Вся электронная библиотека >>>

 Цемент  >>>

 

 

Специальные цементы


Раздел: Строительство

 

Сульфатостойкие портландцементы

  

Технологическая схема производства сульфатостойких портландцементов не отличается от технологии получения портландцемента, однако при их выпуске осуществляется особо строгий производственный контроль. При подборе химико-минералогического состава сульфатостойкого портландцемента учитывали результаты исследований коррозиеустойчивости цементов различного состава при твердении в агрессивных средах.

Для повышения стойкости цемента при действии сульфатных растворов большое значение имеет минералогический состав исходного клинкера. Исследования С. Д. Окорокова показали, что сульфатостойкость портландцемента достигается при пониженном содержании С3А и умеренном количестве C3S. Исследовалась корро- зиеустойчивость синтетических клинкерных минералов в растворах сульфатов натрия, кальция и магния; показателем явилось.время, необходимое для получения опасного расширения]/до 0,5% особо тощих цементных растворов состава lTfO при 2ГС ( 15) .

Данные, приведенные в таблице, показывают, что C3S и C2S корродируются в растворе MgS04, но устойчивы в других сульфатных растворах, причем C2S оказывается более стойким, чем C3S. Добавка к каждому из этих силикатов кальция 20% С3А, хотя это и больше обычного его содержания в портландцементе, значительно ускоряет деформацию расширения; в меньшей

степени это проявляется при добавке C4AF. Хотя для исследования применялись весьма тощие смеси (1:10), что резко ускоряет коррозию, но результаты показывают, что стойкость более жирных смесей при ВЩ не выше 0,4—0,44 ненамного больше.

Роль химических факторов при сульфатной коррозии портландцемента видна из следующих данных ( 16).

Хотя выбранная концентрация ионов SOf" условна и не соответствует всей гамме анионов, например, в химическом составе морской воды, все же результаты этих исследований отчетливо показали, что существует взаимосвязь между содержанием C3S и С3А. Установлено также, что положительное влияние на сульфато- стойкость оказывает добавка 10% трепела. Можно видеть, однако, что одно лишь понижение содержания С3А в исходном клинкере не обеспечивает сульфатостой- кость портландцемента. Это объясняется тем, что при низком содержании СзА в цементе возможна не только гидросульфоалюминатная, но и гипсовая коррозия, поскольку гидратация C3S приводит к образованию значительного количества гидроксида кальция, создающего благоприятные условия для кристаллизации гипса. Так, например, цемент, содержащий 41% C3S и 5% С3А (без добавки трепела) обнаруживает при твердении в раст

воре сульфата натрия с концентрацией до 4000 мг/л большую коррозиеустойчивость, чем цемент с 3% С3А и 52% C3S, а также с 4% С3А и 48% C3S. Поэтому для снижения химической агрессии важно также по возможности уменьшать содержание C3S.

Известное значение имеет количество C4AF. Если его много, то цемент оказывается чувствительным к действию сульфатов, но он, несомненно, более устойчив, чем кристаллический С3А. При нормировании состава суль- фатостойкого портландцемента необходимо также учитывать и то, что он должен обладать повышенной морозостойкостью и пониженной экзотермией. При оценке сопротивляемости цементов попеременному действию замораживания и оттаивания при наличии сульфатной агрессии следует учитывать, что при испытаниях оттаивание образцов в агрессивной среде резко снижает показатели моростойкости. Так, например, наши исследования показали, что образец портландцементного раствора 1:3 при оттаивании в пресной воде выдерживает более 200 циклов, а при оттаивании в морской — только 30 циклов.

В теплом климате, где морозостойкость не играет заметной роли, в зонах бетона, находящихся в переменном уровне воды, происходит попеременное насыщение агрессивной водой бетона и последующее его высушивание. При этом проявляется также совокупное действие физических и химических факторов агрессии. Основная причина разрушения в данном случае кроется в действии преимущественно физических факторов, которые вызывают оседание солей агрессивной среды в порах цементного камня и их кристаллизацию, сопровождающуюся значительными объемными деформациями [51].

Повышение сульфатостойкости цементов, которое наблюдается при замене С3А на C4AF, увеличении количества стекловидного СзА за счет кристаллического С3А, введении активных минеральных добавок и пропарива- нии объясняется образованием гидрогранатов, устойчивых к действию сульфатов. Установлено, что с повышением температуры (<283 К) возможны более сильные разрушения. По данным Ф. М. Иванова с ссылкой на Наду [57], технология обжига и особенно режимы охлаждения в значительной степени влияют на сульфато- стой кость.

Пропаривание несколько улучшает, а запаривание в автоклаве значительно повышает сульфатостойкость. Проводились исследования, в которых устанавливалось время, необходимое для того, чтобы наступало расширение при твердении в сульфатных растворах цементных образцов состава 1:10, предварительно твердевших в течение 24 ч в воде, а также при обработке насыщенным паром при атмосферном и повышенном давлении.

Эти данные свидетельствуют о благоприятном влиянии тепловлажностной обработки на сульфатостойкость, так как при автоклавной обработке гидроксид кальния цемента реагирует с кремнеземом, содержащимся в заполнителях бетона; при карбонатном заполнителе тепло- влажностная обработка не повышает сульфатостойкость. Автоклавная обработка способствует также кристаллизации более стойких гидросиликатов кальция повышенной основности, а также образованию в результате гидратации клинкерного стекла гидрогранатов, общая формула которых ЗСаО(А, F)203-xSi02(6—2х)Н20, отличающихся высокой сульфатостойкостью. При этом следует учитывать, однако, что тепловлажностная обработка обычно не способствует повышению морозостойкости цементного камня.

В. И. Бабушкин [5] полагает, что разрушение бетона при действии сульфатов вызвано осмотическими силами. А. Е. Шейкин и Н. И. Олейникова [160] считают, что решающее влияние на сульфатостойкость оказывает относительный объем, занимаемый в цементном камне макропорами. Относительно низкую сульфатостой-кость можно повысить введением золы-уноса. Сульфа- тостойкие цементы обладают по сравнению с обычным повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотер- мией при замедленной интенсивности твердения в начальные сроки.

Исследования Ф. М. Иванова и Г. С. Рояка явились основанием для разработки сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками [53]. Цементная промышленность выпускает сульфатостойкие цементы, которые по вещественному составу подразделяются на сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент. Чтобы определить пригодность активных минеральных добавок для получения сульфатостойких портландцементов, измеряют расширение образцов цемента с исследуемой добавкой, твердевшего в агрессивных средах.

Сульфатостойкие портландцемента характеризуются более низким выделением тепла при гидратации и применяются, главным образом, в массивных элементах

гидротехнических сооружений, где требуется пониженная экзотермия [155]. В некоторых странах выпускаются специальные низкотермичные цементы; у нас сульфато- стойкие портландцемента являются и низкотермичными, поскольку содержание в них наиболее «термичных» клинкерных фаз — С3А и алита ограничивают за счет соответствующего увеличения количества белита и алю- ;.:оферрита кальция.

Объем производства этих видов цемента ограничен в связи с тем, что на большинстве цементных заводов нет глинистого компонента с низким содержанием глинозема, при котором в процессе обжига на беззольном топливе можно получать клинкер, содержащий менее 5% ЗСа0-А1203. Сложность задачи получения сульфатостой- кого клинкера состоит еще в том, что в нем ограничивается и содержание C4AF, так что количество оксида железа в клинкере должно быть также умеренным.

Удельная поверхность цемента должна быть обычной (2500—3000 см2/г). Следует обеспечить получение цементного камня, отличающегося пониженной усадкой, а также высокой плотностью и водонепроницаемостью и соответственно повышенной морозостойкостью и суль- фатостойкостью. Заметное влияние на повышение морозостойкости сульфатостойких портландцементов при испытании в бетоне оказывают длительность предварительного твердения до начала испытаний, значение В/Ц и удельный расход цемента. А. М. Подвальный, развивая представления о морозном разрушении бетона, показал, что увеличение объема цементного камня в бетоне приводит к повышению его морозостойкости [158].

В особо суровых условиях попеременного замораживания и оттаивания в морской воде при большой частоте циклов для достижения высокой морозостойкости в состав цемента или бетона вводят добавки. Это поверхностно-активные вещества: сульфитно-дрожжевая бражка, мылонафт, смола нейтрализованная воздухововле- кающая (СНВ), 50%-ная кремнийорганическая эмульсия ГКЖ-94 И др. При испытании пропаренных образцов бетона на сульфатостойком портландцементе в суровых условиях Баренцева моря были получены весьма благоприятные результаты при введении в его состав 0,01—0,05% СНВ от массы цемента. Аналогичный эффект получен в тех же условиях агрессии при применении 0,04—0,08% добавки ГКЖ-94. Особо высокая моро- зостойкость достигается при комплексных добавках СДБ и ГКЖ-94, СДБ и СНВ.

Сульфатостойкий портландцемент предназначается для бетонных и железобетонных конструкций наружных* зон гидротехнических и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии, при систематическом многократном попеременном замораживании и оттаивании либо увлажнении и высыхании. Например, для бетонов Братской ГЭС использовали цемент с расчетным содержанием C3S — 50 ±5% и СзА менее 8%. Теплота гидратации лимитировалась 251,4 Дж/ч за 7 сут твердения. Содержание щелочей в портландцементе не превышало 0,6% (в пересчете на Na20) для предупреждения коррозии бетона в случае попадания в состав заполнителей бетона пород, способных к взаимодействию со щелочами цемента. Для подводных частей морских' и океанских сооружений технически более рационально' и экономично применять сульфатостойкий шлакопорт- ландцемент. Нормативными документами допускается применение сульфатостойкого портландцемента в бетонах различной плотности для напорных и безнапорных сооружений при различной степени фильтрации грунта и агрессивности жидкой среды, характеризуемой высокой концентрацией ионов SC>4~.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Специальные цементы

 

Смотрите также:

 

Сульфатостойкий портландцемент. Виды портландцементов....

Такой цемент известен как сульфатостойкий портландцемент. Специального Британского стандарта для этого цемента не существует, и считают...

 

СУЛЬФАТОСТОЙКИЕ ЦЕМЕНТЫ - ГОСТ 22266. Сульфатостойкие...

По вещественному составу сульфатостойкие цементы подразделяют на виды; сульфатостойкий портландцемент...

 

Сульфатостойкие портландцементы - пуццолановый портландцемент...

По ГОСТ 22266—76 (с изм.), к группе сульфатостойких цементов относятся: сульфатостойкий портландцемент (без добавок); сульфатостойкий портландцемент с...

 

...бетонов. Виды цементов. Сульфатостойкий цемент портландцемент

Сульфатостойкий цемент (портландцемент). Сульфатостойкий цемент отличается от обычного повы

 

ЦЕМЕНТ. виды цемента — сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ)...

• указание вида цементасульфатостойкий портландцемент (ССПЦ), сульфатостойкий портландцемент с
сульфатостойкий портландцемент 500-Д20-ПЛ ГОСТ 22266-94