Разновидности ПЦа (БТЦ, ССПЦ, ПЦ с гидрофобными и пластифицирующими добавками, белый и цветные).

Обычные ПЦ не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым при произ-ве и применении Бных и железоБных изделий в некоторых областях стр-ва. Например, при гидротехническом стр-ве предпочтительны Цы с пониженным тепловыделением, более стойкие к замораживанию-оттаиванию в минерализованных водах. ПЦ для дорог должен быть более прочным, с высокой морозостойкостью, трещиностойкостью, с пониженными деформативными изменениями. При отрицательных tах лучше использовать быстротвердеющий ПЦ. БТЦ предпочтительно использовать на заводах для быстрого оборачивания форм. Для удовлетворения специфических требований организован выпуск особых видов ПЦа. В названии их подчеркиваются особые свойства (БТЦ, сульфатостойкий, белый, гидрофобный и др.) или указываются области их применения (ПЦ для автодорог, асбестоЦных изделий, тампонажный и др.).

1. БТЦ (Быстротвердеющий ПЦ) Получают БТЦ совместным тонким помолом специального ПЦного клинкера и гипса. Допускается введение до 10 % активных минеральных добавок осадочного происхождения и до 15 % доменных и электротермофосфорных граншлаков, глиежей. Клинкер БТЦ содержит C₃S – 60-65 %, C₃A до 8 %, свободного CaO до 0,5 % и MgO не более 5 %. Гипс вводят не более 3,5 % в пересчете на SO₃. Коэф-т насыщения БТЦ находится в пределах 0,9-0,92, более тонко измельчают, чем пц (до 3500-4000 см²/г), тщательно гомогенизируют, более интенсивное твердение в первые 3 суток. Через 3 суток прочность достигает 60-70 % марочной. В дальнейшем нарастание прочности замедляется и в 28 суток сравнима с обычным ПЦом. Интенсивность роста прочности изделий на БТЦ возрастает в условиях ТВО при 70-80^оС и через 4-6 часов прочность возрастает до 70-80% марочной. При хранении БТЦ быстро теряет активность, поэтому его необходимо использовать по мере поступления. Выпускают БТЦ марок 550 и 600. В настоящее время в России, США, Японии, Германии разработаны составы и технологии сверхбыстротвердеющих Цов экстра- класса. Выпускают их в ограниченном кол-ве. Эти Цы позволяют отказаться от самого дорогого процесса – ТВО (электроэнергия, тепло, площади). С помощью этих Цов решается проблема зимнего Бирования. Важных рез-тов в решении теоретических и практических вопросов достигли И.В.Кравченко, Т.В.Кузнецова, А.М.Дмитриев. Интенсивность твердения обусловлена C₁₁A₇CaF₂ (гомогенизирующий алюминат кальция) при взаимодействии с водой. Начало схватывания теста нормальной густоты (27-30%) наступает через 15-30 мин. К БТЦ относятся: - сульфоалюминатно-белитовый Ц, который называют бесалитом (И.В.Кравченко, Т.В.Кузнецова); - ПЦ высоких марок с введением кристаллизационных добавок – крентов (А.М.Дмитриев, Юдович) – до 10% - аморфный кремнезем, гидроксид и сульфаты алюминия. Крент получают обжигом мела и отходов кислотной обработки глины. - основные минералы, определяющие скорость гидратации в алинитовом Це (известняк, глина, CaCl₂ обжиг при t = 1050-1150^оС), являющиеся соединениями с базовой формулой (Бикбау, Нудельман). Недостаток алинита – низкая Мрз. К СБТЦ относятся гипсоЦно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) (А.В.Волженский). 2. ПЦы с пластифицирующими и гидрофобными добавками Ребиндер, Шестоперов, Хигерович и др. ученые установили, что некоторые свойства ПЦа могут быть улучшены, если в них ввести ПАВ. При этом снижается водоЦное отношение, повышается пластичность растворных и Бных смесей, для некоторых Цов повышается морозостойкость, коррозионная стойкость. ПАВ – органические вещества, влияющие на поверхностные свойства Ца, делят на 2 основные группы: повышающие смачиваемость Цного порошка водой – гидрофильные, и понижающие ее – гидрофобные. А Цы с этими добавками соответственно называют пластифицированными и гидрофобными. Пластифицирующие добавки вводят при помоле клинкера с гипсом или при изготовлении растворных и Бных смесей до 0,3% по вяжущему – ССБ, СДБ, С-3, Н-1, Н-3 и др. Раствор из Ца с песком в соотношении 1:3 при В/Ц=0,4 – расплыв конуса 105-110 мм, для пластифицированных Цов – не менее 125 мм. Пластифицированные Цы применяют для монолитного стр-ва. Скрамтаев и Хигерович предложили вводить в Ц различные гидрофобные добавки – мылонафт (натриевые соли, нерастворимых в воде органических кислот), асидол (смесь нефтяных кислот, отходы), метилсиликонат натрия (ГКЖ-10), этилсиликонат натрия (ГКЖ-11), полиэтилгидросиликонат (ГКЖ-94) – кремнийорганические вещества. ГКЖ – гидрофобная, кремнийорганическая, жидкая; КГП - гидрофобная, кремнийорганическая, порошкообразная. Их вводят в кол-ве 0,06-0,3% от массы Ца по сухому веществу. Они адсорбируются на поверхности Цных зерен, создают водоотталкивающую пленку. Дозировка добавок очень строгая, т.к. меньшее кол-во не дает нужного эффекта, а большее кол-во – увеличивает пористость. Получают Ц с пониженной гигроскопичностью и капиллярным подсосом. Во время перемешивания растворов Ца с песком и водой, пленки легко удаляются и переходят в водный раствор, что повышает пластичность смеси, однородность и не мешает нормально схватываться и твердеть Цу. В последнее время используют комплексные гидрофобно-пластифицирующие добавки. Растворы и Бы с этими добавками характеризуются меньшей водопотребностью и повышенной морозостойкостью. Гидрофобные добавки целесообразно применять для Цов, используемых при гидротехническом, дородном, аэродромном стр-ве, где необходима повышенная водонепроницаемость, стойкость к попеременному замораживанию-оттаиванию, увлажнению и высыханию. Рационально применение для облицовки и оштукатуривания зданий, уменьшает опасность появления выцветов.

3. Сульфатостойкие ПЦы К этой группе относятся сульфатостойкий ПЦ (ССПЦ) без добавок, с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакоПЦ (ССШПЦ), пуццолановый ПЦ (ППЦ). Сод-ние минералов регламентировано. C₃S не более 50%, C₃A не более 5%, C₄AF+C₃A не более 22%, возможно введение ПАВ до 0,3%. Марки ССПЦ – 300, 400, 500 – соответственно R_сж²⁸=30, 40, 50 МПа. Высокая стойкость этих Цов обусловлена пониженным кол-вом высокоосновных гидроалюминатов кальция. Коррозия замедляется вследствие ограничения C₃S. ССПЦ используют в Бных и железоБных конструкциях, в том числе в преднапряженных, для зон с сульфатными водами в условиях попеременного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания. 4. Белый и цветные ПЦы Эти Цы применяют для декоративной отделки. От обычного ПЦа они отличаются белым цветом или окраской чистых тонов. Белый и цветной Цы готовят на маложелезистом клинкере, используют наиболее чистые разновидности карбонатного (известняк, мел) и песчано-глинистого сырья (белые кварцевые пески, каолин). Произ-во белого и цветного Цов аналогично произ-ву обычного ПЦа, но сложнее: предотвращение попадания примесей, смесь обжигают на беззольном топливе (мазут, газ), t_обж = 1600-1650^оС, т.к. отсутствует Fe₂O₃, после обжига его специально отбеливают (перевод Fe₂O₃ в Fe₃O₄). Различают белый ПЦ без добавок и с добавками АМД до 20%, марок 400 и 500. Степень белизны определяют коэф-том отражения в % абсолютной шкалы. Для ПЦа I сорта коэф-т отражения должен быть 80%, для II – 75%, для III – 68. Минеральные добавки: инертные (до 10%) – 80%, активные (до 20%) - 75%; гипс – 68%. Цветной ПЦ готовят совместным помолом белого ПЦного клинкера, красящей добавки (пигмента) и гипса. Иногда для окраски вводят небольшой кол-во соединений кобальта, хрома, марганца и др. В цветном Це допустимо: 80% клинкера, не более 6% АМД, не более 15% - минерального искусственного или природного пигмента или не более 0,5% органического пигмента по массе Ца, гипса не более 3,5% в расчете на SO₃. Марки цветного ПЦа: 300, 400 и 500. По цвету бывают желтые, розовые, красные, коричневые, голубые, зеленые, черные. Пигменты должны быть высокой стойкости к щелочам, солнечному свету, атмосферным воздействиям. Пигменты: охра (желтый), сурик (красный), MnO₄ – пиролюзит (черный и коричневый), оксид хрома (зеленый), оксид кобальта (голубой), углеродистые пигменты (черный). Белый и цветной ПЦы характеризуются повышенной усадкой при твердении и пониженной коррозионной стойкостью и морозостойкостью, т.к. содержат много C₂S и С₃А, АМД и красителей. Хранят и транспортируют эти Цы в специальных контейнерах и мешках.

5. ПЦ для Ба дорожных и аэродромных покрытий Бы для этих целей постоянно подвергаются механическим, физическим и химическим воздействиям. Для обеспечения высокой долговечности их готовят на специальных Цах.

ПЦ повышенной морозостойкости, стойкости к истирающим и ударным воздействиям, малой усадки, повышенной прочности на изгиб и растяжение. Этим требованиям отвечают Цы со специальными свойствами и показателями. С₃А не более 8%, АМД в виде гранулированного шлака только и до 15%, начало схватывания не ранее 2 часов. Выпускают марок 400 и 500. Для снижения В/Ц и повышения морозостойкости вводят пластифицирующие, гидрофобные и воздухововлекающие добавки (СДБ, асидол, мылонафт, ГКЖ-10, 11 и др.). 6. ПЦ для произ-ва асбестоЦных изделий Изготовление асбестоЦных изделий протекает при высоком В/Ц. Избыток фильтруют, отжимают. Ц должен быть с невысокой удельной поверхностью, чтобы удерживаться на волокнах асбеста, но высокая удельная поверхность требует высокого водоЦного отношения. Поэтому установлено, что удельная поверхность ПЦа должна находится в пределах 2200-3200 см²/г. Клинкер должен содержать: C₃S – не менее 52%, С₃А – 3-8%, свободный СаО – до 1% и MgO – до 5%. Начало схватывания не ранее 1,5 часов, конец схватывания – не позднее 10 часов. Марки ПЦ: 400 и 500. ПЦ для произ-ва асбестоЦных изделий характеризуется практически такими же стр-ными свойствами, что и обычный ПЦ, а отличается от него более интенсивным твердением и ростом прочности в начальные сроки. 7. ПЦ для стр-ных растворов и Бов автоклавного твердения В ПЦ с минеральными добавками допускается вводить АМД не более 10-20% по массе. В ряде случаев введение тонкомолотых даже инертных добавок до 25% при обычной tе, позволяет более полно использовать клинкерную часть Цов, увеличить прочность Бов, уменьшить усадки и набухания, увеличить стойкость к агрессивным водам, а также снизить стоимость. Как отмечалось ранее, частицы Ца размером 40-60 мкм обычно не гидратируются полностью и выполняют роль микронаполнителя. Поэтому без ущерба свойствам ПЦа можно заменить часть клинкера на инертные мат-лы. При изготовлении растворов и Бов низких марок требуется вяжущее невысокой активности. Рассчитанного кол-ва вяжущего бывает недостаточно для получения удобоукладываемой смеси. Разбавление ПЦа добавками-наполнителями позволяет это сделать без перерасхода Ца и повысить плотность. При автоклавной обработке введение кремнеземистых добавок-наполнителей способствует повышению прочности изделий, происходит химическое взаимодействие и образуются CSH (B) и гидрогранаты. При оптимальном сод-нии кремнеземистых добавок R_сж превосходит в несколько раз R_сж обычных Цов. В настоящее время распространены Цы с минеральными добавками для стр-ных растворов и песчаные ПЦы для Бов автоклавного твердения. Для Цных растворов разрешается вводить минеральные добавки: - АМД; - шлаки доменные, гранулированные и электротермофосфорные; - золошлаки; - пыль эл. фильтров клинкерообжигательных печей; - кристаллические известняки, гипсовый камень. Для улучшения качества Цов разрешается вводить пластифицирующие добавки до 0,5%, гидрофобные - до 0,3%. НС не ранее 45 минут, КС не позднее 12 часов. Песчаные ПЦы получают совместным помолом ПЦного порошка и кварцевого песка до S_уд = 3500 см²/г и менее. Зерна песка выступают здесь как мелющие тела, размалывая клинкерный частицы до более мелких фракций. Песчаный ПЦ имеет 25-35% песка, при твердении в нормальных условиях он обладает практически той же прочностью, что и исходный ПЦ. Песчаный ПЦ можно использовать для изготовления Бов, твердеющих как при обычной tе, так и подвергаемых пропариванию при Р_атм, но целесообразнее автоклавировать. Применение песчаного ПЦа с 40-50% песка при запаривании в автоклавах позволяет получать изделия с R_сж = 60-80 МПа и более, при расходе клинкера ≈ 200-250 кг/м³ (почти в 2 раза меньше).

Основные понятия теор-кой термод-ки. Понятие Т-S и I-d диаграммы.

Тернодинамика (ТД) – наука о преобразовании энергии. Энергия – мера движения материи. Виды: 1) тепловая – связана с движением молекул, 2) механическая – с передвижением тел в пространстве, 3) электрическая – связана с перед-ем элек-х тел, 4) атомная – связана со строением ядра атома, 1кВт=3000 кДж. ТДая система(ТДС) – представляет собой совокупность мат-л тел, которые нах-ся в мех-ом и тепловом взаимодействии др. с др. и с внешней средой. Рабочее тело – простейшая ТДС. РТ осущес-ет взаимное перевращение теплоты и работы. В кач-ве рабочих тел прим-ся тела способные к расширению и сжатию (газ, пар). РТ хар-ся ТДими параметрами (t, Р, уд. V) его состояния. Изменение состояния РТ, связанное с изменением хотя бы одного из параметров наз-ся ТДим процессом. Обратный ТДПр – такой процесс после которого система может возвратится в начальное сос-ие, при др-х усл-ях этот процесс необратимый. При этом РТ последовательно проходит через те же промежуточные состояния, что и в прямом процессе, но в обратном порядке. ТДПр в рез-те которого РТ возвращ-ся в исх. состояние наз-ся циклом. Внутренняя энергия тела – складывается из кинет-ой энергии беспорядочного движения молекул тела и потен-ой энергии их взаимодействия. Энтальпия газа – сумма внутренней энергии газов и произведения давления на объем. I=U+PV, Дж. Энтропия газа – выражается отношением теплоты к абс. темп-ре, при которой она подведена (отведена) к телу. S=Q/T, Дж/К.

Т-S: Процесс парообразования: Изобара ав хар-ет подогрев воды до тем-ры кипения. Пр-сс парооб-ия пойдет по уч-ку вс, т.к. вся теплота = теплоте парооб-ия пойдет на изменение потенц. энергии. «вс» - образ-ие ВНП, в (×) с обс-ся СНП, при повыш. тем-ры до Тпроисходит перегрев СНП и в (×) d – ПП. С ­ Р ­Ткип и изобара по в’с’, это увел-ие сходится в (×) К – критич-ая точка. В данном случае вода кип-ся мгновнно, првращ-сь в СНП, минуя ВНП. аК – нижняя погр. зона хар-ет состояние кип-ей воды, степень сухости = О. Кс – высшая погр-ая зона хар-ет состояние СНП со степенью сух-ти = 1. аК иКс ограничены областью ВНП. Состояние воды и пара, нах-ся в этих погр. зонах явл-ся неустойчивым.

I-d: Автор Рамзин. Нах-ся в зав-ти след-щие параметры вл. воздуха: энтальпия, влагосод-ние (кол-во водяных паров, выражаемых в г, сод-ся в 1 кг сухого воздуха [г/кгсв]), тем-ра, порц-ое давление. Угол между осями 135° д/низких тем-р, 120° д/высоких Þ линии постоянной энтальпии – наклонные к оси абцисс, прямые. Все точки на адиабате имеют одинаковую энтальпию, а цифровое значение на оси ординат. Линии постоянных влагосод-ний вертикальные прямые, циф-ое знач-ие на оси абцисс. Линии постоянных тем-р (изотермы) наклонные прямые, которые только в области ненасыщ-го пара имеют практическое применение. Линии пост-ых отн-ых влажностей j - это пучок кривых, выходящих из н.к. и расход-ся веером в направлении верхней правой части диаграммы. При достижении тем-ры кипения (99,6) линии относит-ых влажностей меняют направление на вертикальные прямые. Из н.к. выходит линия парциального давления, проецируем данную точку на вертикальную ось справа. j (отн. вл.) = (rп/rmax)100%, rп (абс. вл.) = кол-во вод. пара в кг, сод-гося в 1 м3 влажного воздуха.