Omskvorota.ru

Строим дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Раствор цементный вяжущее портландцемент

Гидравлические вяжущие. Портландцемент. Требования к качеству, условия применения различных разновидностей

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность (или даже повышают ее) не только на воздухе, но и в воде. По своему химическому составу гидравлические вяжущие вещества представляют собой сложную систему, состоящую в основном из соединений четырех видов: СаО-SiO2-Al2O3-Fe2O3. Эти соединения образуют три основные группы гидравлических вяжущих: силикатные цементы, состоящие преимущественно (на 75%) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности — главные вяжущие современного строительства; алюминатные цементы, вяжущей основой которых являются алюминаты; главным из них является глиноземистый цемент и его разновидности; гидравлическая известь и романцемент.

В отдельную группу выделяют вяжущие автоклавного твердения — это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара, затвердевать с образованием плотного, прочного камня. В эту группу входят: известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые вяжущие, нефеленовый цемент и др., хотя по существу они тоже относятся к гидравлическим вяжущим.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%) Портландцемент — продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса (3-5%). Клинкер представляет собой зернистый материал («горошек»), полученный обжигом до спекания (при 1450°С сырьевой смеси, состоящей в основном из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликатов (глины, мергеля доменного шлака и др.). Небольшая добавка гипса регулируем сроки схватывания портландцемента.

Для производства портландцемента имеются неограниченные сырьевые ресурсы в виде побочных продуктов промышленности (шлаков, зол, шламов) и распространенных карбонатных и глинистых горных пород. Автоматизация производственных процессов и переход к производству цемента на заводах-автоматах значительно снижают потребление энергии и трудоемкость, позволяют значительно увеличить выпуск цемента в соответствии с гигантским масштабом строительства в нашей стране.

Тонкость помолацемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не ме­нее 85% массы просеиваемой пробы.

Плотностьпортландцемента (без минеральных добавок) составляет 3,05-3,15. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и у рыхлого цемента составляет 1100кг/м 3 , у сильно уплотненного — до 1600 кг/м 3 , в среднем — 1300 кг/м 3 .

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр-пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Водопотребность портландцемента в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки), водопотребность цемента повышается и может достигнуть 32-37%.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяют в тесте нормальной густоты.Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Начало схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Конец схватывания — время от начала затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания — не позднее 10 час от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку двуводного гипса.

Активность и марка портландцемента. Активность и марку определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4х4х16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и В/Ц = 0,4, через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут — в воде при комнатной температуры). Образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — сжатие. Портландцемент разделяют на марки 400, 500, 550, 600.

ГЛАВА 11. РАЗНОВИДНОСТИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ

По ГОСТ 10178—76 (с изм.), в портландцемента с минеральными добавками допускается вводить активные минеральные добавки в количестве не более 10—20 % по массе. Как показывают многочисленные исследования, в ряде случаев введение тонкомолотых малоактивных и даже инертных при обычной температуре добавок до 25 %, а иногда и более позволяет полнее использовать клинкерную часть цементов, увеличить плотность бетонов, уменьшить их деформации усадки и набухания, увеличить стойкость против действия агрессивных вод, а также значительно снизить их стоимость.

Как отмечалось ранее, даже при длительном твердении бетонов клинкерные частички размером более 40— 60 мкм обычно полностью не гидратируются и выполняют в цементном камне роль микронаполнителя. Клинкерные частички такого размера без существенного снижения прочностных характеристик портландцемента могут быть замещены в нем подобными же частичками, но из других, в том числе и инертных, материалов.

При изготовлении бетонов и растворов низких марок требуются вяжущие сравнительно невысоких марок. При использовании обычных портландцементов расчетное количество цемента для получения бетона или раствора заданной прочности часто недостаточно для придания бетонной или растворной смеси требуемой удобоукладываемости и исключения водоотделения. Разбавление портландцемента в этом случае добавками-наполнителями позволяет без перерасхода цемента получить требуемую удобообрабатываемость смеси и повысить плотность бетона или раствора.

Читайте так же:
Что лучше монолит газозолобетон кирпич

Наконец, при изготовлении автоклавных бетонных изделий введение в портландцемент кремнеземистых добавок-наполнителей способствует значительному повышению прочности бетонов. При тепловой обработке бетонов в автоклаве при 174,5—200 °С и 0,9—1,6 МПа происходит химическое взаимодействие между клинкерными минералами и измельченными кремнеземистыми добавками (в том числе и кристаллическим кварцем). В результате дополнительно образуется значительное количество цементирующих новообразований, таких как CSH(B), по Р. Боггу [С—S—Н(1), по X. Тейлору], и гидрогранаты 3CaO-AI203-nSi02(6—2/z)H20, и при оптимальном содержании молотых кремнеземистых добавок достигается прочность, значительно превышающая прочность бетонов на исходном портландцементе.

В настоящее время наиболее распространены цементы для строительных растворов и песчаные портландцемента для бетонов автоклавного твердения. Цементы для строительных растворов, по ГОСТ 25328—82, получают совместным тонким измельчением портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и минеральных добавок. Содержание клинкера должно быть не менее 20 % но массе вяжущего. В качестве заполнителей можно использовать многие материалы, однако лучшие результаты обеспечивают те, которые характеризуются высокой прочностью и плотностью. Малопрочные рыхлые влагоемкие материалы увеличивают водопотребность цементов, что вызывает значительное снижение их прочности и морозостойкости. При изготовлении цементов совместным помолом твердые добавки, например кварцевый песок, играют роль абразива по отношению к клинкеру, способствуя более тонкому измельчению его частиц, а следовательно, быстрой их гидратации в начальные сроки твердения. При этом частички твердых добавок, достигая при помоле размера 30—100 мкм, замещают в цементе клинкерные частички тех же размеров и выполняют роль микронаполнителя в общей массе вяжущего.

В качестве минеральных добавок разрешается использовать:

активные минеральные добавки (ОСТ 21-9-81);

шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные (ГОСТ 3476—74);

золошлаковые отходы ‘ГЭС для производства цемента (ТУ 34-70-10347-81). В кислых золах содержание серного ангидрида должно быть не более 2 %, двуоксида кремния не менее 40 % и остатков несгоревшего топлива не более 5%. В основных золах содержание серного ангидрида допускается не более 5 %, свободного оксида кальция не более 10 % и несгоревших остатков топлива не более 5 %. В отдельных случаях, по заключению НИИцемента, допускается повышенное содержание остатков топлива на основании специальных исследований;

кварцевый песок, содержащий кремнезем в количестве не менее 90 %, глинистые, илистые и пылевидные фракции размером до 0,05 мм не более 3 %;

пыль электрофильтров клинкерообжигательных печей, содержащую щелочные оксиды в количестве не более 6 % (в пересчете на Na20 по формуле Na2O+0,658 КгО);

кристаллические известняки, гипсовый камень, содержащий не менее 65 % CaS04-2H20, фосфопшс.

Рекомендуются следующие составы цементов для строительных растворов и низкоцементных неармированных бетонов марок 150 и ниже: клинкер не менее 40 %, активная минеральная добавка или известняк не более 60%; клинкер не менее 30%, активная минеральная добавка не менее 20 и не более 30 %, известняк или кварцевый песок не более 50 %.

Для улучшения качества этих цементов разрешается ввод в них пластифицирующих (до 0,5 %), а также гидрофобизирующих добавок (до 0,3 %)•

Начало схватывания цементов должно наступать не ранее 45 мин, а конец—не позднее 12 ч от начала затворения. Тонкость помола должна характеризоваться проходом через сито № 008 (ГОСТ 3584—73, с изм.) не менее 88 % массы просеиваемой пробы. Содержание серного ангидрида S03 не должно превышать 3,5 % по массе цемента. Предел прочности балочек размером 4X4X Х16 см (ГОСТ 310.1—76, с изм.), испытанных через 28 сут с момента изготовления при сжатии их половинок, должен быть не менее 20 МПа.

Песчаные портландцементы обычно получают совместным помолом клинкера и песка с необходимой добавкой гипса (до 3,5 % в расчете на клинкерную часть). Соотношение между клинкером и песком устанавливают опытным путем (25—60% песка по массе цемента).

Как показали многие исследования, особенно эффективно изготовлять песчаный портландцемент помолом портландцементного порошка (не клинкера) с кварцевым песком до удельной поверхности 2500—3500 см2/г и более. В этом случае зерна песка, выполняя роль мелющих тел, обеспечивают переход клинкерных частиц в тонкие и тончайшие фракции, способные взаимодействовать с водой в наиболее короткие сроки твердения, в то время как частички песка остаются преимущественно в виде более грубых фракций.

При таком способе получения песчаный портландцемент с добавками 25—35 % песка при твердении в нормальных условиях обладает практически теми же прочностными характеристиками, что и исходный портландцемент. Его можно наряду с портландцементом применять для изготовления бетонов, твердеющих при обычной температуре или подвергаемых пропариванню при атмосферном давлении. Песчаный портландцемент выгодно отличается от исходного меньшим тепловыделением и пониженными влажиостными деформациями.

При обычных температурах твердения и при пропаривании при 90—95 °С взаимодействие измельченного кварца с выделяющимся при твердении портландцемента гидроксидом кальция незначительное, поэтому песчаный цемент следует рассматривать прежде всего как специальное вяжущее вещество для бетонов автоклавного твердения, и его целесообразнее всего готовить на клинкере с повышенным содержанием силикатов кальция. Вводя оптимальное количество молотого кварцевого песка, можно получить цементы практически одинаковой активности при любом соотношении в клинкере между трех- и двухкальциевом силикатами. Однако следует учитывать, что в алитовый цемент можно ввести повышенное количество песка.

Читайте так же:
Залить цементным раствором столбы

Применение песчаного портландцемента с содержанием 40—50 % молотого песка при запаривании в автоклаве под давлением 0,9—1,6 МПа позволяет получать изделия при расходе клинкерной составляющей 200— 250 кг/м3 с прочностью 60—80 МПа и более.

Тампонажные цементы и растворы (oil well cements and slurries).

Реагенты для обработки растворов см. в 4.4

Активность минеральных добавок (mineral additives activity) — величина, характеризующая способность добавок извлекать известь из известкового (цементного) раствора: измеряется количеством СаО (в мг), поглощаемым 1 г добавки в течение 30 сут. (за 15 титрований).

Бура (borax, sodium tetraborate) – кристаллы плотность. 1,7 г/см 3 , растворимы в воде; замедлитель цементных растворов, особенно совместно с виннокаменной кислотой и ее солями.

Вермикулит вспученный (expanded vermiculite) — лёгкий сыпучий материал, получаемый путём обжига минерала вермикулита — водного алюмосиликата сложного строения; применяется для получения облегчённых тампонажных растворов.

Водоостой – водоотделение — цементного раствора (cement slurry water separation) отделение воды из цементного раствора в нормальных условиях за определённое время.

Время загустевания цементного растворана консистометре (cement slurry thickening time) — время, в течение которого цементный раствор остаётся подвижным в работающем консистометре, и его условная вязкость не превышает 10 Па×с.

Гель-цемент (gel cement) – смесь цемента и глины (бентонитового порошка); количество первого не превышает 10%. Однако состав и метод приготовления определяются целью его применения.

Гидратация цемента (cement hydration) — химическое соединение минералов цемента с водой с образованием продуктов гидратации и затвердеванием их в камень.

Глиеж [сокращение от гли(на) е(естественно) ж(жженная)]– глина, обожженная в результате подземного пожара в угольных пластах. Применяется в цементной промышленности и как добавка тампонажным цементам (после помола).

Диатомит (diatomite, diatomaceous earth) – добавка к тампонажным цементам, особенно при высоких температурах, так состоит преимущественно из аморфного кремнезема (опала).

Дисперсность цемента (cement dispersity, cement dispersion) — степень раздробленности цемента (точнее: цементного порошка).

Добавкиминеральные, активные (active mineral additives) — природные и искусственные материалы, используемые, главным образом, для связывания гидрата окиси кальция, выделяющегося при взаимодействии тампонажного портландцемента с водой, включающие горные породы осадочного (диатомит, трепел, опока, спонголит) и вулканического (пепел, пемза, туфы, трассы и др.) происхождения, а также искусственные материалы (доменные шлаки, белитовый шлам, топливные золы и др).

Затворение цемента (mixing of cement) — смешение цемента с водой.

Клинкер (clinker) – обожжённое до спекания цементное сырьё в виде твёрдых кусков. Или: полуфабрикат в виде спеченной сырьевой смеси (известняка и глины) для изготовления цемента.

Конец схватывания цементного раствора (final setting time of slurry) — время от начала схватывания цементного раствора (или от момента затворения цемента) до момента, когда игла Вика погрузится в цементный раствор на 1 мм.

Консистометр (consistometer) – прибор для определения времени загустевания цементных растворов при высоких температурах и давлениях. Наибольшее применение получил КЦ-2.

Контракция цементного раствора-камня (cement contraction) — стяжение объема твердеющего цементного раствора-камня, т.е. уменьшение внутреннего (внутризерновго) его объёма, выражающегося в возникновении вакуума на поверхности твердеющего цементного раствора-камня.

Материалтампонирующий (bridging [plugging] material) — материал, добавляемый к цементному или буровому раствору для повышения прочности изоляции пласта там, где происходит поглощение бурового или цементного раствора.

Минералы клинкерные (clinker minerals) — искусственные образования, входящие в состав портландцементного клинкера; из них главнейшие: алит (3CaOSi02) и белит (2CaOSi02), которые составляют до 80 % массы клинкера. Трёхкальциевого алюмината содержится около 15 %, четырёхкальциевого алюмоферрита 10-25 %.

Начало схватывания цементного раствора (initial setting time of slurry) — время от начала затворения цементного раствора водой до момента, когда игла Вика погрузится в цементный раствор, не достигнув дна на 1 мм.

Нефелин (nephelin) – минерал подкласса каркасных силикатов. Используется как сырьё для получения алюминия; после некоторой обработки может быть использован как вяжущее при высоких температурах и давлениях.

Нория (noria, bucket chain, chain pump, chain bucket elevator) – черпающий подъёмник — транспортирующее устройство непрерывного действия с тяговым органом (лента, цепь), на котором расположены ковши (черпаки) для захвата и перемещения сыпучих материалов (песок, цемент).

Опока (silica) — пористая кремнистая масса осадочного происхождения, состоящая в основном из аморфного кремнезёма тонкозернистого строения; необходимая добавка к тампонажным портландцементам, применяемым при высоких температурах и давлениях.

Читайте так же:
Делаем наливные полы с цементом

Оползание цементного раствора (cement slurry slumping) –оседание (осаждение) и соскальзывание цементного раствора и одновременное водоотделение. (Проф. едиментация цементного раствора).

Песок кварцевый (quartzous sand) — осадочная обломочная горная порода с размером частиц от 0,14 до 5 мм, состоящая в основном из кварца; совершенно необходимая добавка к тампонажным портландцементам, особенно при цементировании высокотемпературных скважин.

Пластометрия (plastometry) — метод, основанный на погружении конического тела в цементное тесто, применяемый для оценки его пластического состояния или его изменения (при борьбе с поглощениями).

Поверхность цемента удельная (cement specific surface, specific area) -величина поверхности частиц цемента в единице объёма, см 3 /г.

Подбор рецептуры 1 (batching by volume) — цементного или бурового раствора по объёму составляющих компонентов.

Подбор рецептуры 2 (batching be weight) — цементного или бурового раствора по массе составляющих компонентов.

Показатель седиментации цементного раствора (cement slurry setting index) — величина, косвенно характеризующая стабильность цементного раствора и определяемая количеством воды, отфильтровавшейся от определённого объёма цементного раствора в результате разделения компонентов за определённое время.

Ползучесть цементного камня (creeping of cement stone) — свойство цементного камня, проявляющееся в непрерывных деформациях под действием длительно приложенных нагрузок.

Портландцемент (portlandcement) — гидравлическое (способное схватываться и твердеть под водой) вяжущее вещество, получаемое в результате обжига до спекания ( 1450° С) специально подобранных горных пород (мергелей), содержащих известь, глинозём, кремнезём и окись железа в определённых соотношениях и последующего помола.

Портландцементтампонажный (oil well portlandcement) -тампонажный цемент (для «холодных» и «горячих скважин»), вяжущей основой которого является портландцемент.

Прочность портландцементного камня,механическая (portlandcement sample strength) – способность цементного камня сопротивляться разрушению. В соответствии со стандартом определяется через двое суток твердения при температуре 22° и 75° С (two days cement strength under 22 and 75° C). Должна быть не менее 27 и 62 кг/см 2 соответственно при изгибе образцов-балочек.

Раствортампонажный (cement slurry) — раствор для крепления скважин, содержащий тампонажный портландцемент (или шлаковый цемент), жидкость затворения и/или тампонажный органно-минеральный раствор.

Раствортампонажный, нефтецементный (oil-cement-slurry) -тампонажный цементный раствор, затворённый жидкими нефтепродуктами.

Раствортампонажный, органно-минеральный (organic-mineral slurry) — тампонажный раствор, состоящий из вяжущих веществ органического и минерального происхождения, в котором при твердении образуется полимерная пространственная структура.

Растворцементный, пластифицированный (plasticized cement slurry) — цемент, содержащий пластифицирующие (повышающие подвижность) добавки.

Растворцементный, тампонажный (cement slurry) — тампонажный раствор, содержащий тампонажный цемент и жидкость затворения, в которой при твердении образуется коагуляционно-кристаллизационная структура.

Растворцементный тампонажный, модифицированный (modified oil well cement slurry) — тампонажный цементный раствор, содержащий добавки, улучшающие его технологические свойства.

Растворцементный тампонажный, облегчённый (lightened slurry) — тампонажный цементный раствор плотностью менее 1,75 г/см 3 .

Растворцементный тампонажный, обычный (usual cement slurry) -тампонажный цементный раствор плотностью 1,75 — 1,95 г/см 3 (обычно 1,83).

Растворцементный тампонажный, соленасыщенный (salt-saturated slurry) — тампонажный цементный раствор, дисперсионной средой которого является насыщенный солевой раствор.

Раствор цементный тампонажный с пониженной водоотдачей (low water loss slurry) — тампонажный цементный раствор, содержащий добавки, снижающие водоотдачу.

Растворцементный, тампонажный, утяжелённый (weighted slurry) тампонажный цементный раствор плотностью выше 1,95 г/см 3 .

Растекаемость цементного раствора (well cement slurry spreadability), или консистенция цементного раствора (well cement consistency), — расплыв цементного раствора 50% консистенции при выливании его на стеклянный круг из бездонного конуса с нижним диаметром 64 мм и верхним — 36 при высоте 60 мм. При диаметре расплывшегося раствора 18 и более см раствор считается пригодным для использования при цементировании скважин.

Состав сыпучих материалов,фракционный (цемента, глины, песка) (fractional composition of granular materials) — процентное или массовое содержание зерен по размеру в каждом условно принятом интервале (фракции).

Сроки схватыванияцементного раствора (setting times) — время начала и конца схватывания цементного раствора, определяемые на приборе Вика.

Твердение цементного раствора (cement slurry hardening) — превращение цементного раствора в искусственный камень значительной прочности.

Текучесть цементного раствора (cement slurry fluidity) – обратное значение вязкости; мера скорости, с которой жидкость, растекаясь, деформируется. Определяется условно с помощью конуса, располагающегося на стекле с концентрическими кругами, диаметры которых указаны в см. По стандарту наименьшая растекаемость раствора должна быть не менее 18 см.

Тепловыделениепри твердении цементных растворов (heat release, development of heat) — экзотермический процесс, являющийся следствием химических процессов, обусловливающих твердение.

Тонкость помолацемента (fineness of grinding) — степень дисперсности цементного порошка, определяемая с помощью сит.

Условия испытания цементов нормальные(комнатные) (normal conditions) – условия с температурой 22 ± 2 0 С и атмосферное давление.

Цемент (cement) – для цементирования скважин применяются портландцемент и (в незначительном количестве, в основном для высокотемпературных скважин) шлаковый цемент. Тампонажный цемент – продукт тонкого измельчения клинкера, полученного обжигом при температуре 1450 0 С природного мергеля с некоторыми добавками до удельной поверхности 3000 – 4000 см 2 /г. Шлаковый цемент – продукт помола основного гранулированного шлака до примерно такой же тонкости помола. Многие другие разработанные тампонажные цементы распространения не получили.

Читайте так же:
Как склеить цементную плиту

Цементтампонажный (oil well cement) — материал, состоящий из одного или нескольких вяжущих веществ, минеральных или органических добавок, дающий после затворения водой или другими жидкостями раствор, затвердевающий в камень обусловленного качества; применяется для цементирования (тампонирования) скважин.

Цементтампонажный, низкогигроскопичный (low-hygroscopic oil well cement) — тампонажный цемент, содержащий добавки, снижающие способность цемента поглощать влагу при хранении.

Цементтампонажный, облегчённый (lightened oil well cement) — тампонажный цемент, содержащий облегчающие добавки, обеспечивающие уменьшение плотности тампонажного раствора.

Цементтампонажный, расширяющийся (expanding oil well cement) — тампонажный цемент, содержащий добавки, способствующие увеличению объёма тампонажного раствора в процессе твердения в тампонажный камень.

Цементтампонажный, солестойкий (salt-resistant oil well cement) — тампонажный цемент, раствор которого способен при введении химических реагентов и/или иных веществ сохранять необходимые физико-механические свойства в условиях солевой агрессии.

Цементтампонажный, термостойкий (heat-resistant oil well cement) — тампонажный цемент, раствор которого способен при введении химических реагентов и/или иных веществ сохранять необходимые физико-механические свойства при высоких температурах.

Цементтампонажный, утяжелённый (weighted oil well cement) — тампонажный цемент, содержащий утяжеляющие добавки, обеспечивающие увеличение плотности тампонажного раствора.

Цементтампонажный, шлаковый (oil well slag cement) — тампонажный цемент, вяжущей основой которого является доменный шлак.

Цементтампонажный, шлакопесчаный (oil well slag-sand cement) — тампонажный цемент, вяжущей основой которого является шлак и химически взаимодействующий с ним песок.

Цильбепсы (cilbepses) цилиндрические стальные мелющие тела, погружаемые в измельчающую среду (клинкер, глина).

Шлак гранулированный (granulate slag) — продукт, полученный обработкой водой, паром или воздухом жидкого расплава побочных продуктов, образующихся при плавке чёрных и цветных металлов и сжигании твёрдых видов топлива.

Шлак металлургический (metallurgic slag) – расплав (после затвердевания – камневидное или стекловидное вещество), обычно покрывающий при плавильных процессах (напр., при выплавке стали) поверхность жидкого металла.

Шилакопортландцементтампонажный (oil well slag-portlandcement) — тампонажный цемент, вяжущей основой которого является одновременно шлак и портландцемент.

Штабель (pile, stack) – ровно сложенные в форме правильной геометрической фигуры трубы, мешки с бентонитовым порошком или тампонажным цементом и/или другие штучные грузы.

Твердение портландцемента

Твердение портландцемента – это процесс превращения цементного теста в камневидное тело, цементный камень. При твердении портландцемента происходит ряд сложных физикохимических процессов. При затворении водой каждый из клинкерных минералов реагирует с ней и дает новые соединения, которых не было в цементе. Все процессы взаимодействия отдельных минералов с водой протекают одновременно, но с разной скоростью, налагаются один на другой и влияют друг на друга.

Процесс твердения портландцемента можно разделить на три периода.

Первый период – период растворения, когда минералы цемента растворяются в воде, и происходит их химическое взаимодействие с образованием гидратированных соединений, которые образуются в растворе вплоть до образования насыщенного раствора. Образование гидратов может идти и топохимически, т.е. с прямым присоединением молекул воды.

Второй период – период коллоидации или схватывания, когда возникающие вследствие продолжающегося взаимодействия с водой новообразования не могут растворяться в уже насыщенном растворе, а выделяются в виде геля.

Третий период – период кристаллизации, или твердения, когда гелеобразные новообразования сближаются между собой, образуют кристаллы и превращаются в кристаллический сросток, что сопровождается увеличением его прочности (рис. 9 и 10).

Рис. 9. Образование гидратных фаз и формирование структуры цементного камня:

А – формирование структуры (схватывание); Б – уплотнение (твердение)

Типичными реакциями, характерными для твердения портландцемента и других вяжущих веществ, являются реакции гидратации, протекающие с присоединением воды. Они могут происходить без распада основного вещества или сопровождаться его распадом на два или несколько соединений реакция гидролиза.

Сразу после затворения цемента водой начинаются химические реакции. Силикаты кальция при взаимодействии с водой образуют два новых соединения двухкальциевый гидросиликат и гидроксид кальция по реакции

2(3СаО·SiO2) + 6H2O = 2СаО·SiO2·3H2O + 3Са(ОН)2,

2(2СаО·SiO2) + 4H2O = 2СаО·SiO2·3H2O + Са(ОН)2.

• взаимодействие с водой C3S и C2S протекает с различной

скоростью (табл. 9): C3S значительно активнее, чем C2S, что определяет нарастание прочности цемента в первые сроки его твердения (табл.10);

• при взаимодействии силикатов кальция с водой выделяется

Са(ОН)2 – воздушная известь, создающая щелочную среду в твердеющем цементе, что является условием для возникновения коррозии цементного камня;

• C3S выделяет Са(ОН)2 в три раза больше, чем C2S; общее

количество Са(ОН)2 достигает 15% от массы цементного камня.

Трехкальциевый алюминат при взаимодействии с водой очень быстро образует гидроалюминат кальция:

ЗСаО·Al2O3+ 6H2O = ЗСаО·Al2O3·6H2O .

Образовавшийся трехкальциевый гидроалюминат очень быстро кристаллизуется, что приводит к быстрому схватыванию цементного теста (1…2 мин). С таким тестом работать нельзя: должно быть определенное время для перемешивания смеси, ее транспортирования, укладки и уплотнения в форме. Для замедления схватывания цемента в него добавляют двуводный гипс, который, взаимодействуя с гидроалюминатом кальция, переводит его в гидросульфоалюминат кальция (эттрингит) труднорастворимую соль,

Читайте так же:
Как правильно смешивать цемент с жидким стеклом

чем замедляет схватывание

Пока идет эта реакция, схватывания не наступает, поэтому гипс добавляют в цемент в зависимости от содержания трехкальциевого алюмината и требуемых сроков схватывания (обычно от

3,5 до 5% от массы цемента).

Образующаяся молекула гидросульфоалюмината кальция в 2,5 раза больше по объему исходной молекулы трехкальциевого гидроалюмината и гипса. В данном случае образование большой молекулы в пластичном, не затвердевшем ещё тесте можно считать явлением положительным: она уплотняет цементный камень. Впоследствии, при росте кристаллов минералов твердеющего цемента гидросульфоалюминат разрушается.

Взаимодействие четырехкальциевого алюмоферрита с водой может быть представлено в виде следующей реакции:

4СаО·Al2O3·Fе2О3 + mH2O = ЗСаО·Al2O3·6H2O + СаО·Fе2О3·nH2O .

Рис. 10. Твердение цемента:

а – рост прочности цемента во времени (Rсж); б – схема взаимодействия зерен цемента с водой в различные сроки; 1 – зерно цемента, 2 – вода; 3 – гидратные новообразования; 4 воздушные поры

Твердение образовавшихся соединений происходит с неодинаковой скоростью. Наиболее быстротвердеющими минералами являются: трехкальциевый алюминат C3A и трехкальциевый силикат C3S. Возникающие в процессе твердения гели трехкальциевого гидроалюмината и гидрата оксида кальция начинают кристаллизоваться и пронизывать кристаллами аморфную массу гидросиликата кальция, который длительное время остается в коллоидном состоянии. Гидросиликат кальция постепенно придает прочность твердеющему цементу, медленно уплотняясь и затвердевая.

Материал взят из книги Минеральные вяжущие вещества (Т.Н. Акимова)

Цементные растворы

Портландцемент представляет собой тонкий порошок серо-зеленого цвета, обладающий большой прочностью. Промышленность выпускает портландцемент различных наименований: пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, шлаковый и др. Предпочтительнее применять пластифицированный портландцемент. Он отличается от обычного способностью придавать растворам повышенную подвижность и удобоукладываемость, а уже затвердевшим растворам — повышенную морозостойкость.

Пластифицированный портландцемент выпускается промышленностью четырех марок: 300, 400, 500, 600. Начало схватывания всех марок цементов — не ранее 45 минут, конец схватывания — не позднее 12 часов от начала затвердевания. Как уже упоминалось, все растворы, в том числе и цементные, рекомендуется приготавливать небольшими порциями и задействовать как можно быстрее.

Кроме обычных серых цементов используют белый цемент трех сортов: М 300, 400, 500. Далее следуют цветные портландцементы розового, желтого, красного, коричневого, голубого, зеленого и черного цветов. Марки у цветных будут такие же, как у белых. Начало схватывания у белых и цветных портландцементов не ранее 45 минут, а конец схватывания — не позднее 10 часов от начала затворения.

Из цементных и бетонных растворов изготавливают архитектурные детали для фасадов, скульптуры для парков. Такие изделия в отличие от гипсовых прочнее и долговечнее. Цементные растворы — это композиция из правильно подобранной смеси вяжущего вещества, мелкого заполнителя и воды. Если применяется крупный заполнитель, то мы получим уже бетонную смесь, а не цементный раствор, это надо помнить. Схватывание (твердение) цементных растворов сопровождается выделением большого количества тепла. Но учитывая, что процесс схватывания цемента довольно длителен (дни, недели, а то и месяцы) увеличение температуры непосредственно раствора не происходит. Это дает возможность отливать цементные изделия в клеевых формах.

При длительном хранении цемент теряет часть своих вяжущих свойств (прочности) вследствие поглощения влаги и углекислоты из воздуха. По указанной причине не рекомендуется длительное хранение цемента, и запасы его должны быть ограничены.

Обычно цементные изделия делают двухслойными с верхним декоративным слоем при условии армирования их металлической арматурой. Арматура не должна быть ржавой. А чтобы закрыть доступ ржавчине к арматуре, она должна находиться внутри изделия на глубине не менее 20 мм. В таблице 1 даны основные составы наиболее применяемых терразитовых штукатурных смесей на основе портландцемента.

Таблица 1. Терразитовые штукатурные смеси (части по объему)

Заполнители в химической реакции не участвуют, они лишь образуют основной каркас бетона или раствора, т.к. их зерна обволакивают цементное тесто. Обычно в качестве заполнителя для цементных растворов применяют кварцевый песок. Следует иметь в виду, что наличие в песке глинистых отложений или пылевидных частиц существенно снижает качество цементного раствора. Поэтому заполнители перед применением обычно промываются.

Вторым наиболее распространенным заполнителем после кварцевого песка считается гранитный щебень. Хорошо зарекомендовала себя мраморная крошка, керамзит. Именно мраморная крошка наряду с гранитной крошкой (но не щебнем) широко применяются при изготовлении лепных изделий. Просеивание и промывание в данном случае обязательно. Для затворения цементного раствора сначала готовится сухая смесь из вяжущего материала и заполнителя в определенных пропорциях, а затем добавляется расчетное количество воды. Чаще всего применяется пропорция 1:3 (одна часть цемента на три части кварцевого песка). Для бетонных смесей эта пропорция будет равной 1:2:2 (цемент, песок, крошка). Это наиболее оптимальные соотношения. Сохраняя прочность, они позволяют экономить вяжущее вещество.

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector