Alsatelecom.ru

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

ГИДРАТАЦИЯ ЦЕМЕНТА

ГИДРАТАЦИЯ ЦЕМЕНТА

При затворении портландцемента водой происходят реакции, обу­словливающие твердение цементного теста. В присутствии воды сили­каты и алюминаты, перечисленные в табл. 1.1, образуют продукты гид­ратации, которые постепенно затвердевают и превращаются в цемент­ный камень.

При взаимодействии составляющих цемента с водой идут два про­цесса. Прежде всего происходит непосредственное присоединение моле­кул воды, или истинная гидратация. Второй процесс характерен взаи­модействием минералов цемента с водой с их разложением — гидролиз.

Обычно применяют термин «гидратация» ко всем типам реакций цемента с водой, т. е. как к истинной гидратации, так и к гидролизу.

Ле Шателье около 80 лет назад впервые установил, что при одина­ковых условиях продукты гидратации цемента имеют тот же химичес­кий состав, что и продукты гидратации его отдельных составляющих. Позже это было подтверждено Стейнором, а также Боггом и Лерчем, хотя и с оговоркой, что продукты реакции могут воздействовать друг на на друга или даже взаимодействовать друг с другом в системе.

Продукты гидратации цемента характеризуются низкой раствори­мостью в воде, о чем свидетельствует высокая водостойкость цементного камня. Гидратированные новообразования цемента прочно связывают­ся с непрореагировавшим цементом, однако механизм этой связи пока не ясен. Возможно, что гидратные новообразования создают обо­лочку, которая растет изнутри под воздействием воды, проникающей через эту оболочку. Или возможно, что растворенные силикаты прони­кают через оболочку и осаждаются на ней в виде внешнего слоя. И третья возможность: образование и осаждение коллоидного раствора во всей массе после того, как достигнуто насыщение, дальнейшая гид­ратация продолжается внутри этой структуры.

Каким бы ни был способ осаждения продуктов гидратации, ско­рость гидратации непрерывно уменьшается, так что даже после длитель­ного времени остается заметное количество негидратированного цемен­та. Гак, например, через 28 суток после затворения водой зерна цемента прогидратировали только на глубину 4ц. Пауэрс подсчитал, что полная гидратация при нормальных условиях возможна только для цементных зерен размером менее 50ц, но при непрерывном размельчении цемента в воде полная гидратация была получена в течение 5 суток.

Микроскопическое исследование гидратированного цемента не под­тверждает прохождения воды в глубь зерен цемента и выборочной гид­ратации наиболее реакционно способных составляющих (например, СзБ), которые могут находиться в центре зерна. Поэтому представляет­ся, что гидратация развивается вследствие постепенного уменьшения размеров цементных зерен. Действительно, было обнаружено, что в возрасте нескольких месяцев негидратированные зерна цемента гру­бого помола содержат как СзБ, так и С2Б и, возможно, что мелкие ча­стицы СгЭ гидратируются раньше, чем завершается гидратация круп­ных частиц СзБ.

Различные составляющие цемента обычно присутствуют во всех его зернах, и исследования показали, что оставшиеся зерна цемента после определенного периода гидратации имеют тот же относительный мине­ралогический состав, что и целое зерно до гидратации. В течение первых 24 ч может все же происходить избирательная гидратация.

Основными гидратами являются гидросиликаты кальция и трех­кальциевый гидроалюминат. Полагают, что С4АР гидратируется с об­разованием трехкальциевого гидроалюмината и аморфной фазы, воз­можно Са0-Ре203-ая. Возможно также, что некоторое количество Ее20з присутствует в твердом растворе гидроалюмината кальция К

Степень гидратации цемента может быть определена различными способами посредством измерения: количества Са (ОН)2 в тесте; теп­ловыделения при гидратации; удельного веса теста; количества хими­чески связанной воды; количества негидратированного цемента (с по­мощью рентгеноструктурного анализа), а также косвенного по прочно­сти цементного камня.

Гидратация цемента

Гидратация цемента — химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов. [2] В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, вторая — упрочнением, или твердением. [3]

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты кальция. Все реакции являются экзотермическими, то есть протекают с выделением теплоты. На скорость гидратации влияют: степень помола цемента и его минеральный состав, количество воды, которой замешивается цемент, температура, введение добавок. [5] Степень гидратации зависит от водоцементного соотношения, и достигает своего максимального значения только через 1—5 лет. [6] [

1] Степень гидратации определяется различными способами: по количеству Ca(OH)2, по тепловыделению, по удельному весу цементного теста, по количеству химически связанной воды, по количеству негидратированного цемента, [

2] либо косвенно по показателям прочности цементного камня. [7] Продукты гидратации различаются по прочности. Основными носителями прочности являются гидросиликаты кальция. [6] В процессе гидратации клинкеров C3S и C2S помимо гидросиликатов кальция образуется гашёная известь Ca(OH)2, сохраняющаяся в цементном камне и препятствующая коррозии стали внутри цементного камня. [8]

Читайте так же:
Яичный белок как цемент

Уравнения реакций для четырёх основных клинкерных минералов выглядят следующим образом [9] :

Для трёхкальциевого силиката 3 CaO ⋅ SiO 2 >>> (сокращённо C 3 S >>> ):

<3CaO.2SiO2.3H2O>+ <3Ca(OH)2>+ 502>>>»> 2 ( 3 CaO ⋅ SiO 2 ) + 6 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 3 H 2 O + 3 Ca ( OH ) 2 + 502 + 6H2O -> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ <3Ca(OH)2>+ 502>>> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ <3Ca(OH)2>+ 502>>>»> Дж/г

Для двукальциевого силиката 2 CaO ⋅ SiO 2 >>> (сокращённо C 2 S >>> ):

<3CaO.2SiO2.3H2O>+ + 260>>>»> 2 ( 2 CaO ⋅ SiO 2 ) + 4 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ 2 SiO 2 ⋅ 3 H 2 O + Ca ( OH ) 2 + 260 + 4H2O -> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ + 260>>> <3CaO.2SiO2.3H2O>+ + 260>>>»> Дж/г

Для трехкальциевого алюмината 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 >>> (сокращённо C 3 A >>> ):

<3CaO.Al2O3.6H2O>+ 867>>>»> 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 + 6 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 867 + 6H2O -> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ 867>>> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ 867>>>»> Дж/г

Для четырёхкальциевого алюмоферрита 4 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 >>> (сокращённо C 4 AF >>> ):

<3CaO.Al2O3.6H2O>+ <3CaO.Fe2O3.6H2O>+ 419>>>»> 4 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 + 2 Ca ( OH ) 2 + 10 H 2 O ⟶ 3 CaO ⋅ Al 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 3 CaO ⋅ Fe 2 O 3 ⋅ 6 H 2 O + 419 + <2Ca(OH)2>+ 10H2O -> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ <3CaO.Fe2O3.6H2O>+ 419>>> <3CaO.Al2O3.6H2O>+ <3CaO.Fe2O3.6H2O>+ 419>>>»> Дж/г

При смешивании цемента и воды цементные частицы окружаются водой, которая составляет 50—70 объёмных процентов смеси. В результате химической реакции гидратации начинается образование иглообразных кристаллов. Спустя 6 часов образуется достаточное количество кристаллов и между цементными частицами формируются пространственные связи. Так происходит загустевание (схватывание) цементной смеси. [3] Процесс схватывания, вероятно, обеспечивается избирательной гидратацией клинкерных минералов C3A и C3S, а также развитием оболочек вокруг цементных зёрен и взаимной коагуляцией составных частей цементного теста. [11] Через 8—10 часов объём цементной смеси заполняет скелет иглообразных кристаллов, образованный преимущественно продуктами гидратации алюминатов C3A, поэтому такая структура называется алюминатной. С этого момента начинается застывание и набор прочности, которые связаны с формированием силикатной структуры, образующейся в процессе гидратации клинкерных минералов C3S и C2S. Результатом реакции силикатов и воды становятся очень малые кристаллы, объединяющиеся в гомогенную тонкопористую структуру, которая и определяет итоговую прочность цементного камня. Примерно через сутки силикатная структура начинает вытеснять алюминатную, а спустя 28 суток — полностью вытесняет её. [5] На практике формирование рыхлой алюминатной структуры из гидросиликата кальция в процессе схватывания отрицательно влияет на прочностные характеристики цементного камня. Поэтому в цементный клинкер вводится гипс, количество которого ограничивается допустимой концентрацией ангидрида серной кислоты SO3 в цементе по весу. [

3] Гипсовая добавка замедляет образование гидроалюмината кальция и каркас гидратированного цементного теста формируется за счёт гидросиликата кальция. [11]

Гидратация цемента в период схватывания характеризуется выделением теплоты: в начале схватывания происходит быстрый подъём температуры, а в конце схватывания наблюдается температурный максимум. Скорость схватывания находится в зависимости от температуры окружающей среды. При низких температурах схватывание замедляется. При повышении температуры скорость схватывания увеличивается, однако при значениях температуры выше 30 °C может наблюдаться обратный эффект. [11]

Для полной гидратации цементного зерна необходимо количество воды, составляющее 40 % от его массы. При этом из указанного количества воды 60 % (или 25 % от массы цемента) будут химически связаны с цементом, а 40 % (или 15 % от массы цемента) останутся в порах геля. [12] Средняя величина удельного веса продуктов гидратации в насыщенном водой состоянии составляет 2,16. [13] Та часть воды (25 % от массы цемента), которая вступает в химическую реакцию с цементом, претерпевает объёмную контракцию (сжатие) в процессе реакции, составляющую примерно 25 % от её объёма. В итоге образующийся цементный камень частично уменьшается в объёме. Этот процесс называется усадкой, а величина уменьшения объёма — объёмом усадки. [12]

При полной гидратации цементного клея объём пор будет составлять примерно 28 [15] —30 [12] % от объёма образующейся структуры геля. При этом величина пористости геля в основном не зависит от водоцементного отношения смеси и степени гидратации, а является характерным показателем для марки цемента. [16] Размер гелевых пор составляет примерно 1,5—2 [15] (1—3 [17] ) нм в диаметре. [

4] Часть общего объёма цементного теста, которая не заполнена продуктами гидратации, образует взаимосвязанную систему капиллярных пор, беспорядочно распределённых по всему цементному камню. Капиллярная пористость цементного камня находится в прямой зависимости от водоцементного отношения смеси и в обратной зависимости от степени гидратации. Чем больше величина водоцементного отношения, тем больше капиллярных пор. В то же время по мере роста степени гидратации цемента будет уменьшаться объём капиллярных пор. Размер капиллярных пор составляет примерно 1,27 мкм. [19]

Читайте так же:
Как отмыть цемент с пластушки

Структурно продукты гидратаци представляет собой гель, а сам процесс гидратации классифицируется как гелеобразование. [5] В процессе гидратации значительно увеличивается площадь поверхности твёрдой фазы цементного геля, что влечёт за собой повышение адсорбции свободной воды. При этом сохраняется расход воды в реакциях гидратации. Следствием этих двух процессов становится самовысушивание — явление уменьшения относительной влажности в цементном тесте. Самовысушивание снижает степень гидратации, поэтому для нормального протекания процессов твердения цементного теста необходимо поддерживать уровень влажности, как одно из условий нормального набора прочности. Процесс самовысушивания также компенсируется избытком воды при затворении цементной смеси (при значениях водоцементного отношения 0,5 и более). [20]

Есть ли способы ускорения набора прочности цементным

камнем?

45. Реакции гидратации идут быстрее при повышении температуры раствора до 60-70°С. Ускоряют твердение химические добавки: карбонаты и сульфаты металлов, хлорид кальция, а также некоторые органические вещества.

46. Что дает добавка гипса при помоле клинкера?

46. Добавка гипса (не более 3,5% SO3) замедляет сроки схватывания цемента до 45-60 мин. За это время можно хорошо уложить бетонную смесь, перевезти ее к месту бетонирования.

47. Почему в жаростойкие составы на цементном вяжущем вводят активную минеральную добавку?

47. Под воздействием высокой температуры (дымовая труба) из кристаллогидратов цементного камня уходит вода, гидроксид кальция переходит в СаО, который в случае увлажнения опять превращается в кристаллогидрат с увеличением в объеме и потерей прочности. Поэтому в жаростойкие составы вводят тонко измельченные активные минеральные добавки (шлаки, золы, вулканические породы и др.), которые при высокой температуре вступают в химическое взаимодействие с СаО, связывая ее в гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

48. Какие размеры имеют частички цемента?

48. Цементный клинкер представляет собой твердые спекшиеся гранулы, кот-рые при помоле в шаровой мельнице превращаются в тонкий порошок. Цементные минералы, из которых состоит клинкер, имеют разное содержание извести, алюминатов, силикатов, железа. Каждый минерал имеет разную прочность, поэтому при одном времени помола разные минералы распадаются на частички разной величины: от

50. Водопотребность растет, так как все минеральные добавки тонко измельчены, кроме того они пористы и требуют для смачивания своей удельной поверхности большого количества воды затворения.

51. Сколько процентов активной минеральной добавки вводят в цемент при помоле клинкера, почему?

51. В портландцемент до 16-20% для связывания свободной СаО при реакции гидратации цемента. В случае введения большего количества получают специальные цементы: пуццолановый и шлакопортландцемент.

52. Как образуются активные минеральные добавки? За счет чего они становят-ся активными?

52. Активными становятся минеральные составы, когда им нет возможности сформировать полную кристаллическую решетку, т.е. при быстром охлаждении расплава, или когда остатки живых организмов (водорослей, моллюсков), накапливающих в процессе жизни карбонаты и силикаты в скелете (диатомиты, трепелы), или если это вулканические породы, шлаки, золы. В их кристаллической решетке есть гидраты, которые легко взаимодействуют с активной известью в бетонной смеси.

53. Когда весь цемент заменяют активной минеральной добавкой, частично инертной, с чем такой состав может реагировать? Как такая смесь называется?

53. Активная минеральная добавка вступает в химическое взаимодействие с СаО, поэтому часть цемента заменяют на эту добавку. Когда нет цемента в смеси, то рассчитывают на эту реакцию. Но для повышения активности всего кремнезема, даже инертного (песок), надо повысить его растворимость, для чего повышают не только температуру до 175-200°С, но и давление (в автоклаве), а также частично размалывают песок, тогда он быстрее реагирует с известью. Так делают бетон без вяжущего на известково-кремнеземистых смесях.

54. Как твердеют известково-кремнезёмистые смеси? Как заставить вступить в химическое взаимодействие составляющие? При каких условиях?

54. Известково-кремнеземистые смеси (известково-шлаковые, известково-пуццолановые) получают совместным помолом компонентов приблизительно в соотношении 30:70 для бетонов, 10:90 – для силикатного кирпича и 7:93 – для штукатурного раствора. Расход воды – в соответствии со способом уплотнения. Смесь должна быть однородна. При термической обработке растворимость кремнезема становится выше растворимости извести. В насыщенном растворе ионы≡SiОН соединяются с ионами Са++, формируя новообразования, склонные к образованию коллоидной структуры. Начинается рост кристаллогидратов. Формируется твердая фаза. В конечном итоге образуются низкоосновные гидросиликаты (0,8-1,5) СаО·SiO2·nН2О, обеспечивающие хорошую прочность.

55. Как определяют нормальную густоту цементного теста? Гипсового?

55. Для цементного теста нормальной густотой считается тесто, в которое пестик прибора Вика опускается, не доходя до дна на 5-7 мм. Гипсовое тесто имеет нормальную густоту, когда расплыв лепешки на приборе Суттарда достигает 18 см в диаметре.

Читайте так же:
Цементный агрегат ца 320

56. Какие новообразования возникают при гидратации портландцемента?

56. При взаимодействии алита с водой образуются:

2(3CaO·SiO2) + 6H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2;

при гидратации белита: 2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2;

трехкальциевый алюминат реагирует:

3CaO·Al2O3 + 6H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O.Присутствующий в цементе гипс реагирует с алюминатом, образуя крупные кристаллы эттрингита:

Четырехкальциевый алюмоферрит при высокой щелочности дает: 4СаО Al2O3·Fe2O3+m H2O=3CaO·Al2O3 ·6H2O+ СаО·Fe2O3·n H2O.

C изменением щелочности и времени гидратации происходит укрупнение кристаллогидратов, рост прочности.

57. Какие минералы образуются при гидратации расширяющегося и напрягающего цемента?

57.В составе расширяющегося цемента портландцемент составляет 58-63% по массе, остальное – алюмосодержащие компоненты (глиноземистый шлак), активная минеральная добавка и гипс – до 10-30%. Сразу после затворения водой алюминаты реагируют с гипсом, образуя гидросульфоалюминаты кальция, увеличивающиеся в объеме в 2 раза. Кроме эттрингита образуется еще трехсульфатная форма гидросульфоферрита и гидросиликаты кальция. Если смесь твердеет в замкнутом пространстве, то возникает эффект напрягающего цемента, когда расширяющейся смеси мало места, она самоуплотняется и сжимает арматуру.

58. Почему цемент называют сульфатостойким? Для каких условий работы он предназначен?

58.Сульфатостойкий цемент имеет пониженное содержание алюминатов, которые активно взаимодействуют с сульфатами, содержащимися в агрессивной среде (Ш вид коррозии). При этом образуется эттрингит, которому в затвердевшем цементном камне негде размещаться, и он разрушает капиллярную структуру цементного камня. Сульфаты могут содержаться в морской или сточной воде, отходах промышленности. Поэтому для таких условий в це-менте снижают содержание алюминатов. Такой цемент называют сульфатостойким.

59. Какие капилляры при твердении цементного камня формируются? Связаны ли их размеры с водопотребностью? С водоцементным отношением?

59.Как известно, общая пористость в цементном камне складывается из пор геля, капиллярных и воздушных пор. Поры геля и микрокапилляры (контракционные поры) имеют размер 10-2см. Чем больше водопотребность цемента, тем больше В/Ц, тем больше свобод-ной от гидратации воды участвует в формировании пористого пространства, тем больше образуется капиллярных пор.

60. Как сформировать более морозостойкую структуру цементного камня? Какие поры должны преобладать?

60.Капиллярных пор в цементном камне больше, так как их формирует «лишняя» вода. Водоцементное отношение всегда больше количества воды, требующегося для гидратации цемента. Эти поры крупнее микропор и пор геля, в них может быть вода, поступающая извне, так как по капиллярам она легко проникает в бетон и там, в случае понижения температуры, замерзает. В более крупных капиллярах она замерзает при 0°С и ниже, в более мелких – при более низкой температуре. Так, в капиллярах диаметром 70 мкм вода замерзает при — 13,4°С, с диаметром 29 мкм уже при — 17,8°С, диаметром 11 мкм при – 30°С, а в каппилярах диаметром 1 мкм вода замерзает при -36°С. Таким образом, чем больше мелких капилляров и пор, тем ниже температура замерзания воды, тем выше морозостойкость камня. В микрокапиллярах она может замерзать ниже – 40°С, а в порах геля вообще не замерзает. Воздушные поры обособлены и потому в них может не быть добавления воды, так как она туда без наличия давления не может проникнуть. Поэтому такие поры являются спасительными, если камень полностью не насыщен водой. В эти поры при замерзании может отжиматься вода, и мороз не нарушит капиллярную структуру цементного камня. Таким образом, самыми опасными для морозостойкости являются капиллярные поры, и чем их меньше, тем более морозостоек камень. Чем больше новообразований, тем больше капиллярных пор становится водонепроницаемыми. Количество новообразований связано со степенью гидратации. Чем больше времени шли процессы твердения, тем больше степень гидратации, тем больше появилось новообразований, пор геля и микрокапилляров, тем более морозостойкой стала структура. Способствует повышению морозостойкости и распределенные по объему воздушные поры, так как они обособлены, не связаны с капиллярами, не заполняются при насыщении материала водой, но служат резервным пространством, куда вода отжимается, увеличиваясь в объеме при замерзании. Поэтому воздухововлекающие добавки также способствуют повышению морозостойкости цементного камня.

61. Как реагируют с водой частички цемента, когда они прореагируют полностью? Сколько воды необходимо для гидратации?

61.Цементные частички имеют разные размеры и разную активность при взаимодействии с водой. Алюминаты наиболее активны и первыми реагируют, образуя рыхлый слой гидратов, вступающих в реакцию с сульфатом кальция, формируя крупные кристаллы эттрингита. Алюминаты кальция – самые легкие минералы, они легко дробятся. Гидролиз алита и его гидратация так-же начинается сразу после затворения цемента водой, образуются гидросиликаты кальция и гидроксид кальция, обеспечивающие высокую щелочность в растворе. Белит и четырехкальциевый алюминат реагируют медленнее, они обеспечивают прочность за более длительное время. Кроме того, это самые твердые минералы цементного камня, поэтому они составляют большую часть крупных зерен цемента. Образующиеся гидросиликаты кальция формируются на зерне, увеличивая его размер при полной гидратации в 2,4 раза. Но достичь полной гидратации всех зерен цемента не удается, так как продукты гидратации плотной оболочкой закрывают середину зерна от во-ды, не пускают ее внутрь, и зерно, особенно крупное, остается непрогидратированным. В дальнейшем при изменении щелочности появляются микрокапиллярные пространства, так как происходит перекристаллизация гидросиликатов кальция и вода может поступать к центру цементной частички, но ее к этому времени уже может не быть, так как идут процессы гидратации, испарения влаги. Поэтому за свежеуложенным бетоном надо ухаживать, он должен быть во влажных условиях. И все равно крупные зерна цемента, гидратируясь с поверхности, остаются негидратированными на десятилетия. Степень гидратации зерен цемента никогда не бывает равна 1, всегда меньше. На химическую реакцию цемента необходимо всего 17% воды затворения, учитывая неполную степень гидратации, – даже 15%. Но сделать однородной и удобоукладываемой смесь цемента с таким количеством воды не-возможно. Поэтому воды берут больше, но даже большего ее количества не-достаточно на длительный срок гидратации: цементный камень высыхает. Поэтому для определения марочной прочности образцы цементного камня держат 27 суток в воде, чтобы они набрали максимальную прочность. И в этих условиях (к 28 суткам твердения) полностью прогидратируют с водой только зерна размером

Читайте так же:
Оборудование для производства цемента по сухому способу

Строительный цемент: свойства и применение

Цемент является одним из основных связующих материалов, которые используются в строительстве. Качество цемента, решающим образом определяющее долговечность возводимого объекта, а также уровень расходов на его эксплуатацию, всегда может быть эффективно подтверждено современными методиками испытаний. Такими методиками и соответствующим лабораторным оборудованием располагает лаборатория «СтройЭкспертЭкология».

В России для производства строительного раствора должен использоваться цемент, характеристики которого регламентируются ГОСТ 25328-82. В частности, его основой является клинкер на основе портландцемента, куда вводятся корректирующие добавки – гипс, активные минеральные вещества и компоненты, играющие роль наполнителей. После тщательного измельчения и перемешивания, составляющие цемента могут применяться для кладки стен зданий и сооружений, а также для приготовления штукатурных или облицовочных растворов.

Разновидности строительного цемента определяются составом добавок, среди которых:

  • Гранулированные шлаки, являющиеся отходами или побочными продуктами металлургического производства;
  • Различные виды каменного гипса, предусматриваемые ГОСТ 4013-82;
  • Кристаллическая мраморно-известняковая пыль, которую извлекают из электрофильтровых установок;
  • Пластификаторы и гидрофобизаторы (их количество ограничено, и не должно превышать 0,3…0,5 % по массе).

Стандартом допускаются и другие добавки, свойства которых не ухудшают конечное качество продукта. Сюда включаются борогипс, некоторые разновидности фосфоритов и прочие добавки, способствующие улучшению процесса приготовления цемента.

Основа любого вида цемента – кварцевый песок по ГОСТ 8736-93, который предназначен для строительных работ. Содержание в нём кварцита не может быть меньше 90%, а посторонних веществ – глины или ила (даже особо мелких фракций) не должно превышать 3 %.

Производителям строительного цемента разрешается вводить в его состав технологические добавки на основе активных минеральных веществ, при условии, что они не ухудшают свойств продукта.

Физические свойства строительного цемента

  1. Размеры частиц. Они обеспечиваются размолом клинкера на последнем этапе процесса производства цемента. Степень дисперсности частиц определяет скорость гидратации цемента в процессе приготовления растворов.
  2. Объёмная прочность. Характеризует способность цемента не давать усадки при затвердевании. Цемент хорошего качества сохраняет свой объем после схватывания без замедленного расширения, что обусловлено содержанием свободной извести и оксида магния.
  3. Консистенция – способность свежеприготовленной цементной пасты к текучести.
  4. Прочность. Во внимание принимаются три типа прочности цемента – на сжатие, на растяжение и на изгиб. ГОСТ 25328-82 оговаривает прочность строительного цемента не ниже 19,6 МПа. На прочность влияют различные факторы: соотношение воды и цемента, соотношение цемента и мелкого заполнителя, условия отверждения, размер и форма образцов, способ формования и смешивания, условия загрузки и время приготовления цементной смеси.
  5. Продолжительность схватывания. Цемент застывает и затвердевает при добавлении воды. Время схватывания может варьироваться в зависимости от множества факторов, таких как размер фракций, соотношение цемент-вода, химический состав добавок. Цемент, используемый в строительстве, должен иметь начальное время схватывания не слишком низкое, и конечное время схватывания не слишком высокое.
  6. Тепло гидратации – реакции, которая происходит при добавлении к цементу воды. Гидратация генерирует тепло (которое может влиять на качество продукта), а также способствует поддержанию температуры отверждения в холодную погоду. Однако избыточное тепло, особенно при строительстве высотных зданий и сооружений, может вызвать нежелательные напряжения. На тепло гидратации больше всего влияют активные добавки, присутствующие в цементе, а также водоцементное соотношение, размеры частиц и температура отверждения..
  7. Потеря веса. Нагревание образца цемента при 900…1000 ° C вызывает потерю веса вещества. Неправильное (или длительное) хранение или транспортировка продукта или транспортировке могут привести к предварительной гидратации и карбонизации цемента.
  8. Объёмная плотность. Когда цемент смешивается с водой, она заменяет участки, где обычно находится воздух. Из-за этого насыпная плотность цемента обычно не оценивается, а конечный продукт имеет различный диапазон плотности (1100…1300 кг/м 3 ) в зависимости от процентного содержания компонентов.
  9. Удельный вес. Этот параметр обычно используется в расчетах дозирования смеси. Стандартный портландцемент имеет удельный вес 3100…3200 кг/м 3 , но другие виды цемента (например, портланд-доменный шлак или портланд-пуццолановый цемент) могут иметь удельный вес около 2900 кг/м 3 .
Читайте так же:
Обязательно ли цемент смешивать с песком

Лаборатория «СтройЭкспертЭкология» располагает всеми необходимыми методиками, оборудованием и специалистами, для того, чтобы качественно и оперативно проверить качество и соответствие техническим требованиям всех марок цемента и цементных растворов. Это гарантирует безопасную эксплуатацию возведённых зданий и сооружений.

Химические составляющие цемента

Сырьем для производства цемента являются известняк (кальций), песок или глина (кремний), боксит (алюминий) и железная руда. В ограниченных количествах огут включаться также ракушечник, мел, мергель, сланец, глина, доменный шлак, сланец. Химический анализ цементного сырья даёт представление об эксплуатационных свойствах цемента. Вещества, которые входят в состав цементного сырья:

  1. Трикальций алюминат. Его пониженное содержание делает цемент устойчивым к сульфатам. Гидратация вещества снижается при увеличенном содержании гипса, при этом одновременно снижается и тепловыделение, особенно на ранних стадиях.
  2. Силикаты кальция. Трикальций силикат вызывает быструю гидратацию и затвердевание. Он также отвечает за раннее повышение прочности цемента при укладке строительного раствора. Двухкальциевый силикат в цементе способствует повышению его прочности при отверждении (примерно через неделю).
  3. Феррит. Является флюсующим агентом, обеспечивающим снижение температуры плавления сырья в обжиговой печи ( примерно с 1650°С до 1430°С). Феррит быстро гидратируется, поэтому не вносит большой вклад в прочность.
  4. Окись магния/магнезит. Процесс производства портландцемента использует данное вещество в качестве сырья для сухих технологических установок. Небольшое количество магнезита (до 6 % по массе) способствует повышению прочности цемента, и обеспечивает снижение выбросов двуокиси углерода в атмосферу.
  5. Оксиды железа. Повышают прочность и твёрдость цемента, в больших количествах могут изменять цвет конечного продукта на слабо-розовый.
  6. Щёлочи. Содержание щёлочи в цементе определяет количество оксида калия (K2O) и оксида натрия (Na2O). Цемент, содержащий большое количество щёлочи, может вызвать определенные трудности в регулировании времени схватывания. Низкощёлочной цемент, при совместном применении (в бетоне) с хлоридом кальция, может вызвать изменение цвета. В шлаково-известковом цементе измельченный гранулированный доменный шлак сам по себе не является действующим веществом, поскольку активируется лишь с добавлением щелочей. Обычно считается, что предел общего содержания щелочи в конечном продукте не должен превышать 0,60%.
  7. Кремнезёмная пыль. Она добавляется в цемент с целью улучшения таких эксплуатационных показателей, как прочность на сжатие, сопротивление истиранию и прочность сцепления. Одновременно увеличивается продолжительность схватывания, поэтому применение кремнезёма (в количестве 5…20%) оправдано лишь для реализации строительных проектов, где важна именно повышенная прочность цемента.
  8. Глинозём. Обязательно присутствует в цементе, который используется при возведении зданий и сооружений в холодную пору года.

Из нежелательных добавок к строительному цементу, количество которых технологически ограничивается, стоит выделить триоксид серы и неконтролируемое наличие извести.

Строительная лаборатория «СтройЭкспертЭкология» (г. Краснодар) выполняет самые сложные исследования химического состава строительных цементов, а также обеспечит проверку правильного подбора бетонной смеси для разных типов ее применения, что гарантирует последующее качество возведения объектов любой степени сложности.

Также проводим независимую судебную и досудебную строительно-техническую экспертизу объектов и строительных материалов с заключением сертифицированного эксперта.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector