Вся электронная библиотека >>>

 Цемент  >>>

 

 

Специальные цементы


Раздел: Строительство

 

ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ. ДРУГИЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ

Цементы с инертными минеральными добавками (микронаполнителями)

  

К таким цементам относят песчанистый, карбонатный и трехкомпонентный пуццолановый портландцемента. Песчанистый портландцемент пробовали применять за рубежом еще 50—60 лет тому назад, но производство его не получило развития. При изготовлении такого цемента путем однократного совместного помола клинкера и песка с добавкой гипса было установлено, что при обычной тонкости помола прочностные показатели снижаются в размере, равном примерно проценту содержания песка. Дальнейшие исследования показали, что лучшие результаты могут быть получены при повышенной удельной поверхности клинкерного компонента и сравнительно меньшей тонкости помола инертной добавки, так как ее дисперсность в составе смешанного (т. е. с микронаполнителем) цемента существенно не влияет на прочность растворов и бетонов нормального твердения. Повышение же удельной поверхности клинкерной составляющей положительно сказывается на прочности цемента, что позволяет в известной степени компенсировать снижение прочности от разбавления цемента инертным материалом.

Стандарта на микронаполняющие добавки нет. В ГОСТ на гидротехнический бетон предусмотрены требования к таким добавкам, вводимым в состав бетонной смеси. К наполняющим тонкоизмельченным добавкам относятся: кварцевые и полевошпатовые пески, песчаники, изверженные горные породы, известняковые и . известняково-магнезиальные породы, лёсс и неграну- лированные распавшиеся доменные шлаки. Этим стандартом установлено, что содержание сернокислых и сернистых соединений в пересчете на S03 не должно превышать 3%.; содержание органических примесей допускается в количествах, определяемых при проверке колориметрической пробой (метод окрашивания). Остаток на сите №02 не должен превышать 5% и сквозь сито № 008 должно проходить не менее 65% пробы. Наполняющая добавка не должна вызывать повышения водопотребности бетонной смеси.

Микронаполнители используют следующим образом:

1.         Вводят измельченный микронаполнитель в состав бетонной смеси.

2.         Раздельно измалывают цемент и микронаполни- тель, смешивают их на цементном заводе или перед употреблением.

3.         Измельчают совместно цементный клинкер, гипс и микронаполнитель.

4.         Осуществляют ступенчатый помол, при котором в одной мельнице предварительно измалывается цементный клинкер с добавкой гипса; полученный порошок направляется во вторую мельницу, куда одновременно поступает микропаполнитель и где они тонко измельчаются. При использовании твердого высокоабразивного кварцевого песка либо кристаллического известняка проявляется абразивное действие микронаполнителя, повышающего дисперсность клинкерных частиц.

Целесообразность введения в 1 портландцементы инертного материала вытекает из этого, что, как сейчас признано, крупные зерна клинкера размером более 50—60 мкм медленно гидратируются и поэтому их роль в процессе твердения цемента незначительна. В связи с этим неполная замена таких клинкерных зерен частицами инертного материала должна несколько замедлять твердение цемента и снижать его прочность. Вместе с тем частицы микронаполнителя принимают некоторое участие в формировании структуры цементного камня. Они раздвигают зерна гидратирующего цемента и этим содействуют ускорению процессов гидратации. Зерна микронаполнителя создают поверхность, на которой могут располагаться гидратные новообразования, появляющиеся в результате гидратации через раствор особо дисперсных зерен клинкера. Они способствуют росту кристаллов гидратных соединений и их уплотнению. Наши исследования показали, что тонкоивмельченные кварцевые микронаполнители об-i ладают химической активностью. Интенсивное образование гидросиликатов кальция серии CSH (В) наблюдается, как известно, в условиях автоклавного твердения при меньшей дисперсности кварцевых зерен.

Микронаполнители в виде карбонатов кальция либо магния также не могут считаться химически инертными веществами. Исследования, проведенные в МХТИ им. Менделеева В. В. Тимашевым и В. М. Колбасовым, позволили установить, что при гидратации в условиях нормальной температуры смеси портландцемента с тонкоизмельченным известняком происходит взаимодействие клинкерных алюминатных фаз С3А и C4AF с СаС03, приводящее к образованию нового вида соединений — карбоалюмината кальция — ЗСаО- А1203- • СаС03'11Н20 [143]. При взаимодействии с доломитом может также образоваться аналогичное соединение вероятного состав а — ЗС аО * А1203  MgC03 • 11Н20. При температуре выше 373К эти соединения разлагаются с образованием исходных СзАН6 и углекислых солей кальция и магния, что проявляется также в резком падении прочности вяжущего.

Это явление наблюдается при автоклавной обработке при давлении 0,9 МПа в течение 8 ч. Однако последующее твердение на воздухе сопровождается, по- видимому, обратной реакцией образования карбоалю- мината кальция и соответственно некоторым восстановлением прочности ( 29).

Цементы с микронаполнителями по предложению А. В. Волженского были исследованы в НИИЦементе. Их изготовляли путем совместного, а также ступенчатого помола портландцемента с песком либо известняком в полузаводской мельнице и испытывали в растворах и бетонах. Получены следующие результаты ( 30).

Можно видеть, что добавка 15% песка при ступенчатом помоле практически не влияет на прочность цемента. Добавка же 30% песка или 30% известняка вызывает снижение прочности, увеличивающееся от от 28 к 90 сут. Однако размер снижения прочности меньше процента введенной добавки.

Применялись цементы как совместного, так и ступенчатого помола. Для условий нормального твердения получены следующие усредненные данные ( 31).

Мы видим, что при ступенчатом помоле повышается сравнительная эффективность применения микронаполнителей, особенно абразивного кварцевого песка, взятого в количестве 15% и даже 30%, причем снижение прочности при применении песка либо известняка меньше процента введенной добавки.

Песчанистый портландцемент получают путем совместного помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка на Акмянском цементном заводе и используют для производства асбестоцементных листов с применением автоклавной обработки в течение 8 ч при 0,9 МПа. В результате гидратации песчанистого цемента при насыщенном паре высокой температуры гидроксид кальция химически взаимодействует не только с песком, но частично и с волокнами асбеста, что позволило организовать на трех заводах выпуск асбестоцементных изделий автоклавным способом (гл. 9).

Отличительными особенностями песчанистого цемента в нормальных условиях твердения является пониженное тепловыделение при гидратации. Другие строительно-технические свойства песчанистых цементов зависят от физико-химической характеристики клинкера и песка и его содержания в цементе по массе, а также от способа измельчения цемента и удельной поверхности его компонентов.

Карбонатный портландцемент получают путем совместного помола цементного клинкера с 30—50% известняка. Для изготовления этого цемента желательно применять высокоглиноземистый клинкер с содержанием 13% С3А. По данным В. В. Тимашева и В. М. Кол- басова [143], повышению прочности сцепления компонентов цемента способствует обеспечение одинаковой поверхности клинкера и карбоната в единице объема и применение двухступенчатого помола при активной обработке цемента.

Плотность и особенности кристаллической структуры карбонатных пород, а также содержание в них углекислого магния существенно не влияют па свойства этого пемента. Он отличается также пониженным тепловыделением при гидратации. Особый интерес представляет повышенная стойкость при твердении этого немента в условиях углекислой агрессии благодаря образованию при гидратапии в его составе карбоалюми- ната кальция — ЗСаО-Al20,v СаС03-11Н20.

Трехкомпонентный пуццолановый портландцемент с микронаполнителями — гидравлическое вяжущее, содержащее 50—55% цементного клинкера, 25—30% трепела, 20—25% кварцевого песка и до 5% гипса. Он может быть получен совместным помолом составляющих его компонентов. Известна и другая схема его получения — совместное измельчение клинкера, песка и гипса и добавление взмученного в воде трепела непосредственно в бетономешалку при приготовлении бетонной смеси. Она известна как «мокрая пуццоланиза- ния». Способ «мокрой пуццоланизаиии» применялся по предложению С. В. Шестоперова на строительстве крупных гидротехнических сооружений. Трехкомпонент- ный поццодаиовый портландцемент ^характеризуется меньшей водопотребностью, чем обычный пуццолано- вый, пониженным тепловыделением, меньшей склонностью к усадке и набуханию, но зато уступает ему в прочности.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Специальные цементы

 

Смотрите также:

 

...Минеральные добавки активные и инертные микронаполнители

вещества, они могут обеспечить его экономию. Минеральные добавки подразделяются на активные и инертные (микронаполнители).
В состав растворной или бетонной смеси минеральные добавки добавляют при приготовлении смеси одновременно с цементом.

 

...для строительных растворов и бетонов автоклавного твердения. Цементы...

Как показывают многочисленные исследования, в ряде случаев введение тонкомолотых малоактивных и даже инертных при обычной
цементе клинкерные частички тех же размеров и выполняют роль микронаполнителя в
активные минеральные добавки (ОСТ 21-9-81)

 

Тонкомолотые добавки микрозаполнители

... при отсутствии агрессии должны применяться с тонкомолотыми активными минеральными добавками или микронаполнителями, снижающими активность цемента, ..

 

 ...БЕТОН С МИКРОНАПОЛНИТЕЛЕМ. Для экономии цемента...

Для экономии цемента в мелкозернистый бетон иногда вводят микронаполнители — золу, известняковую муку, молотый песок и др.
В бетонной смеси зола выполняет роль не только активной минеральной добавки, увеличивающей количество вяжущего, но и...