Вся электронная библиотека >>>

 Цемент  >>>

 

 

Специальные цементы


Раздел: Строительство

 

Сульфатно-шлаковый цемент

  

В 1928 г. П. П. Будников установил, что сернокислый кальций при наличии щелочной среды возбуждает гидравлические свойства гранулированных доменных шлаков. Им был предложен новый вид цемента — шлаковый бесклинкерный, получаемый путем совместного тонкого помола гранулированного доменного шлака с сульфатом кальция и обожженным при определенной температуре доломитом. В последующем он разработал другой вид сульфатно-шлакового цемента — гипсошлаковый, для получения которого в качестве щелочного возбудителя применяется известь либо цементный клинкер.

Сульфатное возбуждение вызывается различными модификациями сернокислого кальция. Однако, как показали исследования, самый качественный сульфатно-шлаковый цемент получается при использований ангидрита, желательно искусственного, получаемого обжигом при температуре около 973 К, либо так называемого высокообожженного гипса — продукта обжига при 1173—1273 К- Преимущества этих разновидностей сернокислого кальция, как нам представляется, в том, что они легче подвергаются тончайшему помолу в шаровых мельницах, не налипают на мелющие шары и бронефу- теровку мельницы. Помимо того, высокообожженный гипс содержит некоторое количество свободной извести.

Для нормального твердения сульфатно-шлакового цемента наиболее благоприятна концентрация оксида кальция — до 0,2 г/л при основных шлаках и до 0,4—0,5 г/л при кислых шлаках. При повышенном содержании оксида кальция в жидкой фазе твердеющего цемента возможно так называемое «гипсовое разбухание» в результате запоздалого образования гидросуль- фоалюмината кальция в твердой фазе, в силу меньшей растворимости глинозема. Для получения качественного сульфатно-шлакового цемента при применении основного гранулированного доменного шлака ограничивают дозировку извести примерно 1%, цементного клинкера должно быть примерно 5% либо немного более высокий процент обожженного доломита. При использовании же кислых доменных шлаков содержание цементного клинкера может быть доведено до 10%, приемлем и полностью обожженный доломит, в который входит в активной форме также оксид кальция.

Твердение сульфатно-шлакового цемента протекает в среде, содержащей ионы SO4-, а также указанную концентрацию Са2+ и ОН~, создаваемую известью или клинкером в составе цемента; поверхностные слои шлаковых частиц корродируются в этой среде и на них образуются гидросиликаты кальция .серии CSH(B) и гид- росульфоалюминат кальция; появление этого многоводного соединения способствует разрыву поверхностной пленки шлака и дальнейшей диффузии указанных ионов в глубь шлакового зерна.

Важно, чтобы формирование новообразовании кристаллических гндросульфоалюмниатов кальция заканчивалось в начальный период твердения, когда цемент

ный камень обладает еще пластическими свойствами и объемные изменения, возникающие при их кристаллизации, не нарушают структуру камня. Наблюдения показали, что при наличии в составе цемента даже 20% гипса и содержании в шлаке 20% глинозема, сульфат кальция исчезает из жидкой фазы через 24—48 ч; если же в шлаке около 10% глинозема, то связывание сульфата кальция наступает через 72—144 ч. Следовательно, происходит довольно быстрое химическое связывание сульфата кальция, скорость протекания которого зависит от содержания глинозема.

Для выявления рационального содержания А1203 в шлаке следует рассмотреть результаты исследования системы СаО — AI2O3 — CaS04 — Н20. Установлено, что при концентрации извести в жидкой фазе в 0,2 г/л' устойчивыми будут соединения ЗСаО• А1203* 3CaS04* Х31Н20; ЗСа0.А1203'6Н20; А1203-ЗН20 при концентрации же извести в 0,458 г/л — 3Ca0-Al203-3CaS04- • 31Н20; ЗСаО-А120з- CaS04- 12Н20; А1203-ЗН20. Поэтому крайне важно и целесообразно иметь избыток глинозема в химическом составе шлака по сравнению со стехиометрическим количеством, необходимым для полного химического связывания сульфата кальция и образования гидросульфоалюмината кальция.

Следует ли стремиться к высокому содержанию глинозема в шлаке и, соответственно, к повышенному количеству сульфата кальция? Это нужно решать в зависимости от прочности и других важнейших строительных свойств, которые обусловливаются компонентным составом цемента. В сульфатно-шлаковых цементах образование гидросульфоалюмината кальция способствует быстрому появлению кристаллических новообразований и кристаллического сростка высокой прочности. Однако исследовательские работы, проведенные в последнее время, свидетельствуют о недостаточной в некоторых случаях стойкости этого соединения. По некоторым данным гидросульфоалюмипат кальция в составе цемента устойчиво сохранялся при твердении в воде в течение восьми лет. При твердении же на воздухе в особенности при несколько повышенной температуре происходит потеря воды гидрос'ульфоалюминатом при частичном его разложении и выделении двуводного сернокислого кальция. В то же время существует природная, следовательно, устойчивая форма гидросульфоалюмината кальция — «эттрингит», найденный в лаве в Эттрингене (США).

Неустойчивость гидросульфоалюмината кальция проявляется у сульфатно-шлакового цемента в виде шелушения (разрыхления) поверхности. По-видимому, значительную роль тут играет углекислота воздуха, воздействие которой приводит к разложению гидросульфоалюмината кальция на поверхности затвердевшего цемента. Кюль отмечает, что отрицательное действие углекислоты особенно заметно на цементах с низким содержанием извести, к которым он относит глиноземистый и сульфатно-шлаковый цементы. Под воздействием углекислоты происходит, по его мнению, перевод гидроксида кальция в СаСОз и снижение концентрации извести в жидкой фазе в такой степени, что нарушаются условия нормального твердения. Несколько повысив содержание дозировки клинкера (при допустимой концентрации извести в жидкой фазе), существенно уменьшают шелушение, причем у цементов, изготовленных на базе низкоалюминатных шлаков, шелушение ничтожное.

Наши работы показали, что если исходить из теоретически полной гидратации шлака, в котором 16%' А1203, 31% Si02, 45% СаО и 12% сульфата кальция (в расчете на безводное вещество) и несколько процентов клинкера, то при концентрации извести в жидкой фазе 0,2 г/л количество гидросульфоалюмината кальция и сопутствующих ему алюминатов в твердеющем цементе может составлять около 50%. Если в цементе присутствуют быстро гидратирующиеся глинозем и и сульфат кальция, то при определенной щелочности среды образуется кристаллический сросток, обусловливающий быстрое нарастание прочности цемента и обеспечивающий ее дальнейший рост за счет образования гидросиликатов кальция. Изменяя - соотношение между силикатной частью и глиноземосодержащими компонентами цемента и определив нужную удельную поверхность, можно экспериментально подобрать такой состав цемента, который обеспечит получение высококачественного стойкого во времени вяжущего.

Сульфатно-шлаковый цемент получают совместным помолом шлака, ангидрита (либо гипса) и клинкера; возможен и раздельный помол компонентов при использовании цемента на месте его получения. Рационален мокрый помол, который позволяет получать цемент с особо высокой удельной поверхностью, примерно 4000—4500 см2/г (такой цемент связывает при гидратации больше воды, чем шлакопортландцемент либо портландцемент), поэтому бетонная смесь должна иметь сравнительно более высокое водоцементное отношение (примерно 0,5). Цемент весьма чувствителен к повышенному содержанию заполнителей из-за сравнительно малой пластичности. Чтобы предохранить его от снижения активности при длительных перевозках и хранении, необходимо применять в качестве щелочного возбудителя клинкер, а не известь. Ее можно использовать лишь в качестве добавки, не превышающей 1%, если необходимо восстановить качество цемента при длительном его хранении. Прочность сульфатно-шлакового цемента соответствует маркам 300 и 400.

Сульфатно-шлаковые цементы характеризуются пониженной теплотой гидратации. Экзотермия их составляет к семи суткам 100,8—189 Дж/г, что весьма ценно при использовании в массивных сооружениях, тем более, что они выделяют тепло преимущественно в первые дни твердения. Установлена высокая стойкость цемента в морской воде, растворах Na2S04, MgS04, AI2(S04)3, (NH4)2S04, гуминовой кислоте и др. Сульфатно-шлаковые цементы особо чувствительны к повышенной дозировке извести, поэтому их нельзя смешивать с другими видами портландцемента либо с известью или загрязнять. Сульфатно-шлаковые цементы целесообразно применять в бетонных п железобетонных конструкциях подземных, наземных и подводных сооружений, в том числе и подвергающихся действию сульфатных вод.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Специальные цементы

 

Смотрите также:

 

Сульфатно-шлаковый цемент. Бетоны и растворы...

Обычно сульфатно-шлаковый цемент содержит 80— 85 % шлака, 10—15 % ангидрита или двуводного гипса, до 5 % портландцементного клинкера или 2 % извести.

 

Сульфато-шлаковый цемент. Специальные цементы

Сульфатно-шлаковый цемент получают путем совместного тонкого помола смеси из 80—85% гранулированного шлака с 10—15% сульфата кальция...

 

Сульфатно-шлаковые цементы — это гидравлические вяжущие вещества...

Известково-шлаковые цементы по прочности уступают сульфатно-шлаковым.
Получают их, в основном, так же как известково- и сульфатно-шлаковые цементы.

 

Сульфатно-шлаковые цементы

Кроме того, избыток гипса может вызвать в дальнейшем сульфатную коррозию цементного камня.
{Сульфатно-шлаковый -цемент является медленнотвердеющим вяжущим веществом.

 

...сульфатно-шлакового и известково-шлакового цемента...

Шлаки и шлаковые цементы.
Сульфатная активизация шлаков отличается от щелочной тем, что сульфат кальция непосредственно взаимодействует с глиноземом...

 

ЦЕМЕНТ. Виды цемента: портландцемент, пуццолановые, шлаковые...

Сульфатно-шлаковый цемент изготовляется двух видов: гипсошлаковый, состоящий из шлака, гипса или ангидрита, портландцемента или извести; шлаковый бесклинкерный...

 

ШЛАКОВЫЙ ЦЕМЕНТ. Сырье для шлакового цемента

Сульфатно-шлаковый цемент получают путем совместного тонкого помола смеси из 80—85% гранулированного шлака с.

 

Шлаковые цементы. Шлакопортлаидцемент. Активность обычных...

Шлаки и шлаковые цементы.
Механизм взаимодействия шлакового стекла с водой под воздействием щелочной и сульфатной активизации уже разобран ранее.