Добавки в портландцемент. Гидрофобный цемент

Гидрофобный цемент гидрофобный портландцемент гидравлическое вяжущее вещество получаемое в результате тонкого измельчения портландцементного клинкера (см. Портландцемент) совместно с гипсом и гидрофобизующей добавкой (асидол мылонафт олеиновая кислота окисленный петролатум кубовые остатки синтетических жирных кислот и др.). Добавка вводимая в количестве 01-03% от массы цемента образует на поверхности его частиц тончайшие (мономолекулярные) гидрофобные плёнки уменьшающие гигроскопичность цемента и поэтому предохраняющие его от порчи при длительном хранении даже в условиях повышенной влажности. Бетоны и растворы на гидрофобном цементе отличаются меньшим водопоглощением большейморозостойкостью и водонепроницаемостью чем на обычном цементе Наряду с портландцементом можно гидрофобизировать также шлаковые глиноземистые и др. виды цемента.Шлаковый цемент.Шлаковый цемент общее название цементов получаемых совместным помолом гранулированных доменных шлаков с добавками-активизаторами (известь строительный гипс ангидрит и др.) или смешением этих раздельно измельченных компонентов. Различают шлакоцемент как известково-шлаковый с содержанием извести 10-30% и гипса до 5% от массы цемента и сульфатно-шлаковый с содержанием гипса или ангидрита 15-20% портландцемента до 5% или извести до 2%. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов иизделий.Быстротвердеющий цемент.Быстротвердеющий цемент цемент характеризующийся интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Применяется в основном для изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий. Повышенная механическая прочность быстротвердеющего цемента в раннем возрасте твердения обусловливается соответственным минералогическим составом и микроструктурой клинкера дозировкой добавок и тонкостью помола цемента.Выпускаются: быстротвердеющий портландцемент с пределом прочности при сжатии через 3 сут 25 Мн/м2 (250 кгс/см²) особо быстротвердеющий портландцемент а также быстротвердеющий шлакопортландцемент.Пуццолановый цемент.Пуццолановый цемент собирательное название группы цементов в состав которых входит не менее 20% активных минеральных добавок. Термин «пуццолановый цемент» происходит от названия рыхлой вулканической породы-пуццоланы применявшейся ещё в Древнем Риме в качестве добавки к извести для получения гидравлического вяжущего т. н. известково-пуццоланового цемента. В современном строительстве основной вид пуццоланового цемента - пуццолановый портландцемент получаемый совместным помолом портландцементного клинкера (60-80%) активной минеральной добавки (20-40%) и небольшого количества гипса. От обычного портландцемента он отличается повышенной коррозионной стойкостью (особенно в мягких и сульфатных водах) меньшей скоростью твердения и пониженной морозостойкостью. Пуццолановый цемент применяют в основном для получения бетонов используемых в подводных и подземных сооружениях.Расширяющийся цемент.Расширяющийся цемент собирательное название группы цементов обладающих способностью увеличиваться в объёме в процессе твердения. У большинства расширяющихся цементов расширение происходит в результате образования в среде гидратирующегося вяжущего вещества высокоосновных гидросульфоалюминатов кальция объём которых вследствие большого количества химически связанной воды значительно (в 15-25 раза) превышает объём исходных твёрдых компонентов. Полное расширение расширяющегося цемента составляет 02-2%. Прочность расширяющегося цемента 30-50 Мн/м². В СССР наибольшее распространение среди расширяющихся цементов получили водонепроницаемый расширяющийся цемент расширяющийся портландцемент гипсоглинозёмистый расширяющийся портландцемент а также напрягающий цемент. Все расширяющиеся цементы лучше твердеют и показывают большее расширение во влажных условиях. Благодаря высокой водонепроницаемости расширяющиеся цементыприменяются для заделки стыков сборных железобетонных конструкций создания надёжной гидроизоляции при возведении некоторых гидротехнических сооружений производстве напорных железобетонных труб и т.п.Водонепроницаемый расширяющийся цемент.Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) представляет собой быстросхватывающее и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество получаемое путем совместного помола и тщательного смешивания измельченных глиноземистого цемента гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция. Цемент характеризуется быстрым схватыванием: начало процесса-ранее 4 мин. конец не позднее 10 мин. с момента затворения.Линейное расширение образцов из цементного теста твердеющих в воде в течении 1 сут. должно быть в пределах 0,3-1%. ВРЦ применяют для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов раструбных соединений создания гидроизоляционных покрытий заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях и т.д.Глинозёмистый цемент.Глинозёмистый цемент быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество; продукт тонкого измельчения клинкера получаемого обжигом (до плавления или спекания) сырьевой смеси состоящей из бокситов и известняков. Обжиг и плавление сырьевой смеси производят в доменных электрических вращающихся печах или в вагранках. По содержанию Al₂O₃ в готовом продукте различают обычный глинозёмистый цемент (до 55%) и высокоглинозёмистый цемент (до 70%). температура плавления сырьевой шихты обычного глинозёмистого цемента 1450-1480°C высокоглинозёмистого цемента - 1700-1750°C. Глинозёмистый цемент характеризуется быстрым нарастанием прочности высокой экзотермией при твердении повышенной стойкостью против коррозии в сульфатных средах и высокой огнеупорностью. По сравнению с портландцементом глинозёмистый цемент обеспечивает получение бетонов и растворов большей плотности и водонепроницаемости.Сульфатостойкий цемент.Сульфатостойкий цемент сульфатостойкий портландцемент разновидность портландцемента. По сравнению с обычным портландцементом сульфатостойкий цемент обладает повышенной стойкостью к действию минерализованных вод содержащих сульфаты меньшим тепловыделением замедленной интенсивностью твердения и высокой морозостойкостью. Сульфатостойкий цемент получают тонким измельчением клинкера нормированного минералогического состава. Предназначается для изготовления бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических и др. сооружений испытывающих воздействие агрессивной сульфатной среды (например морской воды) особенно в условиях переменного увлажнения чередующихся замерзания и оттаивания.Напрягающий цемент.Напрягающий цемент разновидность расширяющегося цемента получаемая совместным помолом портландцементного клинкера (65%) глинозёмистого шлака (15%) гипсового камня и извести (5%). Напрягающий цемент - быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее: прочность растворов (состава 1: 1) через 1 сутки достигает 20-30 Мн/м² (200-300 кгс/см²). Затвердевший напрягающий цемент обладает высокой водонепроницаемостью. Расширяясь в процессе твердения напрягающий цемент развивает высокое давление - 3-4 Мн/м² (30-40 кгс/см²) которое может быть использовано для получения предварительно напряжённых железобетонных конструкций с натяжением арматуры в одном или нескольких направлениях. Напрягающий цемент целесообразно применять для производства напорных труб возведения ёмкостных сооружений и некоторых тонкостенных железобетонных конструкций.

20. Роль двуводного гипса в портландцементе.. Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле добавляют двуводный гипс в количестве 15-35% (по массе цемента в пересчете на SO₃).

21. Роль активных минеральных гидравлических добавок в портландцементе.Активными минеральными добавками называются природные и искусственные материалы, кот. при смешивании их в тонкоизмельченном состоянии с воздушной известью вступает с ней в химическое взаимодействие (в присутствии воды), придавая тем самым ей свойства гидравлического вяжущего вещества, а в смеси с портландцементом повышает его водостойкость. Активные минеральные добавки бывают природными и искусственными. К первым относятся осадочные горные породы диатомиты, трепелы, опоки, глиежи, вулканические туфы, пемза, трасы. Ко вторым относятся топливные золы, и шлаки. Все эти добавки при затворении их водой самостоятельно не затвердевают. Активность минеральных добавок определяется по количеству поглощенной извести из известкового раствора.

22. Пластифицированный портландцемент.Пластифицированным портландцементом называется портландцемент, содержащий поверхностно-активные пластифицирующие добавки (гидрофильные) и обладающий поэтому повышенной подвижностью и удобоукладываемостью. В качестве поверхностно-активной пластифицирующей добавки чаще всего применяется ЛСТ в количестве 0.25%. Добавку вводят при помоле клинкера. Используя пластифицированные цементы, можно для получения определенной подвижности смеси добавлять меньше воды, чем при применении обычного портландцемента, это приведет к повышению прочности , плотности, морозостойкости бетона. Применение пластифицированного цемента позволяет уменьшить количество теста в бетонной смеси при сохранении прежнего водоцементного отношения и подвижности. Это приведет к экономии цемента при сохранении нужной прочности. Пластифицированные цементы широко применяются в строительстве, обеспечивая получение более удобоукладываемых пластичных бетонных смесей и плотных, водонепроницаемых и морозостойких бетонов.

23. Роль гидрофобизирующих добавок в портландцементе. Гидрофобный портландцемент

24. Свойства портландцемента.

25. Активность и марки портландцемента.

26. Быстротвердеющий портландцемент. Состав, свойства, применение.

27. Сульфатостойкий портландцемент. Состав, свойства, применение.

28. Пуццолановый портландцемент. Состав, свойства, применение.

Получить пуццолановый портландцемент можно при совместном измельчении клинкера и добавки или смешиванием раздельно размельченных тех же составляющих.

29. Шлакопортландцемент. Состав, свойства, применение.

28

IV Цементный бетон

1. Что такое бетон. Его основной состав и свойства.

Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной бетонной смеси после ее формования и твердения. Все инертные составляющие (щебень, гравий, песок), объединенные вяжущими, в затвердевшем состоянии сопротивляются нагрузкам как одно монолитное тело. Состав – цемент, песок, вода, щебень (гравий). Свойства – большая прочность при сжатии, долговечность, огнестойкость, стойкость к агрессивным воздействиям, удобоукладываемость, недостатки – большая средняя плотность, малая прочность на растяжение, изгиб. Для повышения прочность закладывают стальную арматуру.

2. Классификация бетонов.

3. Бетонная смесь. Основные свойства. Марки по удобоукладываемости.

Цементный бетон получается в результате гидратационного тверденя бетонной смеси. Бетонной смесью называется рационально подобранная и тщательно перемешанная смесь крупного и мелкого заполнителей, вяжущего, воды и в случае необходимости специальных добавок до ее схватывания и твердения. Одно из основных свойств – способность разжижаться и заполнять нужную форму при периодически повторяющихся механических воздействиях (вибрация).

Удобоукладываемость – способность бетонной смеси под действием определенных факторов, приемов или механизмов легко укладываться в форму не расслаиваясь.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Вычисляется как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

4. От чего зависит удобоукладываемость бетонной смеси.

Основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси, является количество воды затворения. При увеличении количества воды структурная вязкость теста и бетонной смеси уменьшается, удобоукладываемость увеличивается, прочность уменьшается. При увеличении содержания цементного теста (при одном и том же В/Ц) удобоукладываемость увеличивается, прочность не изменяется. На удобоукладываемость влияет водопотребность цемента, которая косвенно характеризуется кол-вом воды для нормальной густоты теста – чем она выше, тем меньше подвижность. Большое влияние оказывают вид и количество заполнителя – на мелких подвижность меньше, чем на крупных при одном и том же его кол-ве, на гравии более подвижна чем на щебне. Значительно увеличивает удобоукладываемость применение пластифицирующих добавок. На удобоукладываемость также влияют условия окружающей среды – температура, влажность воздуха. При сухой и жаркой погоде смесь быстро теряет подвижность (увеличивает жесткость).

5. Способы уплотнения бетонной смеси.

Вибрирование – наиболее распространенный метод уплотнения. Вибратор передает колебания составляющим бетонной смеси, при этом вязкость смеси уменьшается. Плотно укладываются зерна крупного заполнителя, а пустоты между ними заполняются цементным раствором. Из смеси выделяется воздух.

Вибропрессование – вибрирование с одновременным прессованием смеси под давлением.

Виброштампование – уложенная в форму смесь формируется и уплотняется с помощью погружаемого в нее виброштампа определенного профиля. (лестницы, плиты)

Вибропрокат – давление передается смеси через небольшую площадь катка. (стеновые панели)

Центрифугирование – ж/б трубы, опоры, полые изделия. Используется центробежная сила, возникающая при вращении формы с уложенной в нее бетонной смесью. Смесь равномерно распределяется по стенкам формы и хорошо уплотняется.

Вибровакуумирование – вакуум-щиты, вакуум-вкладыши создают над поверхностью бетона разрежение до порядка 100-200 мм. РТ. ст. Из за разницы давлений в смеси и на поверхности часть воды затворения и защемленный воздух отсасываются из смеси, что ведет к снижению в/ц, увеличивает плотность.

Метод укатки – вибрационные катки. Подготовка под фундаменты, основания а/д.

6. Прочность бетона. Факторы, влияющие на прочность бетона.

Под прочностью бетона понимают его способность сопротивляться внешним нагрузкам, не разрушаясь. Факторы – свойства составляющих, состав бетона, технологические факторы (перемешивание, укладка, уплотнение), возраст, условия твердения, форма, размер образцов, вид напряженного состояния, длительные процессы. Разрушение может произойти: по заполнителю, по контакту м/у заполнителем и цементным камнем, по цементному камню.

Чтобы разрушение не происходило по крупному заполнителю прочность щебня/гравия должна быть выше требуемой прочности бетона не менее чем в 2 раза. Для того чтобы разрушение не происходило по контакту м/у заполнителем и цементным камнем для В300 не применяют гравий.

7. Основной закон прочности бетона.

Прочность бетона, приготовленного на одних и тех же материалах, с одной и той же активность цемента, не зависит от расхода цемента ( при условии обеспечения его оптимального количества), а определяется в/ц.

8. Факторы, влияющие на прочность бетона.

Чем выше активность ( марка ) цемента, тем прочнее при прочих равных условиях цементный камень, и следовательно бетон.

При недостаточном расходе цемента, что может быть, если прочность цемента значительно больше прочности бетона, цементного теста может не хватить для заполнения пустот между зернами заполнителя. Это приведет к снижению плотности, прочности и долговечности.

Цементный камень необходим для создания прочности бетона, но его избыток может отрицательно повлиять на другие свойства (трещиностойкость, долговечность и др.)

Заполнитель. Введение заполнителя, особенно крупного, если он не соответствующего качества снижает прочность. Правильно подобранный гранулометрический состав заполнителя. Мелкие заполнители, которые имеют значительную развитую поверхность, потребуют больше цементного теста для обволакивания зерен, что может привести к незаполнению пустот тестом. Прочность будет снижаться.

Прочность во времени

Влияние формы и размера образцов – на прочность образца влияет высота образца, точнее сила трения на свободные поверхности и деформации бетонного образца при сжатии. Влияние на прочность называется масштабным фактором.

9. Марки и классы бетона по прочности.

10. Добавки в бетон. Назначение добавок, виды добавок.

Регулирующие свойства бетонных смесей:

пластифицирующие – увеличивающие подвижность

стабилизирующие - снижающие расвороотделение бетонной смеси, повышающие однородность

водоудерживающие – уменьшающие водоотделение, увеличивающие подвижность

улучшающие перекачиваемость по трубам

замедляющие/ускоряющие схватывание

поризирующие – увеличивающие пористость (воздухововлекающие, пенообразующие, газообразующие)

Регулирующие твердение:

замедляющие/ускоряющие

Повышающие прочность и (или) коррозийную стойкость, морозостойкость бетона и жб, снижающие проницаемость:

водоредуцирующие – снижающие расход воды, повышающие прочность бетона, повышающие марку по водонепроницаемости

газообразующие, воздухововлекающие – повышающие морозостойкость

кольматирующие – способствующие заполнению открытых капиллярных пор водонерастворимыми продуктами

повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

Придающие специальные свойства:

противоморозные – понижающие температуру замерзания воды и обеспечивающие твердение бетона при отрицательной температуре.

гидрофобизирующие – снижающие водопоглощение бетона в 2-5 раз.

11. Марки бетона по морозостойкости. От чего зависит морозостойкость бетона? Определение морозостойкости дорожного бетона.

От в/ц, вида вяжущего и его активности, условий твердения, возраста к моменту замораживания, структурной плотности свежеуложенной смеси, поверхностно-активных веществ и воздухововлекающих добавок, качества заполнителей.

В/ц – с увеличением морозостойкость уменьшается.

вид вяжущего и его активность – морозостойкость на чисто клинкерном пц выше, чем на пц с активными минеральными добавками. морозостойкость возрастает при увеличении марки.

условия твердения – морозостойкость тем выше чем большая часть вступила с реакцию с водой

возраст к моменту замораживания – повышается с увеличением возраста к моменту замораживания

поверхностно-активные вещества и воздухововлекающие добавки – повышается при введении добавок

качество заполнителей – морозостойкость не ниже требуемой, будет оказывать влияние содержание вредных примесей.

определение морозостойкости для дорожного бетона производится вторым базовым методом (оттаивание производится не в воде а в 5%-ном водном растворе хлористого натрия.

12 Марки бетона по водонепроницаемости. От чего зависит, где учитывается?

Водонепроницаемостьюбетонаназывают способность его не пропускать воду под давлением. Она важна для гидротехнических сооружений, резервуаров для хранения воды. По степени водонепроницаемости бетон подразделяют на марки W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18 и W20. Цифры 2-20 обозначают давление в кгс/см², при котором стандартные бетонные образцы диаметром и высотой 15 см не пропускают через себя воду. Водонепроницаемость бетона зависит, в основном, от В/Ц, вида вяжущего, а также от содержания в бетоне тонкомолотых и химических добавок, условий твердения и возраста бетона. Кроме того, на водонепроницаемость бетона влияет структура пор. Понизив В/Ц, мы уменьшаем макропористость и повышаем водонепроницаемость бетона. Уменьшить В/Ц можно повышением расхода цемента при постоянном расходе воды, применением пластифицирующих добавок, в особенности суперпластификаторов, которые понижают водопотребность бетонных смесей на 20-30%. Определенные требования по водонепроницаемости предъявляются к бетонам гидротехнических сооружений, мостов, а/д…

13. Усадка бетона. От чего зависит? Меры по предотвращению появления усадочных трещин.

Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде, т. е. наблюдается усадка бетона и увеличиваться в объеме при твердении в воде – набухание бетона. Зависит от испарения воды из твердеющего бетона ( чем больше воды тем больше усадка). От кол-ва цементного теста (чем больше теста, тем больше усадка). Минералогический состав (усадка больше при применении высокоактивных цементов). Усадка увеличивается с повышением тонкости помола. Усадке препятствуют заполнители (с увеличением кол-ва заполнителя уменьшается усадка, чем выше модуль упругости, тем меньше усадка). Усадка под нагрузкой при длительном сжатии ускоряется, а при длительном растяжении замедляется. Влажность – чем меньше тем больше усадочные деформации и больше их скорость. Для предотвращения усадочных трещин при бетонировании конструкций с большими линейными параметрами через каждые 4-7 м устраивают усадочные швы.

14. Тепловыделение при твердении бетона. От чего зависит, где учитывается?

Взаимодействие клинкерных минералов с водой сопровождается выделением тепла, в результате чего повышается температура. В зависимости от вида цемента (минералогического состава), тонкости помола и его расхода на 1 м³ и массивности сооружения температура может повыситься до 50 град.

15. Влияние условий твердения на прочность и долговечность бетона.

Нормальные условия – температура 20, влажность 90, естественные – температура выше 5, влажность 80-90. Если температура 0 вода замерзает твердение замедляется до полного прекращения при -10. Высокая влажность – чтобы не испарялась вода. Испарение ведет к прекращению твердения и снижению прочности. Для увеличения долговечности плекообразующие в-ва (битумы эмульсии), можно слоем песка.

16. Методы ускорения твердения бетона.

17. Зимнее бетонирование.

2 способа: использование теплоты гидратационного твердения бетона (быстротвердеющий высокопрочный пц ), дополнительная подача бетону теплоты извне. При бетонировании зимой вводят добавки (соли), снижающие точку замерзания воды. Противоморозные добавки вызывают коррозию арматуры, их не рекомендуется применять в отвестственных конструкциях. Температуру смеси повышают подогревом материалов. Способ термоса – для сохранения тепла бетона его защищают извне. Устраивают двойную опалубку с заполнением внутренних полостей теплоизоляцией. Обогрев бетона паром, пропускаемым между двойной опалубкой, Электроподогрев (с помощью тока). Обогрев воздуха, окружающего бетон – устраивают временное сооружение вокруг, в котором устанавливают временные печи.

18. Дорожный бетон.

Бетон в дорожных покрытиях находится в тяжелых условиях эксплуатации – давление от транспорта, истирание, ударные нагрузки, попеременное увлажнение/высыхание, замораживание, оттаивание, действие солей. Различают: бетон для однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных покрытий, бетон для нижнего слоя двухслойных, бетон для основания жестких дорожных одежд. Основной показатель – класс на растяжение при изгибе. В/ц – не более 0,5 для двухслойных и не более 0,6 для однослойных. Практикуют вовлечение воздуха для повышения морозостойкости. бетон для однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных покрытий – 5-7%, бетон для нижнего слоя двухслойных 4,5-5%. Цемент – клинкер нормированного минералогического состава, ПЦ400Д0, ПЦ500Д0

К заполнителям предъявляют дополнительные требования – содержание вылевидных и глинястых частиц не более 2-3%. Марка щебня 1200-800. По износу в полочном барабане И1-И4. Зерна лещадной формы не более 25%. Морозостойкость не ниже F25

Для оснований капитальных а/д применяют укатываемый малоцементный бетон – разновидность тяжелого бетона, отличается значительно меньшим содержанием воды и цемента. Укатываемый бетон приготавливается в основном на марке 400, содержание воды 6-7% от массы сухих компонентов. Для улучшения физико-механических показателей вводят тонкодисперсированную битумную эмульсию 40-50% от массы цемента. Состав:

19. Гидротехнический бетон.

Гидротехническими называют бетоны для возведения сооружений или их частей находящихся в воде. Гидротехнический бетон – разновидность тяжелого бетона. Повышенное требование по водостойкости, водонепроницаемости, морозостойкости, низкому тепловыделению при твердении, стойкости в агрессивной среде.

Марки по водонепроницаемости W2,W4,W6,W8,W12, по морозостойкости 50-500 (по первому методу), водопоглощение5-7% в зависимости от зоны бетона по отношению к уровню воды. Изменение размеров образца в 28 сут 0,3 мм/м и 180 сут 0,7 мм/м. По пределу прочности на сжатие 7,5-40. Для речных бетонов величина устанавливается в возрасте 180 суток, для морских 28. Особое внимание стойкости бетона против агрессивного воздействия вод в зависимости от условий службы, зоны бетона следует применять соответствующий вид цемента. Сульфатная коррозия – сульфатостойкие цементы, для выщелачивания (подводный) – пуццолановый и шлакопц. В зоне переменного уровня воды пластифицированные и гидрофобные. Для пониженного тепловыделения – применение соответствующего вида цемента с пониженной теплотой гидратации (белитовый, шлако, пуццолановый), понизить экзотермию можно введением молотого кварцевого песка, известняка.

20. Легкий бетон. Виды лёгких бетонов, их свойства и области применения.

Легкими бетонами называются бетоны плотностью менее 1800 кг/м³. Обаладают значительной пористостью, малым коэффициентом теплопроводности и определенной прочностью.

Применяется для стен, перекрытий, перегородок.

21. Расчет состава бетонной смеси. Принцип расчета. Основные этапы.