистого сырья. Сюда относятся мел и известняки, содержащие не более 0,15% Fe2 03 для белого цемента и 0,25% для цветного, а соединений мар­ ганца (в пересчете на МпО) соответственно не более 0,015 и 0,03%. Глинистым компонентом служит каолин и другие материалы, содер­ жащие Fe2 03 в глинистом и кремнеземном сырье не более 1,0%, а двуокиси титана ТЮ2 — 0,8%.

Обжиг сырьевой смеси проводят во вращающихся печах на беззоль­ ном топливе (мазут или газ) при повышенной температуре — 1550— 1650°С.

Для повышения белизны и чистоты тона клинкер отбеливают путем термической диссоциации окрашивающих окислов железа и марганца. Это достигается способом закалки, т. е. быстрого охлажде­ ния раскаленного клинкера (1500°) погружением его в воду. Резкое снижение температуры клинкера вызывает почти мгновенный процесс окисления окислов. По технологической схеме клинкер после охлаж­ дения в воде высушивают.

Белый цемент получают тонким измельчением маложелезистого клинкера совместно с активной минеральной добавкой и гипсом, а

146

цветные — измельчением тех же материалов со специальными крася­ щими пигментами.

Исследования проф. П. И. Боженова и других показывают, что цветные цементы можно получить измельчением специально окра­ шенных в процессе обжига цветных клинкеров с гидравлическими до­ бавками и гипсом. В качестве пигментов используют в небольших количествах соединения кобальта, хрома, марганца и др.

Красящие пигменты для цветных цементов должны обладать большой красящей способностью, высокой стойкостью к действию щелочей [Са(ОН)2 ], солнечного света и атмосферных воздействий. Этим требованиям удовлетворяют следующие пигменты: железный сурик — красный цвет; двуокись хрома — зеленый; кобальт —го­ лубой, ультрамарин — голубой; углеродистые пигменты — черные.

Белые и цветные цементы схватываются и твердеют несколько медленнее обычных портландцементов. Такие цементы в соответствии

сГОСТ 965—56 выпускают марок 300, 400 и 500.

Взависимости от степени белизны белые цементы разделяют на три сорта: БЦ-1, БЦ-2 и БЦ-3. Устанавливают белизну по величине коэф­ фициента яркости, определяемого с помощью фотометров. Эталоном

служит сернокислый барий BaS04 , коэффициент отражения которого не менее 96,3%. Коэффициент яркости по BaS04 для БЦ-1 должен быть не менее 75%; БЦ-2—73 и БЦ-3—70%. По белизне порошок белого цемента приближается к лучшим образцам фарфора, коэффициент яркости которого составляет от 70 до 90%.

Белый и цветные цементы характеризуются повышенной усадкой при твердении и пониженной коррозийной стойкостью и морозостой­ костью.

Для получения белых и цветных растворов и бетонов применяют соответствующего цвета инертные материалы — белую и цветную мраморную, гранитную и известняковую крошку, белый кварцевый песок и т. д.

Белый и цветные цементы — ценный декоративный материал. При­ меняют их для архитектурно-отделочных работ в виде растворов, бето­ нов и побелок для получения облицовочного слоя крупных панелей и блоков, изготовления цементных красок и скульптуры, дорожных знаков и различных строительных изделий.

Белые и цветные портландцемента необходимо хранить и тран­ спортировать в специальных контейнерах или плотных бумажных мешках.

9. ПУЦЦОЛАНОВЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ

Активные минеральные добавки. Такими добавками называют тонкоизмельченные природные или искусственные материалы, содержа­ щие активный кремнезем, их вводят в известково-вяжущие и цементы для улучшения их свойств и придания им специальных качеств.

Такие добавки в смеси с воздушной известью придают ей гидравли­ ческие свойства, т. е. способность твердеть под водой после некоторой выдержки на воздухе. Это объясняется тем, что Са(ОН)2 вступает в

147

химическое взаимодействие с активным кремнеземом, содержащимся в добавке, с образованием труднорастворимого в воде гидросиликата кальция по реакции

Са(ОН).2 + SiOä + пН,0 = СаО • Si0.2 (п -\-1 ) Н , 0

Активные минеральные добавки подразделяют на естественные и искусственные. Классификация их приведена в табл. 25.

Т а б л и ц а 25

Активность минеральных добавок характеризуется количеством СаО в мг, поглощенным из раствора 1 г добавки в течение 30 суток.

Отдельные виды минеральных добавок имеют следующую актив­ ность: трепел и доломиты — не менее 150, трассы — 60, пемзы, туфы, пеплы — 50, глиежи — 30.

Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее веще­ ство, твердеющее в воде и получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки (трепела, пемзы, трасса) или тщательного смешивания раздельно измельченных материалов.

В пуццолановом портландцементе минеральных добавок вулкани­

Для регулирования сроков схватывания и улучшения свойств цемента добавляют двуводный гипс, но S03 в пуццолановом портланд­ цементе должно содержаться не более 3,5%.

Смешивание клинкера портландцемента с активными добавками производят при совместном помоле в шаровой мельнице, как и при помоле портландцементного клинкера. Таким образом, производство пуццоланового портландцемента отличается тем, что клинкер, выхо­ дящий из печи, размалывается в многокамерной шаровой мельнице

148