ГЛАВА I ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ
Склад та властивості портландцементу. Портландцементом називається в'яжуча речовина, що твердне у воді та на повітрі, одержуване шляхом спільного тонкого подрібнення клінкеру та необхідної кількості гіпсу та добавок.
Клінкер отримують в результаті випалу до спікання сировинної суміші, що складається з вапняку та глини або деяких інших матеріалів (мергеля, нефелінового шламу, доменного шлаку), взятих у співвідношенні, яке забезпечує утворення клінкеру силікатів кальцію, алюмінатної та алюмоферитної фаз. Клінкер - один з найважливіших компонентів портландцементу, від його складу залежать основні властивості цементу, отриманого на його основі.
Портландцемент (ГОСТ 10178-76) випускають без добавок або з активними мінеральними добавками, що відповідають вимогам ОСТ 21-9-74.
До основних властивостей портландцементу відносяться: міцність (активність), терміни схоплювання, рівномірність зміни обсягу, тонкість помелу, щільність, водопотреба, водовідділення, морозостійкість, тепловиділення, зчеплення зі сталевою арматурою.
Міцність - властивість матеріалів у певних умовах і межах, не руйнуючись, сприймати ті чи інші навантаження. Міцність цементу залежить від його здатності твердіти при змішуванні з водою в міцне каміння.
По механічній міцності портландцемент підрозділяється на чотири марки: 400, 500, 550 і 600. Марка цементу визначається межею міцності при згинанні зразків-балочок розміром 40 X Х40Х160 мм і межею міцності при стисканні їх половинок. Зразки-балочки виготовляють із розчину пластичної консистенції складу 1:3 згідно з ГОСТ 310.4-76 і випробовують через 28 діб. з моменту виготовлення. Межа міцності виражається в кгс/см2 і для марок 400, 500, 550 і 600 відповідно становить при стисненні 400,500, 550 та 600 кгс/см2 та при вигині 55, 60, 62 та 65 кгс/см2.
Терміни схоплювання портландцементу визначають під час випробування тесту нормальної густоти. Нормальна густота цементного тесту характеризується кількістю води замішування, вираженим у відсотках від маси цементу. Відповідно до ГОСТу 10178-76 початок схоплювання портландцементу має наступати не раніше 45 хв, а кінець - не пізніше 10 год від моменту замішування його водою. Якщо цемент швидко схоплюється, то перш, ніж його встигнуть використати, він вже перетворюється на каменеподібне тіло. При повільному схоплюванні цементу уповільнюються темпи будівництва.
На швидкість схоплювання портландцементу впливають також його мінералогічний склад (швидше за інших мінералів гідратується трикальцієвий алюмінат)^ якість випалу клінкеру (цемент з перепаленого клінкеру схоплюється повільніше, а з недопаленого-швидше, ніж цемент нормального випалу), тонкість помелу схоплювання цементу), кількість води при замішуванні (підвищена кількість води уповільнює процес схоплювання), температура навколишнього середовища (при підвищенні температури процес схоплювання прискорюється, а при зниженні - уповільнюється).
Якщо цемент після вилежування не має рівномірності зміни об'єму, то його не можна застосовувати в будівництві, так як можуть з'явитися шкідливі напруги і бетон зруйнується.
Тонкість помелу портландцементу впливає швидкість його схоплювання і твердіння. Чим тонше подрібнено цемент, тим вища його міцність, особливо в початковий період твердіння. Відповідно до ГОСТ 10178-76 тонкість помелу повинна бути такою, щоб при просіюванні проби цементу крізь сито з сіткою № 008 проходило не менше 85% маси проби, що просівається.
Тонкість помелу характеризується також питомою поверхнею,т. е. сумарною поверхнею всіх частинок, що містяться в 1 кг цементу. У звичайного портландцементу питома поверхня, визначена шляхом повітропроникності на приладі ПСХ-4, зазвичай становить 250-300 м2/кг (2500-3000 см2/г).
Щільність портландцементу коливається в межах від 3000 до 3200 кг/м3.
Водопотреба цементного тесту. Вода, що додається до цементу при замішуванні, необхідна для нормального перебігу хімічних процесів, що відбуваються при твердінні цементу, і для надання свіжоприготовленого цементного розчину або бетону рухливості (пластичності, плинності), що забезпечує щільність його укладання у форму або опалубку.
Водопотреба портландцементу порівняно невелика: для отримання тесту нормальної густоти потрібно 21-27% води. Водопотреба різних портландцементів залежить від їхнього мінералогічного складу, тонкості помелу, присутності активних мінеральних добавок, що допускаються ГОСТ 10178-76, або шлаків та деяких інших факторів.
Зменшити водопотребу та збільшити пластичність портландцементу можна шляхом введення пластифікуючих органічних та неорганічних поверхнево-активних речовин, наприклад сульфітно-дрожжевої бражки.
При випаровуванні води, що відокремилася, утворюється додаткова кількість пір, що полегшують проникнення агресивної води в глибину бетону. Водовиділення можна значно зменшити введенням у розчинні та бетонні суміші активних мінеральних добавок (трепелу, опоки), а також шляхом застосування деяких поверхнево-активних речовин.
Морозостійкість цементних розчинів і бетонів - здатність чинити опір поперемінному їх заморожуванню та відтаванню в прісній або морській воді. Вода при замерзанні перетворюється на лід, при цьому вона збільшується в обсязі приблизно на 8%.створює тиск на стінки пір, порушує структуру розчину або бетону і в кінцевому результаті призводить до його руйнування.
При зниженні вмісту у клінкері трикальцієвого алюмінату ЗСаО-АЬОз та підвищенні активності (міцності) цементу морозостійкість цементних розчинів та бетонів збільшується. Щоб підвищити морозостійкість, застосовують добавки, що залучають повітря: абієтат натрію — продукт нейтралізації (омилення) абієтинової смоли (вінсолу), омилений (нейтралізований) деревний печ і деякі інші. Морозостійкість бетонів, виготовлених із застосуванням портландцементу, значно вища, ніж з використанням шлакопортландцементу та пуцоланово-io цементу.
Тепловиділення. У процесі затвердіння портландцемент виділяє тепло. Якщо тепло виділяється дуже повільно, це зазвичай не викликає виникнення тріщин в бетоні. Якщо цей процес протікає порівняно швидко, то застосовувати цей цемент для зведення потужних споруд годі було. Кількість тепла, що виділяється за 28 діб. твердіння окремими клінкерними мінералами, коливається в межах від 167,6 Дж/г для дво-кальцієвого силікату 2Ca0-Si02 до 879,9 Дж/г для трикальцієвого алюмінату ЗСаО-А12Оз- Крім того, на кількість тепла, що виділяється при твердінні портланд тонкість його помелу, кількість води замішування та температура навколишнього середовища.
Кількість тепла, що виділяється при твердінні, можна зменшити шляхом підбору відповідного мінералогічного складу портландцементу, а також за допомогою введення деяких подрібнених активних мінеральних та інертних добавок.
Застосування портландцементу. Портландцемент використовують головним чином для бетонних та залізобетонних конструкцій у надземних, підземних та підводних спорудах. Портландцемент марки 400 рекомендуєтьсявикористовувати для монолітних бетонних та залізобетонних деталей, портландцемент марок 500, 550 і 600-для високоміцних збірних звичайних і попередньо напружених залізобетонних конструкцій, а також для монолітних залізобетонних споруд.
Властивостіроманцементу. РОЗДІЛ 5.ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. Клінкер, його хімічний і мінеральний склад . Аліт. Бєліт.Властивостііобластізастосуванняглиноземистогоцементу. РОЗДІЛ 15.
В'яжучівластивостіпортландцементузумовленіособливостямихімічних сполук, що входять до складу клінкеру. За хімічним складом клінкер представлений наступними сполуками.
При отриманніпортландцементівіз заданими спеціальнимивластивостямивикористовуютьнаступні основні шляхи: 1) регулювання мінеральногоскладутаструктурицементногоВластивостііобластізастосуванняглиноземистогоцементу.
Застосуванняшвидкотвердіючогопортландцементупри зведенні споруд з монолітного бетону дозволяє При зберіганні протягом 1. 2 місяці БТЦ втрачаєвластивістьшвидко тверднути і набирає міцність, як звичайнийпортландцемент.
Властивостіпортландцементузалежать від його хіміко-мінералогічногоскладута тонкощі помелу. Нижче наведено основнівластивостііпоказникипортландцементу.