Сульфатостойкий цемент: применение и особенности. Сульфатостойкий цемент состав
состав, изготовление и области применения
Конструкции из бетона и железобетона являются прочными и надежными строительными элементами, однако они поддаются разрушениям и повреждениям в процессе эксплуатации. Деформации бетона или железобетона возникают под влиянием грунтовых вод, дождей, морозов, под воздействием химических веществ и подвижности грунта. Улучшить свойства смеси сможет сульфатостойкий цемент. При использовании сульфатостойкого цемента обеспечивается надежная защита зданий и сооружений от воздействий атмосферных осадков, в состав которых входят сульфаты. Применение такого цемента обеспечивает конструкцию устойчивостью к морозам, износостойкостью.
Сульфатостойкий бетон увеличивает надежность строительства.Что такое сульфатостойкий бетон?
Цемент сульфатостойкий или как его еще называют портландцемент, представляет собой строительный материал, в состав которого входит клинкер, силикат и трехкальцевый алюминат. Использование сульфатостойких цементов актуально в строительстве гидротехнических построек, так как они способны противостоять агрессивному воздействию атмосферных осадков с содержанием сульфатов.
Свойства
В сульфатостойком бетоне находятся клинкер, гипс и трехкальцевый алюминат, могут быть добавлены минеральные добавки. Трехкальцевый алюминат добавляют в бетонную смесь в количестве не более пяти процентов от общей массы, избыток материала провоцирует сульфатную коррозию. Отличительным свойством при работе сульфатосктойким бетоном является быстрое затвердевание цементно-песчаной смеси, что отрицательно сказывается на прочности готового изделия.
Вернуться к оглавлениюРазновидности
Сульфатостойкая цементно-песчаная смесь подразделяется на следующие виды:
- сульфатостойкий цемент с добавками;
- пуццолановое гидравлическое вяжущее вещество;
- шлакопортландцемент;
- сульфатостойкий портландцемент.
Портландцемент увеличивает сопротивляемость бетонных смесей к замораживанию и оттаиванию, если в них входят сульфаты, уменьшает воздействие агрессивных факторов в бетонном растворе, где содержится количество сульфатов, превышающих норму. Для улучшения качества портландцемента в цементно-песчаное месиво добавляют минеральные добавки и выбирают подходящий метод приготовления цемента для определенных условий строительства зданий и сооружений.
Вернуться к оглавлениюСпособы получения
Гидравлическое вяжущее вещество получают двумя способами. Первый способ – изготовление цементного раствора с добавлением специальных минеральных добавок. Второй способ — использование сульфатостойких цементо-песчанных примесей, из-за которых обеспечивается надежность и защита конструкций на протяжении срока эксплуатации.
Раствор со стойкими сульфатами достигает своей окончательной прочности на протяжении двадцати восьми дней. Для получения портландцемента используют смесь шлака в количестве двадцати процентов. Для шлакопортладцемента допускается замена шлака на золу в количестве не превышающем десяти процентов массы раствора. Применение добавок, в объеме превышающих норму, уменьшает прочность раствора и увеличивает хрупкость сооружений, что приводит к разрушениям. Изготовление такого раствора должно соответствовать нормам государственного стандарта.
Как изготовить?
Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем. Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями.
Испытание проводится на схватывание раствора, для чего в процессе кипячения обеспечивается равномерность изменений количества смеси и проверяется ее схватывание, которое происходит не раньше сорока пяти минут от процесса твердения.
Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.
Вернуться к оглавлениюОбласти применения
Применение портландцемента актуально при возведении подводных или подземных конструкций, для строительства зданий и сооружений, которые поддаются воздействию большого количества атмосферных осадков с содержанием сульфатов. Свойства устойчивого сульфатного бетона обеспечивают защиту конструкций от внешних природных и химических факторов.
Вернуться к оглавлениюВывод
Портландцемент является неотъемлемым материалом в строительстве зданий и сооружений, которые находятся в местности с переменчивой влагой и температурным режимом.
Однако стоит помнить, что выбирая материал, первым делом обращают внимание на его состав, ведь для разных почв потребуются соответствующие портландцементы.
kladembeton.ru
область применения, нормы расхода, приготовление
Существует одно заблуждение, что бетонные и железобетонные конструкции самые надёжные. Но, это не так. Они подвергаются повреждениям и разрушениям при определённых условиях эксплуатации.
На это влияют грунтовые воды, дожди, морозы, деформация грунта, воздействие химических веществ. Спасением в подобных ситуациях является сульфатостойкий цемент.
Этот стройматериал обрел популярность в странах, где погода диктует свои законы строителям. Сульфатостойкий цемент, что это такое?
Приготовление сульфатостойкого цемента
Этот вид цемента получают из дробленого клинкера, к которому добавляют смесь трехкальциевых алюмината и силиката. Особое внимание уделяют дозировке. Так, алюминат не должен превышать 5%, а силикат 50 %. Такое соотношение составляющих не случайно. В природе много сульфатов, которые при взаимодействии с трёхкальцевым гидроалюминатом, приводят к сульфатной коррозии. Поэтому исходное сырье содержит минимальное количество железа.
| Название цемента | Минералогический состав клинкера, % | |||
| C2S | C2S | C2A | C4AF | |
| Сульфатостойкий портландцемент | 58 | 27 | 4 | 15 |
Рекомендуем ознакомится с информацией о марках цемента М800 и цемента М900.
Область применения сульфатостойкого цемента
Этот вид цемента используют при бетонировании подводных и подземных массивов. Благодаря своим свойствам, этот материал более устойчив к внешним природным и химическим факторам.
Технические характеристики цемента, марки М600 и марки М550 узнайте, перейдя по ссылкам.
Особенности сульфатостойкого портландцемента
Бетонирование под водой.
Цемент, который имеет «иммунитет» к химически агрессивным веществам, незаменим в строительстве. Там, где обычные строительные материалы не создадут крепкое сооружение, поможет этот цемент.
Он имеет малую степень затвердевания, что отличает этот стройматериал от обычного цемента.
Плотность этого вида портландцемента является основным фактором, который определяет стойкость выполненной работы.
Виды сульфатостойкого портландцемента
В зависимости от состава, этот портландцемент распределяют на:
- сульфатостойкий портландцемент;
- сульфатостойкий шлакопортландцемент;
- сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;
- пуццолановый портландцемент.
Сульфатостойкий портландцемент.
Важно! Из этого следует, что этот строительный материал устойчив к факторам природного и химического происхождения. Благодаря компонентам, которые входят в его состав, постройка не подвергается разрушению из-за переменчивой влаги и температуры.
Стоит помнить, что при выборе нужно в первую очередь ознакомиться с составом, так как для определенной почвы нужен отдельный вид портландцемента. Характеристики цемента марки М250 читайте в этой статье.
Сульфатостойкий цемент (портландцемент) – это строительный материал на основе клинкера, трехкальциевых алюмината и силиката. Широко используется в постройке гидротехнических сооружений. Распределяется на несколько видов, каждый из которых, с учетом многих факторов, применяется на определенной территории.
betonzone.com
Сульфатостойкий цемент: особенности, назначение, виды
Сульфатостойкий цемент представляет собой «вяжущий» строительный материал на основе клинкера, силиката и трехкальциевого алюмината. При изготовлении цемента данного вида, особое внимание уделяется точной дозировке компонентов.
В готовом продукте содержание алюмината не должно быть больше 5%, а силиката 50%. Подобное соотношение получено методом проб и ошибок. Как известно в природной среде находится большое количество сульфатных соединений, которые вступая в реакцию с трехкальциевым гидроалюминатом вызывают сульфатную коррозию и разрушение конструкции.
В связи с этим исходное сырье для производства сульфатостойкого цемента должно содержать минимальное количество железа. Кроме того сульфатостойкий цемент обладает пониженной скоростью затвердевания, пониженным тепловыделением и повышенной плотностью в твердом состоянии (положительные факторы).
Область применения
Благодаря компонентам входящим в состав сульфатостойкого цемента, конструкции, изготовленные на его основе, характеризуются как «весьма устойчивые к неблагоприятным природным и вредным химическим факторам» – сооружения не разрушаются от переменчивой влаги и перепадов температуры. В связи с этим сульфатостойкие цементы экономически целесообразно примять для производства и возведения:
- Ответственных бетонных и железобетонных конструкций;
- Предварительно напряженных конструкций;
- Гидротехнических сооружений работающих в условиях сульфатной коррозии при переменном уровне воды;
- Производства свай;
- Строительства опор мостовых переходов и опор молов подвергающихся воздействию минерализованных вод.
Другими словами, данный строительный материал получил широкую популярность в странах, где климатические условия и состояние грунтов диктуют свои законы строителям.
Виды сульфатостойкого цемента
В зависимости от состава и назначения сульфатостойкий цемент подразделяется на ряд видов. Важно! При покупке того или иного вида сульфатостойкого «связующего». Следует предварительно ознакомиться с составом и назначением, так как для определенного вида грунта и подземных вод необходим «свой» вид цемента.
В зависимости от состава компонентов сульфатостойкий цемент делят на:
- Сульфатостойкий портландцемент;
- Сульфатостойкий портландцемент с минеральными присадками;
- Сульфатостойкий шлакопортландцемент;
- Пуццолановый портландцемент.
В соответствии с показателями прочности различают три марки цемента: 400, 500 и 600.
orioncem.ru
10. Сульфатостойкий портландцемент. Особенности состава и свойств. Рациональные области применения.
К группе сульфатостойких П относят: сульфатостойкий П, сульфатостойкий П с минеральными добавками, сульфатостойкий шлако-П, пуццолановый П.
Высокая стойкость этих цементов в растворах сульфатов обусловлена тем, что в цементном камне содержится пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов Са. Вследствие чего образуется малое количество эттрингита, вызывающего коррозию цементного камня. Также ограничено в клинкере содержание алита.
Сульфатостойкий П предназначен для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, и бетонов повышенной морозостойкости. Их применяют для подземных и подводных частей сооружений.
11. Портландцемент с органическими добавками (пластифицированный и гидрофобный). Состав, свойство и область применения.
Пластифицированный П отличается от обычного П способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность за счет введения при помоле клинкера около 0,25% сульфитно-дрожжевой бражки (гидрофилизуюшая добавка), повышающей пластичность цементного теста. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения и повышения плотности, МРЗ и водонепроницаемости бетона.
Гидрофобный П изготовляют, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот и др. гидрофобизующих добавок. Эти вещества, адсорбирующие на частицах цемента, понижают его гигроскопичность, поэтому гидрофобный цемент, в отличие от обычного, при хранении даже в очень влажных условиях не портится, т.е. не комкается и сохраняет свою активность. В связи с этим гидрофобный П рекомендуется использовать в районах с высокой влажность воздуха. Гидрофобизующие вещества сохраняются в отвердевших материалах, существенно повышая их водонепроницаемость и МРЗ и увеличивая сопротивляемость агрессивным воздействиям среды.
12. Белый и цветные портландцементы. Особенности состава, свойств и применения.
Клинкер белого цвета изготавливают из чистых известняков и белых глин, почти не содержащих оксидов железа и марганца, придающих обычному П зеленовато-серый цвет. Обжигают сырьевую смесь на газовом топливе. При помоле клинкера предохраняют цемент от попадания в него частиц железа. Важный показатель качества белого цемента – степень его белизны.
Цветные П (желтый, розовый, красный и др.) получают совместным помолом белого клинкера с соответствующими минеральными пигментами (охрой, железным суриком и др.). Их применяют для архитектурно-художественного оформления зданий и сооружений, отделки стеновых панелей, при изготовлении лестничных ступеней, подоконных плит, разделительных полос на автомагистралях.
Цементы для строительных растворов (кладочные цементы) изготавливают совместным помолом клинкера и минеральных добавок (трепел, опока, известняк), взятых ≈ в равных количествах или при соотношениях до 30% клинкера и 70% минеральных добавок. При помоле могут вводиться пластификаторы. Получаются низкомарочные цементы: их активность в среднем в 2-3 раза меньше активности П, но достаточна для кладочных и штукатурных работ.
studfiles.net
1.3 Цементы сульфатостойкие
Цементы сульфатостойкие (ГОСТ 22266-94), предназначены для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, обладающих коррозионной стойкостью при воздействии сред, агрессивных по содержанию в них сульфатов, т.е. работающих в минерализованных и пресных водах.
По вещественному составу сульфатостойкие цементы подразделяют на виды:
сульфатостойкий портландцемент;
сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;
сульфатостойкий шлакопортландцемент;
пуццолановый портландцемент.
Требования к цементам сульфатостойким по техническим свойствам такие же, как и к портландцементу.
Сульфатостойкий портландцемент получают из клинкера нормированного минералогического состава. Содержание С3S не более 50 %, С3А не более 5 % и сумма С3А и С4AF не более 22%.Введение инертных и активных минеральных добавок не допускается. Этот цемент по существу является белитовым, обладает замедленным твердением в начальные сроки и низки тепловыделением. Марка сульфатостойкого портландцемента М400.
В сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками вводят в качестве добавки 10-20 % от массы цемента гранулированный доменный шлак или 5-10 % активных минеральных добавок осадочного происхождения. В клинкере содержание С3Sне нормируется, содержание должно быть С3А не более 5 % и сумма С3А и С4AFне более 22%, в шлаке содержание оксида алюминия (Al2O3) не более 8%. Выпускают сульфатостойкий цемент с минеральными добавками марок М400 и М500.
Сульфатостойкий шлакопортландцемент. Клинкер, применяемый для при производстве сульфатостойкого шлакопортландцемента по расчетному минералогическому составу должен соответствовать следующим требованиям, % по массе:
С3S- не нормируется;
С3А - 8;
Сумма С3А и С4АF- не нормируется.
Получают совместным помолом клинкера и гранулированного доменного шлака в количестве 40…60% и небольшого количества гипса. В шлаке, применяемом для производства сульфатостойкого шлакопортландцемента ограничивается содержание оксида алюминия (Al2O3) - до 12 %.. Выпускают марок М300 и М400.
1.4 Портландцементы белые и цветные
Белые портландцементыобщестроительного назначения – портландцементы на основе белого портландцементного клинкера с добавкой гипса при помоле и при необходимости добавок.
Белый портландцементный клинкер – клинкер, состоящий преимущественно из силикатов и алюминатов кальция, получаемый обжигом до спекания маложелезистой сырьевой смеси и имеющий в измельченном состоянии белизну не менее 70% по абсолютной шкале. Содержание в белом портландцементном клинкере оксида магния (MgO) не должно быть более 4%, закиси железа (FeO) - более 0,5%. В качестве сырьевых материалов используют "чистые" известняки или мраморы и белые каолиновые глины, в качестве топлива – газ не загрязняющий клинкер золой.
По вещественному составу белые портландцементы подразделяют на виды:
портландцемент белый (без минеральных добавок и добавок-наполнителей), условное обозначения - Д0;
портландцемент белый с добавками (с активными минеральными добавками и добавками-наполнителями не более 20%), условное обозначение - Д20.
Белизна - свойство белых портландцементов, характеризуемое коэффициентом отражения света поверхностью образца.
По белизне белые портландцементы подразделяют на три сорта. Коэффициент отражения света в процентах абсолютной шкалы должен быть не менее:
первого сорта (1-го) – 80;
второго сорта (2-го) – 75;
третьего сорта (3-го) – 70.
Коэффициент отражения определяют при помощи фотометра (или аналогичных приборов), оснащенного фотоэлектрической регистрацией показателей. В качестве эталона для определения коэффициента отражения применяют молочное матовое стекло с коэффициентом отражения не менее 95%, на которое должно иметься свидетельство, выданное в установленном порядке.
По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте белые портландцементы подразделяют на марки: 400 и 500.
Начало схватывания белых портландцементов должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.
Портландцементы цветные (ГОСТ 15825-80) изготавливают совместным тонким измельчением белого и цветного портландцементного клинкера, минеральных и органических красителей, гипса и активной минеральной добавки. Цветной 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.
По цвету портландцемент подразделяют на: красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный. В качестве минеральных и органических красителей применяется:
для цементов красного и розового цвета - руда железная красковая гематитовая;
для цементов голубого цвета - голубой фталоцианиновый пигмент;
для цементов желтого цвета - желтый железоокисный пигмент;
для цементов зеленого цвета - зеленый фталоцианиновый пигмент;
для цементов коричневого цвета - смесь руды железной красковой гематитовой и пероксида;
для черного – сажа.
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.
По механической прочности портландцемент подразделяют на марки: 300, 400 и 500. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 12 ч от начала затворения. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании проход сквозь сито с сеткой № 008, составлял не менее 90% массы просеиваемой пробы.
Портландцемент должен быть однородным по цвету в пределах отгружаемой партии и сохранять свой цвет при тепловлажностной обработке и воздействии ультрафиолетовых лучей.
studfiles.net
Сульфатостойкий портландцемент и бетон, ГОСТ, применение и свойства
На конструкции и изделия из бетона и железобетона при эксплуатации происходит постоянное воздействие множества внешних факторов, способных привести к повреждению и даже разрушению. Одним из средств защиты по праву считается использование для приготовления бетонной смеси сульфатостойкого портландцемента.
Естественные природные и искусственные факторы воздействия на бетоны
Воздействие на открытые части бетона несколько отличается от факторов, влияющих на долговечность подземной части бетонных конструкций, - отсюда очень условное разделение на две основные группы воздействия.
Надземная часть
Виды воздействия на открытые элементы железобетонных изделий:
- Атмосферные явления и естественные природные процессы в виде осадков, изменений температуры воздуха, количества циклов замораживания и оттаивания, явлений приливов, отливов, паводков, затоплений;
- Деформационные явления температурного характера - вспучивание грунтов от мороза, естественная либо технологическая деформация грунтов от нагрузок; действие агрессивных жидкостей и газов нефтепродуктов, кислот.
Подземная часть
Заглубленные в землю части бетонных конструкций подвергаются многочисленным разовым и систематическим воздействиям разрушающего характера:
- морозное пучение грунтов;
- сейсмические природные явления;
- давление и неравномерность уровня грунтовых вод;
- нестабильный и нерегулируемый химический состав подземных вод.
Специальный цемент и модифицирующие добавки
Содержание в воде разнообразных химических составляющих довольно непредсказуемо для конкретного места и даже времени, зависит от большого количества внешних факторов.
Наличие в воде солей и сульфатов, способных привести к разрушению бетона, заставило производителей цемента искать пути защиты материала.
Для повышения влагонепроницаемости изделий и конструкций из железобетона возможно применение более высоких марок бетона либо специальных добавок.
Против воздействия агрессивных химических составляющих воды разработаны специальные виды бетонов и изделий из них. Одним из наиболее распространённых видов считается сульфатостойкий бетон — он может быть приготовлен из обычных марок цемента с применением модифицирующих добавок.
Но более надёжным и практичным вариантом является использование в качестве связующего для стойких к агрессивным средам бетонов портландцемента специального назначения — сульфатостойкого.
Клинкерные минералы и разрушение бетона
Все типы цементов значительно различаются по минералогическому и химическому составу, так как различны источники сырья и соотношение сырьевых материалов.
Четыре вида минералов
Учеными разных стран предпринимались попытки контролирования свойств цементов для точной классификации по видам назначения и исключения процедуры постоянных физических испытаний. Но попытка установления предельных соотношений и количеств, взятых за основу четырёх клинкерных материалов оказалась неудачной. Причина неудачи в том, что минералогический состав сырья не может быть достаточно точным, не учитывает потребные свойства цемента, а значит контрольные физические испытания цемента необходимы.
Основные клинкерные минералы
- C2S - двухкальциевый и C3S - трёхкальциевый силикаты;
- C4AF четырехкальциевый алюмоферит;
- С3А -трехкальциевый алюминат.
Механизм разрушения бетона
Взаимодействуя с содержащей сульфаты водой алюминат С3А. образуется гидросульфоалюминат кальция с дальнейшей кристаллизацией в структуре бетона. Это приводит к расширению объёма с последующим разрушением бетона.
Подобная кристаллизация чаще всего наблюдается при большом количестве циклов затопления бетона с последующим высушиванием. В первую очередь это относится к гидротехническим сооружениям - мостовым опорам, заглубленным сваям, подтопленным фундаментам.
Даже кристаллы высолов на кирпичной стене способны привести к ее разрушению. Арматура железобетона тоже подвержена аналогичным процессам, для защиты от них применяются антикоррозионные добавки.
Сульфатостойкий цемент: состав и нормы
Технологическое решение для изготовления сульфатостойкого цемента: ограничение количества клинкерного минерала С3А в общем объеме цемента до 5 %.
В сульфатостойком цементе с минеральными добавками не допускается более 8% С3А. Такое же ограничение ГОСТ 22266-94 предусматривает для сульфатостойкого пуццоланового и шлакопортландцемента.
Трехкальциевого силиката C3S в сульфатостойком цементе без минеральных добавок должно быть не более 50%, на остальные виды сульфатостойких цементов эта норма стандарта не распространяется.
Выгодное предложение
Группа BESTO - опытный профессиональный поставщик практически всех видов цемента, в том числе фасованного в мешки сульфатостойкого цемента.
Свойства этого специального цемента не хуже других марок в обычном строительстве, но при возникновении непредусмотренных обстоятельств у застройщика появляется дополнительная уверенность в качестве и долговечности возводимого с применением сульфатостойкого цемента строения.
Наша цена на цемент с защитными свойствами аналогична цене на другие марки, а это означает приобретение материала с бесплатными дополнительными улучшенными свойствами.
www.avtobeton.ru
Сульфатостойкие портландцементы
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Технологическая схема производства сульфатостой - ких портландцементов не отличается от технологии получения портландцемента, однако при их выпуске осуществляется особо строгий производственный контроль. При подборе химико-минералогического состава суль - фатостойкого 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 С. Д. Окорокова показали, что сульфатостойкость портландцемента достигается при пониженном содержании С3А и умеренном количестве C3S. Исследовалась корро- зиеустойчивость 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 1:Г0 при 21°С (табл. 15) .
| Таблица 15. Сульфатостойкость клинкерных минералов, оцениваемая по их расширению при твердении в сульфатных растворах (по Торвальдсону)
|
Данные, приведенные в таблице, показывают, что C3S и C2S корродируются в растворе MgS04, но устойчивы в других сульфатных растворах, причем C2S оказывается более стойким, чем C3S. Добавка к каждому из этих силикатов кальция 20% С3А, хотя это и больше обычного его содержания в портландцементе, значительно ускоряет деформацию расширения; в меньшейстепени это проявляется при добавке C4AF. Хотя для исследования применялись весьма тощие смеси (1:10), что резко ускоряет коррозию, но результаты показывают, что стойкость более жирных смесей при В/Ц не выше 0,4—0,44 ненамного больше.
Роль химических факторов при сульфатной коррозии портландцемента видна из следующих данных (табл. 16).
| Содержание в клинкере, % | Содержание трепела в цементе, % | 2— ^ Концентрация SO 4 в растворах сернокислого натрия, мг/л | |
| C3S | С3А | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 |
| Таблица 16. Влияние химических факторов на коррозию портландцемента (показатели стойкости КС через 6 мес) (по данным В. В. Кинда) |
Хотя выбранная концентрация ионов SOf - условна и не соответствует всей гамме анионов, например, в химическом составе морской воды, все же результаты этих исследований отчетливо показали, что существует взаимосвязь между содержанием C3S и С3А. Установлено также, что положительное влияние на сульфато - стойкость оказывает добавка 10% трепела. Можно видеть, однако, что одно лишь понижение содержания С3А в исходном клинкере не обеспечивает сульфатостой - кость портландцемента. Это объясняется тем, что при низком содержании СзА 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 суль- фатостойкого 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 [51].
Повышение сульфатостойкости цементов, которое наблюдается при замене С3А на C4AF, увеличении количества стекловидного С3А за счет кристаллического С3А, введении активных минеральных добавок и пропарива - нии объясняется образованием гидрогранатов, устойчивых к действию сульфатов. Установлено, что с повышением температуры (<283 К) возможны более сильные разрушения. По данным Ф. М. Иванова с ссылкой на Наду [57], технология обжига и особенно режимы охлаждения в значительной степени влияют на сульфато - стойкость.
Пропаривание несколько улучшает, а запаривание вавтоклаве 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. В табл. 17 приведены полученные при этом результаты.
| Таблица 17. Время, сут, необходимое для расширения образцов 1:10 при твердении в сульфатных растворах
|
Эти данные свидетельствуют о благоприятном влиянии тепловлажностной обработки на сульфатостойкость, так как при автоклавной обработке гидроксид кальция цемента реагирует с кремнеземом, содержащимся в заполнителях бетона; при карбонатном заполнителе тепло - влажностная обработка не повышает сульфатостойкость. Автоклавная обработка способствует также кристаллизации более стойких гидросиликатов кальция повышенной основности, а также образованию в результате гидратации клинкерного стекла гидрогранатов, общая формула которых ЗСаО(А, F)203-xSi02 (6—2х)Н20, отличающихся высокой сульфатостойкостью. При этом следует учитывать, однако, что тепловлажностная обработка обычно не способствует повышению морозостойкости цементного камня.
В. И. Бабушкин [5] полагает, что разрушение бетона при действии сульфатов вызвано осмотическими силами. А. Е. Шейкин и Н. И. Олейникова [160] считают, что решающее влияние на сульфатостойкость оказывает относительный объем, занимаемый в цементном камне макропорами. Относительно низкую сульфатостой-
5 Зак. 531кость можно повысить введением золы-уноса. Сульфа - тостойкие цементы обладают по сравнению с обычным повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотер - мией при замедленной интенсивности твердения в начальные сроки.
Исследования Ф. М. Иванова и Г. С. Рояка явились основанием для разработки сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками [53]. Цементная промышленность выпускает сульфатостойкие цементы, которые по вещественному составу подразделяются на сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент. Чтобы определить пригодность активных минеральных добавок для получения сульфатостойких портландцементов, измеряют расширение образцов цемента с исследуемой добавкой, твердевшего в агрессивных средах.
Клинкер, применяемый для производства цементов, по расчетному минералогическому составу должен соответствовать требованиям, приведенным в табл. 18.
| Таблица 18. Химико-минералогический состав клинкеров для сульфатостойких цементов
|
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 портландцементы характеризуются более низким выделением тепла при гидратации и применяются, главным образом, в массивных элементахгидротехнических сооружений, где требуется пониженная экзотермия [155]. В некоторых странах выпускаются специальные низкотермичные цементы; у нас сульфатостойкие портландцементы являются и низкотермичными, поскольку содержание в них наиболее «термичных» клинкерных фаз — С3А и алита ограничивают за счет соответствующего увеличения количества белита и алюмоферрита 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% ЗСа0-А1203. Сложность задачи получения сульфатостой - кого 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 суль- фатостойкостью. 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 [158].
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 воздухововле - кающая (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 моро-
5* Зак. 531зостойкость 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. Например, для бетонов Братской ГЭС использовали цемент с расчетным содержанием C3S — 50 ±5% и СзА менее 8%. Теплота гидратации лимитировалась 251,4 Дж/ч за 7 сут твердения. Содержание щелочей в портландцементе не превышало 0,6% (в пересчете на Na20) для предупреждения коррозии бетона в случае попадания в состав заполнителей батона пород, способных к взаимодействию со щелочами цемента. 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-.
Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …
В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из порошков металлов, …
' Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В химической промышленности для связи (склеивания) штучных …
msd.com.ua
