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
43 Как обнаруживается действие изменения влажности на усадку и набухание цементного камня ?
Если влажность образца цемента выше значения, соответствующего относительной влажности окружающей среды, вода будет испаряться из него. Вместе с высыханием образца в нем развиваются большие силы давления (сжатия), обусловливающие усадку цемента. Чем больше воды испаряется из тела, тем интенсивнее становятся силы давления и тем значительнее усадочные деформации.
Если относительная влажность среды выше равновесной влажности образца, то водосодержание в нем начинает возрастать. Это сопровождается набуханием образца. Показатели набухания цементного камня в воде обычно тем больше, чем меньше водоцементный фактор. Через несколько лет набухание обычно прекращается.
Эти обратимые изменения влажности цементного камня и соответствующие им обратимые деформации возможны только при температуре 0-100С.
Физические деформации усадки или набухания называют иногда собственными или самопроизвольными деформациями.
Усадку образца цементного камня, возникающую при его высыхании от водонасыщенного состояния до нулевой влажности, называют иногда полной. Обычно же ее устанавливают при высыхании влажных (водонасыщенных) образцов в воздушной среде с относительной влажностью 50-60%. При этом вначале замеряют длину образцов по окончании влажного хранения, а в последующем – через определенные промежутки времени, пока образцы находятся на воздухе до момента стабилизации их массы и длины. Основная часть усадочных деформаций приходится на первые 3-4 месяца, полная же стабилизация наступает лишь через 1-2 года. Усадочные деформации, определенные в этих условиях, приблизительно в 2 раза меньше присущих образцам, высушиваемым при 105-110С. Определения усадочных деформаций при высыхании образцов в воздушной среде более точно отражают деформации бетонов в эксплуатационных условиях. Их недостаток – продолжительность.
Усадочные деформации измеряют с помощью различных методов и приборов. В лабораторных условиях для этой цели часто применяют оптический прибор ИЗВ-1.
44 Как влияет температура и добавки на скорость твердения портландцементов ?
При температурах от 0 до 8С происходит значительное (в 2—3 раза) по сравнению с твердением при обычных температурах замедление этих процессов, а ниже 0°С они почти полностью прекращаются. Повышение же температуры твердеющих растворов и бетонов сопровождается большим ускорением роста прочности. Оно становится достаточно заметным уже при температуре бетонных смесей 30 — 40 °С при их твердении в теплые периоды года.
Резкое ускорение процессов твердения цементов и бетонов наступает при 70—95 °С и особенно при 175— 200 °С и выше. Однако такое интенсивное воздействие температуры на твердение цементов, а следовательно, и бетонов проявляется лишь при наличии в них воды в жидком состоянии. Недостаток воды во время твердения при повышенных температурах не только замедляет процессы гидратации, но и снижает прочность и стойкость бетонов. При полном испарении воды процессы твердения прекращаются.
2 метода тепловлажностной обработки: 1. Предусматривает обработку твердеющего бетона при 70—95 °С и атмосферном давлении. В этом случае бетон нагревают с помощью пара, электроэнергии, инфракрасных лучей и т. п. 2. Основан на тепловлажиостной обработке бетонов под давлением насыщенного пара 0,9— 1,6 МПа и при 174,5—200 °С. Во избежание испарения воды из бетонов при температурах, превышающих 100 °С, обработку ведут в замкнутых емкостях, выдерживающих указанные давления (автоклавы, специальные герметические формы).
Обычно с помощью паровой обработки бетонов на современных цементах в течение изотермическою прогрева 8—10 ч при 80—95 °С достигается (сразу после пропаривания) прочность, равная 60—75 % 28-суточиой.
Интенсификации процессов твердения цементов при пониженных температурах способствует введение в них вместе с водой затворения добавок-ускорителей и в первую очередь хлористого кальция в количестве 1 —1,5% массы вяжущего. Если необходимо обеспечить твердение портландцементов при отрицательных температурах, то, по данным С. А. Миронова, В, Н. Сизова и др., целесообразно затворять их водными растворами смеси хлористых натрия и кальция.
Химические добавки применяют иногда для ускорения твердения цементов и бетонов и при обычных температурах. Чаще всего используют хлористый кальций» Прибегают и к хлористому, и к азотно-кислому натрию, в количестве до 1 —1,5 % массы цемента. В первые 1—3 сут они позволяют в 1,5—2 раза повысить прочность твердеющих растворов и бетонов. Вместе с тем следует иметь в виду, что введение их сверх 1,5 % часто вызывает коррозию стали в железобетоне.
Г. П. Иноземцев и В. Б. Ратинов предложили применять в качестве ускорителя твердения цементных бетонов комплексную добавку, представляющую смесь нитрита и нитрата кальция в отношении 1:1. Эта добавка, а также нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК), вводимые в количестве 1—3 % массы цемента, не только ускоряют его твердение, но и предохраняют от коррозии металл в железобетоне.
45 Какие факторы следует рассматривать в пределах изучения физических и механических свойств цементов ?
Водопотребность портландцемента зависит от многих факторов и, в частности, от его минералогического состава. Чем больше в нем алюминатов кальция, тем она выше. Более тонкое измельчение также несколько увеличивает ее. На водопотребность цемента влияют также и добавки.
От минералогического состава зависит также скорость схватывания цемента. На скорость схватывания цементов значительно влияют и такие факторы, как В/Ц и температура. С увеличением В/Ц и понижением температуры скорости схватывания и твердения уменьшаются и наоборот. Увеличение тонкости помола цемента также способствует увеличению скорости его схватывания.
На прочность и интенсивность ее роста, по ряду данных, значительно влияет стекловидная фаза, фиксируемая быстрым охлаждением клинкера при его выходе из печи. Следует указать и на продолжительность хранения на складах после изготовления, как на фактор, влияющий на активность цементов. Один из важных факторов повышения активности цементов и скорости их твередения – тонкость помола.
На усадку и набухание цементного камня влияет влажность окружающей среды. Также на значение усадки цементного камня, а следовательно, растворов и бетонов влияют состав и свойства цемента.
Большое значение для выносливости бетона против попеременного действия высыхания и увлажнения имеет значение максимальной усадки, определяемой при полном высушивании водонасыщенных образцов; чем она меньше, тем более стоек материал.
Образование трещин на железобетонных конструкциях зависит как от значения температурно-влажностных градиентов, так и от свойств бетона и, в частности, прочности, модуля упругости, предельной растяжимости, показателей усадки, ползучести и др. Определенное значение имеют размер и форма изделий и конструкций
Показатели ползучести приблизительно пропорциональны значению нагрузок, характерных для конструкций. Ползучесть в большей мере зависит от В/Ц. Она уменьшается у цементного раствора или бетона, изготовленных при В/Ц=0,45...0,4. Она в большой степени зависит от достигнутой прочности при твердении цементного камня или бетона перед их нагружением. Чем больше при этом их прочность, тем меньше деформации ползучести после их нагружения. На показатели ползучести влияет и влажность цементного камня или бетона. Опыты показывают, что чем больше влажность бетона, тем больше деформации ползучести; они особенно возрастают у водонасыщенных образцов. Влияние минерального состава цементов на ползучесть проявляется не столь сильно. Ползучесть цементного камня, растворов и бетонов в значительной степени зависит и от условий их твердения.
46 Каким образом можно обеспечить стойкость цементов и бетонов для защиты от химической и физической агрессии ?
Мероприятия, обеспечивающие требуемую долговечность бетонов в условиях агрессивной среды, должны предусматривать применение плотных бетонов; использование специального цемента, который обеспечивал бы сохранность бетона в агрессивной среде, если обычный цемент в плотном бетоне не гарантирует этого; специальные меры по защите, если применение плотного бетона и специального цемента не обеспечивает его долговечности.
Цементы с низким содержанием алюминатов кальция характеризуются повышенной стойкостью против действия гипса и других сульфатов и называются поэтому сульфатостойкими. Пуццолановые портландцементы отличаются повышенной водостойкостью и т.д. Поэтому выбирать цементы для бетонов различного назначения следует с учетом не только их прочностных показателей, но и стойкости против действия тех агрессивных сред, в которых должны работать бетонные конструкции.
Используются бетоны, предназначенные для службы в агрессивных кислых средах, на специальных кислотостойких цементах с использованием соответствующих заполнителей.
Углекислая коррозия воздействует на бетон тем слабее, чем больше в водном растворе гидрокарбонатов кальция и магния.
Изготовление бетона на сульфатостойком портландцементе резко повышает его стойкость против действия этих веществ.
Эттрингит образуется только при наличии четырех- или трехкальциевого алюмината, устойчивых при концентрациях гидроксида кальция в окружающем водном растворе соответственно не ниже 1,08 и 0,4—0,46 г/л (считая на СаО).При более низких концентрациях Са(ОН)2 в растворе они разлагаются, образуя двухкальциевый гидроалюминат, образование эттрингита исключается. На этом основано защитное действие активных (пуццолановых) минеральных добавок, которые вводят в портландцемеиты для предотвращения сульфоалюминатной коррозии.
Морозостойкость цементного камня зависит от значения его общей пористости и ее характера. Чем меньше общая пористость, тем выше морозостойкость цементного камня. Уменьшение общей пористости достигается, во-первых, снижением водоцементного отношения при изготовлении бетона, но не ниже 0,4 и, во-вторых, длительным твердением его до начала циклов попеременного замерзания и оттаивания, во время которого капиллярные поры заполняются гидратными новообразованиями.
Бетоны высокой морозостойкости целесообразно готовить при В/Ц, не превышающих 0,45—0,5. При этом лучше всего применять портландцементы с пониженной водопотребностыо, а также вводить в них поверхностно-активные пластифицирующие (ССБ, СДБ, С-3 и др.) и пластифицирующе-гидрофобизирующие (мылонафт, окисленный петрола-тум и др.) добавки, способствующие получению бетонных смесей требуемой подвижности при пониженном водосодержании. Воздухововлекающими добавками служат абиетат натрия, омыленный древесный пек и др., вводимые в количестве 0,1—0,25 %. По экспериментальным данным, введение воздушных пузырьков в количестве до 3—4 % объема бетонов позволяет увеличивать морозостойкость бетонов с 200—400 до 1000—1600 циклов замораживания. Морозостойкость цементного камня повышается также при введении в него гидрофобизирующих добавок в количестве 0,075— 0,1 % массы цемента (мылонафт, олеиновая кислота и др.). Благоприятное влияние этих добавок объясняется тем, что они затрудняют подсос воды в камень и ее миграцию. Кроме того, они способствуют увеличению количества замкнутых пор, не заполняемых водой при обычном насыщении бетона. Повышение морозостойкости может быть достигнуто также введением в бетонную смесь кремнийорганических соединений (ГКЖ-Ю, ГКЖ-П, ГКЖ-94) в количестве 0,05—0,28 % массы цемента. Положительное влияние двух первых соединений обусловлено вовлечением воздуха и гидрофобизацией внутренней поверхности пор цементного камня. При добавке же ГК.Ж-94 происходит выделение газов, образующих закрытые поры, поверхность которых также становится гидрофобной. Таким образом, для повышения морозостойкости цементного камня и бетона применяют добавки: пластифицирующие, способствующие уплотнению камня вследствие уменьшения его водопотребности при сохранении подвижности; воздухововлекающие (пенообразователи); гидрофобизирующие. Свойства цемента также существенно отражаются на морозостойкости бетонов. Исследования показывают, что повышенная морозостойкость обеспечивается алитовыми портландцементами, содержащими не более 6—8 % алюмината кальция. При этом надо строго подбирать оптимальное количество двуводного гипса в цементе с учетом содержания в нем С3А, а также степени измельчения. Иначе морозостойкость цемента при твердении уменьшается.
47 По каким признакам классифицируются специальные портландцементы?
Для более полного удовлетворения специфических требований отдельных видов строительства к свойствам цементов промышленностью организован выпуск особых видов портландцемента. В наименовании этих портландцементов или подчеркиваются их особые свойства (быстротвердеющий, сульфатостойкий, гидрофобный, белый и др.), или указываются области их применения (цемент для бетонных покрытий автомобильных дорог, цемент для производства асбестоцементных изделий, тампонажный цемент и др.), или указывается их отличие от обычных цементов по химическому составу (кремнеземистый и др.).
48 Каким способом получают быстротвердеющего портландцемента?
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают совместным тонким измельчением специального портландцементного клинкера и гипса. При помоле допускается введение не более 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения и не более 15 % доменных и электротермофосфорных гранулированных шлаков, глиежей.
Клинкер быстротвердеющего портландцемента содержит обычно 60—65 % трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината и ограниченное (до 0,5 %) количество СаОсвоб. Содержание MgO в нем не должно превышать 5 %.
Гипс в быстротвердеющий цемент вводят в обычной дозировке: в пересчете на S03 не более 3,5 % в зависимости от минерального состава клинкера (содержание С3А) и от тонкости помола цемента. Для получения быстротвердеющего портландцемента применяют возможно однородные сырьевые материалы с пониженным содержанием MgO, SO3 и R20.
При производстве БТЦ сырьевые смеси готовят с повышенным по сравнению с обычным портландцементом коэффициентом насыщения кремнезема оксидом кальция (КН = 0,9...0,92), их более тонко измельчают и тщательно гомогенизируют. Клинкер обжигают при несколько более высоких температурах, применяя по возможности беззольное топливо (природный газ, мазут) или высококалорийные каменные угли.
Повышенная прочность быстротвердеющего цемента в первые сроки твердения в значительной мере обусловлена не только минеральным составом, но и тонкостью измельчения цемента. Быстротвердеющий цемент размалывают до удельной поверхности 3500—4000 см2/г (вместо 2800—3000 см2/г для обычного портландцемента).
49 Какую прочность достигает быстротвердеющие портландцементы в раннем возрасте?
По свойствам быстротвердеющий портландцемент отличается от обычного прежде всего более интенсивным твердением в первые 3 суток. Интенсивное твердение цемента в первые сроки возможно при достаточном количестве в нем зерен клинкера тонких фракций (0— 20 мкм). По данным С. М. Рояка, В.З. Пироцкого и др., суточная прочность цемента в основном зависит от содержания зерен клинкера размером менее 10 мкм, а 3-суточная — до 30 мкм. Процентное содержание указанных фракций клинкера в цементе определяет примерно ожидаемую его 1- и 3-суточную прочность.
Через 3 сут твердения в нормальных условиях прочность БТЦ обычно достигает 60—70 % марочной. В последующие сроки твердения интенсивность нарастания прочности замедляется и через 28 сут и более прочностные показатели быстротвердеющего цемента становятся такими же, как и у обычных высококачественных портландцементов.
Интенсивность роста прочности изделий из бетонов на быстротвердеющих цементах возрастает в условиях тепловой обработки при 70—80 °С. При этом через 4—6 ч прочность возрастает до 70—80 % той, какую приобретает бетон в течение 28 сут твердения в нормальных условиях. Более длительное пропаривание, а также тепловлажностная обработка при температурах выше 80 °С приводят обычно в последующем к замедленному росту прочности и ее недобору. Она ниже прочности изделий, твердеющих при обычных температурах в течение 28 сут, поэтому бетоны на таких цементах следует пропаривать при температуре не выше 70—80 °С с короткой выдержкой.
Бетоны на цементах экстра-класса уже через 4—10 ч твердения при 10—15 °С могут набирать до 30—50% марочной прочности. Как известно, последующее замерзание бетона почти не отражается на конечной его прочности после оттаивания.