Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Основы строительного дела

Строительство и ремонт

§ 4.1. Классификация минеральных вяжущих веществ. Известь строительная

Минеральными вяжущими называются порошкообразные вещества, которые при смешивании (затворении) с водой дают пластичное тесто, способное с течением времени под влиянием физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние. При способности твердеть минеральные вяжущие вещества классифицируют на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие. Они могут затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также жидкое стекло.

Гидравлические вяжущие. Они твердеют и сохраняют свою прочность как на воздухе, так и в воде. Однако начальный период твердения (процесс схватывания), как правило, должен протекать на воздухе или в среде, изолированной от воды. К гидравлическим вяжущим относятся все виды цементов, гидравлическая известь, гилсоцементно-пуццолановое вяжущее и др. Кроме указанных воздушных и гидравлических вяжущих веществ существуют кислотостойкие вяжущие вещества, а также вяжущие автоклавного твердения, твердеющие при температуре 170...200 °С и давлении 0,9... 1,2 МН/м , изготовляемые на основе извести.

Воздушная известь как вяжущее была известна человечеству за несколько тысяч лет до нашей эры. Ее получают умеренным обжигом известняков, мела, доломитизированных известняков и доломитов, содержащих не более 6 % глины. Технология получения воздушной извести состоит из добычи известняков в карьерах, их дробления, сортировки и обжига. Обжиг осуществляют, как правило, в шахтных печах при максимальной температуре в зоне обжига 1000...1200 °С. После обжига куски извести имеют пористую структуру вследствие удаления СОг из известняков. Такая известь называется комовой негашеной. Полученная после обжига комовая известь либо подвергается помолу для получения порошкообразной извести-кипелки (СаО), либо гасится водой для получения гашеной извести Са(ОНг). Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида разделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

Строительная воздушная негашеная известь подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3-й. Негашеная комовая или молотая известь должна соответствовать требованиям, указанным в табл. 4.1.

При действии воды на комовую известь происходит гидратация оксида кальция:

СаО + НгО - Са(ОН)2 + 65,50 кДж

Процесс гашения извести чрезвычайно экзотермичен, поэтому осуществляется в специальных известигасильных установках и машинах. При гашении большим количество воды, в 3...4 раза превышающим массу извести-кипелки, известь гасится в известковое тесто, ограниченным количеством воды (60...70 % от массы извести-кипелки) в известь-пушонку. Гашеная известь в виде теста имеет среднюю плотность до 1400 кг/м3.

Известковое тесто представляет собой сметанообразную массу белого цвета.

И з в е с т ь-п ушонка, или г ид ратная известь, представляет собой белый тонкодисперсный порошок. Средняя плотность ее в рыхлом состоянии доходит до 450 кг/м , в уплотненном — до 700 кг/м . Гидратную известь транспортируют затаренной в мешках или навалом, погрузку и разгрузку осуществляют в мешках автопогрузчиками, навалом — посредством различного рода пнев-моприспособлений. В табл. 4.2 приведены требования, предъявляемые к гидратной извести.

Комовая известь транспортируется навалом, молотая известь-кипелка аналогично гидратной — навалом или в мешках. При транспортировке, погрузке и разгрузке порошкообразной и комовой извести нужно соблюдать большую осторожность: известь, особенно негашеная, раздражающе действует на мокрую кожу, слизистые оболочки носа, глаз и дыхательный путей. Молотая известь при хранении гасится, забирая влагу из воздуха, при этом отчасти карбонизируется и теряет свои свойства. Воздушная известь широко применяется для приготовления известково-песчаных и смешанных растворов, используемых при штукатурных и каменных работах, а также в качестве связующего при производстве малярных работ. Воздушную известь нельзя применять во влажных помещениях. Условия ее применения ограничены не только незначительной влагостойкостью, но и длительностью твердения в естественных условиях. Процесс твердения обусловливается, главным образом, карбонизацией по реакции

Са(ОН)2 + СОг =- СаСОз + НгО

Применяется известь также в производстве силикатного кирпича и изделий из силикатных бетонов. Заводы-изготовители извести должны гарантировать свойства извести и сопровождать каждую партию соответствующим паспортом.

Гидравлическая известь — продукт умеренного обжига мергелистых известняков, содержащих 6...20 % глинистых примесей. При обжиге (Т = 900...1000 °С) после разложения углекислого кальция (СаСОз) часть образующегося оксида кальция (СаО) соединяется с окислами SiO2, AI2O3 и БегОз, содержащимися в минералах глины, образуя силикаты, алюминаты и ферриты кальция по реакциям

Эти соединения кальция придают способность гидравлической извести твердеть как на воздухе, так и в воде.

Гидравлическая известь вследствие большого содержания в ее составе свободного оксида кальция при действии на него воды подвергается гашению. Чем больше в гидравлической извести свободных оксида кальция и магния, тем меньше ее способность к гидравлическому твердению. В зависимости от содержания активных СаО и MgO в пересчете на сухое вещество гидравлическая известь подразделяется на слабогидравлическую (содержание свободных СаО + MgO не менее 40 % и не более 65 %) и сильногидравлическую (содержание свободных СаО + MgO не менее 5 % и не более 40 %). Процесс получения гидравлической извести состоит из добычи сырья, его обжига и помола или гашения.

К гидравлической извести предъявляются следующие требования: по тонкости помола — на сите № 008 не должно оставаться более 10 %, по прочности контрольных образцов на сжатие —для сильногидравлической через 28 сут — не менее 5,0 МПа, для слабогидравлической — не менее 1,7 МПа.

Используют гидравлическую известь при приготовлении расгворов для каменной кладки и штукатурки, а также при приготовлении низкомарочных бетонов. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, некоторое время должны твердеть на воздухе.

§ 4.2. Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые вяжущие вещества так же, как и известь, применялись еще в глубокой древности.

Гипсовые вяжущие получают термической обработкой природного двуводного гипса (CaSO4.2H2O), природного ангидрита (CaSO4) или отходов промышленности, состоящих из сернокислого кальция. В зависимости от температуры обработки получаются быстротверде-ющие вяжущие (120..Л90 С), нормальнотвердеющие и медленнот-вердеющие (600...1000 °С).

Гипсовые вяжущие широко применяются в строительной индустрии. Их добавляют в известково-песчаные растворы для ускорения схватывания и увеличения прочности. На основе гипсовых вяжущих изготовляют листы гипсокартонные (ГОСТ 6266-81), искусственный мрамор и другие строительные гипсовые изделия.

Большое распространение в строительстве получил полимергипс. Его получают путем затворения гипсовых вяжущих водными растворами полимеров или дисперсиями полимеров. Полимергипс обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой прочностью при сжатии (до 30 МПа), малой водопроницаемостью и повышенным сопротивлением истиранию.

Гипсовые вяжущие при транспортировании и хранении должны быть защищены от увлажнения и загрязнения.

Ангидритовый цемент. Это медленно твердеющее вяжущее вещество марок 60, 100, 150, 200. Получают его из природного ангидрита (CaSO4) совместным помолом с катализаторами. Применяют для устройства бесшовных полов, оснований под рулонные материалы, приготовления легких и тяжелых бетонов низких марок и искусственного мрамора. Изделия из ангидритового цемента неводостойки, поэтому применяются только в сухих помещениях.

§ 4.3. Магнезиальные вяжущие вещества, растворимое стекло и кислотоупорный цемент

Магнезиальные вяжущие вещества. К ним относятся каустический магнезит (MgO) и каустический доломит (Mgo • СаСОз). Это порошкообразные материалы, получаемые обжигом при 650...850 °С дробленых природных магнезитов и доломитов. Каустический магнезит и каустический доломит при зртворении водой твердеют медленно и имеют небольшую прочность, вследствие чего их затворяют растворами хлористого или сернокислого магния. В этом

случае процесс твердения протекает значительно быстрее, а полученный искусственный камень характеризуется большей прочностью. Каустический магнезит имеет марки 400, 500, 600, а каустический доломит — 100, 150, 200 и 300. Магнезиальные вяжущие используют при устройстве ксилолитовых полов (магнезиальные вяжущие в смеси с древесными опилками), изготовлении магнезиального фибролита, арболита и цементно-стружечных плит. Транспортируют и хранят I вяжущие в мешках или емкостях, предохраняющих их от увлажнения.

Жидкое стекло. Жидким стеклом называют растворимые соли кремниевой кислоты — Na2O • пЪЮг и КгО • nSiO2. Величина п указывает отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочного оксида и называется силикатным модулем стекла. Значения его колеблются от 2,31 до 3,5. В практике чаще используют силикат натрия. Получают его расплавлением в стекловаренных печах при температуре 1350...1400 °С тщательно перемешанной смеси размолотых кварцевого песка, кальцинированной соды, или поташа, или сульфата натрия с образованием силикат-глыбы, которую впоследствии подвергают помолу. Тонкомолотые порошки, получаемые помолом силикат-глыбы, могут медленно растворяться в воде. Однако чаще всего жидкое стекло как вяжущее получают обработкой дробленой силикат-глыбы паром в автоклавах при давлении 0,5...0,6 МПа. При твердении под действием углекислого газа силикаты разлагаются по реакции

Na2O

 СОг + тЩО = Na2CO3

Однако на воздухе ЭТОТ процесс протекает медленно. Для ускорения твердения вводят добавки кремнефтористого натрия (Na2SiF6). Он вступает в химическую реакцию с жидким стеклом, быстро образуя гель кремниевой кислоты:

Na2SiF6 + Na2SiO3 + 6ЩО -* 6NaF +' 3Si(OH)4

Кремнефтористый натрий одновременно повышает водо- и кисло-тостойкость затвердевшего жидкого стекла. Растворимое стекло применяют для получения силикатных огнезащитных красок, для предохранения естественных каменных материалов от выветривания, для получения кислотоупорного и жаростойкого цементов, а также для уплотнения  (силикатизации) грунтов.

Кислотоупорный цемент. Его получают совместным помолом кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Вяжущим веществом в таких цементах является водный раствор жидкого стекла. Растворы и бетоны,   приготовленные на кислотоупорном  цементе,   обладают

высокой    стойкостью    против   действия    многих    минеральных    и органических кислот, но разрушаются под действием щелочей.

Кислотоупорный цемент применяют для футеровки химической аппаратуры, возведения резервуаров и других сооружений химической промышленности.

§ 4.4. Портландцемент

Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3...7 %), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10...15 %). Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75 % карбоната кальция (обычно известняка) и 25 % глины. Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера.

Химический состав портландцемента. Портландцемент характеризуется довольно постоянным химическим составом. Содержание основных составляющих окислов в нем колеблется в сравнительно небольших пределах, %: CaO (64...67), SiO2 (19...24), AI2O3 <4..,7), Fe2O3 (2...6), MgO (не более 5), SO3 (не менее 1,5 и не более 3,5).

Минералогический состав портландцемента. В процессе обжига сырьевой смеси перечисленные окислы вступают в химическое взаимодействие.

После распада каолинита AI2O3 • SiO2 • 2ЩО -> AI2O3 + 2S1O2 + + 2ЩО и термической диссоциации СаСОз по реакции СаСОз -* -* СаО + СОг в процессе обжига происходит химическое связывание СаО в твердом состоянии по следующим реакциям:

2СаО + S1O2 = 2СаО • SiO2 -- двухкальциевый силикат (Сг8);

ЗСаО + AI2O3 = ЗСаО • AI2O3 — трехкальциевый алюминат (СзА);

4СаО + АЬОз + РегОз = 4СаО • АкОз • РегОз — четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF);

2СаО • SiO + СаО = ЗСаО • SiO2 — трехкальциевый силикат (C3S).

Относительное содержание минералов в портландцементом клинкере колеблется в следующих пределах, %: ЗСаО • SiO2 — 42...65; 2СаО • SiO2 - 15...50; ЗСаО • А12Оз - 2... 15; 4СаО • AI2O3 х х Fe2O3 — 10...25.

Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каро-натных (75...78%) и глинистых пород (25...22 %). В большинстве случаев   необходимое   сочетание   пород   получается   искусственным

путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки,  мел,  известковые ракушечники;  в качестве глинистых

—        глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того,

в   состав   сырьевой   смеси   вводятся   различные   корректирующие

добавки, например гипс.

Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гапса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.

Производство портландцемента. Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси — получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента.

По характеру подготовки сырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовления цемента. При мокром способе сырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помол осуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях — болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей в шламбассейнах. В этом случае подготовленная смесь — цементный шлам — содержит до 40 % и более воды.

При сухом способе тонкое измельчение исходного сырья — помол

—        осуществляют    в    сухом    состоянии.    Тщательное    смешивание

производят  в   специальных  смесителях.   В   строительстве  наиболее

распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошей

гомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает

получение цемента с более высокими и стабильными качествами. В

настоящее время в связи с созданием оборудования, обеспечивающего

хорошую   гомогенизацию  в   смеси  тонкомолотых   порошков,   сухой

способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарение

воды)    и,    следовательно,    перспективный    находит    все    большее

применение. В нашей стране действует несколько крупных цементных

заводов, работающих по сухому способу.

Обжиг смеси производится во вращающихся печах, представляющих собой металлические цилиндры, обложенные внутри огнеупорной футеровкой. Печь укладывают на специальные катки с небольшим уклоном к поверхности земли, за счет чего по мере вращения сырьевая смесь продвигается по печи от приподнятого конца к опущенному. Длина печи достигает 180 м, а иногда доходит до 250 м, диаметр — до 6 м.

По мере продвижения смесь подсушивается, скатывается в шарики и под действием высокой температуры (1450... 1500 °С) спекается в гранулы размером 5...20 мм и более'. Затем гранулы охлаждаются сначала в печи, в зоне охлаждения, впоследствии — в специальных устройствах — холодильниках.

За последние годы разработан новый способ обжига клинкера. В печи силикатный расплав заменен расплавом на основе хлористого кальция. Существенно снижается температура обжига (1100...1150 °С), в 3...4 раза облегчается помол, но в цементе появляется минерал — алинит, содержащий алюмохлоридсиликат кальция. Этот цемент быстрее твердеет в начальные сроки.

Остывший клинкер подвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собой металлические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до 15...20 м, которые выложены изнутри бронированными плитами. Мельницы имеют 2...3 камеры, отделенные друг от друга металлическими перегородками с отверстиями для прохождения размалываемого материала.

Размол клинкера и постепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении за счет наклона мельницы. По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают на склад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточное для стабилизации. Необходимость выдержки обусловливается тем, что при помоле, особенно если осуществляется помол еще не совсем остывшего клинкера (максимальная температура клинкера, подаваемого в шаровую мельницу, не должна превышать 50 °С), происходит дегидратация вводимого гипса, получаемый при этом цемент будет обладать нестандартными сроками схватывания (ложное схватывание).

Свойства портландцемента. К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота (водопот-ребность цемента), равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах 3000...3200 кг/м , плотность в рыхлом состоянии — 900..Л300 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) — 1200... 1300 кг/м . Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. Согласно ГОСТу через сито № 08 должно проходить не менее 85 % массы пробы, удельная поверхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500...3000 см2/г.

Нормальная густота цементного теста (количество воды в % от массы цемента) определяется погружением пестика, укрепляемого на штанге прибора Вика, и колеблется в пределах 21...28 %. Она зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида цемента, сроков и условий твердения он присоединяет воды 15...25 % от своей массы. При использовании цемента в растворах и бетонах расходуемое количество воды значительно больше (40... 70 %), оно, в частности, зависит и от нормальной густоты цементного теста. Излишки воды со временем испаряются, оставляя поры, что

ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона.

Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементном тесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТа начало схватывания должно быть не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч (нормально — 2...3 ч), однако по согласованию с потребителями эти сроки могут существенно отличаться. О равномерности изменения объема цементного теста в процессе твердения судят по характеру трещин на образцах-лепешках, изготовленных по методике, изложенной в ГОСТе.

Если в цементе в результате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется много свободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворении цемента водой будет протекать замедленно (температура обжига клинкера значительно выше температуры обжига при получении извести-кипелки, процесс гашения которой протекает довольно быстро). Это явление может привести к разрушению уже затвердевшего цементного камня. Для предотвращения подобных явлений при оценке качества цемента и проводят испытание на равномерность изменения объема.

Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцов-балочек размером 40x40x160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3 (1 ч. по массе цемента, 3 ч.— нормального Вольского песка) при водоцементном отношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченного конуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним —100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106...115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытанна проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этом случае' после 20 с вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) км.

Твердение цемента. Твердение портландцемента — сложный физико-химический процесс При затворении цемента водой основные минералы, растворяясь, гидратируются по уравнениям:

ЗСаО • S1O2 + 5Н2О = 2СаО • SiO2 • 4ЩО + Са(ОН)2;

2СаО • SiO2 + 4Н2О - 2СаО • SiO2 • 4Н2О;

ЗСаО • А12Оз + 6ЩО = ЗСаО • AI2O3 • 6Н2О;

4СаО • А12Оз • Fe2O3 + Н2О = 4СаО • А12О3 • Fe2O3 • Н2О

Образующиеся новообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадая в осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности (схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процесса при растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуя гидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворения и гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса, тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но сами выкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации, поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличии водной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.

Цемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. С течением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие много белита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенно схватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чем быстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, как правило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкциях алитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву до высокой температуры (70...80 °С), появлению трещин и даже потере воды, что в итоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же время применение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность, а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую для твердения температуру в зимних условиях.

При твердении цемента на воздухе происходит небольшая усадка, а в воде — набухание.

§ 4.5. Разновидности цементов

Цементные заводы производят разнообразные цементы, различающиеся по составу, назначению и свойствам.

Виды портландцемента, шлакопортландцементы. Наиболее распространенными и широко применяемыми являются портландцементы и шлакопортландцементы, к числу которых относятся бездобавочный портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, в том числе быстротвердеющий портландцемент, отличающийся прочностью через 3 сут твердения; шлакопортландцемент и быстротвердеющий шлакопортландцемент, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения.

Быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент, как указывалось, отличаются повышенной прочностью в ранние сроки. Это достигается получением цемента определенного минералогического состава (с большим содержанием алита) и существенно большей тонкостью помола.

Кроме различия по составу цементы классифицируются по прочностным свойствам — маркам. Марка цемента характеризуется пределом прочности при сжатии половинок балочек в 28-дневном возрасте стандартного хранения.

Гидрофобные, пластицифированные цементы. Если при помоле добавляются пластифицирующие или гидрофобные добавки в количестве не более 0,3 % массы цемента, то получают пластифицированные или гидрофобные цементы. В качестве пластификаторов применяют сульфитно-спиртовую барду (ССБ), сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) и др. Применение такого рода веществ при затворении водой способствует более полному смачиванию зерен цемента, уменьшает сцепление зерен между собой, повышает пластичность смеси (растворной, бетонной). За счет этого можно уменьшить водоцементное отношение, снижение которого обусловливает либо повышение прочности цементного камня (раствора, бетона), либо (при сохранении прочности) уменьшение расхода цемента на 8... 10 %. Следует помнить, что твердение пластифицированных цементов, особенно в ранние сроки, происходит медленнее.

Для получения гидрофобного цемента при помоле добавляют асидол, асидол-мылонафт, мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум. Эти материалы образуют на поверхности цементных зерен водоотталкивающие (гидрофобные) пленки, которые препятствуют смачиванию зерен цемента водой. Такие цементы могут длительно храниться в неблагоприятных условиях, не теряя своих свойств. В процессе перемешивания гидрофобные пленки сдираются и проявляют при этом пластифицирующие свойства, вовлекая в смесь большое количество мелких пузырьков воздуха. Аналогично пластифицированному цементу процесс твердения, особенно в ранние сроки, замедлен. Растворы и бетоны на пластифицированных и гидрофобных цементах имеют меньшую водопроницаемость, большую морозостойкость, а следовательно, и долговечность.

Пластифицированный и гидрофобный цемент выпускаются следующих марок: пластифицированный — 300, 400, 500; гидрофобный — 300, 400.

Белый и цветной цементы. Белый и цветной цементы можно также отнести к разновидностям портландцемента. Их применяют в архитектурно-отделочных работах.

Для производства белого цемента используются чистые известняки, каолиновые глины и клинкер, отбеленный резким охлаждением после обжига. Помол производят фарфоровыми шарами в специально футерованных мельницах, исключающих попадание в цемент оксидов железа. Возможно применение минеральных пластифицирующих и гидрофобных добавок, не снижающих белизну цемента. По степени белизны цементы разделяются на три сорта, высший, БЦ-I и БЦ-И.

Цветной цемент может быть желтым, розовым, красным, коричневым,  голубым,  зеленым,  черным.  Его получают либо совместным

помолом клинкера для белого цемента со свето- и щелочестойкими добавками (суриком, ультрамарином и др.), либо по специальной технологии, по которой получение необходимого цвета достигается подбором исходного сырья. Последний способ позволяет получить цементы редких цветов (синие, зеленые, бирюзовые) и более устойчивые.

оклые и цветные цементы выпускаются трех марок — 300, 400, 500.

Пуццолановый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом цементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Активные минеральные добавки — это природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкомолотом виде с известью придают ей свойства гидравлического вяжущего. Они бывают вулканического (пеплы, туфы, витрофиры, трассы) и осадочного (диатомиты, трепелы, опоки, глиежи)зороисхож-дения. В качестве искусственных используются доменные гранулированные и топливные шлаки, нефелиновый шлам, зола-унос.

Содержание в пуццолановом портландцементе активных добавок вулканического происхождения или топливной золы составляет 25... 40 %, а добавок осадочного происхождения — 20...30 %.

Введенная добавка увеличивает водопотребность цемента, что приводит к ухудшению морозостойкости и увеличению расхода цемента. Процесс твердения замедляется, особенно в начальный период. С другой стороны, добавка, связывая свободный гидрат оксида кальция, придает цементному камню большую коррозионную стойкость, особенно водо- и сульфатостойкость. Поэтому пуццолановые цементы весьма эффективно использовать при возведении подводных и подземных сооружений. Хорошая эффективность достигается при использовании таких цементов в заводских условиях, где изделия подвергаются водотепловой обработке. Цемент выпускается двух марок —300 и 400.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, образующееся при помоле клинкера, полученного в результате обжига до плавления (реже до спекания) смеси, состоящей из бокситов и известняков. Бокситы — горная порода, содержащая до 80 % глинозема. Глиноземистый цемент составляют различные алюминаты кальция, основным из которых является однокальциевый.

Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч. Прочность нарастает быстро — через 5...6 ч и составляет 30 % марочной. Марка цемента (марки 400, 500, 600) определяется в возрасте 3 сут твердения в нормальных условиях и характеризуется показателями предела прочности при сжатии, МПа: через 1 сут —23, 28, 33; через 2 сут-—40, 50, 60.

Процесс твердения глиноземистых цементов протекает быстро, с выделением теплоты,  особенно в  первые часы твердения.  Однако

нельзя допускать твердения глиноземистого цемента при температурах выше 25...30 °С, так как могут образовываться различные непрочные гидроалюминаты. В процессе твердения глиноземистого цемента не образуется свободного гидрата оксида кальция, поэтому цементный камень хорошо противостоит коррозии минерализоваными водами, однако разрушается кислыми и сильнощелочными. Обработка изделий на глиноземистом цементе в камерах пропаривания или автоклавах исключена.

Обладая рядом достоинств (быстрое твердение, способность выдерживать в затвердевшем состоянии высокие температуры, твердение с выделением теплоты, что делает его применение эффективным в зимнее время), глиноземистый цемент применяется в ограниченном количестве. Это объясняется в первую очередь его относительной дороговизной (в 3...4 раза дороже портладцемента), а также особенностями технологии, так как для получения цемента клинкер, обладающий высокой твердостью, подвергается двухкратному дроблению и лишь затем помолу.

Применяется цемент при аварийных работах, для повышения сульфатостойкости бетона конструкций, при необходимости быстрого ввода сооружения в эксплуатацию, для получения жаростойкого бетона.

Расширяющиеся безусадочные и напрягающие цементы. Основным достоинством, обусловившим создание и применение расширяющихся цементов, является отсутствие усадки в процессе твердения. Все вяжущие вещества, за исключением гипсового, при твердении уменьшаются в объеме, это нередко приводит к появлению трещин, к уменьшению водонепроницаемости и долговечности. В расширяющихся цементах на основе сочетания гипса и алюминатной составляющей при затворении водой создаются предпосылки для образования в допустимых пределах трехкальциевых гидросульфоа-люминатов, образование которых сопровождается увеличением объема. Это увеличение компенсирует усадку остальных составляющих цемента (безусадочные цементы) или даже доминируют над ними (расширяющиеся цементы). Расширяющиеся цементы используются в ремонтных работах для заделки трещин, щелей, бетонирования, для зачеканки швов, устройства гадроизоляционных штукатурок, расширяющихся и безусадочных бетонов и растворов.

Используя способность цементов с большим содержанием алюминатной составляющей к увеличению объема при твердении, советские ученые создали напрягающий цемент. В процессе расширения этот цемент создает в арматуре предварительное напряжение. В зависимости от усилий, возникающих в бетоне при использовании таких цементов (разработана специальная методика),

различают три разновидности напрягающих цементов НЦ-2, НЦ~4, НЦ-6. Начало схватывания этих цементов не ранее 30 мин, конец —не позднее 4 ч. Прочность через сутки — не менее 15 МПа, через 28 сут — 50 МПа. Используются в сооружениях, где требуется повышенная газо-, паро-, водонепроницаемость.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества (ГЦПВ) обладают гидравлическими свойствами и способностью быстро твердеть. Так, бетоны на ГЦПВ, приготовленные с использованием высокопрочного гипса, достигают предела прочности при сжатии после 2...3 ч твердения 9,4...14,7 МПа, а через 7...15 сут нормального твердения — 30...40 МПа. ГЦПВ широко применяют для изготовления различных строительных конструкций (панелей, стен ванных комнат, санкабин) и в строительстве малоэтажных зданий, особенно в сельской местности.

Нефелиновый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением нефелинового шлама (побочный продукт глиноземного производства), портландцементного клинкера и гипса. При этом содержание нефелинового шлама должно быть не менее 20 % и не более 80 %. Цемент выпускается марок 300, 400, 500. Нефелиновый цемент обладает пониженным водоотделением, низким тепловыделением при твердении, замедленной скоростью твердения. Области применения такие же, как и обычногоскортлан-дцемента. Особенно эффективен при автоклавной обработке.

Известково-шлаковое вяжущее (изготовляют марок 50, 100, 150, 200) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое при совместном помоле или (что хуже) тщательном смешении в сухом виде тонкомолотых гранулированного доменного шлака и извести. Для регулирования сроков схватывания допускается добавка гипса до 5 %. Известково-шлаковое вяжущее — медленно схватывающееся и медленно твердеющее вяжущее вещество. Используют в растворах и бетонах при строительстве неответственных сооружений, не подвергающихся суровым климатическим воздействиям;

Сульфатно-шлаковый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом или тщательным смешиванием, тонкомолотых гранулированного доменного шлака (80...85 %), гипса или ангидрита (15...20 %), портландцементного клинкера (до 5 %) или извести (до 2 %). Этот цемент выпускают марок 150, 200, 250, 300. Применяют в неответственных сооружениях для приготовления растворов и бетонов низких марок.

Растворы и бетоны, приготовленные на сульфатно-шлаковом цементе, обладают повышенной стойкостью при воздействии на них углекислых и сульфатных вод. Указанное вяжущее является одним из самых дешевых местных вяжущих веществ.