МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”)


НазваМАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”)
Сторінка11/19
Дата05.05.2013
Розмір2.31 Mb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Географія > Документи
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   19

Застосування, транспортування й зберігання вапна. Широке застосування повітряного вапна у будівництві обумовлене простотою його виробництва й тим, що воно є місцевим в'яжучим матеріалом. Вапняні розчини з вапна й піску застосовують для кам'яної кладки як з добавкою цементу, так і без нього. Змішані вапняно-цементні розчини відрізняються більшою пластичністю, ніж цементні, і більш високою міцністю, ніж вапняні. Вапняні розчини застосовують також для штукатурних робіт з добавкою інших в'яжучих і без них.

Вапно широко використовують для виробництва різних автоклавних будівельних матеріалів: щільних й ніздрюватих, армованих і неармованих. Їх випускають у вигляді панелей, блоків, цегли для зовнішніх і внутрішніх стін, панелей перекриттів, колон, площадок і маршів сходових кліток, балок та інших виробів. На відміну від звичайних бетонних і залізобетонних виробів їх виготовляють без цементу й називають безцементними або силікатними бетонами. На основі вапна можна готувати шлаково-вапняно-зольні, вапняно-глиняні й вапняно-зольні матеріали. Будівельне повітряне вапно застосовують як компонент для одержання шлаково-вапняно-зольних й вапняно-пуцоланових цементів. Вапно в чистому вигляді або суміші з крейдою й барвниками використовують для побілок та інших опоряджувальних робіт.

Грудкове вапно транспортують навалом, захищаючи від зволоження й забруднення, мелене негашене й гашене вапно - у спеціальних паперових мішках або металевих закритих контейнерах, вапняне тісто - у пристосованих для цього кузовах самоскидів.

Негашене вапно необхідно зберігати в закритих складах, захищених від вологи. Мелене негашене вапно не слід зберігати більше 30 діб, тому що і при неправильному зберіганні воно поступово гаситься вологою повітря й втрачає активність.

Гіпсові в'яжучі речовини

Сировиною для виробництва гіпсових в'яжучих служать головним чином природний гіпсовий камінь СаSО42Н2О і ангідрит СаSО4.

Гіпсові в'яжучі речовини ділять на дві групи: низьковипалювальні і високовипалювальні. Низьковипалювальні в'яжучі одержують при нагріванні двоводного гіпсу СаSО42Н2О до температури 150—160 °С. При цьому відбувається часткова дегідратація двоводного гіпсу з переходом в напівгідрат сульфату кальцію - напівводний гіпс СаSО40,5Н2О. До низьковипалювальних в'яжучих належать будівельний і високоміцний гіпс (рис. 5.1.2, 5.1.3).


Рис. 5.1.2 - Схема виробництва будівельного гіпсу у варочних котлах

1 - мостовий грейферний кран; 2 - бункер гіпсового каменю; 3 - лотковий живильник; 4 - щековая дробарка; 5 - стрічкові конвеєри; 6 - бункер гіпсових щебенів; 7 - тарілчастий живильник; 8 - шахтний млин; 9 - здвоєний циклон; 10 - батарея циклонів; 11 - вентилятор; 12 - рукавні фільтри; 13 - пилоосадова камера; 14 - шнеки; 15 - бункер сирого меленого гіпсу;

16 - камера томління; 17 - гіпсоварочний котел; 18 - елеватор; 19 - бункер готового гіпсу;

20 - скребковий конвеєр


Рис. 5.1.3 - Схема виробництва будівельного гіпсу в сушильному барабані:

1 - бункер гіпсового каменю; 2 - лотковий живильник; 3 - стрічковий конвеєр; 4 - молоткова дробарка; 5 - елеватор; 6 - шнеки; 7 - бункер гіпсового щебеню; 8 - тарілчастий живильник; 9 - бункер вугілля; 10 - топлення; 11 - сушильний барабан; 12 - бункер обпалених щебеню; 13 - пилоосадна камера; 14 - вентилятор; 15 - бункер готового гіпсу; 16 - кульовий млин.


Високовипалювальні (ангідритові) в'яжучі одержують випалом двоводного гіпсу при більш високій температурі - до 700 - 900 °С. При цьому двоводний гіпс повністю втрачає хімічно зв'язану воду, в результаті чого утворюється безводний сульфат кальцію - ангідрит СаSО4. До високовипалювальних в'яжучих належать ангідритовий цемент і естріх-гіпс.

Будівельний гіпс - це повітряна в'яжуча речовина, що складається переважно з напівводного гіпсу, одержана шляхом обробки гіпсового каменю при температурі 150 – 160 °С. При цьому CaSO4·2H2O, що втримується в гіпсовому камені, дегідратується за реакцією:

CaSO42H2 O = CaSO4 0,5H2 O + 1,5H2 O. (5.1.4)

Якість будівельного гіпсу регламентується ДСТУ 125-70. У технологію будівельного гіпсу входять процеси дроблення, помелу й теплової обробки (дегідратації) гіпсового каменю. Теплову обробку гіпсового каменю можна вести у варочних котлах, сушильних барабанах, шахтних та інших млинах. Вибір апарата залежить від масштабів виробництва, сировини, необхідної якості готової продукції та ряду інших факторів.

Властивості будівельного гіпсу.

Тужавіння й твердіння будівельного гіпсу полягає в тому, що при змішуванні з водою утворюється пластичне тісто, яке згодом переходить у тверде каменеподібне тіло з певною міцністю. Основна реакція, за якою проходить твердіння будівельного гіпсу, полягає в приєднанні води й утворенні двоводного сульфату кальцію:

СаSО4·0,5 Н2О + 1,5Н2О = СаSО4·2Н2О. (5.1.5)

На властивості гіпсу великий вплив мають кількість води замішування й тонкість помелу. При замішуванні гіпсу води завжди беруть більше, ніж це необхідно для хімічної реакції. Будівельний гіпс є швидкотужавіючою й швидкотверднучою в'яжучою речовиною: початок тужавіння настає не раніше 4 хв, а кінець - не пізніше 30 хв, але не раніше 6 хв з моменту замішування його з водою. Строки тужавіння гіпсу залежать від властивостей сировини, тривалості зберігання, кількості доданої води, температури самого гіпсу й води, наявності добавок тощо. Підвищення температури гіпсового тіста при його твердінні до 40-45 °С прискорює тужавіння, а вище цієї межі, навпаки, сповільнює.

Для вповільнення тужавіння гіпсу застосовують кератиновий клей і вапняно-клейовий сповільнювачі, сульфітно-дріжджову барду в кількості 0,1-0,3 % від маси гіпсу.

Застосовують будівельний гіпс для виготовлення гіпсових і гіпсобетонних будівельних виробів для внутрішніх частин будинків: перегородкових плит, панелей, сухої штукатурки, для одержання гіпсових і змішаних розчинів, а також виготовлення декоративних й оздоблювальних матеріалів (наприклад, штучного мармуру).

Формувальний гіпс відрізняється від будівельного більш тонким помелом, більшою міцністю й сталістю властивостей. Одержують його з гіпсового каменю, що містить не менше 96 % СаSО4-2Н2О у варочних котлах при певній тривалості циклу й заданій температурі. Він складається в основному з -напівгідрату. Тонкість помелу характеризується залишком на ситі № 02 не більше 2,5 %. Початок тужавіння - не раніше 5 хв, кінець - не раніше 10 хв і не пізніше 25 хв. Межа міцності при розтяганні через 1 добу повинна бути не менше 1,4 МПа, а через 7 діб - не менше 2,5 МПа.

Формувальний гіпс застосовують для виготовлення декоративної ліпнини, форм, моделей і виробів у будівельній, керамічній, машинобудівній та інших галузях промисловості.

Ангідритовий цемент –одержують випалом природного гіпсу і наступним тонким подрібнюванням з добавками, що є каталізаторами твердіння, а також помелом природного ангідриту (мінералу класу сульфатів) з тими ж добавками. За міцностю на стиск розрізняють марки ангідритового цементу: 50, 100, 150 й 200. Застосовують такі в’яжучі для приготування штукатурних і кладочних розчинів, бетонів, штучного мармуру, у виробництві теплоізоляційних і оздоблювальних матеріалів.

Естріх-гіпс (високо випалювальний гіпс) – різновид ангідритових цементів. Матеріали з естріх-гіпсу відрізняються підвищеною водостійкістю й морозостійкістю, малою теплопровідністю, вони менш схильні до пластичних деформацій. Найпоширеніші області застосування естріх-гіпсу - штукатурні й декоративні розчини, штучний мармур, для влаштування мозаїчних підлог та ін.

Ангідритовий цемент й естріх-гіпс звичайно поєднують єдиним терміном - ангідритові в'яжучі, рідше (і менш правомірно) їх відносять до гіпсових в'яжучих. Застосування: електроізоляція, стінові блоки, гіпсобетони та ін.
Магнезіальні в'яжучі

До магнезіальних в'яжучих належать каустичні магнезит і доломит - повітряні в'яжучі, які замішують водяними розчинами солей хлористого або сірчано-кислого магнію: частіше застосовують розчин хлористого магнію, що забезпечує більшу міцність матеріалів.

Каустичний магнезит одержують випалом природного магнезиту (мінера класу карбонатів) і наступним тонким подрібнюванням. Тужавлення цього в'яжучого з моменту замішування: початок - не раніше 20 хв, кінець - не пізніше 6 год. Марки каустичного магнезиту (за межею міцності при стиску): 400, 500, 600. У зв'язку з тим, що каустичний магнезит легко поглинає з повітря вуглекислоту й вологу й вступає з ними в хімічну взаємодію, зберігати його необхідно в герметичному впакуванні.

Каустичний доломіт одержують термообробкою природного доломіту (мінералу того ж класу, що й магнезит) з наступним тонким подрібнюванням продукту випалу. За рахунок вмісту вуглекислого кальцію якість його нижча, ніж каустичного магнезиту; марки 100-300. Застосовують магнезіальні в'яжучі для виробництва теплоізоляційних матеріалів (фіброліту, ксилоліту та ін.), плит для підлог (з тирсою як наповнювач) і основи під рулонні й плиткові покриття, для виготовлення оздоблювальних матеріалів, скульптурі та ін.
Кислотостійкий цемент

Це кварцево-кремнефтористий цемент, що є сумішшю тонкомеленого кварцового піску й кремнефтористого натрію. Замішують цемент рідким склом, водяним розчином силікату натрію або силікату кальцію. Мікро-наповнювачами в такому цементі є хімічно стійкі породи - кварцит, діабаз, андезит та ін. Кремнефтористий натрій є прискорювачем твердіння, підвищує кислото- і водостійкість матеріалів на основі кварцового кремнефтористого цементу.

Кислотостійкий цемент застосовують для виготовлення розчинів, бетонів і оздоблювальних матеріалів, які експлуатуються в умовах дії сильних кислот (сірчаної, соляної, азотної та ін.). Без спеціальних добавок він неводостійкий, його не можна застосовувати в середовищах, що містять фтористоводородну, кремнефтористу, вищі жирні кислоти й луги. Матеріали й вироби на кислотостійкому цементі руйнуються при дії водяної пари. За фізико-механічними властивостями вони наближаються до матеріалів на клінкерних цементах. Водостійкість матеріалів підвищують ущільненням, обробкою поверхні спеціальними розчинами, термообробкою, неорганічними добавками і такими, що полімерізуються. Введенням до складу цементу гідрофобізуючих добавок одержують кислототривкий водостійкий цемент (КВЦ). Застосування останнього не допускається при будівництві й ремонті житлових будинків і підприємств харчової промисловості.

5.2 Гідравлічні в’яжучі матеріали
Гідравлічними в’яжучими речовинами називають такі, що тверднуть і зберігають міцність (а іноді й підвищують її в часі) не тільки у повітрі, а й у воді. Їх застосовують у наземних, підземних, гідротехнічних та інших спорудах, які зазнають впливу води. До гідравлічних в’яжучих належать: гідравлічне вапно, романцемент, портландцемент, спеціальні цементи тощо.

Гідравлічне вапно

Сировиною для виробництва гідравлічного вапна є мергелясті вапняки, що містять 6-20 % глинистих домішок. Їх випалюють у шахтних печах при температурі 900-1100 оС, не доводячи до спікання. Під час випалювання паралельно з розкладанням карбонату утворюється не тількивапно СаО, а й сполуки з оксидами глини у вигляді силікатів 2CaO·SiO2, алюмінатів 2CaO·Al2O3 і феритів 2CaO·Fe2O3 кальцію, які і надають вапну гідравлічні властивості.

Повітряне вапно перших сім днів твердне на повітрі, а далі може вже тверднути й набирати міцності у воді. Гідравлічне вапно не має високої міцності. Після 28 діб комбінованого зберігання зразки з вапняно-піщаного розчину (складу 1:3 за масою) мають межу міцності при стиску 2-5 МПа. Зберігають гідравлічне вапно у закритих ємкостях, запобігаючи його зволоженню.

Застосовують гідравлічне вапно для приготування мурувальних та штукатурних розчинів, бетонів невисоких класів, для виготовлення бетонного стінового каміння, яке можна використовувати у сухих і вологих умовах.

Романцемент

Романцемент виготовляють з вапняка й магнезіальних мергелів, що містять 25 % глини і вище. Сировину випалюють у шахтних печах при температурі 900 оС. Низькоосновні силікати та алюмінати кальцію, що утворюються при випалюванні, забезпечують гідравлічні властивості романцементу. Під час помелу до продукту випалу додають до 15 % активних мінеральних добавок і до 5 % природного двоводного гіпсу.

Тужавлення і твердіння романцементу відбувається внаслідок гідратації силікатів і алюмінатів кальцію, аналогічних наявним у гідравлічному вапні.

За міцністю при стиску романцемент випускають трьох марок: 2,5; 5 і 10 (МПа). Застосовують його для приготування будівельних розчинів і бетонів, виготовлення бетонного стінового каміння невисокої міцності, що дає змогу економити більш дефіцитні в’яжучі.

Портландцемент

Портландцемент- це гідравлічна в’яжуча речовина, одержана тонким подрібненням випаленого до спікання (при 1450 оС) мергелю певного складу або штучної суміші, що складається з 75 % вапняку і 25 % глини. Внаслідок випалу утворюються переважно (до 70-80 %) силікати кальцію. Спечений продукт називають портландцементним клінкером (це гранули розміром 10-40 мм). Під час помелу до клінкеру додають 3-5 % гіпсу (для регулювання процесів тужавіння та твердіння) та інші активні мінеральні добавки, пластифікатори тощо.

Якість клінкеру залежить від його хімічного та мінералогічного складу, умов приготування сировинної маси і випалювання.

Хімічний склад клінкеру, %: СаО – 63-67; SiO2 – 20-24; Al2O3 - 4-9; Fe2O3 – 2-4. Крім вказаних головних оксидів до портландцементу можуть входити Na2O, K2O, MgO, SO3, P2O5, Mn2O3, TiO2 та ін., які знижують якість цементу, тому їх вміст у сировині обмежують.

У процесі випалювання до спікання головні оксиди утворюють чотири основних мінерали цементного клінкеру: трикальцієвий силікат 3CaO·SiO2 (аліт); двокальцієвий силікат 2CaO·SiO2 (біліт); трикальцієвийалюмінат 3CaO·Al2O3, чотирикальцієвий алюмоферит 4CaO·Al2O3·Fe2O3 (целіт). Скорочений умовний запис цих мінералів відповідно такий: С3S, С2S, С3А, С4АF.

Відносний вміст цих мінералів у портландцементному клінкері перебуває в таких межах, %: С3S – 45-60; С2S – 20-30; С3А – 4-14; С4АF – 10-18.

Крім кристалічних мінералів до клінкеру входять: клінкерне скло, яке складається в основному з оксидів СаО, Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, K2O, мінерала періклаза MgO, вільного оксиду кальцію й оксидів лужних металів Na2O, K2O.

Регулюючи хіміко-мінералогічний склад і структуру клінкеру, можна одержувати портландцемент потрібної якості.

За мінеральним складом клінкеру розрізняють такі види портландцементу: високоалітовий - С3S  60 %; алітовий - С3S = 50-60 %; білітовий – С2S  35 %; алюмінатний - С3А  12 %; алюмоферитний - С3А < 2 %, С4АF  18 %.

Основними технологічними операціями виготовлення портландцементу є наступні: приготування сировинної суміші, її випалювання до спікання в клінкер, складування клінкеру, його помел разом з гіпсом, мінеральними та іншими добавками. За способом приготування сировинної суміші розрізняють три способи: сухий, мокрий, комбінований.

Сухий спосіб найвигідніший, бо використовують вапняк і глину невеликої вологості (10-15 %). Мокрий спосіб застосовують, якщо м’яка сировина (крейда, глина) має значну вологість. Вихідні компоненти подрібнюють і змішують з великою кількістю води (36-42 %) з утворенням рідкотекучої маси у вигляді суспензії (шлам), що дає змогу полегшити транспортування й перемішування сировинної суміші, проте витрати на випалювання в 1,5-2 рази більші, ніж при сухому способі. Комбінований спосіб передбачає підготовку сировинної суміші для випалювання у вигляді гранул. Шлам зневоднюють до вологості 16-18 % і переробляють на гранули. Такий спосіб дає змогу економити 20-30 % палива.

Сировинну суміш випалюють у печах двох типів – шахтних і обертових. Шахтні печі застосовують при сухому способі. Обертові печі дають змогу випалювати сировину, підготовлену як сухим, так і мокрим способом.

Клінкер перемелюють у трубних (кулькових) млинах, броньованих ізсередини твердими сталевими поитами. Під час помелу до клінкеру додають гіпс у кількості 3,5 % за масою для сповільнення тужавлення портландцементу. Звичайна тонкість помелу портландцементу 250-300 м2/кг. Із млинів цемент пневмотранспортом відправляють на зберігання в силоси. У силосах цемент повністю охолоджується, звідти його завантажують у спеціальні криті залізничні вагони, цистерни, автоцементовози або в багатошарові паперові мішки.
Твердіння портландцементу й формування структури цементного каменю

Внаслідок змішування цементного порошку з водою утворюється пластичне тісто, яке поступово згущується й переходить у каменеподібний стан. Таке перетворення називають твердінням цементу. Це складне явище зумовлене фізико-хімічними та фізико-механічними процесами гідратації клінкерних мінералів та структуроутворення цементного тіста й цементного каменю. Тому, незважаючи на те, що теорія твердіння цементу нараховує більше 100 років, сьогодні існують лише її гіпотези. Відомі кристалізаційна теорія твердіння мінеральних в’яжучих Ле Шательє (1882 р.), колоїдна теорія В. Міхаеліса (1909 р.), а також теорія О.О.Байкова (1930 р.). Згідно з цими гіпотезами розрізняють три періоди твердіння портландцементу:

  • розчинення й гідратація, коли мінерали клінкеру здатні, тією чи іншою мірою переходити в розчин, взаємодіючи з водою з утворенням пересичених нестійких систем;

  • колоїдація (тужавіння), яка характеризується переходом новоутворень у колоїдну систему (гель);

  • кристалізація, коли колоїдна система поступово кристалізується (твердне) з наростанням міцності за рахунок утворення й росту кристалів.

Слід враховувати, що наявність гелевої складової зумовлює усадку цементного каменю при твердінні на повітрі й набухання в воді, а також особливості роботи під навантаженням та інші властивості. У процесі твердіння цементній системі властиве таке явище, як контракція (стягування). Найбільша контракція відбувається при гідратації трикальцієвого алюмінату (понад 15 %), що є причиною внутрішніх напружень у тверднучому цементному камені. Тому під час помелу до клінкеру додають двоводний гіпс, який вирівнює контракцію С3А, знижуючи її до 6,14 %.

Порова структура гелю впливає на механічні властивості, проникність та морозостійкість цементного каменю. Вода гелю замерзає при температурі майже –78 оС і не перетворюється на лід навіть при сильних морозах, тому пори гелю не знижують морозостійкість цементного гелю.

Капілярні пори мають більший діаметр, тому доступні для води за звичайних умов насичення, бо вони спричиняють зниження морозостійкості, підвищення проникності й хімічної корозії цементного каменю.

Пористість цементного каменю можна зменшити шляхом зниження початкового водоцементного відношення (В/Ц) та збільшення ступеня гідратації цементу. Капілярна пористість досить швидко знижується у процесі гідратації цементу, тому що вони заповнюються продуктами гідратації. Чим вищій ступінь гідратації, тим вища міцність і довговічність цементного каменю й бетону.

Властивості портландцементу

Істинна густина портландцементу без мінеральних добавок складає 3,05- 3,15 г/см3, насипна густина – 1300 кг/м3.

Тонкість помелу цементу визначається ситовим аналізом або за допомогою приладу – поверхнеміра і становить 250-300 м2/кг.

Водопотреба цементу – це мінімальна кількість води, потрібна для приготування тіста заданої в’язкості (консистенції чи густоти), що відповідає стандартній в’язкості, яку називають нормальною густотою. Нормальну густоту цементного тіста вимірюють кількістю води в процентах до маси сухого порошку. Визначають її за допомогою приладу Віка. Водопотреба портландцементу становить 24-27 %. Основними факторами, що характеризують водопотребу цементу, є його речовинний склад (співвідношення клінкеру, гіпсу й добавок), тонкість помелу, мінеральний склад клінкеру, природа гідравлічної добавки. Водопотреба для приготування цементного тіста нормальної густоти, як правило, у 2-3 рази перевищує теоретичну кількість води, потрібну для фізико-хімічних процесів гідратації цементу й утворення цементного каменю.

Строки тужавлення цементу – це час, протягом якого пластична легкоперероблювана маса (цементне тісто, паста) втрачає свою пластичність, перетворюючись на тіло землистої консистенції, що немає помітної міцності. Розрізняють умовний початок тужавлення (початок втрати пластичності) і кінець тужавіння (повна втрата пластичності). Строки тужавлення згідно із стандартом визначають за зануренням голки приладу Віка в цементне тісто нормальної густоти. Початок тужавлення - час від моменту замішування цементного тіста до моменту, коли голка не доходить до дна на 2-4 мм. Кінець – коли голка занурюється в тісто не більш як на 1-2 мм. Для портландцементу початок тужавлення має наставати не раніш як через 45 хв, а кінець – не пізніше як через 10 год.

Для регуляції строків тужавлення до цементу додають добавки, які поділяються на дві групи: сповільнювачі (борна кислота, фосфати й нітрати калію, натрію та амонію) й прискорювачі (електроліти, карбонати і сульфати металів).

Рівномірність зміни об’єму оцінюють візуально за деформацією зразків-плескачиків (діаметром 70-80 і завтовшки 10 мм) з цементного тіста нормальної густоти, яки було прокип’ячено після 24 год твердіння в нормальних вологових умовах. Основними причинами нерівномірної зміни об’єму цементного каменю є гашення в ньому вільного вапна й гідратація периклазу, або в деяких випадках утворення в уже затверділій структурі гідросульфоалюмінату кальцію, що пов’язано з перевищеною дозою гіпсу.

Активність і марка цементу характеризуються його механічною міцністю, що встановлюється як межа міцності при стиску половинок зразків-балочок розміром 4х4х16 см. Ці зразки виготовляють з цементно-піщаної розчинної суміші складу 1:3 (за масою) при В/Ц = 0,4 на піску середньої крупності з консистенцією суміші за розпливом конусу 106-115 мм. Протягом першої доби їх зберігають у камері з вологим повітрям, а потім витягують з форм і кладуть у ванну з питною водою (Т = 20 ± 2 оС) на 27 діб. Зразки попередньо випробовують на вигин. Значення межі міцності при стиску таких зразків називають активністю цементу, а округлене в бік зменшення значення активності – маркою цементу.

Спеціальні види цементів

Швидкотверднучий портландцемент (ШТЦ) характеризується інтенсивнішим наростанням міцності в початковий період твердіння. Через 3 доби його міцність на стиск становить 25-28 МПа. Одержують такий цемент більш тонким помелом (не менше 350 м2/кг) клінкеру, в якому переважають С3S і С3А, що в сумі становлять 60-65 %. Під час помелу до швидкотверднучого цементу можна додавати не більше 10 % активних мінеральних добавок природного походження або не більше 15 % доменних гранульованих шлаків.

Застосування швидкотверднучого цементу в будівництві дає можливість скорочувати строки тепловологої обробки бетонів або зовсім виключити її, значно прискорювати темпи будівництва, виконувати бетонні роботи на морозі. Проте слід враховувати підвищене тепловиділення ШПЦ при твердінні, що виключає можливість виготовлення масивних конструкцій, а високий вміст С3А робить його непридатним для бетонів, які зазнають сульфатної корозії.

Різновидами швидкотверднучого цементу є особливошвидкотверднучий й надшвидкотверднучий цементи. Це цементи високих марок 400, 500, 600. Особливошвидкотверднучий (ОШТЦ) у віці 1 доби має межу міцності при стиску 20-25 МПа, а у віці 3 діб – 40 МПа. Це обумовлене високим вмістом С3S (65-68 %) при помірній кількості С3А (до 8 %) й високою тонкістю помелу (400 м2/кг). Його застосовують у високоміцних бетонах, причому можна на 15-20 % знизити витрату в’яжучого. Найшвидкотверднучий (НШТЦ) містить галогени (фтори чи хлорид кальцію) й велику кількість алюмінатів і характеризується дуже швидким тужавленням. Бетон на такому цементі через 1-4 год без теплової обробки набуває міцність, достатню для розпалубки виробів. Активність НШТЦ становить 40-50 МПа. Але НШТЦ мають низьку морозостійкість, а сталева арматура буде кородувати під впливом іонів хлору.

Пластифікований портландцемент містить додатково майже 0,25 % (в розрахунку на суху речовину) лігносульфонату технічного (ЛСТ) чи іншої пластифікуючої добавки. Такий цемент відрізняється здатністю надавати розчинним і бетонним сумішам підвищеної рухливості. Пластифікуючий ефект такого цементу використовують для зменшення водоцементного відношення й підвищення щільності, морозостійкості та водонепроникності бетону. А якщо В/Ц зберегти незмінним, то можна на 10-15 % знизити витрату цементу, не погіршуючи якість бетону.

Гідрофобний портландцемент містить до 0,08-0,25 % гідрофобізуючої добавки (олеїнової кислоти, асидолу, милонафту). Ці речовини, адсорбуючись на поверхні зерен цементу, утворюють найтонші водовідштовхувальні плівки, які зменшують гігроскопічність при перевезеннях та складуванні в умовах підвищеної вологості повітря без втрати активності. При приготуванні бетонної чи розчинової сумішей гідрофобні плівки порушуються й цемент безперешкодно взаємодіє з водою. Гідрофобні добавки, що залишаються в тверднучому матеріалі, поліпшують якість виробів, підвищуючи їх водонепроникність, морозостійкість та корозійну стійкість. Недоліком такого цементу є сповільнене зростання міцності в початковий період твердіння.

Застосовують гідрофобний цемент так само, як і звичайний, для бетонних і залізобетонних наземних, підземних і підводних конструкцій, у тому числі для тих, що працюють в умовах циклічного зволоження чи заморожування.

Пуцолановий портландцемент одержують помелом клінкеру, двоводного гіпсу (3-5 %), активної мінеральної добавки осадового походження (20-30 %) або вулканічного попелу, туфу, глієжів, паливної золи (25-40 %). Уперше як активну добавку було використано вулканічний попіл (пуцолан), що пояснює назву цементу. Активні мінеральні добавки містять діоксид кремнію в аморфному стані, який зв’язує гідроксид кальцію у нерозчинний гідросилікат кальцію, і підвищують стійкість цементу щодо корозії вилужування. У повітряно-сухих умовах експлуатації бетони на пуцолановому цементі мають велику усадку й частково втрачають міцність. Крім того вони мають низьку морозостійкість, його не слід застосовувати при зимовому бетонуванні, а оскільки в нього низьке тепловиділення при твердінні це дає змогу використовувати його у масивних конструкціях.

Шлакопортландцемент містить від 20 до 80 % гранульованого доменного чи електротермофосфорного шлаку. Можлива заміна до 10 % шлаку трепелом чи іншою мінеральною добавкою. Гранульований шлак є активним компонентом, як і пуцоланові добавки. Він взаємодіє з гідроксидом кальцію цементу з утворенням низькоосновних гідросилікатів і гідроалюмінатів кальцію. Екзотерія такого цементу в 2-2,5 раза нижча, ніж у звичайного, тому його можна використовувати у масивних бетонних конструкціях. Шлакопортландцемент має кращу властивості ніж пуцолановий. В нього помірна водопотреба, висока повітро- і морозостійкість, а вартість на 15-20 % нижча. Шлакопортландцемент випускають трьох марок: 300, 400 і 500. Недоліком є те, що він повільно набирає міцність у початковий період твердіння, особливо при мінусових температурах.

Різновидом шлакопортландцементу є швидкотверднучий шлакопортландцемент, який відрізняється підвищеним вмістом С3S і , С3А, дозою шлаку 30-50 % і підвищеною тонкістю помелу (350-450 м2/кг). Такий цемент марки 400 за 3 доби набуває межу міцності при стиску не менше 20 МПа, при вигині – не менше 3,5 МПа.

Сульфатостійкий портландцемент – це різновид шлакопортландцементу із вмістом С3S не більш 50 %, С3А  5 %, а сума С2S і С4АF – не більше 22 %. Марки такого цементу 300, 400 і 500. Такий цемент не повинен містити мінеральних добавок, які знижують морозостійкість. Застосовують сульфатостійкий цемент для бетонів, призначених для роботи у морській воді і підвищеній морозостійкості.

Білий і кольорові портландцементи відносяться до цементів декоративного призначення. Виробляють їх з чистих вапняків, кварцового піску, каолінових глин, чистих різновидів гіпсу, які не містять оксидів металів (заліза, хрому, марганцю). Щоб підвищити білизну, такі цементи випалюють тільки з використанням газу у відновлювальному середовищі і відбілюють швидким охолодженням водою. Ступінь білизни білого цементу визначають за коефіцієнтом відбиття і поділяють на три сорти: сорт І -  80 %, ІІ – не менше 75 %, ІІІ – не менше 68 %. Коефіцієнт відбиття визначають за допомогою фотометра.

Колір білому цементу надають двома способами: 1) одночасним помелом білого клінкеру з пігментами; 2) доданням до сировинної шихти хромоформів – оксидів елементів змінної валентності (Fe, Cr, Ni, Co, Mn тощо).

Кількість барвників у складі цементів складає не більше 15 % (мінерального) і не більше 0,3 % (органічного). Основними вимогами для барвників є: 1) велика барвна здатність; 2) стійкість до сонячного проміння; 3) стійкість до лугів та атмосферного впливу; 4) відсутність шкідливого впливу на процес твердіння.

Білий та кольорові цементи мають марки 400 і 500. Їх застосовують для архітектурно-оздоблювальних робіт, облицювального шару стінових панелей і блоків штучного мармуру, скульптурних робіт.

Глиноземистий цемент має у своєму складі переважно низькоосновні алюмінати кальцію. До сировинної суміші входять здебільшого боксити й вапняки. Основними мінералами глиноземистого цементу є монокальцієвий алюмінат СаО·АІ2О3, невелика кількість СаО·2АІ2О3 і 2СаО·SіО2, а також геленіт 2СаО· АІ2О3·SіО2. При твердінні глиноземистого цементу при температурі 25-30 оС утворюється високоміцний гідроалюмінат кальцію 2СаО·АІ2О3·8Н2О, але при підвищенні температури твердіння виникають внутрішні напруження у цементному камені й зниження міцності у 2-3 рази за рахунок перекристалізації й утворення сполуки 3СаО·АІ2О3·6Н2О.

Глиноземистий цемент відрізняється високим тепловиділенням, яке в 1,5 раза вище ніж у звичайного портландцементу, тому його можна використовувати при зимовому бетонуванні, але не рекомендується застосовувати у масивних конструкціях у літній період року, крім того вироби з такого цементу не можна піддавати тепловологій обробці.

Марки глиноземистого цементу 400, 500 і 600 визначають у 3-добовому віці. Водопотреба складає 23-28 %, початок тужавіння – 30 хв, кінець – не пізніше 12 год. Він має високу стійкість у мінералізованих водах, високу водонепроникність завдяки відсутності в складі цементного каменя Са(ОН)2, незначній розчинності гідроалюмінатів кальцію та захисній дії плівок з гідроксиду алюмінію на поверхні часточок цементу. Стійкий до дії сульфатів, слабких розчинів мінеральних та деяких органічних кислот (молочної, яблучної, мурашиної), грунтових та промислових вод, тваринних та рослинних масел, фенолу. Не стійкий до дії лугів та концентрованих мінеральних кислот.

Розширний портландцемент одержують спільним помелом 60-65 % алітового клінкеру, 5-7 % глиноземистого клінкеру, 7-10 % двоводного гіпсу й 20-25 % активної мінеральної добавки (трепелу, поки, діатоміту). Механізм розширення зумовлений утворенням кристалів етрингіту (3СаО·АІ2О3·3СаSО4·31Н2О), які збільшують об’єм. Активна мінеральна добавка сприяє прискоренню утворення цієї сполуки до тужавлення цементу, що забезпечує розширення ще у пластичному стані розчинних або бетонних сумішей без напружень у кристалічній структурі.

Розширний цемент швидко твердне при короткочасному пропарюванні, має високу щільність і водонепроникність, здатність розширюватися при твердінні протягом перших трьох діб. За міцністю на стиск має марки 400, 500, 600. Розширення у віці однієї доби становить 0,15-1,0 %. Застосовують розширний цемент у дорожньому та підземному будівництві, тампонажних роботах, при виготовленні залізобетонних виробів з напруженним армуванням.

Різновидом розширного цементу є безусадочний гіпсоглиноземистий цемент. До його складу входять високоглиноземистий клінкер чи шлак (70 %) і природний двоводний гіпс (30 %), які при гідратації утворюють етрингіт. Марки такого цементу 300, 400, 500. Має зручні для будівельних робіт строки тужавлення: початок – не раніше 20 хв, а кінець – не пізніше ніж через 4 год. Лінійне розширення через 3 доби твердіння має бути 0,1-0,7 %, а через 28 діб – 1 %. Тепловологу обробку на такому цементі можна виконувати до 100 оС, оскільки при вищих температурах етрингіт розкладається.

Напружувальний цемент одержують спільним помелом 65-75 % портландцементного клінкеру, 13-20 % глиноземистого цементу, й 6-10 % двоводного гіпсу. Тонкість помелу не менше 350 м2/кг. Призначений такий цемент для виготовлення спеціальних попередньо напружених залізобетонних виробів, в яких сталеву арматуру натягнуто в кількох напрямках. У процесі розширення (0,25-0,75 %) при пропарюванні виробів із жорстких бетонних сумішей цей цемент створює попереднє напруження без застосування механічних чи електротермічних способів. Початок тужавіння становить 2-5 хв, кінець – 4-7 хв після замішування. Після однієї доби твердіння напружувальний цемент має міцність при стиску не менше 15 МПа, а через 28 діб твердіння – 50 МПа.
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   19

Схожі:

Яцківський Л. Ю., Зеркалов Д. В. З57 Транспортне забезпечення виробництва. Навчальний посібник
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів напряму “Транспортні технології” вищих навчальних...
ББК Ш 141. 14 9
...
ЗАГАЛЬНИЙ КУРС Рекомендовано Міністерством освіти і науки України...
Маляренко В. А. Енергетичні установки. Загальний курс: Навчальний посібник. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 287с з іл
ПРАКТИЧНИЙ КУРС АНГЛІЙСЬКОЇ МОВИ Навчальний посібник з практики усного...
Практичний курс англійської мови (англійською та українською мовами). Навчальний посібник з практики усного та письмового мовлення...
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Рекомендовано...
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Є. Тихомирова Зв’язки з громадськістю Рекомендовано Міністерством...
Посібник містить питання до самоконтролю та список літератури, що сприятиме глибшому засвоєнню матеріалу
Демський Е. Ф. Адміністративне процесуальне право: Навчальний посібник...

Цукровий діабет, класифікація, етіологія, патогенез, клініка, діагностика
НАВЧАЛЬНИЙ МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК ДЛЯ СТУДЕНТІВ 4 КУРСУ ЗА ПРОГРАМОЮ ВНУТРІШНЯ МЕДИЦИНА
№1: Сутність, роль та методологічні основи менеджменту 9
Навчальний посібник для студентів напрямів 100400 «Транспортні технології» і 050200 «Менеджмент організацій»
П. С. Дудик Комунікативно- стилістичні якості мовлення
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка