Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Известково-шлаковое вяжущее — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением негашеной извести, гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака с добавкой небольшого количества гипса (не более 5 % по массе смеси), относящееся к группе известесодержащих. Состав и свойства его регламентируются ГОСТ 2544—76.

Содержание извести в вяжущем устанавливают в зависимости от качества шлака в пределах 10—30 % массы смеси. Иногда его называют цементом.

В ряде случаев при введении в него большого количества негашеной извести (более 20%) наблюдается чрезмерно быстрое схватывание и даже неравномерное изменение объема при твердении. Для устранения таких явлений применяют замедлители схватывания извести или прибегают к повторному перемешиванию бетонной или растворной смеси, приводящему, однако, к некоторому снижению прочности бетона или раствора. Иногда целесообразно бывает уменьшить содержание извести в вяжущем.

Лучшими шлаками для известково-шлакового цемента являются основные и слабокислые с повышенным содержанием глинозема и низким содержанием закиси марганца (не более 3—4 %)

Технология известково-шлакового вяжущего значительно проще, чем шлакопортландцемента, и включает обычно следующие операции: складирование сырьевых материалов, сушку шлака, дробление извести, дробление гипса, дозирование сырьевых материалов перед помолом, совместный помол, складирование и отправку потребителям готового цемента. Р1звесть хранят в закрытых складах, а шлак и гипс можно складировать и под навесами.

Применение негашеной извести-кипелки при небольшой влажности шлака (3—4%) позволяет исключить сушку из технологического процесса. В этом случае вода, содержащаяся в шлаке, при совместном помоле с известью идет на ее гашение и шлак становится сухим.

Для тонкого помола цемента применяют и шаровые мельницы. Измельчают его до остатка 3—5 % на сите № 008, что способствует повышению его активности. Желательно удельную   поверхность   известково-шлакового вяжущего доводить до 3500—5000 см2/г, а удельную поверхность шлака, содержащегося в цементе,— до 3500—4000 см2/г.

Большое значение для качества вяжущего имеют свойства гранулированного шлака. Использование шлака (по возможности одного и того же завода) одинакового химического состава и цвета, той же средней плотности— обязательное условие производства высококачественного продукта.

Простота технологии определяет высокую технико-экономическую эффективность известково-шлакового цемента. На изготовление 1 т расходуется примерно 50— 60 кг условного топлива и 70—80 кВт-ч электроэнергии. Для производства известково-шлакового. и других бесклинкерных шлаковых цементов целесообразны помольные установки мощностью 100, 200—500 тыс. т в год.

Известково-шлаковый цемент твердеет под влиянием щелочного возбуждения шлака оксидом кальция, содержащимся в извести. При этом в основном протекают те же процессы и образуются те же цементирующие соединения, что и при взаимодействии шлака с водой в шла-копортландцемеите. Гипс, активизирующе действуя на глиноземистые составляющие шлака, ускоряет твердение известково-шлакового вяжущего.

Истинная плотность известково-шлакового цемента 2,5—2,9 г/см3 и зависит в основном от вида и содержания в нем извести. Плотность в рыхлопасыпном состоянии 800—900, а в уплотненном состоянии—1200— 1400 кг/м3.

Водопотревность известково-шлакового вяжущего несколько выше, чем шлакопортландцемента, и зависит, главным образом, от содержания извести. Начало схватывания известково-шлакового вяжущего по ГОСТ 2544—76 должно наступать не ранее 25 мин, конец — не позднее 24 ч от начала затворения. Обычно начало схватывания наступает через 2—4, а конец — через 4—8 ч.

При использовании в качестве исходного материала 20—30 % молотой негашеной извести и глиноземистых шлаков происходит иногда чрезмерно быстрое схватывание, препятствующее нормальному использованию известково-шлакового цемента. Этот недостаток уменьшается по мере постепенного гашения извести влагой воздуха при хранении.

По прочности известково-шлаковое вяжущее  подразделяется на марки 50, 100, 150 и 200. Их определяют по пределу прочности при изгибе балочек размером 40Х X 40X160 мм и на сжатие их половинок через 28 сут. Образцы готовят из раствора состава 1:3с нормальным песком.

Прочность и скорость твердения известково-шлакового вяжущего при увеличении тонкости его помола резко возрастают. При тепловой обработке растворы и бетоны на этом цементе через 8—10 ч приобретают прочность, достигаемую при твердении в нормальных условиях в течение 1—2 мес.

Прочность известково-шлакового цемента при твердении в воздушно-сухой среде обычно ниже, чем при твердении в воде или во влажной среде. Иногда прочность бетонов, находящихся в воздушно-сухой среде, через 8— 12 мес несколько снижается, что объясняется влиянием усадочных деформаций при сильном высыхании, а возможно и разложением некоторых цементирующих новообразований углекислотой воздуха. В связи с этим необходимы тщательный уход за бетоном и предохранение его от высыхания в течение 3—4 недель.

Равномерность изменения объема известково-шлакового цемента зависит в основном от содержания в негашеной извести трудногасящихся зерен. При значительном их содержании возможно неравномерное изменение объема.

При гидратации известково-шлакового вяжущего при обычной температуре и водотепловой обработке при 90— 95 °С возникают соединения преимущественно в виде высокодисперсных гелевидных образований, поэтому данный цемент отличается от других шлаковых цементов повышенными показателями усадки и набухания. При твердении на воздухе бетоны на этих цементах следует тщательно оберегать от преждевременного высыхания. Усадка и набухание бетонов на известково-шлаковом цементе, запаренных в автоклаве, значительно уменьшаются вследствие перекристаллизации цементирующих новообразований и образования структуры с более крупными кристаллами.

Низкая основность новообразований, возникающих при твердении этого вяжущего в условиях пониженного содержания Са(ОН)2, предопределяет повышенную его стойкость против действия мягкой пресной, морской и сульфатных вод. Известно, что некоторые морские сооружеиия, возведенные 50—70 лет назад, находятся в хорошем состоянии.

Сохранность стальной арматуры в бетоне на извест-ково-шлаковом цементе такая же, что и в бетоне на шлаковом портландцементе со значительным содержанием шлака (до 60—70 %).

Морозостойкость известково-шлакового вяжущего вследствие его повышенной водопотребности ниже, чем шлакового портландцемента: она достигает обычно 25— 50 циклов замораживания и оттаивания, поэтому в отличие от известково-пуццолановых цементов известково-шлаковый цемент можно применять для изготовления наружных стеновых и других ограждающих конструкций, а также тех частей гидротехнических сооружений, которые подвергаются нечастым периодическим воздействиям замораживания и оттаивания. Для повышения морозостойкости этого вяжущего в него вводят иногда портландцемент (15—20 % по массе смеси).

Известково-шлаковый цемент используют в строительных бетонах и растворах низких марок для подземных и подводных конструкций. Особенно целесообразно изготовлять из него разнообразные изделия для жилищно-гражданского и сельского строительства на заводах, где осуществляется тепловая обработка в камерах и автоклавах. В этом случае можно получать бетонные изделия с прочностью на сжатие до 20 мПа (пропаривани-. ем при 90—95 °С). При автоклавной обработке прочность бетонов возрастает до 30—40 МПа. Не рекомендуется применять известково-шлаковый цемент в конструкциях, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.

Известково-шлаковый цемент — одно из эффективных веществ по простоте технологии, затратам топлива, электроэнергии и труда, а также по показателям капиталовложений.