Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
50
Добавка на основе хлористого кальция (CaCl2)
Хлористый кальций (CaCl2) представляет собой наиболеешироко применяемую и признанную добавку,ускоряющую схватывание цементных растворов всехклассов. Этот продукт широко используется в характеризующихся неглубоким залеганием и пониженной температурой пластах как средство ускорения схватывания и затвердевания тампонажных растворов. Хлористый кальций широко используется в строительстве в качестве противоморозной добавки, а также ускорителя твердения для бетонов и строительных растворов. При добавлении хлорида кальция в состав бетона, наблюдается термическая реакция, т.к. вступая в реакцию с водой реагент "нагревает бетон изнутри", способствуя быстрому схватыванию. Также CaCl2 довольно часто используется в качестве антигололедного реагента для посыпки дорог в зимнее время: вещество вступает в реакцию с молекулами воды, находящимися в твердом состоянии, и препятствует образованию ледовой корочки, которая представляет опасность для пешеходов и автомобилистов, а также облегчает работу по очистке дорог от снега и льда. Для бетона и цементов с добавками хлорида кальция характерно выделение гидроксида кальция наиболее растворимой при контакте с пластовой водой части цементного камня в коллоидном состоянии. Растворению этого соединения способствует также агрессивное действие сероводорода с образованием хорошо растворимых гидросульфидов. При этом значительно повышается диффузионная проницаемость цементного камня; гидросиликаты и гидроалюминаты кальция разлагаются при взаимодействии с сероводородом. За счет сульфат-ионов пластовой воды в цементе кристаллизуется гипс, возникают напряжения в цементном камне. Эти процессы в совокупности резко ухудшают прочностные свойства цементного камня.
Основные особенности
Добавление CaCl2 уменьшает время загустевания, увеличивает начальную прочность и сокращает время, затрачиваемое на ожидание схватывания цементного раствора. Кроме того, эта добавка в малых концентрациях снижает вязкость цементного раствора, в то время как большие концентрации вызывают рост вязкости. Хлористый кальций служит эффективной добавкой при температурах 40 & 120°F (4 & 49°C) в концентрациях
2 & 4% по весу цемента или в равноценных концентрациях в жидком виде 40 галлонов на 100 мешков (2%).
Факторы совместимости
В тех случаях, когда для приготовления раствора используется холодная вода, хлористый кальций следует добавлять непосредственно в воду, а не в сухую цементную смесь.
Преимущества
Добавка хлористого кальция позволяет получить следующий полезный эффект:
• В малых концентрациях она снижает вязкость и
длительность схватывания.
• В повышенных концентрациях она повышает
вязкость и начальную прочность.
• Добавка хлористого кальция выпускается в виде
жидкости, хлопьев и порошка
51
Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.
Некоторые свойства портландцементов могут быть улучшены, если ввести в них небольшое количество органических ПАВ. При этом, в частности, удается уменьшить потерю активности цемента при длительном хранении, снизить водопотребность, повысить пластичность растворных и бетонных смесей, уменьшить их расслаивание, водоотделение. Кроме того, введение ПАВ позволяет улучшить некоторые свойства затвердевших растворов и бетонов (морозостойкость, коррозионную стойкость и др.).
Все виды органических поверхностно-активных добавок в зависимости от их влияния на поверхностные свойства цементов и цементного камня разделяют на две основные группы: повышающие смачиваемость цементного порошка водой — гидрофильные, и понижающие ее — гидрофобные.
Портландцементы с органическими поверхностно-активными добавками получают путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и небольшого количества (0,1...0,3 % от массы цемента) добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ). В соответствии с ГОСТ 10178—85 допускается по согласованию с потребителем выпускать не только портландцемент, но все цементы с поверхностно-активными добавками, не выделяя их в особый класс. Основное назначение добавок ПАВ сводится к повышению пластичности цементного теста, растворных и бетонных смесей при том же содержании в них воды, либо к снижению водопотребно-сти смеси и расхода цемента при сохранении заданной подвижности и проектной прочности бетона. Вместе с тем ПАВ оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня и способствуют повышению морозостойкости, водонепроницаемости и других свойств бетона, а также повышают производительность мельниц (на 10...15 %) при одновременном снижении расхода электроэнергии.
Поверхностно-активные вещества в зависимости от их влияния на свойства цементов и цементного камня подразделяют на гидрофильно-пластифицирующие, повышающие смачиваемость цементного порошка . водой, и гидрофобно-пластифицирующие, понижающие смачиваемость. В соответствии с этим портландцемента с гидрофильными добавками называют пластифицированными, а с гидрофобными добавками — гидрофобными.
52
Сульфатостойкие портландцементы
Технологическая схема производства сульфатостойких портландцементов не отличается от технологии получения портландцемента, однако при их выпуске осуществляется особо строгий производственный контроль. При подборе химико-минералогического состава сульфатостойкого портландцемента учитывали результаты исследований коррозиеустойчивости цементов различного состава при твердении в агрессивных средах.
Для повышения стойкости цемента при действии сульфатных растворов большое значение имеет минералогический состав исходного клинкера. Исследования показали, что сульфатостойкость портландцемента достигается при пониженном содержании С3А и умеренном количестве C3S. Исследовалась коррозиеустойчивость синтетических клинкерных минералов в растворах сульфатов натрия, кальция и магния; показателем явилось время, необходимое для получения опасного расширения до 0,5% особо тощих цементных растворов состава.
Установлено также, что положительное влияние на сульфатостойкость оказывает добавка 10% трепела. Можно видеть, однако, что одно лишь понижение содержания С3А в исходном клинкере не обеспечивает сульфатостойкость портландцемента. Это объясняется тем, что при низком содержании С3А в цементе возможна не только гидросульфоалюминатная, но и гипсовая коррозия, поскольку гидратация C3S приводит к образованию значительного количества гидроксида кальция, создающего благоприятные условия для кристаллизации гипса. Так, например, цемент, содержащий 41% C3S и 5% С3А (без добавки трепела) обнаруживает при твердении в растворе сульфата натрия с концентрацией до 4000 мг/л большую коррозиеустойчивость, чем цемент с 3% С3А и 52% C3S, а также с 4% С3А и 48% C3S. Поэтому для снижения химической агрессии важно также по возможности уменьшать содержание C3S.
Известное значение имеет количество C4AF. Если его много, то цемент оказывается чувствительным к действию сульфатов, но он, несомненно, более устойчив, чем кристаллический С3А. При нормировании состава сульфатостойкого портландцемента необходимо также учитывать и то, что он должен обладать повышенной морозостойкостью и пониженной экзотермией. При оценке сопротивляемости цементов попеременному действию замораживания и оттаивания при наличии сульфатной агрессии следует учитывать, что при испытаниях оттаивание образцов в агрессивной среде резко снижает показатели моростойкости. Так, например, наши исследования показали, что образец портландцементпого раствора 1:3 при оттаивании в пресной воде выдерживает более 200 циклов, а при оттаивании в морской — только 30 циклов.
В теплом климате, где морозостойкость не играет заметной роли, в зонах бетона, находящихся в переменном уровне воды, происходит попеременное насыщение агрессивной водой бетона и последующее его высушивание. При этом проявляется также совокупное действие физических и химических факторов агрессии. Основная причина разрушения в данном случае кроется в действии преимущественно физических факторов, которые вызывают оседание солей агрессивной среды в порах цементного камня и их кристаллизацию, сопровождающуюся значительными объемными деформациями.
Повышение сульфатостойкости цементов, которое наблюдается при замене С3А на C4AF, увеличении количества стекловидного С3А за счет кристаллического С3А, введении активных минеральных добавок и пропаривании объясняется образованием гидрогранатов, устойчивых к действию сульфатов. Установлено, что с повышением температуры возможны более сильные разрушения.
Пропаривание несколько улучшает, а запаривание в автоклаве значительно повышает сульфатостойкость. Проводились исследования, в которых устанавливалось время, необходимое для того, чтобы наступало расширение при твердении в сульфатных растворах цементных образцов состава 1:10, предварительно твердевших в течение 24 ч в воде, а также при обработке насыщенным паром при атмосферном и повышенном давлении.
Относительно низкую сульфатостойкость можно повысить введением золы-уноса. Сульфатостойкие цементы обладают по сравнению с обычным повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией при замедленной интенсивности твердения в начальные сроки.
По механической прочности цементы подразделяются на марки: 300, 400 и 500. Наибольшим пределом прочности при изгибе — 6,0 МПа — обладает сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками марки 500. Сульфатостойкий шлакопортландцемент характеризуется более высоким коэффициентом коррозионной стойкости.
Сульфатостойкие портландцемента характеризуются более низким выделением тепла при гидратации и применяются, главным образом, в массивных элементах гидротехнических сооружений, где требуется пониженная экзотермия. В некоторых странах выпускаются специальные низкотермичные цементы; у нас сульфатостойкие портландцемента являются и низкотермичными, поскольку содержание в них наиболее «термичных» клинкерных фаз — С3А и алита ограничивают за счет соответствующего увеличения количества белита и алюоферрита кальция.
Объем производства этих видов цемента ограничен в связи с тем, что на большинстве цементных заводов нет глинистого компонента с низким содержанием глинозема, при котором в процессе обжига на беззольном топливе можно получать клинкер, содержащий менее 5% 3СаО-Аl2O3. Сложность задачи получения сульфатостойкого клинкера состоит еще в том, что в нем ограничивается и содержание C4AF, так что количество оксида железа в клинкере должно быть также умеренным.
Удельная поверхность цемента должна быть обычной (2500—3000 см2/г). Следует обеспечить получение цементного камня, отличающегося пониженной усадкой, а также высокой плотностью и водонепроницаемостью и соответственно повышенной морозостойкостью и сульфатостойкостью. Заметное влияние на повышение морозостойкости сульфатостойких портландцементов при испытании в бетоне оказывают длительность предварительного твердения до начала испытаний, значение В/Ц и удельный расход цемента. А. М. Подвальный, развивая представления о морозном разрушении бетона, показал, что увеличение объема цементного камня в бетоне приводит к повышению его морозостойкости.
В особо суровых условиях попеременного замораживания и оттаивания в морской воде при большой частоте циклов для достижения высокой морозостойкости в состав цемента или бетона вводят добавки. Это поверхностно-активные вещества: сульфитно-дрожжевая бражка, мылонафт, смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), 50%-ная кремнийорганическая эмульсия ГКЖ-94 и др. При испытании пропаренных образцов бетона на сульфатостойком портландцементе в суровых условиях Баренцева моря были получены весьма благоприятные результаты при введении в его состав 0,01—0,05% СНВ от массы цемента. Аналогичный эффект получен в тех же условиях агрессии при применении 0,04—0,08% добавки ГКЖ-94. Особо высокая морозостойкость достигается при комплексных добавках СДБ и ГКЖ-94, СДБ и СНВ.
Сульфатостойкий портландцемент предназначается для бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии, при систематическом многократном попеременном замораживании и оттаивании либо увлажнении и высыхании. Для подводных частей морских и океанских сооружений технически более рационально и экономично применять сульфатостойкий шлакопортландцемент. Нормативными документами допускается применение сульфатостойкого портландцемента в бетонах различной плотности для напорных и безнапорных сооружений при различной степени фильтрации грунта и агрессивности жидкой среды, характеризуемой высокой концентрацией ионов SO4-.
53
В архитектурно-декоративных целях иногда требуется применение отдельных бетонов на основе белых или цветных цементов, что особенно актуально для тропических стран. Достоинство этих цементов заключается и в том, что в результате низкого содержания растворимых щелочей они характеризуются повышенной атмосферостойкостью.
Сырьевыми материалами для производства белого портландцемента являются каолин и мел (или известняки), отличающиеся ограниченным содержанием красящих окислов — окислов железа и марганца. В качестве топлива в печах применяют нефтепродукты, что позволяет исключить загрязнение клинкера угольной золой. Так как железо образует минералы-плавни, его отсутствие обусловливает необходимость повышения температуры обжига. В ряде случаев в качестве минерала-плавня в шихту добавляют криолит.
При помоле сырьевой шихты и клинкера необходимо исключить их загрязнение примесями металлического железа. Поэтому для помола вместо обычных металлических шаров применяют неметаллические мелющие тела (гравий). Также применяются мелющие тела, изготовленные из никелевых и молибденовых сплавов. Это удорожает помол, что наряду с использованием более дорогих сырьевых материалов делает белый цемент довольно дорогим материалом.
Изготовливают измельчением маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Для обеспечения большей белизны отбеливается в специальном аппарате. При получении белого цемента заполнитель используется белого цвета, предъявляются повышенные требования к чистоте бетономешалок, инструментов, опалубке, формам, применяют не вызывающие окраску пластифицирующие, воздухововлекающие и замедляющие добавки. Цветные цементы получают на основе белого портландцементного клинкера путем совместного помола с пигментами различных цветов, например с охрой, железным суриком, окисью хрома. Можно также получать цветные цементы смешиванием белого цемента с пигментами. Белый портландцемент в смеси с песком, керамзитом и красителем позволяет получать искусственный камень, который внешне практически неотличим от базальта, булыжника, известняка и другого природного камня, имеет ряд преимуществ перед ними: в 2-3 раза легче; более прочный и морозостойкий; в несколько раз дешевле; может быть любого цвета и оттенка.Марки белого цемента: 400 и 500. По степени белизны подразделяются на три сорта: 1, 2, 3-й с коэффициентом отражения соответственно не менее 80, 75, 68%.
Цветной портландцемент изготовляется совместным тонким измельчением белого и цветного портландцементного клинкера, минеральных и органических красителей, гипса и активной минеральной добавки. Применяется для изготовления цветных бетонов, растворов, отделочных смесей и цементных красок.
По цвету портландцемент подразделяют на: красный, желтый,зеленый,голубой, розовый, коричневый и черный. По механической прочности подразделяется на марки 300, 400 и 500.
Портландцемент должен содержать не менее 80% клинкера, не более 6% активной минеральной добавки, не более 15% минерального, искусственного или природного пигмента или не более 0,5% органического пигмента от массы цемента. Белый клинкер должен быть белизной не менее 68% абсолютной шкалы по ГОСТ 965. Для портландцемента желто-красной гаммы и коричневого цвета допускается применять отбеленный клинкер белизной не менее 40% абсолютной шкалы, а для черного - обыкновенный.
Активные минеральные добавки осадочного происхождения белизной не менее 68% абсолютной шкалы должны соответствовать требованиям ОСТ 21-9. Для портландцемента желто-красной гаммы, и коричневого и черного цветов допускается применять добавки белизной не менее 40% абсолютной шкалы.
Красящие пигменты должны обладать щелоче- и светостойкостью, не должны содержать примесей, оказывающих вредное влияние на морозостойкость и прочность цементного камня, и соответствовать нормативно-технической документации на пигменты и красители. Гипсовый камень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4013.
Допускается введение в портландцемент при его помоле поверхностно-активных пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок в количестве не более 0,3% его массы в пересчете на сухое вещество, а также вводить в портландцемент специальные добавки, улучшающие его декоративные свойства, в количестве не более 2% массы цемента.
Содержание окиси магния (МдО) в клинкере не должно быть более 5% по массе, свободной окиси кальция (СаОсв.) - 1,5% по массе, ангидрида серной кислоты (S03) в портландцементе - 3,5% от массы цемента.
Портландцемент должен быть однородным по цвету и сохранять свой цвет при тепловлажностной обработке и воздействии ультрафиолетовых лучей. Цвет портландцемента - соответствовать эталону, которым служит образец портландцемента или цементная окраска.
Способы производства портландцемента
Есть несколько способов производства цветного цемента:
• разлом клинкера и белого портландцемента с добавлением пигментов или красковых руд;
• совместный разлом осветленного клинкера с большим содержанием оксидов железа с добавками пигментов или красковых руд;
• разлом цветных клинкеров, изготовленных процессом обжига сырьевых смесей, одним из компонентов является красящие добавки;
• размолом клинкеров, изготовленных электроплавкой шлаков цветной металлургии с дальнейшим обогащением их оксидом кальция;
• размолом клинкеров, окрашенных в раскаленном состоянии в водных растворах красителей;
• совместным размолом серого портландцемента с разбеливающими белыми добавками и пигментами;
размол цветных шлакопигментов.
Самым простым и эффективным является первый способ изготовления цветного цемента. Такой способ можно применять на последнем этапе производства цемента.
Цветной цемент должен начинать застывать через 45 минут и полностью застыть через 10 часов от момента растворения цемента водой.
При кипячении куски цемента должны выдерживать тесты на равномерность изменения объема.
54
Портландцемент для бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов
Бетон в дорожных покрытиях постоянно подвергается механическим, физическим и химическим воздействиям (температурным и влажностным колебаниям, влиянию дождевых и грунтовых вод и т.п.). Чтобы обеспечить высокую долговечность дорожных бетонов, при их изготовлении, применяют специальные цементы.
Портландцемент для бетонных покрытий автомобильных дорог —дорожный — отличается от обычного портландцемента повышенной морозостойкостью, стойкостью против истирающих и ударных воздействий, малой усадкой, повышенной прочностью на растяжение и изгиб.
Для повышения прочности на изгиб, стойкости против ударных нагрузок, а также уменьшения объемных и линейных деформаций в дорожном портландцементе увеличивают количество трехкальциевого алюмофеврита, содержание же GpA не должно превышать 10%. В этот цемент не разрешается вводить инертные и активные минеральные добавки, за исключением гранулированного доменного шлака, содержание которого э нем не должно превышать 15% (СНиП I-B.2-69).
Чтобы снизить водопотребность бетонной смеси и повысить морозостойкость бетона, в этот цемент или бетонную смесь полезно вводить пластифицирующие или гидрофобные добавки (сульфитно-дрожжевую бражку, асидол-мылонафт, мылонафт и др.).
По ГОСТ 10178—62* марка дорожного портландцемента должна быть не менее 400 для однослойных и двухслойных покрытий и не ниже 300 Для оснований в капитальных усовершенствованных покрытиях. Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 2 ч. Показатели других свойств дорожного портландцемента должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8424—63.
Для приготовления дорожного бетона применяют дорожный портландцемент и его разновидности — пластифицированный и гидрофобный. Марка цемента для покрытий должна быть не менее 500, а для оснований — не ниже 300. Цемент не должен содержать в своем составе инертных и активных добавок; в качестве добавки допускается только гранулированный доменный шлак, не более 15%. Содержание в клинкере трехкальциевого алюмината не превышает 10% Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 2 ч после его затворения.
Как поверхностноактивные органические добавки применяют сульфитноспиртовую барду, абиетат натрия, мылонафт, асидолмылонафт. Их содержание зависит от объема вовлеченного воздуха в бетонную смесь, который, в свою очередь, зависит от размера зерен заполнителя: при наибольшей крупности щебня от 40 до 70 мм содержание воздуха допускается до 4,5%, а при крупности 10—20 мм — до 5,5% (по объему).
Ускорителями твердения, особенно в зимних условиях, являются хлористый кальций и хлористый натрий в количестве до 3% для неармированных покрытий и до 2% для армированных. В предварительно напряженных покрытиях эти добавки не допускаются.
Для приготовления дорожного бетона в качестве мелкого заполнителя применяют кварцевый или полевошпатовый песок или пески, получаемые дроблением твердых и плотных каменных пород, как крупный заполнитель — щебень и гравий, щебень из гравия плотных пород и щебень из доменного шлака. Для дорожных покрытий щебень из гравия и гравий необходимо промывать. Содержание глинистых фракций допускается не более 1 %, а органических не допускается.
Морозостойкость щебня и гравия или щебня из гравия должна быть не ниже морозостойкости дорожного цементного бетона. Предельная крупность зерен щебня принимается 40 лш.дл.я однослойного и нижнего слоя двухслойных покрытий и 20 мм для верхнего слоя двухслойных покрытий; для оснований усовершенствованных покрытий допускается щебень с зернами 70 мм.
Высокие требования предъявляются к прочности крупного заполнителя: на растяжение прочность каменного материала должна быть выше прочности бетона в 1,5—2,5 раза, а на сжатие — в 2—4 раза. Для дорожных покрытий применяют щебень из изверженных пород прочностью не менее 1200 кГ/см2 и из осадочных пород прочностью не менее 800 кГ/см2. Содержание слабых фракций допускается не более 7%. На указанных материалах можно получить бетон с высоким пределом прочности на изгиб, высокой морозостойкости и деформативной способности и, следовательно, большой долговечности.
55
Применение портландцемента в производстве асбестоцементных изделий характеризуется рядом особенностей.
Асбестоцемент — искусственный каменный материал, состоящий из цементного камня, армированного волокнами асбеста. К наиболее распространенным асбестоцементным изделиям относятся волнистые и плоские листы, трубы и соединительные муфты. Асбестоцементные изделия сравнительно легко поддаются механической обработке. Они значительно легче металла и железобетона. Средняя плотность асбестоцемента изменяется от 1400 до 2100 кг/м3, предел прочности при сжатии 40—60 МПа, растяжении 8—15 МПа. Водопоглощение находится в пределах от 10 до 30%. Основные недостатки асбестоцементных изделий — это невысокая ударная прочность и склонность к короблению.
Исходными компонентами для производства асбестоцемента являются асбест, портландцемент и вода.
Асбест встречается в природе в виде минералов-силикатов, имеющих волокнистое строение, из которых в наибольшей мере распространен и используется хризотил-асбест 3MgO-2Si02*2H20. Товарный асбест получают при обогащении асбестовой руды, представленной прожилками хризотил-асбеста в толще пород. В зависимости от длины волокна, степени его распушивания и содержания примесей сопутствующих пород асбест разделяется на сорта и марки. Для производства листовых асбестоцементных изделий используют асбест пятого и шестого сортов, труб — третьего — пятого сортов. Вследствие сильной линейной и крайне слабых боковых связей кристаллов асбест обладает высокой прочностью при растяжении (до 300 МПа) и способностью расщепляться (распушиваться) на тонкие волокна.
Для производства асбестоцементных изделий применяется особый вид портландцемента, свойства которого способствуют процессу фильтрации твердой фазы из асбестоцементной суспензии и ускоренному твердению изделий. Тонкость помола этого цемента характеризуется удельной поверхностью в пределах 2200—3200 см2/г. Содержание свободной СаО в исходном клинкере не должно превышать 1%, СзА—8%, C3S должно быть не менее 52%. Начало схватывания в отличие от обыкновенного портландцемента может наступать не ранее чем через 1,5 ч от начала затворения. Цемент для производства асбестоцементных изделий, как правило, не содержит минеральных добавок и выпускается обычно двух марок —- М400 и М500. При этом на изгиб он испытывается дополнительно в 7-суточном возрасте и должен выдерживать нагрузки соответственно не менее 4,3 и 4,7 МПа.
Технологический процесс получения асбестоцементных изделий включает обминание и распушивание асбеста, тщательное смешивание полученных тончайших волокон с цементом в водной среде и образование суспензии, формование изделий на листо-или трубоформовочных машинах с последующей их тепловой обработкой. Формование заключается в образовании из суспензии на сетчатом цилиндре тонкого слоя асбестоцемента, его обезвоживании и уплотнении. Полученные заготовки волнистых листов подвергают профилированию, а труб — токарной обработке. Состав асбестоцементной массы колеблется в пределах: асбеста 13—17%, портландцемента 83—87% (при . производстве труб содержание асбеста несколько выше, чем для листовых материалов). В некоторых случаях в портландцемент добавляют 30— 40% тонкомолотого кварцевого песка. Волнистые листы изготавливают различного профиля: обыкновенного (ВО), унифицированного (УВ), усиленного (ВУ) и среднего (СВ).
Применение портландцемента в производстве асбестоцементных изделий характеризуется рядом особенностей.
При изготовлении асбестоцементных изделий начальная гидратация цемента протекает при очень высоком водоцементном отношении; в процессе производства из сильно обводненной асбестоцементной массы отфильтровывается, отсасывается и отжимается значительное количество воды. Частички цемента должны быть достаточно тонкими, чтобы удерживаться на волокнах асбеста, вместе с тем излишняя их дисперсность может вызвать повышенную водопотребность вяжущего, отрицательно отражающуюся на обезвоживании и уплотнении изделий. В связи с этим портландцемент для производства асбестоцементных изделий по ГОСТ 9835—66 должен иметь такую тонкость помола, чтобы при просеивании цемента через сито № 008 проходило его не менее 88% и не более 93% массы пробы.
Согласно ГОСТу, клинкер для этого цемента должен содержать: трехкальциевого силиката C3S не менее 50%; трехкальциевого алюмината С3А (ухудшающего фильтрационные свойства асбестоцементной смеси) не более 8%; свободной СаО не более 1% и окиси магния MgO не более 5%. Портландцемент для производства асбестоцементных изделий обычно изготовляют без введения каких-либо добавок, кроме гипса. По согласованию же с потребителем в этот цемент стандартом разрешается вводить не более 3% добавок, улучшающих свойства цемента.
. Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 1 ч 30 мин, а конец схватывания — не позднее 12 ч от начала его затворения.
По прочностным показателям портландцемент для асбестоцементных изделий делят на марки 400 и 500(при испытании образцов-балочек 40X40X160 мм, изготовляемых вибрированием из малопластичного раствора 1:3, в соответствии с ГОСТ 310—60).
Портландцемент для производства асбестоцемент-ных изделий характеризуется практически такими же строительными свойствами, что и обычный портландцемент, и отличается от него более интенсивным твердением и ростом прочности в начальные сроки.
Этот цемент можно применять и вместо обычного портландцемента соответствующих марок. Не следует использовать его при возведении бетонных и железобетонных конструкций, где не нужны специальные свойства этих цементов (высокая марка, быстрое твердение) .
56
Портландцементы для строительных растворов и бетонов автоклавного твердения
По ГОСТ 10178—76, 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.
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.
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.
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.