Портландцемент

1824 год — английский каменщик Дж. Аспдин.

1823 год — русский инженер Егор Челиев.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, представляющее собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера, получаемого обжигом до спекания сырьевой смеси надлежащего состава и содержащего преимущественно силикаты кальция.

(клинкер — продукт обжига)

1. Химический и минеральный состав портландцемента.

2. Химический состав.

Он отражает процентное содержание в цементе оксидов металлов и неметаллов. (оксида кальция 63-66%, оксид кремния 21-25%, оксид алюминия 4-8%, оксид железа 2-4%).

Так же есть оксид магния, натрия, оксид серы, фосфора и т.д.

В процессе обжига эти оксиды соединяются друг с другом, образуя минералы цемента.

3. Минеральный состав.

Он отражает процентное содержание в цементе основных минералов.

20.*

название	формула	Условное обозначение	Содержание в %
Трех - кальциевый силикат (алит)		C3S	45-60
Двух - кальциевый силикат (белит)		С2S	20-30
Трех - кальциевый алюминат (цилит)		C3A	4-12%
Четырёх - кальциевый алюмоферрит		C4AF	10-20%

21. Способы производства портландцемента.

Оно включает следующие стадии:

1. Подготовка сырьевой смеси
Сырьевые смеси для производства портланд цемента состоят на 75-78% из карбонатных пород (известняк, мел, ракушечник и т.д.) и на 22-25% из глин. Различают 2 осноынх способа производства портландцемента: сухой и мокрый. Эти способы отличаются друг от друга только в стадии подготовки сырьевой смеси. Выбор способа обусловлен влажностью и химической однородностью сырья.

1. Сухой способ.
Его используют при сухом и химически однородном сырье. Размолотые известняк и глину совместно промалывают в мельницах, получая так называемую муку с влажностью 1-2%

2. Мокрый способ.
Размолотые известняк и глину перемешивают вместе с водой, получая сырьевой шлам с лажностью 35-45%. Его складируют в шлам бассейнах, где при необходимости корректируют состав.
Сухой способ более экономичен по сравнению с мокрым.

2. Обжиг. Производится во вращающихся печах при максимальной температуре 1450ºС. Продуктом обжига является клинкер в виде серо-зеленых гранул диаметром 10-40 мм

3. Помол
При помоле в клинкер вводят 3-5% гипса. Помол производят в многосекционных шаровых мельницах при действии мелющих тел (стальных шаров или цилиндров). Полученный портландцемент охлаждают 1-2 недели и поставляют потребителю в ж/д вагонах, автоцементовозах или бумажных мешках по 50 и менее кг.

21.*

22. Свойства и технические характеристики портландцемента.

1. Истинная плотность р=3.0-3.2 г/см3.

2. Средняя плотность р0=900-1100 кг/м3.

3. Тонкость помола определяется сетовым анализом при просеивании через сито №0.08 с диаметром ячеек 0.08 мм. Цемент соответствует ГОСТу, если через это сито проходит не менее 85% от массы пробы.

4. Удельная поверхность, которая представляет собой суммарную поверхность всех зерен цемента, находящихся в 1 г. для обычных цементов она составляет 2800-3000 см2/г.

5. Сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45 минут, конец не позднее 10 часов. Твердение цемента можно регулировать: ускорять или замедлять, вводя химические добавки. Ускорители твердения: хлористый кальций СaCl2, карбонат калия K2CO3 и др. Замедлители: сульфаты железа.

6. Водопотребность. Вода нужна для протекания реакции гидратации и для придания цементному тесту необходимой подвижности для протекания реакции гидратации требуется примерно 15% воды, но для обеспечения подвижности цементного теста ее берут больше: 21-28% от массы цемента. Водопотребность определяется нормальной густотой: водоцементным отношением В/Ц, выраженным в процентах, при котором цементное тесто имеет стандартную подвижность, определяемую прибором Вика.

7. Влияние температуры на твердение цемента. При понижении температуры твердение цемента замедляется, т.к. уменьшается скорость протекания гидратации. Ниже 0ºС твердение цемента прекращается, т.к. вода превращается в химически инертный лед. Если замороженное цементное тесто разморозить, твердение возобновляется, но его прочность будет существенно ниже. При повышении температуры твердение цемента ускоряется, т.к. повышается скорость протекания реакции гидратации (в 2-4 раза). Но этот процесс во избежание испарения воды должен протекать в атмосфере повышенной влажности.

8. Прочность. Она выражается маркой портландцемента М.

22.* За марку принимают предел прочности при изгибе образцов балочек размером 4х4х16 см и сжатий их половинок. Образцы изготавливаются из цементно-песчаного раствора состава 1:3 и испытываются через 28 суток нормального твердения при комнатной температуре и влажности, близкой 100%. Выпускают цемент 4 основных марок: М300, М400, М500 и М600. (Rсж = 300-600 кгс/см2 = 30-60 МПа). Марка – прочностная характеристика, с которой цемент выпускается цементным заводом. При длительном хранении или транспортировке происходит гидратация цемента влагой воздуха, что приводит к снижению прочности. Активность – прочность цемента, оставшуюся от марочной на данный момент времени. Она определяется аналогично марке и с течением времени уменьшается.

23.Ввиды портландцемента.

Быстротвердеющие портландцементы целесообразно применять при массовом производстве сборных железобетонных изделий, а также при зимних бетонных работах. Их применение дает возможность сократить расход цемента, длительность тепловлажностной обработки или даже отказаться от нее, тем самым увеличить оборот форм и сэкономить металл. Нельзя применять такие цементы для бетонов массивных конструкций и подвергающихся сульфоалюминатной коррозии.

Сульфатостойкий портландцемент (СПЦ) отличается от обычного портландцемента не только более высокой стойкостью к сульфатной коррозии, но и пониженной экзотермией при твердении и повышенной морозостойкостью. Клинкер для изготовления СПЦ должен содержать не более 50 % QS, не выше 5 % С3А и не более 22 % C3A+C4AF. Сульфатостойкий портландцемент выпускают М400. Его целесообразно применять в тех случаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного замораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения в пресной или слабоминерализованной воде.

Белый и цветные портландцементы — это декоративные вяжущие материалы, использование которых в строительстве позволяет улучшить эстетический вид зданий и сооружений при меньших затратах, чем с другими отделочными материалами.

Белый портландцемент получают путем измельчения белого клинкера совместно с добавками гипса и белого диатомита (до 6 %). Чтобы получить белый клинкер, необходимо для приготовления сырьевой смеси применять карбонатные породы и глины с ничтожно малым содержанием оксидов железа (до 0,4...0,5 %) и марганца (до 0,005...0,15 %). Для повышения белизны клинкера его подвергают отбеливанию, сущность которого заключается в восстановлении присутствующего в клинкере Fe2C>3 до Fe3O4, обладающей малой красящей способностью.Основным показателем качества белого цемента как декоративного материала

23.* является степень его белизны. По степени белизны белый портландцемент разделяют на три сорта (первый, второй и третий), а по прочности при сжатии — на М400 и 500.

Портландцементы с органическими поверхностно-активными добавками получают путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и небольшого количества (0,1...0,3 % от массы цемента) добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ). В соответствии с ГОСТ 10178—85 допускается по согласованию с потребителем выпускать не только портландцемент, но все цементы с поверхностно-активными добавками, не выделяя их в особый класс. Основное назначение добавок ПАВ (см. гл. б) сводится к повышению пластичности цементного теста, растворных и бетонных смесей при том же содержании в них воды, либо к снижению водопотребно-сти смеси и расхода цемента при сохранении заданной подвижности и проектной прочности бетона. Вместе с тем ПАВ оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня и способствуют повышению морозостойкости, водонепроницаемости и других свойств бетона, а также повышают производительность мельниц (на 10...15 %) при одновременном снижении расхода электроэнергии.

Пластифицированный портландцемент получают при помоле клинкера с добавкой гидрофильно-пластифицирующих веществ (0,15...0,25 % массы цемента). В качестве такой добавки используют лигносульфонат технический (ЛСТ), который получают, как отход при сульфитной варке целлюлозы. ЛСТ состоит в основном из лигносульфонатов кальция.

Этот цемент широко используют в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Гидрофобный цемент целесообразно использовать при изготовлении бетонов для гидротехнического, дорожного, аэродромного строительства, а также в случаях, когда цемент необходимо длительно хранить и перевозить на дальние расстояния.

24.Декоративные цементы

Область применения

Белые и цветные декоративные цементы применяются в монументальном, гражданском, жилищном, промышленном и др. областях строительства в основном как для внутренней, так и внешней отделки зданий и сооружений, бетонных и штукатурных работ, покраски любых оштукатуренных поверхностей, производства цветных бетонных изделий и пр.

Свойства

Повышенная сульфатостойкость, морозостойкость, водонепроницаемость. Цветные и белые цементы обладают цветоустойчивостью по отношению к гидротермальной обработке, солнечному свету, атмосферным агентам. Они имеют хорошую адгезионную способность по отношению к бетону, камню, кирпичу.

Цветной декоративный цемент представляет собой продукт совместного помола белого портландцементного клинкера, гипса, щелоче- и светостойкого цветного пигмента, а также комплекса специальных добавок.

Цветные декоративные цементы по своим строительно-техническим свойствам соответствуют показателям серого портландцемента. В то же время благодаря насыщенности и однородности цвета они предоставляют в сочетании с оригинальными архитектурными решениями широкие возможности для эстетического формирования окружающей человека материальной среды путем отделки зданий и сооружений с использованием широкой гаммы цветов и создания прекрасного декоративного эффекта.

24.*

25.Классификация бетонов по средней плотности, виду вяжущего, виду заполнителя, и назначению.

Бето́н — искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси состоящей из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки, а также отсутствовать вода (например в асфальтобетоне).

По средней плотности:

1. Особо тяжелые(ρ۪>2500 кг/м³)

2. Тяжелые(ρ۪=2200-2500 кг/м³)

3. Облегченные(ρ۪=1800-2200 кг/м³)

4. Легкие (ρ۪=500-1800 кг/м³)

5. Особо легкие(ρ۪<500 кг/м³)

По виду вяжущего:

-цементные

-силикатные (на известково-кремнеземном вяжущем)

-смешанные вяжущие (цементно-известковые)

-на специальных вяжущих

По виду заполнителя:

-На плотных заполнителях(1 и 2)

-На пористых заполнителях (3, 4 и частично 5)

-На специальных заполнителях

По назначению:

-бетон для несущих конструкций

-для оградительных конструкций

-гидротехнический бетон

-дорожный бетон

-для инженерных сетей и коммуникаций

-специальные бетоны.

25.*

26. Материалы для тяжелого бетона. Требования к вяжущим веществам и добавкам к бетонам.

Вяжущие:

Портландцемент и его разновидности.

При выборе цемента необходимо соблюдать следующее требование: марка или активность цемента должна быть в 1.5-2 раза больше, чем планируемая прочность бетона.

Для тяжелых бетонов предусмотрены требования к качеству заполнителей. Используют плотные добавки. Важно обеспечить повышенную плотность зернового состава при модуле крупности не ниже 2,0. Ограничивается содержание пылевато-глинистых и других вредных примесей. На стадии проектирования состава бетона устанавливается целесообразный зерновой состав крупного заполнителя с наименьшим объемом пустот и наибольшей крупностью зерен при общих требованиях.

26.*

27.Приготовление бетонной смеси

Изготовление

Бетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») — важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3—0,5.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность.

27.*

28. У кладка и уплотнение бетонной смеси

Процесс укладки бетонной смеси в опалубку состоит из следующих операций: подготовка основания, подача, распределение бетонной смеси и ее последующее уплотнение. До начала бетонирования необходимо определить способы подачи, распределения и уплотнения бетонной смеси, а также направление и толщину укладываемых слоев.
Перед укладкой бетонной смеси на грунт удаляют грунты растительного происхождения. Выемки от перебора грунта заполняют песком и уплотняют.
До укладки бетонной смеси проверяют надежность поддерживающих устройств опалубки и правильность установки арматуры (арматурных каркасов). Результаты осмотра грунтового основания, опалубки и арматуры оформляют актом на скрытые работы.
Бетонные основания и поверхность рабочих швов перед укладкой бетонной смеси очищают. Подсохшую, но еще не затвердевшую пленку очищают металлической щеткой или струей воды под напором. Очистку затвердевшей поверхности бетона выполняют при помоши гидропескоструйной установки или механической фрезой.
В процессе бетонирования важно не допустить расслоение бетонной смеси. Этому способствует уменьшение высоты ее свободного сбрасывания: до 2 м в армированные конструкции и до 3…4 в неармированные. При большой высоте бетонную смесь необходимо опускать с применением лотка или инвентарного виброхобота. При этом диаметр хобота должен в 2.5…3 раза превышать максимальный размер крупного заполнителя.
Уплотнение бетонной смеси является важнейшей технологической операцией. В рыхлом, неуплотненном состоянии бетонная смесь содержит много воздуха. Так, в жестких бетонных смесях его объем достигает 40 — 50%, в пластичных — 10… 15% и в литых 5 — 10%. Бетонные смеси с меньшим содержанием воздуха имеют большую прочность, морозостойкость и меньшую водопроницаемость. В процессе уплотнения происходит разжижение бетонной смеси и ее

28.* уплотнение.
Внешним признаком достаточности уплотнения является прекращение выделения пузырьков из бетонной смеси и появление на ее поверхности воды. Уплотнение ведут полосами. При этом каждая следующая полоса должна перекрывать предыдущую на 100… 150 мм.
Поверхностные вибраторы подразделяют на площадочные поверхностные, виброрейки и площадочные подвесные. В площадочных вибраторах рабочим органом является гладкая плита с жестко закрепленным на ней вибратором. Такие вибраторы применяют для бетонирования плит перекрытий и тонких бетонных подготовок под полы, складских и других площадок.
Для поверхностного вибрирования применяют также виброрейки. Виброрейка — это разновидность поверхностных вибраторов. Их применяют при бетонировании участков полов, цементных стяжек. При бетонировании дорожного покрытия толщиной 150 — 200 мм применяют более массивные виброуплотнители — вибробрусы.

29.Твердение бетона методы ускорения твердения бетона

Твердение бетона после заливки неизбежный процесс. Качество залитого бетонного изделия напрямую зависит от мероприятий проведенных в момент твердения бетона.

После укладки и начала схватывания бетон выстаиваться в условиях, которые обеспечивают набор нужной прочности и качества. Твердение бетона – это сложный физико-химический процесс взаимодействия воды и цемента, результатом которого станет возникновение новых соединений. Проникновение воды в частицы цемента происходит постепенно, что и является причиной долгого набора прочности.

Большое значение при наборе прочности имеет влажная среда. Бетон, который твердеет во влажных условиях значительно прочнее твердеющего в сухом пространстве. При сухой среде вода быстро испаряется из бетона и его твердение замедляется или совсем останавливается. В связи с этим, преждевременное высыхание бетона, до достижения нужной прочности допускать нельзя.