Материал: Доманская. Строительные материалы и изделия. Учебное пособие

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

сырья. Последний способ позволяет получить цементы редких цветов (синие, зеленые, бирюзовые) и более устойчивые.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) — это портландцемент с минеральными добавками, который отличается интенсивным нарастанием прочности в первый период твердения. Повышенная механическая прочность БТЦ достигается надлежащим подбором минералогического состава клинкерной марки БТЦ 400 и 500. Для этого вида цемента нормируется прочность не только в 28-суточном возрасте, но и в 2-суточном. БТЦ предназначен для изготовления железобетонных конструкций и изделий в заводских полигонных условиях, а также для скоростного строительства. Применение БТЦ дает возможность отказаться от тепловлажностной обработки бетона.

Тампонажные портландцементы предназначены для тампонирования нефтяных и газовых скважин с целью их изоляции от грунтовых вод. К тампонажным цементам предъявляются жесткие технические требования: высокая текучесть, независимость от температуры и давления, конкретные, в зависимости от давления и температуры, сроки схватывания, прочность затвердевшего цементного раствора в ранние сроки, обеспечивающая закрепление колонны труб в стволе скважины. Сроки схватывания не ранее 2 часов и не позднее 10 часов.

Технология производства вяжущих низкой водопотребности

(ВНВ) базируется на тонком измельчении портландцемента с повышенными дозами сухого суперпластификатора. Это вяжущее имеет низкую нормальную густоту цементного теста (в среднем 18 %). Производят марки ВНВ–100, ВНВ–50, ВНВ–30. Использование ВНВ–100 позволяет получить бетоны прочностью 100 МПа и выше, а ВНВ–50 сэкономить значительное количество портландцементного клинкера (до 45 %).

Для получения гидрофобного портландцемента при помоле добавляют (не более 0,3 % от массы цемента) асидол, аси- дол-мылонафт, мылонафт, олеиновую кислоту или окислен-

134

16. Специальные виды цементов

ный петролатум. Эти материалы образуют на поверхности цементных зерен водоотталкивающие (гидрофобные) пленки, которые препятствуют смачиванию зерен цемента водой. Такие цементы могут длительно храниться в неблагоприятных условиях, не теряя своих свойств. В процессе перемешивания гидрофобные пленки сдираются и проявляются при этом пластифицирующие свойства, вовлекая в смесь большое количество мелких пузырьков воздуха. Аналогично пластифицированному цементу процесс твердения, особенно в ранние сроки, замедлен. Растворы и бетоны на гидрофобных цементах имеют меньшую водопроницаемость, большую морозостойкость, а следовательно, и долговечность. Гидрофобный портландцемент выпускают марок 300 и 400.

Основное достоинство расширяющихся цементов — отсутствие усадки в процессе твердения. Все вяжущие вещества, за исключением гипсового, при твердении уменьшаются в объеме, это нередко приводит к появлению трещин, к уменьшению водонепроницаемости и долговечности. Расширяющиеся цементы используются в ремонтных работах для заделки трещин, щелей, бетонирования, для зачеканки швов, производства гидроизоляционных штукатурок, расширяющихся и безусадочных бетонов и растворов. Расширяющийся портландцемент получают совместным помолом 58–65 % портландцементного клинкера, 5–7 % высокоглиноземистого шлака, 7–10 % двуводного гипса и 23–28 % активной минеральной добавки. Его выпускают марок М400, М500, М600. Линейное расширение образцов цементного камня через сутки твердения должно быть не менее 0,15 %, а через 28 суток — не менее 0,2 % и не более 2 %.

Напрягающий цемент создан советскими учеными на основе способности цементов с большим содержанием алюминатной составляющей к увеличению объема при твердении. В процессе расширения этот цемент создает в арматуре предварительное

135

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

напряжение. В зависимости от усилий, возникающих в бетоне при использовании таких цементов, различают три разновидности напрягающих цементов: НЦ–2, НЦ–4, НЦ–6. Начало схватывания этих цементов не ранее 30 мин, конец — не позднее 4 ч. Прочность через сутки — не менее 15 МПа, через 28 суток — 50 МПа. Используются в сооружениях, где требуется повышенная газо-, паро-, водонепроницаемость.

Шлакопортландцемент (ШПЦ) получают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и гранулированного доменного шлака в количестве не менее 21 % и не более 60 %. Чем больше шлака, тем меньше активность цемента. По сравнению с портландцементом ШПЦ характеризуется замедленным нарастанием прочности в ранние сроки, в дальнейшем скорость твердения повышается и к 6–12 месяцам его прочность приближается к прочности портландцемента. ШПЦ имеет низкую экзотермию и повышенную устойчивость к агрессивному воздействию. Используют при гидротехническом строительстве, в строительстве портовых сооружений. Не рекомендуется применять ШПЦ для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и таянию, а также при пониженных температурах.

Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом цементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Активные минеральные добавки — это природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкомолотом виде с известью придают ей свойства гидравлического вяжущего. Они бывают вулканического (пеплы, туфы, витрофиры, трассы) и осадочного (диатомиты, трепелы, опоки, глиежи) происхождения. В качестве искусственных добавок используются доменные гранулированные и топливные шлаки, нефелиновый шлам, зола–унос.

Содержание в пуццолановом портландцементе активных добавок вулканического происхождения или топливной золы

136

16. Специальные виды цементов

составляет 25–40 %, а добавок осадочного происхождения — 20–30 %. Введенная добавка увеличивает водопотребность цемента, что приводит к ухудшению морозостойкости и увеличению расхода цемента. Процесс твердения замедляется, особенно в начальный период. С другой стороны, добавка, связывая свободный гидроксид кальция, придает цементному камню большую коррозионную стойкость, особенно водо– и сульфатостойкость. Поэтому пуццолановые цементы весьма эффективно использовать при возведении подводных и подземных сооружений. Хорошая эффективность достигается при использовании таких цементов в заводских условиях, где изделия подвергаются тепловлажностной обработке. Цемент выпускается двух марок — 300 и 400.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества (ГЦПВ) обладают гидравлическими свойствами и способностью быстро твердеть. Так, бетоны на ГЦПВ, приготовленные с использованием высокопрочного гипса, достигают предела прочности при сжатии после 2–3 ч твердения 9,4–14,7 МПа, а через 7–15 суток нормального твердения — 30–40 МПа. ГЦПВ широко применяют для изготовления различных строительных конструкций (панелей, стен ванных комнат, санкабин) и в строительстве малоэтажных зданий, особенно в сельской местности.

Известково-шлаковое вяжущее (изготовляют марок 50, 100, 150, 200) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое при совместном помоле или (что хуже) тщательном смешении в сухом виде тонкомолотых гранулированного доменного шлака и извести. Для регулирования сроков схватывания допускается добавка гипса до 5 %. Известково-шлаковое вяжущее — медленно схватывающееся и медленно твердеющее вяжущее вещество. Используют в растворах и бетонах при строительстве неответственных сооружений, не подвергающихся суровым климатическим воздействиям.

137

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Глиноземистый цемент по прочности разделяют на марки 400, 500 и 600, определяемые по результатам испытаний на сжатие половинок призм размером 4×4×16 см, изготовленных из малопластичного цементно-песчаного раствора 1 : 3 и испытанных через 3 суток нормального твердения. Через 1 сутки твердения цемент достигает 80–90 % трехсуточной прочности.

Для твердения глиноземистого цемента наиболее благоприятны водные условия. Как воздушное, так и комбинированное воздушно–влажное хранение сопровождается значительным падением прочности бетонов на этом цементе в отдаленные сроки твердения (на 50–60 % через 10–20 лет). Прочность снижается иногда и в первый месяц твердения. По ГОСТ 969–77 не допускается снижение прочности на растяжение образцов 28-суточного возраста по сравнению с прочностью образцов трехсуточного возраста более чем на 10 %. При пониженных температурах (от +5 до –10 °C) глиноземистый цемент твердеет достаточно интенсивно вследствие значительного выделения теплоты.

Бетоны на глиноземистом цементе хорошо сопротивляются действию температур до 1200–1400 °C и выше. В этом случае не возникают разрушающие деформации (как у бетонов на портландцементе) при увлажнении их после воздействия высоких температур. Это объясняется тем, что в глиноземистом цементе нет гидроксида кальция, который, присутствуя в затвердевшем портландцементе, при нагревании до 500 °C и выше переходит в СаО, гидратирующийся при повторном увлажнении, увеличиваясь в объеме и разрушая цементный камень.

Широко применяется данный цемент при изготовлении жароупорных бетонов и различных видов расширяющихся цементов, а также при выполнении аварийных и ремонтных работ. Недопустимо его применение в бетонных конструкциях, подвергающихся щелочной агрессии. Выпускается глиноземистый цемент следующих видов:

138