Портландцемент

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Его получают тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Клинкеромназывается спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм; от его качества зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях. Для регулирования сроков схватывания в обычных цементах марок 300–500 при помоле к клинкеру добавляют гипс в количестве не менее 1,0 % и не более 3,5 % от массы цемента в пересчете на ангидрид серной кислоты S0 3, а в цементах высокомарочных и быстротвердеющих – не менее 1,5 % и не более 4,0 %. Портландцемент выпускают без добавок или с активными минеральными добавками.

Качество клинкера зависит от его химического и минералогического составов. Для производства портландцементного клинкера применяют известняк и глину. Известняк в основном состоит из двух оксидов: СаО и С0 2, а глина – из различных минералов. В процессе обжига сырьевой смеси удаляется С0 2, а оставшиеся четыре оксида образуют клинкерные минералы. Содержание оксидов в цементе примерно следующее: 64–67 % СаО, 21–24 % Si0 2, 4–8 % А1 20 3, 2–4 % Fe 20 3. Кроме указанных основных оксидов в портландцементном клинкере могут присутствовать MgO и щелочные оксиды, которые снижают качество цемента. Оксид магния, обожженный при температуре около 1500 °C, при взаимодействии с водой очень медленно гасится и вызывает появление трещин в уже затвердевшем растворе или бетоне, поэтому его содержание в портландцементе не должно быть более 5 %. Наличие в цементе щелочных оксидов свыше 1 % может вызвать разрушение отвердевшего бетона.

Указанные выше основные оксиды находятся в клинкере не в свободном виде, а образуют при обжиге четыре основных минерала, относительное содержание которых в портландцементе следующее (%): трехкальциевый силикат (алит) – 45–60; двухкальциевый силикат (белит) —20–35; трехкальциевый алюминат – 4—12; четырехкальциевый алюмоферрит – 10–18.

Алит —основной минерал клинкера, быстро твердеет и практически определяет скорость твердения и нарастания прочности портландцемента. Он представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2–4 %) других примесей, которые могут существенно влиять на структуру и свойства портландцемента. Белит– второй по важности и содержанию силикатный минерал клинкера, медленно твердеет и достигает высокой прочности при длительном твердении. Белит в клинкере представляет собой твердый раствор двухкальциевого силиката и небольшого количества (1–3 %) др. примесей. В связи с тем, что белит при медленном охлаждении клинкера теряет вяжущие свойства, это явление предотвращается быстрым охлаждением клинкера.

Содержание минералов-силикатов в клинкере в сумме составляет около 75 %, поэтому гидратация алита и белита в основном определяет свойства портландцемента. Трехкальциевый алюминатпри благоприятных условиях обжига образуется в виде кубических кристаллов. Он очень быстро гидратирует и твердеет. Продукты гидратации имеют пористую структуру и низкую прочность. Кроме того, он является причиной сульфатной коррозии цемента, поэтому его содержание в сульфатостойком цементе ограничено 5 %. Четырехкальциевый алюмоферрит– алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера – представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава. По скорости гидратации этот минерал условно занимает промежуточное положение между алитом и белитом и не оказывает определяющего значения на скорость твердения и тепловыделение портландцемента.

На структуру бетона оказывает значительное влияние пористость цементного камня, связанная с начальным содержанием водыв бетонной смеси. Для получения удобной для укладки бетонной смеси в нее вводят в 2–3 раза больше воды, чем требуется на реакцию с цементом. Таким образом, большая часть воды затворения оказывается в свободном состоянии и образует в затвердевшем камне множество мелких пор. Поэтому для получения плотной структуры цементного камня необходимо применять бетонные смеси с минимальным содержанием воды. В результате повышаются прочность и морозостойкость бетона.

Структура цементного камня, а именно наличие в нем пор и гелеобразного вещества, обусловливает склонность его к влажностным деформациям.При увлажнении он разбухает, а при высушивании дает усадку. Знакопеременные сжимающие и растягивающие напряжения, вызываемые изменением влажности окружающей среды, расшатывают структуру цементного камня и понижают прочность бетона. Степень влажностных деформаций зависит от соотношения гелеобразных и кристаллических фаз в цементном камне. С увеличением последней стойкость камня в таких условиях, называемая воздухостойкостью, повышается. В отличие от рассмотренных далее пуццолановых портландцементов, обыкновенный портландцемент отличается высокой воздухостойкостью. Расширение и растрескивание цементного камня могут вызвать также свободные СаО и MgO, присутствующие в цементе при низком качестве обжига. Гашение их сопровождается значительным увеличением в объеме, и продукты этого гашения разрывают цементный камень.

Прочность портландцементахарактеризуют пределами прочности при сжатии и изгибе. Марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов балочек 40x40x160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из раствора состава 1:3 (по массе) с нормальным песком при водоцементном отношении 0,4 и испытанных через 28 суток; образцы в течение этого времени хранят во влажных условиях при температуре 20±2 °C. Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток называется активностью цемента.

Влияние влажности и температуры среды.Большое влияние на рост прочности цементного камня оказывают влажность и температура среды. Скорость химических реакций между клинкерными минералами и водой увеличивается с повышением температуры, а также значительно возрастает скорость уплотнения продуктов гидратации цемента. Твердение цементного камня на практике может происходить в широком диапазоне температур: нормальное твердение – при температуре 15–20 °C, пропаривание – 80–90 °C, автоклавная обработка – до 170–200 °C, давление пара – до 0,8–1,2 МПа и твердение – при отрицательной температуре.

Продолжительность хранения. Длительное хранение цемента даже в самых благоприятных условиях влечет за собой некоторую потерю его активности. После трех месяцев хранения потеря активности цемента может достигать 20 %, а через год – доходить до 40 %. Цементы более тонкого помола теряют больший процент активности, так как влага воздуха, соприкасаясь с цементом, вызывает преждевременную его гидратацию. Восстанавливать активность лежалого цемента можно вторичным помолом. Наиболее эффективен вибродомол цемента, в процессе которого повышается тонкость помола цемента, а также происходит обдирка гидратных и инертных оболочек с цементных зерен. Наиболее целесообразным методом предотвращения потери активности цемента является гидрофобизация.

Стойкость цементного камня. Бетон в инженерных сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен агрессивному воздействию внешней среды: пресных и минерализованных вод, совместному действию воды и мороза, попеременному увлажнению и высушиванию. Среди компонентов бетона цементный камень наиболее подвержен развитию коррозионных процессов. Для того чтобы бетон стойко сопротивлялся агрессивному воздействию внешней среды, цементный камень должен быть коррозие-, морозо– и атмосферостойким.

Морозостойкость. При отрицательных температурах вода, находящаяся в порах цементного камня, превращается в лед, который увеличивается в объеме примерно на 9 % по сравнению с объемом воды. Лед давит на стенки пор и разрушает их. Морозостойкость цементного камня зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента и водоцементного отношения. До определенной тонкости помола (5000–6000 см 2/г) морозостойкость цемента увеличивается, но при дальнейшем возрастании тонкости помола она падает. Это объясняется пористой структурой новообразований цемента сверхтонкого измельчения.

Присутствие в цементе в значительном количестве активных минеральных добавок отрицательно влияет на морозостойкость цементного камня вследствие их высокой пористости и низкой морозостойкости продуктов взаимодействия добавок с компонентами цементного камня.

Увеличение водоцементного отношения понижает морозостойкость цементного камня вследствие повышения его пористости. Надо иметь в виду, что замораживание цементного камня в начальный период твердения является наиболее опасным, так как он еще не обладает достаточной прочностью и не может энергично сопротивляться действию льда.

Похожие книги из библиотеки

Утепление и гидроизоляция дома и квартиры

Любое жилое строение или помещение должно обладать надежной защитой от воздействия внешних факторов: влаги, перепадов тепла, шума и т. д. Правильно устроенная гидроизоляция и утепление конструкций дома или внутренних поверхностей стен, пола и потолка существенно повлияют на уют и уровень комфорта вашего дома или квартиры.

Мансарды

При строительстве индивидуальных жилых домов, дач, коттеджей использование чердачных пространств для размещения жилых помещений стало своеобразным правилом, благодаря которому меняется облик дома. Его архитектура приобретает новые черты. Экономисты подсчитали, что надстройки и мансарды в один-два этажа позволят сэкономить до 25 % средств и существенно увеличить жилую площадь.

Гравировальные работы. Техники, приемы, изделия

Если вы решили освоить искусство гравирования – художественной обработки металла, эта книга для вас. Свойства металлов, способы подготовки материала, необходимые инструменты и приспособления, основные приемы и техники гравирования, методы отделки готовых изделий, образцы графики – издание будет полезно не только начинающим, но и опытным мастерам.

Работы с полами. Паркет, плитка, ламинат, линолеум

С тем, что к полам во все времена предъявлялись повышенные требования, не поспоришь. Наши дни не являются исключением. Но если в прошлом больше волновал вопрос, как настелить пол, то сейчас добавился и другой – какие брать материалы, поскольку рынок предлагает такой ассортимент, что можно растеряться. Наша книга призвана сориентировать вас в этом плане, так как цена ошибки в выборе напольного покрытия и технологии его укладки может быть достаточно высокой.

Портландцемент
Copyright © "Строим Домик" 2007 — 2021

О проекте "Строим-Домик"

На портале собраны книги, публикции и справочные материалы относящиеся к строительству и ремонту домов, коттеджей или дач.

Все материалы на данном сайте взяты из открытых источников - имеют обратную ссылку на материал в интернете или присланы посетителями сайта и предоставляются исключительно в ознакомительных целях. Права на материалы принадлежат их владельцам. Администрация сайта ответственности за содержание материала не несет. Модерация осуществляетвляется по официальным заявлениям правообладателей.