Стройматериалы. Бетоны, растворы

Бетонная смесь и строительный раствор

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В ряде случаев (например, при воздействии агрессивной среды, необходимости значительно ускорить темп набора прочности бетона) использование обычного портландцемента неэффективно. Поэтому употребляют портландцементы специальных видов.

Чтобы придать портландцементу определенные свойства, регулируют минеральный состав клинкера, вводят в цемент минеральные и органические добавки, изменяют дисперсность и зерновой    состав цемента.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) изготовляют из клинкера с повышенным содержанием быстротвердеющих минералов C3S и С3А (в сумме 60...65 %). БТЦ отличается более тонким помолом: его удельная поверхность достигает 3500...4000 см2/г против 3000 см2/г у обычного портландцемента. Благодаря этому увеличивается площадь контакта цементных частиц с водой и скорость твердения его возрастает.

Выпускают БТЦ марок 400 и 500. Прочность его нормируют в сроки 3 и 28 сут. БТЦ отличается высоким темпом набора прочности в первые 3...7 сут ( 9). При помоле в БТЦ вводят активные минеральные добавки (до 10...20%) или доменные гранулированные шлаки (до 20% от массы цемента). Это удешевляет БТЦ.

БТЦ применяют при производстве сборных железобетонных конструкций. Благодаря повышенному содержанию в клинкере C3S и С3А быстротвердеющий портландцемент обладает большим тепловыделением и его применяют при бетонировании в зимних условиях, особенно при температуре ниже —25 СС. Свойство БТЦ быстро набирать прочность используют и в случае аварийно-восстановительных работ. При хранении в течение 1...2 месяцев БТЦ утрачивает свойство быстро твердеть и набирает прочность как обычный портландцемент. Следовательно, хранить БТЦ длительное время нецелесообразно.

Однако в ряде случаев применять БТЦ нельзя. Из-за высокого содержания в клинкере C3S и С3А при гидратации образуется большое количество Са(ОН)2 и гидроалюминатов кальция, что делает цементный камень нестойким к химической коррозии. Поэтому БТЦ употребляют лишь для конструкций, работающих в неагрессивной среде.

Из бетона, изготовленного на БТЦ, не выполняют массивные конструкции. Чрезмерное тепловыделение вызывает сильный разогрев ядра таких конструкций, в то время как внешние поверхности охлаждаются. Из-за большого перепада температур в теле бетона могут возникнуть термические напряжения, что приводит к растрескиванию конструкции.

В последние годы для ускорения твердения бетона стали применять цементы с добавками — крентами. Они содержат безводный трехкальцие-вый сульфоалюминат, сульфоферрит, смесь сернокислого глинозема и сернокислого железа. При помоле клинкера обычного портландцемента вводят 2...5 % добавок. Они не только ускоряют твердение, но и повышают прочность цемента на 5... 10 МПа, т.е. на целую ступень. Применение таких цементов на заводах и стройках позволит отказаться от пропарива-ния изделий и тем самым сократить затраты топлива и электроэнергии.

Сульфатостойкий портландцемент применяют при изготовлении конструкций, подверженных действию сульфатных вод, а также морозостойкого бетона. Стойкость против сульфатной коррозии обеспечивается особым минеральным составом клинкера: в нем ограничивают содержание алюминатов (С3А не более 5%, С3А + C4AF не более 22%). Для увеличения стойкости цемента против коррозии первого и второго видов в клинкере также ограничивают количество элита — не более 50 % от массы клинкера.

Поскольку количество C3S, C3A и C4AF ограничено, возрастает относительное содержание в клинкере C2S. Белит медленно набирает прочность и выделяет при гидратации мало теплоты. Поэтому сульфато-стойкий портландцемент характеризуется по сравнению с портландцементом пониженным темпом роста прочности и меньшей экзотермией. Его выпускают марки 400.

Белый и цветные портландцементы используют для повышения архитектурной выразительности зданий и сооружений. Серый цвет обычных цементов обусловлен наличием в составе исходного сырья оксидов железа и марганца. Чтобы получить белый портландцемент, в качестве сырья применяют карбонатные и глинистые породы (мел, каолиновые глины), содержащие оксиды железа и марганца в ничтожно малом количестве. Получаемый при обжиге такого сырья белый клинкер размалывают совместно с гипсом белых сортов, иногда добавляют белый диатомит (не более 6 %).

Белый портландцемент выпускают марок 400 и 500. Степень белизны цемента зависит от коэффициента отражения и составляет для белого портландцемента 1-го сорта не меньше 80% абсолютной шкалы, 2-го сорта - 75,3-го - 68 %.

Цветные портландцементы получают, размалывая совместно белый клинкер и добавки минеральных или органических красителей. Выпускают портландцементы красного, желтого, зеленого, голубого, розового, коричневого и черного цветов, т.е. практически всех основных цветов спектра. Марки цементов 300,400 и 500.

Сроки схватывания белого и цветных портланддементов практически такие же, как и обычного: начало — не ранее 45 мин, конец - не позднее 12 ч. По сравнению с портландцементом белый и цветные цементы обладают пониженной морозостойкостью, хуже сопротивляются коррозии, в большей степени подвержены усадке.

Портландцементы с органическими добавками изготовляют путем введения при помоле клинкера небольших количеств (0,05.„0,3 % от массы цемента) поверхностно-активных веществ. Эти вещества пластифицируют бетонные и растворные смеси, улучшают их удобоуклады-ваемость. Кроме того, бетоны и строительные растворы, изготовляемые на цементах с органическими поверхностно-активными добавками, отличаются повышенной морозостойкостью и сопротивляемостью коррозии.

Чаще используют поверхностно-активные добавки двух типов: гидрофилизующие и гидрофобизуюшие. Цементные зерна, покрытые пленкой поверхностно-активных веществ, приобретают особые свойства по отношению к действию воды: они становятся либо более гидрофильными, либо более гидрофобными. Названия этих терминов происходят от греческих слов гидро — вода, филео — люблю, фобос — боязнь, страх. Таким образом, слово гирофильный означает буквально любящий воду, т.е. смачиваемый, а гидрофобный — боящийся воды, т.е. несма-чиваемый.

В качестве гидрофилизующей добавки при изготовлении цемента используют лигносульфонаты технические (ЛСТ), ранее называвшиеся СДБ — сульфитно-дрожжевой бражкой. ЛСТ — побочный продукт при варке целлюлозы, представляет собой густую темно-коричневую жидкость. ЛСТ улучшает смачиваемость частиц цемента водой и одновременно ослабляет силы взаимного .сцепления между ними. В результате увеличивается пластичность цементного теста.

При помоле клинкера портландцемента вводят 0,25 % добавки ЛСТ. Полученный цемент называют пластифицированным. Марки пластифицированного портландцемента обычные, т.е. от 400 до 600. Лучше всего применять его для конструкций речных гидротехнических сооружений, подвергающихся попеременному воздействию замораживания — оттаивания или увлажнения — высыхания. Бетон на пластифицированном портландцементе отличается меньшей пористостью и проницаемостью для воды, поэтому и долговечность его выше.

Гидрофобный портландцемент содержит 0,1...0,3% гидрофобизую-щей поверхностно-активной добавки.

К гидрофобизующим добавкам относят мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, синтетические жирные кислоты, кремнийорганические жидкости. Молекулы этих веществ адсорбируются на поверхности цементных частиц особым образом: их углеводородные радикалы всегда ориентированы наружу. Благодаря этому цемент приобретает водоотталкивающие свойства.

Гидрофобный портландцемент легко отличить от обычного, проделав пробу на гидрофобность. Для этого на поверхность цементного порошка наносят каплю воды ( 10). Обычный портландцемент смачивается водой, угол смачивания 0 меньше 90°. Через несколько секунд капля впитывается. Гидрофобный портландцемент удерживает каплю воды по меньшей мере 5 мин, 0 больше 90°.

В процессе приготовления бетонных смесей и раствора тонкие гидрофобные пленки на поверхности цементных частиц снимаются и не препятствует нормальному процессу твердения цемента.

Гидрофобный портландцемент выпускают тех же марок, что и обычный, но чаще марки 400. Поскольку он обладает пластифицирующим действием, бетон на таком цементе получается более плотным и долговечным. Кроме того, со временем гидрофобный цемент практически не теряет активности, поэтому особенно удобен при длительном хранении и транспортировании. Его используют для изготовления конструкций повышенной стойкости.