Специальность 1 А РАЗДЕЛ 3 НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ

Специальность 1 А РАЗДЕЛ № 3. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. Лекция № 6. Тема № 9. Специальные цементы. Время: 2 ч. Вопросы: 1. Общие сведения о специальных цементах. 2. Основные свойства, технические требования и области применения: сульфатостойких цементов, глиноземистого цемента, расширяющихся цементов, декоративных цементов. 1/31/2018 Литература: 1. Учебник с. 67… 79. 1

Специальные цементы — цементы, обладающие специальными техническими свойствами. применяются только в случаях: • когда они эффективны; • необходимы по условиям эксплуатации. Сульфатостойкие цементы Глиноземистый цемент Расширяющиеся цементы Декоративные цементы 1/31/2018 2

СУЛЬФАТОСТОЙКИЕ ЦЕМЕНТЫ К сульфатостойким цементам относятся: • сульфатостойкий портландцемент; • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками; • сульфатостойкий шлакопортландцемент; • пуццолановый портландцемент. Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) - отличается от ПЦ пониженной экзотермией и повышенной стойкостью к сульфатной агрессии в условиях систематического попеременного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания. Коррозионная стойкость обеспечивается пониженным содержанием C 3 S и С 3 А, что уменьшает возможность образования в цементном камне нестойких соединений Са(ОН)2 и ЗСа. О Аl 2 О 3 6 Н 2 О. 1/31/2018 3

Получают СПЦ измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава и гипса. Если в состав цемента вводятся минеральные добавки то получается сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками. Используется для бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических и других сооружений, в условиях сульфатной агрессии и зоне переменного уровня воды (повышенные требования к морозостойкости). 1/31/2018 4

Сульфатостойкий с минеральными 1/31/2018 добавками 400 500 5, 4 5, 9 при сжатии Содержание добавок, % от массы цемента Минералогический состав, % по массе, не более Гранулиро ванные доменные шлаки и т. п. C 3 S C 3 A C 3 A+C 4 AF Сульфатостойкий Предел прочности через 28 суток, МПа, не менее при изгибе Портландцемент Марка цемента Технические требования к маркам и составу сульфатостойких ПЦ 50 5 22 Не нормируе тся 5 5 22 22 АМД осадочные 39, 2 Не допускается 39, 2 49 От 10 до 20 От 5 до 10 5

Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливают из клинкера нормированного минералогического состава. В остальном технология производства и его свойства не отличаются от шлакопортландцемента. Пуццолановый портландцемент получают на основе портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, активных минеральных добавок и гипса. Особенности состава - при твердении наряду с гидратацией клинкерных минералов происходит процесс связывания Са(ОН)2 активным кремнеземом и глиноземом добавок. 1/31/2018 6

Обладает: • более высокой водостойкостью и коррозионной стойкостью в пресных и минерализованных водах из-за отсутствия гидроксида кальция; • повышенной водонепроницаемостью, из-за уплотнения цементного камня в результате набухания добавок. Пуццолановый ПЦ не допускается применять для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию в зоне переменного уровня воды, в районах с жарким и сухим климатом без соблюдения влажностного режима твердения. 1/31/2018 7

медленный рост прочности в начальные сроки повышенная усадка Недостатки пуццоланового ПЦ недостаточная воздухостойкость повышенная водопотребность (28… 40%) низкая морозостойкость Применяют в бетонных и железобетонных конструкциях гидротехканализационпри строиподземных подводных нических ных и тельстве сооружений массивных водопроводтоннелей конструкциях ных сетей 1/31/2018 8

Пуццолановый портланд 1/31/2018 цемент при сжатии Сульфатостойкий шлакопортландцемент Предел Минералог. прочности Содержание добавки, % состав через 28 от массы цемента клинкера, % по суток, МПа, массе, не более не менее при изгибе Цемент Марка цемента Технические требования к маркам и составу сульфатостойкого шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента 300 4, 4 29, 3 400 5, 4 39, 2 Гран. АМД домен. осадоч. прочие C A+ C 3 S 3 CA шлаки C 4 AF 3 и т. п. 21… 60 - - 8 Не нормируе тся - 20… 30 25… 40 8 9

ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ (ГЦ) 1/31/2018 1. До плавления сырьевой смеси T m= 1500… 1600°C 2. До спекания сырьевой смеси T m= 1150… 1250°C Помол Способы получения глинозёмистого цемента Обжиг - быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением клинкера, в котором преобладают низкоосновные алюминаты кальция. Химический состав сырьевой смеси, состоящей из бокситов и известняков: • 35… 45% Са. О; • 35… 50% Al 2 О 3; • 5… 15% Si. O 2; • 5… 15% Fe 2 O 3. 10

Основной клинкерный минерал - однокальциевый алюминат Са. О Аl 2 О 3 (СА). Глинозёмистый клинкер отличается высокой твердостью (7, 0… 7, 5 по шкале Мооса). Для ГЦ характерны пониженная водопотребность (23… 26%), высокие экзотермия (до 377 Дж/г), коррозионная, морозо- и жаростойкость. Технические требования к маркам глиноземистого цемента Марка цемента Предел прочности при сжатии, МПа, не менее через одни сутки через трое суток 400 22, 6 29, 2 500 27, 5 49 1/31/2018 600 32, 4 58, 8 Сроки схватывания Начало, не ранее, мин Конец, не позднее, ч 45 12 11

ГЦ — дорогостоящее вяжущее вещество. Следует применять: • когда требуются высокая сульфатостойкость; • короткие сроки твердения; • высокая прочность; • при аварийно-восстановительных работах; • для получения жаростойких бетонов. Нельзя применять когда температура во время твердения может превысить +25 C. 1/31/2018 12

РАСШИРЯЮЩИЕСЯ ЦЕМЕНТЫ (РЦ) Твердение РЦ сопровождается увеличением объема цементного камня (объемной деформацией расширения). Классификация цементов по объемной деформации безусадочные расширяющиеся напрягающие линейное расширение в трехсуточном возрасте до 0, 1% линейное расширение в трехсуточном возрасте более 0, 1% нормируется энергия самонапряжения Процесс объемной деформации расширения основан на сульфоалюминатном расширении цементного камня и происходит вследствие образования в твердеющей системе эттрингита 3 Са. О Аl 2 О 3 3 Ca. SO 4 (30… 32)H 2 O обеспечивающего расширение на 4… 5%. 1/31/2018 13

Схема линейных деформаций различных видов цементов при твердении: 1 – обыкновенный; 2 – безусадочный; 3 – расширяющийся. 1/31/2018 14

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент получают совместным помолом или смешиванием раздельно измельченных высокоглиноземистых доменных шлаков и гипса. Линейное расширение у них через 3 суток должно составлять от 0, 1 до 0, 7%. Напрягающий цемент (НЦ) получают путем тонкого помола смеси, состоящей из 65… 70% портландцементного клинкера, 16… 20% высокоглиноземистого шлака и 14… 16% гипса. НЦ обладает большой химической энергией расширения и способен при затвердевании самонапрягать железобетон. НЦ представляет собой быстросхватывающееся (начало схватывания через 2… 8 мин, конец 6… 15 мин) и быстротвердеющее вяжущее вещество, способен расширяться в затвердевшем состоянии. НЦ в зависимости от энергии самонапряжения (2, 4 и 6 МПа) подразделяют на три марки: НЦ-20, НЦ-40 и НЦ-60. 1/31/2018 15

ДЕКОРАТИВНЫЕ ЦЕМЕНТЫ (белый и цветные) Белый портландцемент получают путем тонкого помола белого маложелезистого клинкера и необходимого количества гипса в мельницах, оборудованных футеровкой и мелющими телами из трудноистираемых или неметаллических материалов. Белый клинкер получают путем обжига до спекания наиболее чистых разновидностей карбонатного и песчано-глинистого сырья, с малым содержанием красящих оксидов. Цветные портландцементы получают совместным измельчением белого клинкера со свето- и щелочестойкими пигментами (железным суриком, охрой, ультрамарином и др. ) или окрашиванием клинкера в процессе обжига путем введения в сырьевую смесь хромофоров (оксиды хрома, марганца, кобальта и др. ) в количестве 0, 05… 1 % по массе. 1/31/2018 16

Портланд цемент Марка цемента Технические требования к маркам и составу декоративных цементов Предел прочности в возрасте 28 суток, МПа, не менее при изгибе сжатии Белый с мин. добавками 400 5, 4 5, 9 39, 2 49 Добавки, % от массы цемента, не более 4, 4 5, 4 39, 2 500 5, 9 49 C 2 S C 4 AF C 3 A 35… 50 35… 45 0, 9… … 1, 4 14… … 17 29, 3 Цветной 400 1/31/2018 C 3 S Не допускаю тся 20 300 Минералогический состав, % по массе 9 17