Коррозия цементного камня под действием агрессивных вод.

Структурное состояние цементного камня могут растворяться или вступать в химическое взаимодействие, продукты химической реакции или вымываются или увеличиваются в объеме.

Виды коррозии:

1. коррозия мягкими водами- малое содержание солей. Происходит растворение Са(ОН) и разрушаются кристаллы цементного камня.

2. коррозия водами содержащие свободные кислоты (бетонные сооружения). Свободные кислоты ускоряют ускорение Са(ОН) идет химическое взаимодействие с образованием легко растворимого хлористого кальция.

3. коррозия водами соединяющая агрессивную углекислоту

Сначала

Затем - бикарбонат кальция (легко растворяется в воде). 4. магнезиальная коррозия

- растворяется, вымывается. Mg(OH) - камень осаждается в порах бетона.

5.коррозия водами содержащая сульфаты (соли серной кислоты). Природный гипс- увеличение в объеме на 1%, что вызывает разрушение цементного камня.

Защита от коррозии.

1. правильный выбор типа цемента

2. изготовление особо-плотных бетонов

3. введение специальных добавок

4. создание защитных покрытий.

 

12. Специальные ПЦ: БТЦ, сульфатостойкий, гидрофобный и пластифицированный, белый и цветные (получение, свойства, применение):

Варьируя минералогическим составом клинкера, тонкостью помола и вводя различные добавки, можно создать цементы, облад. заданными качествами:

1). Быстротвердеющий ПЦ (БТЦ) – отличается интенсивным твердением в начальный период(3суток), затем скорость твердения замедляется к 28 сут прочность-> к прочности станд. ПЦ. Получается за счет повышенного содержания в клинкере быстротверд. минералов C3S(50-6-%), C3A(8-12%), повышенное содержание двуводного гипса. Скорость нарастания прочности цементного камня можно увеличить путем введения добавок – хлористый кальций, сол.кислота. Применение – изготовление сборных жел-бет конструкций на высокопрочных бетонах. Недостатки: быстрая потеря активности (до 22%в мес.), значительное тепловыделение(нельзя бетонировать массивные сооружения), пониженная стойкость в средах.

2). Сульфатостойкий – получают при совместном тонком помоле клинкера спец.состава с гипсом до 8%. Состав:трехкальциевый силикат C3S <50%, трехкальциевый алюминат C3A <5%, оксид магния <5%, Повышенная стойкость бетона к сульфатной коррозии, выпускается марки 400. Исп. для ж/бет конструкций, подземных и подводных частей здания, для бетонов повышенной морозостойкости.

3). гидрофобный – ПЦ, сод. гидрофобизир. добавки (асидол, мылонафт). эти добавки адсорбируясь на поверхности зерен цемента, образуют тонкие водоотталкивающие пленки. Могут длительно находится на воздухе с повыш. влажностью. При перемешивании бетонной смеси целостность пленки нарушается. Исп. также как и ПЦ.

4). Пластифицированный получают при совместном помоле клинкера и пласт. акт. добавки. Обычно ССБ(сульфитно спирт. борда) или СДБ(сульф-дрожжев барда). При введении 0.15-0.25% от массы цемента не меняются сроки схватывания, скорость твердения, прочность, но подвижность цементного теста становится выше, а НГЦТ пониж., что улучшает удобоукладываемость.

5). Белый. сырье – чистые известняки и белые глины, обжигают на газовом топливе.

Цветные – совм. помол клинкера белого ПЦ и светостойк. пигментами. для цвета исп. охру, жел.сурик, оксид хрома и марганца. М400 и 500. исп. для архитек – отдел. работ, облицовка, цв.полосы на дороге.

 

13. Портландцементы с высоким содержанием АМД: пуццолановый и шлакопортладцемент.

Портландцемент - вяжущее вещество, обладающее гидравлическими свойствами, состоящее из портландцементного клинкера, гипса и добавок.ПЦ получают обжигом при t=1400 во вращающихся печах с последующим помолом. Производство ПЦ, основные операции состоят из этапов: 1.Добыча сырья и приготовление смеси. 2.Обжиг сырьевой смеси(получ цементного клинкера). 3.Помол клинкера с гипсом и др добавками в тонкий порошок, это и есть цемент.

АМД (активные минеральные добавки)-такие природные и искусственные вещ-ва,которые при смешивании с известью в порошке и затворении водой, образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердение под водой.АДМ делятся на:природные(пеплы,пемзы) и искусственные(топливные золы и шлаки,гранулированные доменные шлаки).

Пуццолановый ПЦ -гидравлическое вяжущее, твердеющее и в воде,и во влажных условиях, получаемое совместным помолом клинкера, гипса;аккив минер добавки вулканического или осадочного происхождения в кол-ве >20%.При твердении пуццол.ПЦ активные составляющие минер.добавки связывают гидроокись Са образующуюся в результате диссоциации 3СаО*SiO2 в труднорастворимый в воде однокальциевый гидросиликат Ca(OH)2+SiO2+nH2O=CaO*SiO2*(n+1)H2O. Эта реакция протекает длительно и требует влажных условий.

Существует две технологии производства пуццолановых портландцементов: когда измельчение клинкера, гипса и минеральной добавки осуществляется при их смешивании, и когда ингредиенты измельчаются раздельно и только потом смешиваются. Пуццолановый ПЦ обладает повышенной водопотребностью(НГУТ 28-43%),поэтому бетоны на этих цементах не морозостойкие. К другим качествам пуццолановых портландцементов можно отнести их высокую связующую способность, удобство в их обработке, хорошую сцепляемость с арматурой железобетона. Также пуццолановые портландцементы обладают способностью к пластической деформации в условиях повышенной влажности. А бетоны на основе пуццолановых портландцементов отличаются высокой устойчивостью к образованию трещин. Применение: для бетонов в гидротехнич строит-ве(плотины,шлюзы), при сооруж канализационных, тоннелей, фундаментов и др подзем сооруж.

Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент, имеющие сходные физико-механические свойства, получают тонким измельчением портландцементного клинкера с повышенным количеством активных минеральных добавок. Различие этих цементов определяется видом добавки: пуццолановый портландцемент получают тонким измельчением клинкера с природной активной минеральной добавкой, а шлакопортландцемент - с доменными гранулированными шлаками. Прочность шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента несколько ниже прочности обыкновенного портландцемента; пуццолановые и шлакопортландцементы имеют марки 200, 300, 400 и 500.

Шлаковые цементы - это одна из разновидностей цементов с добавлением активных минеральных веществ, представленных доменными гранулированными шлаками.

Его получают при тонком помоле гранулированного доменного шлака и гипса (3,5%) с портландцементным клинкером. Также портландцемент можно смешать с заранее промолотым гранулированным доменным шлаком. Шлака в шлакопортланде по ГОСТу должна составлять не менее 30 и не более 60%.

Некоторые свойства шлакопортландцемента определяют его близость с портландцементом. Так в рыхлом состоянии объемная масса колеблется от 900 до 1200 кг/м³, а в уплотненном - она составляет от 1400 до 1700 кг/м³. Сходными свойствами являются водопотребность и тонкость помола. Качество шлакопортландцемента увеличивается повышением тонкости помола на 3500-4000 см²/г. Отличительной же чертой от портландцемента является замедленная скорость нарастания прочности.

Эффективному использованию шлакопортландцемента в монолитных гидротехнических сооружениях, которые не подвергаются систематическому замораживанию и оттаиванию, способствует стойкость состава цемента против неблагоприятного воздействия минерализованных вод. Также можно использовать шлакопортландцемент при сборке железобетонных конструкций.

14. Марка портландцемента и методика ее определения.

Марка портландцемента - это условное обозначение, выражающее минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных, твердевших и испытанных в условиях и в сроки, установленные нормативной документацией (ГОСТ 10178, ГОСТ310).

Марку портландцемента получают путём округления в низшую сторону до целых значений (400, 500, 550 и 600) прочностного ряда в кг/см2, определяемого соответствующим стандартом (например, в данном случае, ГОСТ 10178), величин прочности при сжатии образцов - половинок призм размером 4x4x16 см, предварительно испытанных на прочность при изгибе в возрасте 28 сут. Образцы изготавливаются (ГОСТ 310) из растворной смеси 1:3 на стандартном нормальном песке при В/Ц близком к 0,40, хранятся до испытаний в течение суток при влажности не менее 90%, а затем до 28 сут. в воде при температуре 20±2°С.

Для отнесения цемента к определённой марке, кроме нормируемых значений прочности при сжатии в возрасте 28 сут, должны быть также определены нормируемые значения прочности при изгибе, а для быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента, кроме прочности в 28 сут., также нормируемые значения прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 сут.

Кроме предусмотренных ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 и 600, производитель цемента по техническим условиям может выпускать цементы более низких (300, 200) или более высоких марок (700 и выше).

Наряду с характеристикой прочности цемента путём отнесения его к той или иной марке, нормативные документы (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108) предусматривают возможность отнесения цемента к определённому классу прочности.

Активность и марку цемента определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4X4X16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и ВЦ = 0,4, через 28 сут твердения. Образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — на сжатие.
Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок балочек, испытанных в возрасте 28 сут. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцементы подразделяют на марки М400, М500, М550 и М600. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточ-ная. Цемент, которому присвоен государственный Знак качества, должен обладать стабильными показателями прочности при сжатии: коэффициент вариации прочности для цемента М300 и М400 — не более 5 %, М500, М550 и М600 — не более 3 %.

15. Глиноземистый цемент и его разновидности (технология получения, свойства, область использования).

Глиноземистые (алюминатные) ПЦ – быстротвердеющие гидравлические вяжущие состоящие на 80-85% из мелкоосновных алюминатов кальция CaO*Al2O3.

Получают 2-мя способами: 1) в электропечах при t=1450 получают клинкер, обжигая бокситы и чистый известняк; 2) в качестве побочного продукта при получении чугуна и шлака в доменных печах, сырьем служит железная руда и известняк.

Твердение: однокальциевый алюминат взаимодействует с водой и получается: CaO*Al2O3 + 10 H2O = CaO*Al2O3*10 H2O + Q. Процесс твердения идет очень быстро – уже через 1 сутки прочность достигается 90% от марочной, которая определяется в 3-х суточном возрасте. Происходит значительное тепловыделение и разогрев за счет перекристаллизации первичных образований в более стабильные, имеющие больший объем. При гидратации однокальциевого силиката не образуется гидроокись Ca, поэтому ЦК на глиноземистом цементе отлично противостоит воздействию минерализованных вод. Глиноземистый цемент связывает 30-45% воды при НГЦТ = 23-38%.

Применение: там же где и быстротвердеющий портландцемент (изготовление сборных железобетонных конструкций на высокопрочных бетонах), а так же при аварийных работах, для тампонирования нефтяных скважин, для бетонов, подвергаемых воздействию минерализованных вод и для получения жаростойких бетонов.

Глиноземистый цемент является сульфатостойким гидроцементом и характеризуется чрезвычайно быстрым твердением и высокой прочностью и поэтом находит широкое применение в военном строительстве и аварийно-восстановительных работа, особенно гидротехнических сооружений. Глиноземистый цемент также применяется при производстве некоторых видов расширяющихся цементов.