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

вместе с активной минеральной добавкой и гипсом. До помола добавки дробят и сушат, гипс же только дробят.

Себестоимость пуццоланового портландцемента ниже, чем у порт­ ландцемента, причем с увеличением процента вводимой добавки себе­ стоимость уменьшается.

Твердение пуццоланового портландцемента в первой стадии аналогично процес­ су твердения обычного портландцемента, так как образуются те же продукты — гидрат окиси кальция, гидросиликат, гидроалюминат и гидроферрит кальция. Затем происходят вторичные реакции взаимодействия между активным кремнеземом добав­ ки и продуктами гидролиза и гидратации клинкера. Характер этих реакций зависит от минералогического состава клинкера. При обыкновенных температурах реакции протекают медленно: вначале, вследствие разветвленной поверхности добавки, известь адсорбируется на поверхности ее и лишь затем вступает в реакцию с аморф­ ным кремнеземом.

Минеральные добавки ускоряют процессы гидролиза и гидратации портландце­ мента вследствие понижения концентрации Са(ОН)2 в твердеющем цементе. В связи с тем, что Са(ОН)2 частично связывается в пуццолановом портландцементе в гидро­ силикат кальция, а гидроалюминат кальция образуется в меньшем количестве, пуццолановый портландцемент обладает большей водо- и солестойкостью (например, в гипсовых водах), большей плотностью и малой водонепроницаемостью бетона, изго­ товленного на нем.

При твердении пуццоланового цемента выделяется меньше тепла, что позволяет использовать этот цемент для массивных бетонных сооружений.

Влияние добавок отрицательно сказывается на прочности пуццоланового це­ мента в начальные сроки твердения, так как они разбавляют цементный раствор, уменьшая в нем количество чистого портландцемента. Но к 28-дневному сроку твер­ дения прочность пуццоланового портландцемента достигает прочности портландце­ мента, а при больших сроках в условиях влажной среды становится выше ее вслед­ ствие того, что количество гидросиликата кальция в нем больше, нежели в обычном портландцементе.

Пониженная прочность пуццоланового портландцемента в начальные сроки твердения объясняется большей водопотребностью его, так как нормальная густота цементного теста пуццоланового портландцемента в результате введения таких доба­ вок, как трепел и диатомит, составляет 30—40% вместо 20—30% для обычного порт­ ландцемента. В бетоне, приготовленном на этом цементе, соответственно В/Ц тоже значительно больше.

Поскольку реакция между активным кремнеземом добавки и гидратом окити кальция в пуццолановом портландцементе может протекать в присутствии воды, можно отметить, что пуццолановый портландцемент более чувствителен к прежде­ временному высыханию.

Сохранение влажной среды (усиленная поливка водой, укрытие поверхности пленкой из полимеров) является обязательным условием для твердения растворов и бетонов на пуццолановом портландце­ менте.

Отрицательным свойством пуццоланового портландцемента яв­ ляется пониженная сопротивляемость многократному замораживанию и оттаиванию.

Пуццолановый портландцемент выпускают четырех марок: 200, 300, 400 и 500. Его применяют в строительстве для подводных и под­ земных бетонных и железобетонных сооружений и для конструкций, находящихся в условиях повышенной влажности, когда от бетонов требуется большая водонепроницаемость.

Применять пуццолановый портландцемент для конструкций, под­ вергающихся быстрому высыханию, действию сульфатных вод и си-

149

стоматическому многократному замораживанию и оттаиванию, не допускается.

Сульфатостойкий пуццолановый портландцемент приготовляют из портландцементного клинкера с содержанием трехкальциевого алю­ мината не более 8%. Этот цемент применяют для устройства подвод­ ных конструкций наряду с сульфатостойким портландцементом, отли­ чающимся от него меньшей водостойкостью и несколько большей стои­ мостью.

10. ШЛАКОВЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ

Шлакопортландцемент представляет собой гидравлическое вяжу­ щее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера портландцемента, не­ обходимого количества гипса и доменного гранулированного шлака.

Количество гранулированного шлака в шлакопортландцементе должно составлять не менее 30 и не более 60% от веса цемента. В шла­ копортландцементе, предназначаемом для массивных гидротехнических сооружений, содержание шлака устанавливают по соглашению с проектными организациями.

Доменные гранулированные шлаки образуются при выплавке чугуна в доменных печах и в результате сплавления пустой породы (минералы, не содержащие железа) с золой топлива и флюсами. При выпуске из домны шлаки быстро охлаждаются. Процесс быстрого охлаждения шлаков называют грануляцией, а сам шлак — гра­ нулированным. При этом шлаки получают мелкозернистую струк­

и кислые с отношением

CaO+MgO

A l 2 0 3 + Si0 2 ^

Активность доменных шлаков увеличивается с повышением содер­ жания СаО и А12 03 и уменьшается с увеличением содержания SiO,.

Кроме шлакопортландцемента, промышленность выпускает также

быстротвердеющий шлакопортландцемент, отличающийся более ин­ тенсивным нарастанием прочности в начальный период (до 7 суток), но 28-суточная прочность его равна марке обыкновенного шлакопорт­ ландцемента.

Для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента при­ меняют соответствующий клинкер, доменные шлаки высокой актив­ ности, уменьшая их предельное содержание до 50% от веса цемента.

Шлакопортландцемент характеризуется замедленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, но марочная и последующая прочность его примерно одинаковы. С понижением температуры при-

150

рост прочности шлакопортландцемента сильно снижается. Повышен­ ная температура при достаточной влажности среды заметно сокращают сроки твердения шлакопортландцемента.

По пределу прочности при сжатии и изгибе шлакопортландцемент разделяют на марки 200, 300, 400 и 500. Быстротвердеющий шлако­ портландцемент должен иметь в трехсуточном возрасте предел проч­ ности при сжатии не менее 200 кГІсм2 и при изгибе не менее 35 кГ/ем2.

Водостойкость бетонов на шлакопортландцементе выше, чем на портландцементе из-за отсутствия в них свободного гидрата окиси кальция. В шлакопортландцементном бетоне окись кальция связана шлаком в труднорастворимые гидроалюминаты кальция и низкооснов­ ные гидросиликаты кальция, тогда как в портландцементном бетоне гидрат окиси кальция в значительном количестве содержится в сво­ бодном виде и может вымываться, ослабляя бетон.

Шлакопортландцементный бетон обладает удовлетворительной мо­ розостойкостью и воздухостойкостью. Однако он менее стоек, чем бетон на портландцементе. Это объясняется тем, что низкоосновные гидросиликаты склонны к деформациям при изменении влажности среды и слабо сопротивляются совместному действию воды и мороза.

Применяют шлакопортландцемент для тех же целей, что и порт­ ландцемент. Но, учитывая его повышенную водостойкость, более це­ лесообразно использовать его в гидротехнических сооружениях, а также для конструкций, находящихся в условиях влажной среды. Не следует применять этот цемент в конструкциях, подвергающихся частому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.

Известково-шлаковый цемент является гидравлическим вяжущим веществом, которое получают совместным помолом или тщательным смешиванием в сухом со­ стоянии предварительно тонкоизмельченных извести и гранулированного домен­ ного шлака.

Извести в виде гидратной (пушонки) или негашеной (кипелки) берут 10—30%, гранулированного доменного шлака — 70—90%. Для регулирования сроков схваты­

вания и повышения прочности в смесь добавляют до 5% гипса. Схватывается и твер­ деет известково-шлаковый цемент медленно. Начало схватывания наступает через 5—6 ч, конец схватывания — через 12—20 ч.

Марки этого цемента — 50, 100, 150 и 200.

Известково-шлаковый цемент имеет недостаточную воздухо- и морозостойкость, поэтому его можно применять для изготовления бетонов и растворов, используемых в сооружениях, которые постоянно находятся во влажных условиях.

Сульфатно-шлаковый цемент представляет собой гидравлическое вяжущее вещество, состоящее из смеси тонкоизмельченных гранулированного доменного шлака (80—85%), гипса или ангидрита (15—20%) и портландцементного клинкера (до 5%). Вместо портландцемента можно вводить в смесь до 2% окиси кальция.

Изготовляют этот цемент либо путем совместного помола составляющих материа­ лов, либо смешиванием их после предварительного измельчения каждого в отдельно­ сти.

Сульфатно-шлаковый цемент выпускают четырех марок: 150, 200, 250 и 300. При относительно высокой прочности сульфатно-шлаковый цемент является самым дешевым из всех видов гидравлических вяжущих веществ, так как в его состав входит

151

чительного расхода топлива и усложняет производство известково-шлакового це­ мента.

Сульфатно-шлаковый цемент высокостоек против действия сульфатных вод. В связи с этим его применяют в морских гидротехнических сооружениях и для подзем­ ных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных вод.

11. СЛАНЦЕЗОЛЬНЫЙ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ

Это гидравлическое вяжущее вещество, полученное путем совмест­ ного тонкого измельчения портландцементного клинкера и мельчай­ шей фракции летучей зоны пылевидного сжигания горючего сланца

обработка. Сланцезольный портландцемент отличается морозостой­ костью, но несколько повышенными величинами усадки и набухания.

Цемент успешно использован для производства сборного железо­ бетона с применением пропаривания, бетонных покрытий автомобиль­ ных дорог.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее вещество (ГЦПВ) было предложено проф. А. В. Волженским с сотрудниками. Оно представляет собой смесь 50—75% полуводного гипса первого сорта, 15—25% портландцемента не ниже марки 300 и 10—25% гидравлической добавки (или смеси полуводного гипса и готового пуццоланового портландцемента, содержащего гидравлическую добавку). Это смешанное вяжущее вещество водостойко и быстро твердеет.

Портландцемент и гидравлические добавки можно вводить и непосредственно в варочные котлы при производстве строительного гипса. Получать водостойкие мате­ риалы можно и при замене в смешанном вяжущем портландцементе доменным шлаком.

Гинсоцементное вяжущее выпускают двух марок — 100 и 150. Основные пока­ затели его приведены в табл. 26.

Т а б л и ц а 26

На ГЦПВ можно получить бетоны марок 150—200 при расходе вяжущего 300— 450 кг. Эти бетоны через 2—3 ч после изготовления набирают 30—40% марочной

прочности. Ускоряют твердение бетонов путем пропарки их при 70—80° в течение —

152

5—8 ч. Морозостойкость изделий соответствует 20—50 циклам замораживания и

оттаивания.

Панели из ГЦПВ применяют для устройства стен ванных и душевых комнат, санитарных кабин, из них монтируют блоки с вентиляционными каналами и др.

12. ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ

Глиноземистым цементом называют быстротвердеющее гидравличе­ ское вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения обож­ женной до плавления (или спекания) сырьевой смеси бокситов с изве­ стняком с преобладанием в готовом продукте низкоосноеных алюми­ натов кальция.

Глиноземистые цементы выпускают как без добавок, так и с добав­ ками до 2% различных минеральных веществ, которые улучшают не­ которые свойства цемента и снижают его стоимость.

Главной составляющей частью клинкерл является однокальциевый алюминат СаО-А12 03 . При затворении порошка глиноземистого цемента водой уплотнение пластичного теста и твердение протекают аналогично обыкновенному портландце­ менту .

Однокальциевый алюминат при взаимодействии с водой гидратирует, образуя в конечном итоге двухкальциевый восьмиводный гидроалюминат и гидрат окиси алюминия

2 (СаО- А 1 2 0 3 • 10Н2 О) + Н 2 0 = 2СаО • А 1 2 0 3 • 8 Н 2 0 + 2А1(ОН)3

В дальнейшем уплотняется гель двухкальциевого гидроалюмината и кристалли­ зуются продукты гидратации. Эти процессы проходят очень интенсивно, что обеспе­ чивает быстрое нарастание прочности цемента. Примерно через 5—6 ч прочность его

может достичь 30% и более от марочной, через сутки твердения — выше 80%, а в 3-суточном возрасте — марочной.

Глиноземистый цемент является быстротвердеющим, но не быстросхватывающимся вяжущим веществом. По ГОСТу начало схватывания его должно поступить не ранее 30 мин, а конец — не позднее 12 ч.

Глиноземистый цемент выпускают трех марок — 400, 500 и 600. Марка цемента обозначается по пределу прочности при сжатии образ­ цов, продвергнутых испытанию в возрасте 3 суш после твердения в нормальных условиях.

Более благоприятными для твердения глиноземистого цемента являются влажные условия и нормальная температура (20±5°). На­ растание прочности цемента в условиях температуры выше 25° умень­ шается, возможно даже падение достигнутой прочности и разрушение бетона в результате перекристаллизации двухкальциевого гидроалю­ мината в трехкальциевый. Это свойство называют болезнью глинозе­ мистого цемента. Поэтому пропаривать изделия на глиноземистом цементе нельзя.

При температуре ниже нормальной и близкой к нулю твердение глиноземистого цемента происходит удовлетворительно, что объяс­ няется его высокой экзотермией. В течение 1—3 суток глиноземистый цемент выделяет в 1,5—2 раза больше тепла, чем портландцемент.

Большая экзотермичность ограничивает применение глиноземи­ стого цемента в массивных конструкциях, так как разогрев бетона внутри массива и охлаждение его снаружи вызывают растягивающие напряжения в наружных слоях — образуются трещины.

153