Технические характеристики ПЦ и его применение

Характеристики ПЦ можно разделить на 2 группы:

1) минералогический состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов. Минералогический состав рассчитывают на основании хим. анализа;

2) вещественный состав выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок. Он приводится в паспорте.

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем просеивания предварительно высушенной навески цемента через сито 008. Остаток должен быть не более 15%.

Наряду с ситовым анализом для оценки дисперсности пользуются удельной поверхностью (суммарная площадь всех зерен цемента, содержащихся в единице массы). Обычно она составляет 250-300 м²/кг.

Плотность ПЦ (без добавок) – 3050-3150 кг/м³, а насыпная плотность зависит от уплотнения, у рыхлого – 1100, у сильно уплотненного - 1600 кг/м³.

Водопотребность определяется количеством воды, необходимой для получения теста нормальной густоты в %.

Нормальной густотой цементного теста считают такую подвижность, при которой пестик прибора Вика, погружаясь в течение 30 с в тесто, не доходит до дна на 5-7 мм.

Водопотребность ПЦ находится в пределах 22-28%.

Сроки схватывания определяют в тесте нормальной густоты. Начало схватывания характеризуется временем, когда игла прибора Вика не доходит до дна на 1 мм, должно быть не ранее 45 мин, а конец, когда игла погружается на 1 мм – не позднее 10 ч от начала затворения.

Замедлить схватывание можно: фосфатами; нитратами калия, натрия, алюминия.

Ускорители: хлориды натрия, калия; поташ; жидкое стекло.

Равномерность изменения объема вызывается местными деформациями, которые зависят от расширения СаО при гидратации и MgO. По стандарту равномерность изменения объема определяется на образцах лепешках через 24 часа, предварительно выдержанными во влажных условиях, а затем кипятившихся в течение 3 ч. На них не должно быть трещин и искривлений.

Активность и марка цемента ПЦ определяют испытанием стандартных образцов балочек размером 4*4*16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции (Рк = 106-115 мм), твердевших в нормальных условиях (t = 20±2⁰С, w = 95-100%) через 28 суток. Образцы испытываются на изгиб, а затем половинки на сжатие.

Активностью называют предел прочности при сжатии половинок балочек в возрасте 28 суток. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе ПЦ бывает М400, 500, 550, 600.

Тепловыделение. Гидратация сопровождается выделением тепла. В тонких бетонных конструкциях тепло быстро рассеивается и не вызывает существенного разогрева бетона. Однако в массивных конструкциях за счет тепловыделения внутренняя часть может на 40⁰С превысить наружную температуру. Возникающие при этом температурные напряжения могут вызывать растрескивание конструкции. Борьба с этим явлением осуществляться следующим образом:

- использование низкотемпературных цементов;

- снизить расход цемента в бетоне; - искусственное охлаждение.

Тепловыделение зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. C₃А и C₃S имеют высокие тепловыделения. Увеличение тонкости помола ПЦ увеличивает тепловыделение первые 7 сут.

Для массивных конструкций содержание алита не должно превышать 40-50%, а С₃А – 7%, тонкость помола не более 300 м²/кг.

Специальные виды цементов

Быстротвердеющий ПЦ (БПЦ). Для его получения требуется клинкер определенного минералогического состава, а именно C₃S и С₃А должно быть не менее 60-65%, увеличивают тонкость помола до 350-400 м²/кг.

БПЦ выпускают марок 400, 500, он отличается повышенной прочностью через 3 сут. твердения. Применяют в производстве сборного ж/б, в зимних работах. Нельзя применять в массивных конструкциях, конструкциях, подвергающихся сульфоалюминатной коррозии.

Сульфатостойкий ПЦ получают из клинкера нормированного мин. состава: C₃S ≤ 50%; С₃А ≤ 5%; С₃А + C₄AF ≤ 22%; MgO ≤ 5%. В нем не допускаются АМД. Выпускается марок 400. Предназначен для получения бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.

ПЦ с органическими добавками. ПАВ делят на 4 группы: гидрофилизирующие, гидрофобизирующие, воздухововлекающие и комплексные.

К гидрофилизирующим (гидрофильные) относятся ЛСТ, С-3 и т.д. Принцип действия этих добавок – адсорбируясь на поверхности зерна цемента, гидрофилизует его, т.е. уменьшает их смачиваемость водой. Одновременно ослабляются силы взаимного сцепления между частицами. В результате повышается пластичность теста.

К гидрофобизирующим относятся Мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, кремнеорганические жидкости (ГКЖ 10, 11). Эти добавки, адсорбируясь на цементе так, что их углеводородные радикалы обращены наружу. Они не смачиваются водой и придают цементу гидрофобные свойства.

Из воздухововлекающих добавок (микропенообразователей) древесный пек, СДО. Они образуют при перемешивании пену, вовлекая воздух, снижая тем самым трение между частицами, и вследствие этого разжижается тесто.

Комплексные – это состоящие из смеси вышеперечисленных добавок.

Пластифицированный ПЦ получают введением при помоле до 0,25 % ЛСТ (считается сухое вещество). В отличие от обычного ПЦ он при одинаковой воде затворения придает бетонам большую подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения В/Ц и повышения плотности, прочности, морозо- и атмосферостойкости, водонепроницаемости. Или для снижения расхода цемента на 10-15%.

Гидрофобный ПЦ получают введением при помоле 0,1-0,2% гидрофобных добавок. Он обладает пониженной (п сравнению с обычным) гидроскопичностью (в течение 5 мин не должен взаимодействовать с водой), лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Он также пластифицирует бетоны, повышает морозостойкость и водонепроницаемость.

Белый и цветной ПЦ. Белый ПЦ получают из клинкера строго нормативного состава в отношении содержания окрашивающих окислов АМД (белого диатомита не более 6%) и гипса, чтобы не образовывались высолы. Темный цвет имеет С₄AF за счет оксидов железа. Белый ПЦ изготавливают из сырья, содержащих не более 0,3-0,45% железа, содержание C₄AF в клинкере не более 1-5%. Весь технологический процесс протекает без загрязнения железом. Мелющие тела и бронефутеровка мельниц выполняется из фарфора. Выпускается марок 400 и 500, по степени белизны бывает 3 сорта: БЦ-I, Б-II и БЦ-III, эталон белизны BaSO₄.

Цветные цементы получают совместным помолом белого ПЦ и минеральных пигментов.

Дорожный ПЦ предназначен для покрытия дорог и аэродромов R_ИЗГ ≥ 4 МПа, марка не менее 500. Повышение R_ИЗГ достигается увеличением C₃S и C₄AF, сопротивление истирающим воздействием заметно возрастает с увеличением C₃S и уменьшением C₂S. Можно вводить до 15% шлака, что повышает морозостойкость. Начало схватывания не ранее 2 ч.