РАЗНОВИДНОСТИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ Особенности состава, технологии производства, свойства, применение
БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ (БТЦ) • Состав: ПЦК+ гипс. АМД осадочного происхождения не более 10%, ДГШ – не более 15%. • Минералогический состав: C 3 S – 60 -65% + C 3 A – 60 -65%, Ca. O – 0, 5%, Mg. O -5%. • Тонкость помола – Sуд = 350 -400 м 2/кг. • Особенности технологии производства: - чистые сырьевые материалы, КН = 0, 90 -0, 92; - тонкое измельчение сырьевой смеси - Sуд = 350 -500 м 2/кг; - более высокая температура обжига, беззольные виды топлива. Свойства: - прочность при сжатии через 3 сут – 60 -70% от марочной – не менее 25 -28 МПа, прочность на изгиб- 4 -4, 5 МПа; Через 4 -6 ч ТВО – 70 -80% от марочной прочности. М 400 – М 500. Применение - для производства высокопрочных, обычных и преднапряженных железобетонных изделий и конструкций. М 550 -М 600 – высокопрочные цементы: C 3 S-60 -65%, C 3 A – 8%, Sуд = 400450 м 2/кг; частицы размером менее 30 мкм – 50 -60%, АМД – 0%. Применение – для высокопрочных бетонов.
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ С ПАВ Пластифицированные портландцементы: введение пластифицирующих добавок – ССБ, ЛСТ и др. – 0, 15 -0, 35%. Введение добавок: – повышение пластичности цементного теста и подвижности раствора или бетонной смеси; - при одинаковой подвижности – снижение расхода воды; - сокращение расхода цемента при одинаковой подвижности и В/Ц. Применение: для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию. Гидрофобные портландцементы (М. И. Хигерович и Б. Г. Скрамтаев): Введение гидрофобных добавок – мылонафт, асидол-мылонафт, ГКЖ-10, ГКЖ-11 и ГКЖ-94 – 0, 06 -0, 3 % от массы цемента. Применение: - для гидротехнического, дорожного, аэродромного строительства; - длительное хранение и транспортирование цементов.
СУЛЬФАТОСТОЙКИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ Содержание минералов, % по массе • • Сульфатостойкий ПЦ; Сульфатостойкий ПЦ с минеральными добавками; • Сульфастойкий ЩПЦ; • Сульфатостойкий ППЦ. Применение: для бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатируемых при действии сульфатных вод в условиях попеременного замораживания и оттаивания цемент Клинкер для производства СПЦ с АМД C 3 S, не более 50 C 3 A, не более 5 5 C 3 A+C 4 AF, не более 22 22 Mg. O, не более 5 5 марка СШПЦ СППЦ Не нормируется 8 8 Не нормируется 5 5 Предел прочности, МПа, через 28 сут при изгибе при сжатии Сульфатостойкий ПЦ 400 5, 5 40 Сульфатостойкий ПЦ с минеральными добавками 400 5, 5 6, 0 40 50 Сульфастойкий ЩПЦ 300 4, 5 5, 5 30 40 Сульфатостойкий ППЦ 300 4, 5 5, 5 30 40
БЕЛЫЙ И ЦВЕТНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ • • • СОСТАВ: Содержание Fe 2 O 3 -0. 25 -0. 35%; Mn. O – 0. 005 -0. 015%. Сырьевые материалы: чистые известняки и мел, каолин и отходы его обогащения, белые кварцевые пески и др. Оборудование для дробления и помола изготавливают из трудно истираемой стальной футеровки или из футеровки из фарфоровых плит, плит из базальта, кремнистого песчаника и др. Топливо – беззольное. Температура обжига – 1600 - 1650˚С. Отбеливание клинкера после обжига. Содержание АМД – белые диатомиты – не более 6%. Цветные цементы – продукты помола белого или цветного клинкера, гипса, АМД и пигментов: минеральных – до 15%, органических – 0, 3%. Свойства: М 300, М 400, М 500; степень белизны – высший (80%), БЦ-1 (76%), БЦ-2 (72%). Способы отбеливания водяное отбеливание – клинкер после печи при t=1300˚C в бассейн с водой. Сушка при 300˚С. Газовое отбеливание в холодильнике, в слабовосстановительной среде от 1100 -1200 до 200˚С.
• Состав: C 3 A – не более 8%, ДГШ – не более 15%, введение пластифицирующих, воздухововлекающих и гидрофобных добавок. Свойства: - М 400, М 500; - начало схватывания – не ранее 2 час. ; - повышенная морозостойкость, малая усадка, повышенная прочность на сжатие и изгиб, стойкость против ударных и истирающих воздействий. • • ПЦ для производства асбестоцементных изделий ПЦ для бетона дорожных и аэродромных покрытий. Состав: - C 3 S - не менее 52%; C 3 A – 3 -8%. Тонкость помола: S уд = 220 -320 м 2/кг; Свойства: - начало схватывания – не ранее 1, 5 ч, конец схватывания - не позднее 10 ч; - М 400, М 500. Тампонажный ПЦ Применение: для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Различают ТПЦ для холодных скважин: 20± 2˚С и для горячих скважин - 75± 3˚С. Состав: для холодных скважин –C 3 S – 50 -60%; для горячих скважин - C 3 A – не более 6%; Тонкость помола – для холодных скважин - S уд=350 -400 м 2/кг; В/Ц – 0, 5 -0, 6; Сроки схватывания: для холодных скважин: – начало схватывания – не ранее 2 ч, конец схватывания не позднее 10 ч; для горячих – 1 ч 45 мин и 4 ч 30 мин соответственно. Прочность при изгибе: для холодных скважин – не менее 2, 7 МПа, для горячих – не менее 6, 2 МПа. ПЦ с микронаполнителями. 1. ПЦ для строительных растворов. ПЦК + гипс + АМД (МД). 2. Песчаные ПЦ для бетонов автоклавного твердения. ПЦК + песок (25 -60%) + гипс. - тонкость помола – S уд = 250 -350 м 2/кг; - 40 -50 песка, Р=0, 9 -1, 6 МПа, прочность = 60 -100 МПа.
ЦЕМЕНТЫ С АКТИВНЫМИ МИНЕРАЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ • АМД называются природные или искусственные материалы, которые при смешении в тонкоизмельченном виде с воздушной известью придают ей свойства гидравлического вяжущего вещества, а при смешении с ПЦ повышают его водо- и сульфатостойкость. При затворении водой в порошкообразном состоянии АМД самостоятельно не затвердевают. • Оценка качества АМД чаще всего производится по поглощению ими гидроксида кальция из насыщенного водного раствора в течение 30 суток, в мг Са. О на 1 г добавки. Для наиболее часто применяемых на заводах добавок получают следующие результаты, мг/г добавки: Активные кремнеземсодержащие отходы 250 -450 Диатомиты, трепелы, глиниты 200 -400 Трассы, опоки 80 -250 Пеплы, туфы, пемзы, золы 40 -80 • Пуццолановый портландцемент. Пуццолановым портландцементом (ППЦ) называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного помола портландцементного клинкера с активной минеральной добавкой или тщательного смешения в сухом виде тех же раздельноизмельченных материалов и твердеющее в воде или во влажных условиях. Массовое содержание добавок зависит от их состава и свойств. Содержание добавок осадочного происхождения составляет 20 -30%, добавок вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа, топливной золы – 25 -40%.
Пуццолановый портландцемент • Производство ППЦ по наиболее распространенному способу - совместному помолу – отличается от производства ПЦ тем, что клинкер, выходящий из печи, размалывается в трубной мельнице вместе с активной минеральной добавкой и гипсом. До помола добавку дробят и сушат в сушильном барабане, гипс же только дробят. • Твердение ППЦ: • n. Ca(OH)2 + Si. O 2 + m. H 2 O → n. Ca. O *Si. O 2 * m. H 2 O (C–S–H(I)) • C-S-H(II) + Si. O 2 → C–S–H(I) • C 3 AH 6 + Si. O 2 → Сх. АНу + C–S–H(I) (x<3) Н. А. Торопов указывал на возможность образования из гидроалюмината кальция и Si. O 2 гидрогранатов кальция по реакции: • C 3 AH 6 + х. Si. O 2 → C 3 ASх. H 2 -2 х + 2 x. H 2 O • Свойства ППЦ: • Средняя плотность ППЦ в рыхлом состоянии 800 -1000 кг/м 3, а в уплотненном 1200 -1600 кг/м 3, плотность его – 2700 -2900 кг/м 3, т. е. ниже, чем у ПЦ. • ППЦ твердеет медленнее, чем ПЦ. В начальные сроки он обладает существенно меньшей прочностью, чем ПЦ. Однако в дальнейшем прочность пуццоланового портландцемента нарастает, причем активнее добавка, тем быстрее это происходит.
Пуццолановый портландцемент • • • Водопотребность пуццолановых цементов с плотными и твердыми добавками (трасом, туфом и т. д. ) примерно такая же, как у обычных ПЦ. Однако она значительно возрастает при использовании мягких гидравлических добавок типа трепелов и диатомитов. У цементов с такими добавками для получения теста нормальной густоты требуется 30 -40% воды вместо 22 -25% для ПЦ без добавок. Марки ППЦ по ГОСТ 10178 -85: 300, 400, а предел прочности при изгибе должен быть не менее 4, 5; 5, 5 МПа. Стандарт предусматривает такие же сроки схватывания для ППЦ, как и для ПЦ: начало схватывания должно наступить не ранее 45 мин, а конец не позднее 12 ч. ППЦ должен обнаруживать равномерность изменения объема при испытании кипячением в воде. ППЦ уступает ПЦ по воздухостойкости. Применять ППЦ при пониженных температурах нецелесообразно, так как при этом сильно замедляется и без того медленное твердение этого цемента. Повышенная температура в сочетании с влажной средой дает благоприятные результаты. Поэтому ускорение твердения ППЦ путем тепловлажностной обработки (ТВО) дает относительно больший эффект, чем для ПЦ. ППЦ обнаруживает меньшую морозостойкость, чем ПЦ.
Пуццолановый портландцемент • Применение пуццолановых цементов. ППЦ применяют для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию мягких пресных и сульфатных вод. Его можно использовать и для конструкций, а также строительных растворов, находящихся в условиях повышенной влажности. Его применяют также для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений. Вследствие пониженной морозо- и воздухостойкости ППЦ не рекомендуется использовать в наземных бетонных и железобетонных конструкциях в условиях воздушного твердения. Наблюдающееся при этом быстрое высыхание может приостановить твердение и вызвать значительную усадку цемента. Не рекомендуется также применять ППЦ для тех частей сооружений, которые находятся на переменном уровне воды в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания.
Известково-пуццолановое вяжущее
Шлаковые цементы • Шлакопортландцементом (ШПЦ) называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного помола ПЦК и гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака, или тщательным смешением в сухом виде тех же раздельно измельченных материалов с добавлением в обоих случаях гипса до 5% от массы всей сухой смеси. Состав шлаков Шлаки черной металлургии свинцовоцинк овые никелевые медные фосфорны е сталелитейн ые доменные 18 29 34 41 13 34 20 4 9 44 47 41 1 Si. O 2 2 4 1 1 7 6 1 6 9 1 13 38 53 44 1 31 1 1, 1 0, 3 1, 1 3, 6 1, 2 Ca. O Mg. O Al 2 O 3 Fe. Ox + Mn. Ox Мо= Шлаки цветной металлургии Ca. O/Si. O 2 Ма = .
ШПЦ • • • Производство ШПЦ: Гранулированный шлак предварительно сушат в барабанной или вихревой сушилке при температуре 600 -700˚С до остаточной влажности менее 1%. Высушенный материал подают в цех помола клинкера для приготовления ШПЦ измельчают в одну или две стадии до остатка на сите № 008 менее 15%. При одностадийном помоле шлак, клинкер и гипс одновременно загружают в мельницу, в при двухстадийном – в начале измельчают до удельной поверхности 200 -250 м 2/кг клинкер с гипсом, а затем в мельницу вводят шлак. Свойства ШПЦ: ШПЦ несколько светлее ПЦ. Плотность его равна 2600 -300 кг/м 3, объемная масса в рыхлом состоянии 900 -1200 и в уплотненном 14001800 кг/м 3. Количество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты, несколько меньше, чем у портландцемента и составляет 20 -25%. Начало схватывания ШПЦ должно быть не ранее 45 мин, а конец – не позднее 10 ч. Согласно стандартам ШПЦ выпускается трех марок: « 300» , « 400» и « 500» . • ШПЦ более устойчив, чем портландцемент, в пресных и сульфатных водах, вследствие пониженного содержания в цементном камне на его основе свободного гидрооксида кальция.
• • ШПЦ Применение. Производство ШПЦ является экономически выгодным, так как в состав цемента вводится большое количество шлака. При этом осуществляется экономия в топливе, электроэнергии, уменьшается расход рабочей силы, снижаются затраты при строительстве и ремонте заводов и т. п. Стоимость шлакопортландцемента, содержащего 50 -60% шлака, на 30 -40% ниже стоимости портландцемента. Области применения шлакопортландцемента весьма разнообразны. Он используется для изготовления бетонных и железобетонных изделий, при каменной кладке и в качестве штукатурочного материала. Из бетонов на его основе возводятся массивные наземные и подводные сооружения, подвергающиеся воздействию агрессивных водных сред. Он отличается повышенной стойкостью в горячих цехах предприятий. Не рекомендуется применять шлакопортландцемент в конструкциях и сооружениях, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию. Быстротвердеющий ШПЦ: К особенностям производства быстродействующего ШПЦ относятся: применение активного алитоалюминатного цементного клинкера, пониженное против обычного количество вводимого в цементную шихту шлака (не менее 30 и не более 50%), повышенная тонкость помола (удельная поверхность 350 -400 м 2/кг), применение добавок – ускорителей твердения (Al. Cl 3, Fe. Cl 3, Na. Cl и др. в количестве 0, %-1, 5% от массы цемента). Быстротвердеющий шлакопортландцемент в основном предназначен для производства монолитных, а также сборных бетонных и железобетонных конструкций с повышенной начальной прочностью, а также для сборных конструкций, изготовляемых с применением тепловлажностной обработки.
ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ цемент Глинозем и-стый цемент ГЦ Содер жание оксид ов, % по массе Остаток на сите № 008, %, не более Al 2 O 3 — не менее 35 10 Сроки схватывания Начало, мин, не менее Конец, ч, не более 45 10 марка Предел прочности при сжатии, МПа, не менее через 1 сут. 400 500 600 через 3 сут 22, 5 27, 4 32, 4 40, 0 50, 0 60, 0 Примен ение Дополни тельные данные
РАСШИРЯЮЩИЕ ЦЕМЕНТЫ • Расширяющими цементами (Н 1) называются гидравлические вяжущие материалы, твердеющие в воде и воздушно-влажных условиях увеличения объема, уплотнения системы, а при ограничении – самонапряжения (СН) цементного камня. Для растворов и бетонов на основе Н 1 после окончания расширения и последующего высыхания характерна такая же величина усадки, как и для соответствующих композиций на основе ПЦ (0, 1 -0, 2%). Однако, поскольку в начальный период твердения расширение достигает 1 -2% , удается избежать негативных последствий усадочных деформаций и при достаточной величине и энергии расширения использовать его для натяжения армирующих натяжений бетона. В зависимости от величины и энергии расширения цементы подразделяются на безусадочные (компенсирующие усадку), расширяющие и напрягающие (НЦ), способные при твердении напрягать арматуру и обжимать бетон. • • Известно более 50 видов РЦ и НЦ, которые в зависимости от состава компонента, отвечающего за формирование прочного каркаса цементного камня, подразделяются на 2 класса : Составы на основе глиноземистого цемента Составы на основе портландцемента.
составы РЦ • Водонепроницаемый Расширяющийся цемент (ВРЦ) быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее. ВРЦ получается путем совместного помола или смешения 70 -76% глиноземистого цемента, 20 -22% полуводного гипса и 10 -11% высокоосновного гидроалюмината кальция состава С 4 АН 13. Синтез гидроалюмината кальция осуществляется путем 5 -6 часов гидротермальной обработки при 120 -150⁰С смеси глиноземистого цемента и извести - пушонки при их соотношении 1: 1. В результате образуется кусковой продукт, который продвергается сушке при 100120⁰С, а затем измельчению до остатка на сите 008 менее 30%. Смешивание компонентов ВРЦ осуществляется в шаровой мельнице в течении 20 -30 мин. Период расширения составляет 1 -3 сут, а величина расширения изменяется в пределах 0, 02 -1% и регулируется изменением соотношения компонентов. ВРЦ применяется для создания водонепроницаемых швов, гидроизоляцией туннелей, при строительстве подземных и подводных сооружений, в качестве гидроизоляционного покрытия. Гипсоглиноземистый расширяющий цемент (ГГРЦ) быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее. ГГРЦ получается путем совместного тонкого измельчения глиноземистого клинкера (шлака) и двуводного гипса при их соотношении 7: 3. Он широко применятся для гидроизоляции резервуаров, изготовления водонепроницаемых конструкций, тампонирование нефтяных скважин, в метростроении.
составы РЦ • Расширяющийся портландцемент(РПЦ) является гидравлическим вяжущим, получаемый путем совместного помола 60 -65% портландцементного клинкера, 7 -10% двуводного гипса и 20 -25% гидравлической добавки. Портландцементный клинкер должен содержать не менее 7% С 3 А и 55% С 3 S. В качестве гидравлической добавки применяется трепел, опока или гранулированный доменный шлак, а в качестве РК может использоваться сталерафинировочный шлак. Применяется для получения безусадочных и расширяющихся растворов и бетонов, используемых для изготовления изделий методом пропаривания на заводах ЖБИ.
• составы НЦ В отличие от РЦ, напрягающие цементы содержат повышенное количество расширяющегося компонента и гипса, что обуславливает повышение величины и энергии расширения цементного камня. • Шлакосодержащий НЦ. Относится к быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Получает путем совместного помола 65 -75 портландцементного клинкера, 13 -20% глиноземистого шлака и 6 -10% гипса. Более точно дозировка компонентов определяется в зависимости от их химикоминералогического состава. Согласно ТУ-21 -20 -18 -80 выпускается напрягающий цемент марок « 400» и « 500» с малой энергией самонапряжения (2 МПа) нормального (НЦН) и тепловлажностного (НЦТ) твердения. • Напрягающие цементы на основе сульфатированных клинкеров. Получаются совместным помолом 70 -82% портландцементного клинкера, 10 -15% сульфатированного клинкера и 8 -15% гипса. Соотношение компонентов изменяется в зависимости от содержания фазы, обусловливающей расширение цементного камня, в составе расширяющего компонента (САК или СФК). Для получения безусадочного вяжущего в портландцемент достаточно ввести 3 -4% C 3 A 4 CS, а для напрягающих составов количество сульфоалюмината кальция возрастает до 6 -8%.
Применение НЦ • Бетоны и растворы на НЦ характеризуются высокой плотностью структуры, обусловливающей их непроницаемость при высоких давлениях газов и жидкостей: морозостойкость возрастает в 5 и более раз по сравнению с портландцементом вследствие предварительного обжатия систем. Эти свойства обусловили применение НЦ в наиболее ответственных деталях и сооружениях. По условиям эксплуатации самонапряженные железобетонные конструкции и сооружения подразделяются на три характерные группы: • Постоянно эксплуатируемые в жидких средах – напорные трубы, резервуары, плавательные бассейны, подводные сооружения, большинство подземных сооружений. • Эксплуатируемые в условиях переменной влажности – беcшовные покрытия дорог и аэродромов, гидротехнические сооружения, спортивные комплексы. • Эксплуатируемые в естественных сухих условиях.
Скачать презентацию РАЗНОВИДНОСТИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ Особенности состава технологии производства свойства применение
РАЗНОВИДНОСТИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ.ppt