Портландцемента применение: Использование портландцемента в современном строительстве.

Использование портландцемента в современном строительстве.

Свойства портландцемента: способы определения, маркировка

Портландцемент – это строительный материал в виде порошка, применяемый для бетонных и железобетонных конструкций и для возведения различных сооружений. Маркировка, область применения, свойства контролируются по ГОСТ, так как от всех технических характеристик зависит надежность постройки. Если во время производства была нарушена технология изготовления, то он может иметь слабую прочность или плохую устойчивость к агрессивным средам и низким температурам. Определение марки и других параметров проводится только в лабораториях.

Свойства и технические характеристики

Для производства используется клинкер и гипс. В результате получается однородный порошок с серым оттенком. При взаимодействии с водой он расширяется и затвердевает. По прочности готовая бетонная конструкция сравнима с камнем.

Свойства портландцементов, по которым их определяют и маркируют:

• Размер фракций.
• Марка (прочность).
• Водопотребность.
• Скорость схватывания и время затвердевания.
• Тепловыделение.

Характеристики изменяются в зависимости от пропорций компонентов и состава, а также от тонкости помола частиц, условий и сроков хранения. От основных свойств вяжущего порошка полностью зависит его область применения.

Тонкость помола влияет на качество: чем меньше фракции, тем лучше материал, и тем выше его стоимость. Размер частиц зависит от метода производства. Измельчается цемент на последней стадии изготовления. От величины фракций зависит и область применения, так как это влияет на прочность и время затвердевания раствора. Для определения их размера порошок просеивается через сито. Если он качественный, то должно пройти не менее 85% цемента.

Водопотребность – это объем воды, который необходим для замешивания раствора нормальной консистенции, измеряется в процентах. Минимальным считается 24%. Чем больше вливается воды в портландцемент, тем ниже выйдет прочность бетонной конструкции. Из-за излишков жидкости появляется много пор. Если воды влить мало, то укладывать смесь будет неудобно, и промешивание получится некачественным.

Водопотребность зависит от количества алюмината кальция в вяжущем порошке: чем больше его, тем лучше. Регулировать эту характеристику портландцемента можно с помощью пластифицирующих добавок, также влияет размер фракций.

Прочность – это основной параметр, по которому различаются цементы. Максимальный процент этой характеристики достигается бетонной конструкцией на 28 сутки. Для определения марки вяжущего компонента изготавливаются пробные образцы в виде кубов или брусков. Их помещают под пресс и давят. Давление, под которым материал начал разрушаться, и считается маркой прочности.

Чем дольше хранится цемент, тем хуже становятся его прочностные характеристики. Уже через 2 месяца с момента производства это свойство значительно снижается. От марки прочности зависит область применения. Чем выше этот показатель, тем сложнее и тяжелее может быть построена из него конструкция.

Для обозначения прочности используется буква М и число после нее, например, М400. Означает, что материал выдерживает нагрузку 400 кг/см2. Выпускается портландцемент марок М400, М500, М550 и М600. Также может быть другая маркировка только числом – 22,5, 32,5 и так далее. В этом случае прочность измерена в МПа. 22,5 означает, что выдерживается давление равное 22,5 МПа.

Сроки схватывания вяжущего компонента зависят от наличия добавок, температуры раствора и воздуха, а также от влажности. Оптимальным временем начала этого процесса по ГОСТ считается 45 минут, максимальное – 10 ч. Окончательное затвердевание достигается на 28 день. Ускорить схватывание можно с помощью добавок или же приобретается быстро застывающий портландцемент. Сокращают время хлористый кальций и карбонат калия, а замедляет сульфат железа.

Когда раствор замешивают, начинается процесс гидратации. В результате этой реакции выделяется тепло. Если возводится особо крупная конструкция, как, например, плотина, то смесь может нагреться +50°С. Из-за избыточной температуры в бетоне могут появиться трещины. Портландцемент без примесей является одним из самых экзотермических, его реже используют для больших сооружений, но благодаря этому его удобно применять при низких температурах. Наименьшее количества тепла выделяет шлакопортландцемент.

Маркировка цемента

Маркировка выглядит следующим образом: Д0 – бездобавочный, Д20 – содержит около 20% примесей ото всего объема вяжущего порошка. С помощью минеральных добавок регулируются характеристики морозостойкости и устойчивости к коррозии.

Для маркировки видов используются буквы. Так, например, обозначение ПЦ – портландцемент, ШПЦ – шлакопортландцемент, БЦ – белый цемент, СС – сульфатостойкий, ПЛ – пластифицированный.

Маркировка разных видов:

• ЦЕМ I – портландцемент.
• ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками.
• ЦЕМ III – шлакопортландцемент.
• ЦЕМ IV – пуццолановый.
• ЦЕМ V – композиционный.

Каждый из типов имеет свою область применения. Пуццолановые и шлаковые вяжущие порошки могут быть использованы для строительств конструкций под землей и в воде, так как устойчивы к агрессивной среде грунта.

Наличие добавок указывается буквой А или В. А означает, что их количество – не более 20% от всего объема порошка, В – 21-35%. Для обозначения скорости схватывания используется литера Н – нормально твердеющий и Р – быстрый ранний.

М400 благодаря высокой устойчивости к морозам и воде и доступности по цене является одним из самых распространенных. Его используют для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, в том числе под землей и на земле. М500 применяется для строительства опор, мостов и военно-технических сооружений.

Для сооружений, которые будут находиться под большой нагрузкой, следует приобретать материал высоких марок. Для строительства под землей подбирается вяжущий компонент с соответствующими добавками. Благодаря им бетон будет устойчив и к влаге, и к различным солям.

Приобретать порошок рекомендуется либо у заводов, либо у их представителей или в крупных точках продаж. Главное, чтобы он имел полную маркировку и недавно был произведен. Тара должна быть абсолютно целой. Если мешок поврежден, то не рекомендуется его приобретать. В негерметичной таре цемент быстро втягивает влагу из воздуха, в итоге появляются комочки, из-за воды снижается его прочность. Использовать состав нужно только для указанных областей применения.

В мелких торговых точках покупать вяжущий порошок не рекомендуется, так как вместо высокомарочного материала может продаваться портландцемент более низкой марки или же иметь множество примесей.

Активация портландцемента — новые горизонты

перейти к первой части

Часть 2.

• Основные схемы помола, используемые в производстве цемента
• Активация цемента методом ударной дезинтеграции

Основные схемы помола, используемые в производстве цемента

Измельчение цементного клинкера на современных цементных заводах производится преимущественно с использованием шаровых мельниц.

В основном используются следующие технологические схемы: помол клинкера по открытому циклу и помол в замкнутом цикле с последующей классификацией получаемого материала.

Технологическая схема по открытому циклу объективно считается устаревшей, хотя на отечественных цементных заводах еще используется достаточно широко.

Трубные шаровые мельницы с открытым циклом измельчения в производстве цемента применяют как для помола сырьевых материалов, так и для окончательного помола цементного клинкера.

Длина шаровых мельниц, работающих по открытому циклу, в 4-5 раз превышает их диаметр. На цементных заводах применяют трубные мельницы размерами 4 х 13.5, 3.2 х 15, 2.6 х 13 метров и др. Их производительность при помоле цементного клинкера до остатка 8-10 % на сите № 008 достигает соответственно 90, 50, 25 т/ч. Такие мельницы приводятся во вращение двигателями соответственно 3200, 2000, 1000 кВт.

Работая в режиме повышенного энергопотребления, имея впечатляющие габаритные размеры и производительность, качество портландцемента, получаемого с использованием трубных мельниц, оставляет желать лучшего.

Измельчение цементного клинкера в шаровой мельнице работающей по открытому циклу

Помол цементного клинкера до удельной поверхности 3000 см²/г является естественным пределом для трубных мельниц открытого цикла. Получение более высокодисперсного материала на данном оборудовании не имеет смысла по причине увеличения расхода энергии, необходимой для измельчения материала, повышения температуры измельчаемого материала (в некоторых случаях до 200°С, обычно до 120-150°С), большого количества переизмельченного материала, ускоренного износа мелющих тел (шаров), броневых плит. Более того, именно для шаровых мельниц открытого цикла характерен наибольший процент цементных зерен округленной формы, активность которых невелика.

По этим причинам трубные мельницы открытого цикла, являясь, безусловно, устаревшим оборудованием на цементных заводах, имеющих возможность обновления технологического оборудования, заменяются шаровыми мельницами, работающими по замкнутому циклу.

Для получения цемента с удельной поверхностью более 3000 см²/г и выше использование шаровых мельниц замкнутого цикла вполне оправдано, более того, именно данный метод производства высокомарочного портландцемента применяется на большинстве современных цементных заводов, в том числе и зарубежных.

Измельчение цементного клинкера в шаровой мельнице работающей по закрытому циклу

Схема работы измельчительного оборудования, задействованного в замкнутом цикле производства цемента следующая.

Измельченный в шаровой мельнице материал поступает в сепаратор, где из него извлекается фракция тех размеров, какие требуются для готового продукта (например, частицы цемента размерами 0-40 мкм). Более крупные частицы направляются снова в шаровую мельницу для дополнительного измельчения. Таким образом, из основной массы измельчаемого материала непрерывно извлекаются частицы требуемого размера, что в значительной степени снижает опасность переизмельчения частиц, которые особенно склонны к агрегации и налипанию к мелющим телам и стенкам мельницы. Соответственно, именно использование шаровых мельниц и сепараторов, работающих в замкнутом цикле, создает возможность получения высокоактивного портландцемента в промышленных масштабах.

В целом для метода помола цемента в шаровых мельницах, работающих в замкнутом цикле, характерна большая маневренность в работе, что позволяет выпускать портландцемент с различной тонкостью помола и, соответственно, активностью, что совершенно не достижимо для шаровых мельниц, работающих в открытом цикле. Основными недостатками помола цементного клинкера по замкнутому циклу является большая сложность и стоимость технологического оборудования, высокий расход электроэнергии, а также возможность накопления трудно дробимых включений, не прошедших классификацию и отправленных на повторный помол. Трудно дробимые включения накапливаются в шаровой мельнице, что существенно снижает практическую производительность помольного оборудования и требует регулярного освобождения рабочей камеры шаровой мельницы от накопившихся включений.

Практика:

Рассматриваемые технологические схемы помола цементного клинкера, с успехом применяемые на современных цементных заводах для получения больших объемов материала усредненных показателей активности, мало подходят для решения задач активации портландцемента на предприятиях, выпускающих бетонные изделия. Малопригодными для использования в работах по активации портландцемента являются и вибромельницы.

Измельчение цементного клинкера в вибромельнице

В вибромельнице материал измельчается под действием вибрирующих мелющих тел. При этом зерна материала размерами не более 1-2 мм подвергаются отчасти дроблению, но преимущественно, как и в мельницах шаровых, истиранию между мелющими телами. Мелющие тела перемещаются друг относительно друга в результате колебаний корпуса мельницы (1500-3000 кол/мин).

В настоящее время вибромельницы используются для домола портландцемента или для измельчения других материалов.

Помимо основных недостатков, свойственных шаровым мельницам, вибромельницы отличаются гораздо меньшей производительностью и технической надежностью.

Способ измельчения материалов в шаровых мельницах и вибромельницах практически идентичен — это истирающее воздействие на обрабатываемый материал с частыми ударами малой энергонагруженности.

Основные различия между вибромельницами и мельницами шаровыми — это способ побуждения мелющих тел, отсюда и некоторые различия получаемых результатов. Однако, все выше сказанное о работе шаровых мельниц вполне применимо и к вибромельницам по причине совершенно аналогичного способа измельчения, реализуемого на данном типе оборудования.

Вибромельницы также могут работать как в открытом цикле производства цемента со всеми вытекающими последствиями, так и в замкнутом цикле с тем же набором необходимого технологического оборудования (классификаторами и т.д.). Соответственно, если нет принципиальных различий по способу измельчения цементного клинкера, более подробно останавливаться на некоторых технических особенностях вибромельниц не имеет смысла.

Высокая стоимость, повышенные режимы энергопотребления, сложность технического обслуживания практически полностью исключают возможность применения данного типа помольного оборудования на неспециализированных предприятиях строительной отрасли. Это заставляет искать иные, более экономически выгодные способы разрушения цементного клинкера, к которым можно отнести ударную дезинтеграцию, в основе которой лежит метод разрушения твердых материалов свободным ударом о подвижную либо неподвижную преграду.

Активация цемента методом ударной дезинтеграции

В мельницах истирающего действия на полезную работу измельчения расходуется не более 1. 5-10% всей подводимой энергии. Остальная часть энергии переходит в безвозвратно теряемую и, что особенно не приятно, крайне вредную для условий помола тепловую энергию.

Нагревание мелющих тел и обрабатываемого материала отрицательно сказывается на производительности помольного оборудования.

Так по данным С. М. Рояка и В. З. Пироцкого на измельчение цементного клинкера до удельной поверхности 2500 см²/г при температуре 40°С затрачивается около 24, при 120°С — 34, а при 150°С — 39 кВт·ч/т. При увеличении тонкости помола до 3300 см²/г с увеличением температуры до 150°С расход электроэнергии повышается до 130 кВт·ч/т.

Крайне не рациональное расходование подводимой энергии, большой расход легированных сталей (материала мелющих тел и броневых плит) заставляет искать альтернативную замену агрегатам измельчения истирающего действия, новые способы измельчения и соответственно новые типы помольного оборудования.

Основные усилия в решении вопроса по переносу центра тяжести со схем активации портландцемента методом истирающего измельчения должны быть направлены на переход к схемам, позволяющим реализовать принцип сверхтонкого дробления портландцемента или, иными словами, принципа ударной дезинтеграции.

В шаровых и вибромельницах зерна цементного клинкера подвергаются преимущественно действию сжимающих сил с двух сторон (измельчение в щековых дробилках, шаровых и вибромельницах) или с одной стороны (измельчение в струйных мельницах, дезинтеграторах, дисмембраторах и роторных дробилках). В результате воздействия сжимающих сил в кусках и зернах измельчаемого материала возникают напряжения, приводящие к разрыву с образованием более мелких частиц.

Так как материалы, используемые при производстве вяжущих веществ, характеризуются обычно прочностью на сжатие в 6-12 раз превосходящей прочность при растяжении (сдвиге), способ измельчения таких материалов методом сжатия, очевидно, не является оптимальным.

Для того чтобы точнее представить действие сил, оказывающих основное влияние на процессы измельчения цементного зерна, прежде всего, необходимо разобраться с основными способами измельчения или, другими словами, наиболее часто используемыми «инструментами» измельчения твердых тел.

Итак, по существу измельчение — это образование новых поверхностей. Таким образом, измельчение твердых материалов — это уменьшение их размеров путем механического воздействия. Под действием внешних сил в куске материала возникают трещины, приводящие к его распаду на части.

Различные твердые материалы, в зависимости от их физических свойств, при измельчении в одинаковых условиях с затратой одинакового количества энергии дают продукты, характеризующиеся различной степенью дисперсности. Следовательно, разные материалы обладают разной способностью к измельчению.

Соответственно, для каждого вида материала существует наиболее рациональный способ его разрушения (измельчения), учитывающий индивидуальные физические свойства данного материала.

Основными способами измельчения твердых тел являются раздавливание, удар, истирание. Для измельчения твердых тел главное значение имеют деформации сжатия и сдвига.

Способ измельчения цементного клинкера действием сжимающих сил с двух сторон (деформация сжатия), реализуемый в шаровых мельницах и мельницах вибрационных, мы рассматривали в предыдущих главах.

Теперь остановимся подробней на измельчении под действием сжимающих сил с одной стороны (деформация сдвига).

Данный тип измельчения цементного клинкера характерен для агрегатов ударно — отражательного действия. Роторные дробилки, струйные мельницы, дезинтеграторы и дисмембраторы в основном реализуют именно этот тип измельчения твердых тел (хотя эффект взаимоизмельчения частиц при их движении в плотном потоке также имеет место).

Для примера рассмотрим принцип действия наиболее распространенных в настоящее время агрегатов измельчения ударного действия: струйной мельницы и дезинтегратора.

Итак, в струйной мельнице материал захватывается струей сжатого воздуха, газа, перегретого пара или их смеси, протекающей с большой скоростью. При этом в результате частых соударений, а также самоистирания происходит измельчение обрабатываемого материала. Для усиления эффекта измельчения на пути движения частиц устанавливаются преграды, о которые частицы ударяются и разрушаются.

Измельчение цементного клинкера в струйной мельнице

Исследования Ю.И. Дешко, В.И. Акунова, В.Л. Панкратова и д.р. (НИИЦемент) показали, что при измельчении цементного клинкера в струйной мельнице получаются цементы, активность которых на 7.5-15 МПа выше активности цементов той же тонкости помола, но измельченных в шаровой мельнице. Кроме того, цементы струйного помола отличаются высокой скоростью твердения и, следовательно, цементы струйного помола переходят в разряд высокопрочных и быстро твердеющих.

Особенно эффективно получение с помощью струйных мельниц шлакопортландцемента марок 500 и 600. Это объясняется осколочной формой частиц с зазубренными острыми краями, способствующими более интенсивному их взаимодействию с водой.

Итак, принцип измельчения цементного зерна струйной мельницей следующий: цементное зерно, разгоняемое воздушным потоком, разрушается при столкновении с другими частицами, а также при ударе о неподвижные преграды.

Истирающее воздействие частиц, движущихся в плотном потоке, хотя и достаточно интенсивно, однако весьма скоротечно и не приводит к образованию округлых форм цементного зерна.

Однако, струйным мельницам присущи и серьезные недостатки, существенно снижающие их практическую пригодность в деле получения высокоактивного портландцемента непосредственно на предприятиях по выпуску бетонных изделий.

Серьезные трудности проявляются при попытке поднять производительность струйных мельниц без изменения тонины помола. Стоимость струйных мельниц относительно их производительности достаточно высока.

КПД струйной мельницы низкий, а энергопотребление в пересчете на единицу готового продукта, напротив, очень высокое. Добавьте к этому быстрый износ деталей, имеющих контакт с перерабатываемым материалом, сложность обслуживания, большие операционные затраты и станет понятно, почему струйные мельницы весьма медленно внедряются в производство строительных материалов.

В целом, струйные мельницы — достаточно молодой тип помольных агрегатов, которые в настоящее время находятся в стадии совершенствования.

Способ измельчения цементного зерна, реализованный в дезинтеграторах, очень похож на описанный выше. Однако, в отличие от струйных мельниц, в дезинтеграторе разгоняются не частицы материала, а помольные стержни, пальцы-била, установленные на роторах, вращающихся навстречу друг другу.

Для дезинтеграторов также характерно получение частиц осколочной формы с зазубренными краями. Истирающее взаимодействие частиц обрабатываемого материала, как и в случае с мельницами струйными, невелико по тем же причинам.

На сегодняшний день именно ударная дезинтеграция цементного клинкера позволяет реализовать на практике в промышленных масштабах наиболее эффективные приемы активации рассматриваемые выше.

Выход некоторых современных моделей дезинтеграторов на высокоскоростные (около 100 м/с) режимы ударного измельчения позволил вывести процессы активации портландцемента на качественно новый уровень. При этом активность портландцемента повышается наиболее рациональными методами: получение частиц цемента осколочной формы, повышение массовой доли частиц цемента размером 0-20 мкм, относительно небольшое увеличение удельной поверхности, практически полное отсутствие переизмельченного цементного зерна.

Исследования, проведенные М.В. Векслером (МП «ТЕХПРИБОР») показали, что при измельчении цемента на дезинтеграторе со скоростью обработки 2 кг/с его активность повышается на 67 %.

Применение дезинтегратора относительно небольшого помольного эффекта позволило разработать методику увеличения марочной прочности шлакопортландцемента производства ОАО «Липецкий цементный завод» с М 400 до М 550.

Дезинтегратор Кара. 1896 г.

В отличие от струйных мельниц, история промышленного использования дезинтеграторов в качестве агрегатов тонкого дробления и помола насчитывает более ста лет.

На рисунке представлен дезинтегратор Кара, используемый в стекольном производстве для измельчения кварцевого песка.

 В настоящее время дезинтеграторы активно используются в различных областях производственной деятельности, в том числе и в строительстве при изготовлении силикальцитных изделий.

Конструкция дезинтегратора представляет собой два вращающихся в противоположных направлениях ротора, насаженных на отдельные соосные валы и заключённых в кожух.

Роторы расположены на одной геометрической оси, каждый с отдельным приводом. На дисках роторов по концентрическим окружностям расположены ряды стержней — пальцев-бил таким образом, что каждый ряд пальцев одного ротора свободно входит между двумя рядами пальцев другого.

Измельчение цементного клинкера в измельчителе — дезинтеграторе

Измельчаемый материал подаётся в центральную часть ротора и, перемещаясь к периферии, подвергается многократным ударам пальцев, вращающихся во встречных направлениях. Каждая частица соударяется с пальцами-билами, последовательно испытывая высокоэнергетические механические воздействия (удары), приводящие к быстрому разрушению материала и уменьшению тонины помола.

Частица цемента, извести либо иного сыпучего материала, коснувшись пальцев первого от центра ротора ряда, получает соответствующую этому ряду скорость и под действием центробежной силы выбрасывается с траектории первого ряда пальцев. Частица, имея одно направление с вектором скорости пальца, от которого она получила удар, пересекает траекторию второго ряда пальцев, движущихся в противоположном направлении. Получая удар от пальца второго ряда, частица отскакивает от него, меняя вектор скорости, и выбрасывается с траектории второго ряда пальцев дальше, пересекая траекторию третьего ряда. Такое переменно-противоположное движение зерен сыпучего материала (например, песка, цемента, извести и т.д.) и, соответственно, его измельчение продолжается до тех пор, пока зерно не будет выброшено из дезинтегратора.

Особенностью дезинтеграторного способа измельчения является разрушение материала в местах структурных дефектов, а также преимущественно осколочная форма частиц, что особенно актуально при активации портландцемента.

Также к несомненным преимуществам тонкого измельчения и помола на дезинтеграторе можно отнести небольшой процент переизмельченного материала, отсутствие хлопьев, сростков, комков и других новообразований, обычно возникающих при увеличении тонины помола, эффект самоочищения корзин от обрабатываемого материала, склонного к адгезии.

Перечисленные достоинства, как и практически полное отсутствие альтернативных типов машин тонкого помола сыпучих материалов, позволили дезинтеграторам занять лидирующие позиции в качестве измельчительного оборудования в производстве некоторых видов строительных материалов автоклавного твердения.

Недаром гениальный советский ученый-практик, создатель и руководитель конструкторского бюро «Дезинтегратор», доктор наук, лауреат Ленинской премии за 1962 год, «отец» советского силикальцита И.А. Хинт рассматривал дезинтеграторы как практически безальтернативный тип измельчительного оборудования, идеально отвечающий требованиям производства силикальцитных изделий в промышленных масштабах.

Именно с применением дезинтегратора связаны наиболее впечатляющие результаты получения силикальцитных изделий, прочность на сжатие которых составляла 5000 кг/см²!

Однако, несмотря на отличные результаты по тонкому помолу различных твердых материалов, в частности извести, кварцевого песка, гранулированного шлака, дезинтеграторы в настоящее время не получили широкого распространения в производстве цемента.

Причина этого на наш взгляд заключается в том, что родоначальник советского силикальцита, создатель дезинтегратора современной конструкции И. А. Хинт на протяжении длительного времени был вынужден противопоставлять силикальцитные изделия традиционному бетону и соответственно цементу.

Работая в сложнейших условиях, внедряя поистине революционные технологии в практику отечественного строительства, не боясь идти против руководства Госстроя, постоянно нарушая покой Академии строительства и архитектуры СССР, Йеханес Хинт приобрел огромное число скрытых недоброжелателей, да и просто врагов.

Своей теоретической работой, впечатляющими практическими результатами в деле получения дешевого и прочного строительного материала без использования цемента Йеханес Хинт вступил в открытую борьбу с маститыми учеными из Академии строительства и архитектуры СССР, комитета по делам строительства СССР, ставшими ярыми противниками силикальцита и всего, что было с ним связанно.

В результате талантливейший советский ученый и изобретатель Йеханес Хинт в 1983 году был лишен всех научных званий и степеней, звания лауреата Ленинской премии за 1962 год и по сфабрикованному уголовному делу был приговорен к 15 годам (ПЯТНАДЦАТИ ГОДАМ!) лишения свободы, умер в тюремном заключении.

Несколькими годами позже приговор в отношении И.А. Хинта отменили, он был полностью реабилитирован.

Так погиб талантливый ученый-практик, изобретатель дезинтегратора современной конструкции. Вместе с ним погибла перспектива долгосрочного развития бесцементной технологии производства строительных материалов в СССР. Были разорваны многомиллионные контракты с зарубежными фирмами из Японии, Италии, Бразилии, Финляндии и некоторых других стран, заключавших лицензионные договора на приобретение дезинтеграционной технологии производства силикальцитных изделий.

История «советского» силикальцита, а вместе с ним и дезинтегратора без сомнения является одной из самых мрачных страниц отечественного строительства.

И хотя создатель дезинтегратора современной конструкции И.А. Хинт после смерти был полностью реабилитирован, а заводы, производящие строительные материалы на основе силикальцита, успешно функционируют по всему миру, традиционная школа производства бетонных изделий на основе цемента сохранила глухое недоверие ко всему, что было связанно с именем Йоханеса Хинта, в том числе и к дезинтеграторам.

Только явлением застарелого сопротивления, корни которого уходят к временам борьбы И.А. Хинта с Госстроем, можно объяснить стойкое предубеждение против использования дезинтеграторов в современном производстве цемента.

Практика:

Итак, существенное уменьшение затрат энергии могут дать лишь те способы, при которых материалы измельчались бы под влиянием прямых сдвигающих, разрывающих воздействий на них, а не в результате первоначально сжимающих сил.

Если в классических схемах производства портландцемента и применяются в основном шаровые мельницы, то лишь по причине отработанности технологических схем, сформировавшейся школы производства цемента, а вовсе не по причине оптимальной модели разрушения цементного зерна.

Вполне возможно, что на нынешнем этапе развития экономики, технология на основе использования шаровых мельниц в производстве больших объемов цемента усредненной активности еще далеко не полностью исчерпала свой потенциал, однако для решения задач активации портландцемента на производстве бетонных изделий, мельницы истирающего действия не подходят.

Рассматриваемые выше измельчительные агрегаты ударно-отражательного действия, в частности мельницы струйные и дезинтеграторы, несомненно, гораздо более перспективны в деле активации портландцемента.

Высокая эффективность при относительно низкой себестоимости измельчения, простота освоения и технического обслуживания, возможность встраивания в существующие технологические линии — далеко не полный перечень преимуществ измельчительных агрегатов ударного действия.

Основным минусом агрегатов измельчения ударного действия является достаточно быстрый износ рабочих органов, имеющих контакт с измельчаемым материалом. Хотя расход металла в дезинтеграторе и мельнице струйной на помол единицы поверхности материала ниже, чем в агрегатах истирающего измельчения, износ рабочих органов в агрегатах ударного действия принципиально отличается от износа в других агрегатах.

Так в дезинтеграторе роторы, кольца, пальцы, истирающиеся в процессе работы, являются конструктивными частями, соответственно их износ допустим только в пределах запаса прочности конструкции.

Если размеры мелющих органов дезинтегратора уменьшатся на величину большую, чем допускает запас прочности, дальнейшая работа дезинтегратора ведет к аварии. Иное положение, например, у шаровых или вибромельниц, в которых истираются в основном мелющие шары и броневые плиты стенок корпуса. Даже при полном износе мелющих тел (шаров), шаровая мельница в основном сохраняет прочность конструкции.

В шаровых мельницах, вибромельницах для помола имеется большое количество мелющего металла, которое в промышленных мельницах истирающего действия достигает нескольких десятков тонн. Вес мелющих пальцев дезинтегратора производительностью до 5000 кг/ч составляет около 20 кг. Таким образом, если износ пальцев дезинтегратора при помоле по конструктивным соображениям можно допустить до 50% от их веса, то расход металла в таком дезинтеграторе без замены мелющих пальцев составит 10 кг, что в сотни раз меньше, чем в крупных шаровых мельницах. Отсюда виден основной недостаток конструкции дезинтегратора, который заключается в относительно малом сроке службы помольных пальцев.

Однако это не препятствует применению дезинтеграторов в производстве силикальцитных изделий при помоле кварцевого песка и, соответственно, не может иметь решающего значения при помоле цементного клинкера, твердость которого аналогична твердости кварца.

Дезинтегратор можно сравнить с металлообрабатывающими станками, резцы которых приходится относительно часто перетачивать или полностью заменять.

Естественно данная особенность дезинтегратора, а именно относительно малый срок службы помольных пальцев, диктует определенные требования к культуре производства. Контроль времени работы дезинтегратора под нагрузкой, количества измельченного материала, технического состояния оборудования — залог эффективной и безаварийной работы не только дезинтегратора, но и любого другого современного технологического оборудования.

Все выше сказанное о некоторых особенностях эксплуатации дезинтеграторов, также в основном верно и для измельчительных агрегатов ударного действия иной конструкции.

Хотелось бы также еще раз подчеркнуть, что повышение требований к качеству обслуживания и контроля технического состояния измельчительных агрегатов ударного действия — насущная необходимость любого современного производства, на котором эксплуатируется данное оборудование.

Без повышения культуры производства освоение современных технологий в принципе не возможно, соответственно, подготовка грамотных специалистов по обслуживанию измельчительных агрегатов есть не досадная необходимость, а требование современного производства вообще и производства строительных материалов в частности.

Тем более, что в основном современные агрегаты измельчения ударного действия имеют конструкцию, позволяющую достаточно быстро провести замену наиболее быстро изнашиваемых частей. Так, бригада из двух человек производит замену роторов некоторых моделей дезинтеграторов за 2-3 часа. Коэффициент использования оборудования для некоторых моделей дезинтеграторов составляет около 0,85.

Применение специальных износостойких сталей, металлокерамики в качестве материала мелющих тел также значительно увеличивает сроки межремонтной эксплуатации агрегатов измельчения ударного действия.

Итак, применение измельчительных агрегатов ударного действия в практике активации портландцемента непосредственно на производстве сборного железобетона, мелкоштучных стеновых камней, элементов мощения и благоустройства позволяет значительно снизить капитальные затраты, связанные с их установкой, вследствие отсутствия необходимости в устройстве массивных фундаментов. Учитывая относительно небольшие габаритные размеры и массу измельчительных агрегатов ударного действия, обычно не возникают трудности в перестройке существующих схем измельчения. Высокая производительность по помолу самых разнообразных материалов, относительно низкое энергопотребление оборудования, возможность легкой регулировки дисперсности получаемого материала позволяет рассматривать агрегаты измельчения ударного действия как практически безальтернативный вариант технологического оборудования в деле активации портландцемента.

перейти к третьей части

Авторы серии статей «Строительная лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»  Векслер М. В.
Коренюгина Н.В.
Липилин А.Б.

Виды портландцемента

В строительстве любого объекта главным вяжущим веществом является портландцемент. Это гидравлическое вяжущее вещество из портландцемнтного клинкера, гипса и прочих добавок. По своему составу (с добавками, без добавок) принято различать следующие виды портландцемента:

• шлакопортландцемент;
• быстротвердеющий;
• сульфатостойкий;
• с умеренной экзотермией;
• гидрофорбный;
• пластифицированный;
• белый портландцемент.

Данное вяжущее вещество является обладателем таких положительных качеств, как огнестойкость, морозостойкость и жаростойкость. Помимо этого он отличается высокой твердостью после затвердевания. В силу того, что портландцемент не всегда удовлетворяет отдельным специальным требованиям, предъявляемым к бетонам и строительным растворам при различных условиях их применения, промышленность начала выпуск различных видов портландцемента, имеющих свое предназначение.

Шлакопортланцемент — это бесклинкерный цемент, изготавливаемый при совместном помоле гранулированных доменных шлаков с добавлением активизаторов (строительный гипс, известь, ангидрит и т. д.).

Быстротвердеющий портландцемент — это цемент тонкого помола, содержащий в большом количестве трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат. Этот вид портландцемента способен интенсивно наращивать прочность в первый период твердения.

Сульфатостойкий портландцемент — это цемент, изготовленный из клинкера содержащего 5% трехкальциевого алюмината и 50% трехкальциевого силиката.

Портландцемент с умеренной экзотермией — это вид портландцемента, изготавливаемый из клинкера содержащего 50% трехкальциевого силиката и 8% трехкальциевого алюмината.

Гидрофобный портландцемент — это цемент, изготавливаемый из клинкера 0,1 — 0,2% мылонафта, асидола, окисленного петролатума с добавлением синтетических жирных кислот.

Пластифицированный портландцемент — это цемент, получаемый при введении клинкера около 0,25% сульфитно-спиртовой барды от веса цемента.

Белый портландцемент — это вид портландцемента, изготавливаемый из клинкера с малым содержанием железа (серый цвет цемента, как правило, обусловливается присутствием соединений железа в сырье).

Для полного ознакомления с марками, видами и производством портландцемента воспользуйтесь и другими разделами сайта.

Свойства и применение портландцемента. Описание пороков древесины

Свойства и применение портландцемента. Описание пороков древесины

Свойства портландцемента
        Портландцемент – важнейший гидравлический вяжущий материал, имеющий широкое применение в строительстве. Портландцементом называется продукт тонкого помола цементного клинкёра, который получают обжигом до спекания искусственной смеси (известняка, мела, глины, и др.) или природного сырья надлежащего состава, обеспечивающих в цементе преобладанием силикатов кальция. При измельчении клинкёра вводят добавки: 1.5-3.5% гипса (в перерасчете на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков схватывания, до 15% активных минеральных добавок – для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.
        К основным техническим свойствам портландцемента относят – плотность и объёмную насыпную массу, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объёма цементного теста и прочность затвердевшего цементного раствора.
        Плотность цемента находится в пределах 3.0-3.2 г/см3, объемная насыпная масса в рыхлом состоянии составляет 900-1100 кг/м3 и до 1700 кг/м3 – в уплотнённом.,
        Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента и устанавливается ситовым анализом (просеиванием через определённые сита). Более точный характеристикой степени измельчения цемента является его удельная поверхность, т.е. поверхность всех зёрен, содержащихся в 1 г цемента. Тонкость помола в значительной степени влияет на прочность цементного камня. Чем более тонко измельчён цемент (до известного предела), тем выше прочность цементного камня.
        В соответствии с требованиями ГОСТ 10178-62 тонкость помола должна быть такой, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% от всей навески портландцемента. Удельная поверхность обычного портландцемента находится в пределах 2000-3000 см2/г и 3000-5000 см2/г – быстротвердеющих и высокопрочных цементов.
        Сроки схватывания цементного теста (цемент + вода) зависят от тонкости помола, минерального состава и водопотребности цемента. При этом водопотребность характеризуется количеством воды в процентах от массы цемента, необходимой для получения теста нормальной густоты, т.е. определённой подвижности (24-28%).
        В соответствии с указанным ГОСТом начало схватывания должно наступать не ранее 45 минут, а конец не позднее 12 часов. За начало схватывания принимают время, прошедшее от начала затворения цемента водой до начала загустевания цементного теста: а за конец – время от начала затворения теста до полной потери им пластичности.
        С повышением температуры схватывания цементного теста ускоряется, с понижением – замедляется.
        За период схватывания, которое завершается относительно быстро (несколько часов), следует продолжительный процесс превращения цементного теста в цементный камень.
Пороки древесины
        Пороками древесины называют нарушения внешней формы ствола дерева, отклонения строения от нормального, а также внутренние и наружные повреждения её, понижающие качество. Они образуются в период роста дерева при хранении и эксплуатации.
        Некоторые виды пороков легко обнаруживаются при внешнем осмотре дерева. Однако большинство пороков древесины может быть выявлено только после валки дерева, а иногда и разделки его.
        Сучки – наиболее распространённый порок древесины, присущий почти всем породам дерева. Они нарушают однородность строения древесины, затрудняют механическую обработку и снижают её прочностные показатели. По состоянию древесины самого сучка и степени срастания его с древесиной различают следующие виды: твёрдые сросшиеся, частично сросшиеся твёрдые и несросшиеся.
        Сросшийся твёрдый сучок имеет годовые слои, составляющие одно целое с окружающей его древесиной на всём протяжении по длине и периметру сучка. Сросшиеся твёрдые сучки бывают здоровые, роговые и окрашенные.
        Частично сросшийся твёрдый сучок образуется в результате отмирания ветви при жизни дерева, когда место облома частично зарастает древесиной, но не полностью с ней срастается.
        Несросшийся сучок образует в древесине отверстия или гнили, снижающие прочностные свойства древесины. Несросшиеся сучки бывают выпадающие твёрдые, рыхлые и табачные.
        Трещины образуются вследствие, неравномерного высыхания древесины, её неоднородного строения, а также от различных внешних причин при жизни дерева (мороз, сильные ветры и т.п.). Они снижают сортность древесины, понижают её механические свойства и способствуют загниванию.
        Кривизна – искривление ствола во время роста дерева в одном или нескольких местах. Кривизна называется односторонней, если искривление ствола направленно в одну сторону, и разносторонней, когда искривление направлено в разные стороны.
        Сбежимость характеризуется превышающим норму уменьшением толщины бревна вдоль оси. Пиломатериалы из сбежистых брёвен получаются с перерезанными волокнами и меньшими показателями механических свойств.
        Закомелистость – резкое утолщение ствола у комлевой (нижней) части.
        Ройка – наружные продольные углубления у комлевой части ствола. Этот порок, вызванный условиями роста дерева в зависимости от глубины и протяженности ройки, может понизить сортность брёвен.
        Крень – местное уплотнение древесины, сопровождающиеся уширением годичных слоёв с одной стороны, искривлением и эксцентричностью ствола.
        Косослой – спиральное (винтообразное) направление древесных волокон в стволе. Косослой распознаётся обычно по спиральному расположению трещин на боковой поверхности круглого леса. Косослойные брёвна в большинстве случаев вполне пригодны для строительства, но их не следует распиливать на доски или брусья, так как в этом случае древесные волокна будут неоднократно перерезаны и пиломатериалы значительно теряют механическую прочность.
        Свилеватость – неправильное строение древесины, выражающееся в волнообразном или путаном расположении волокон. Свилеватость может распространяться на всём протяжении или отдельных участках ствола. Свилеватая древесина плохо раскалывается и строгается. При надлежащей обработке свилеватое дерево даёт красивый рисунок текстуры и может быть использовано для отделочных работ.
        Двойная сердцевина – характеризуется наличием двух сердцевин в одном поперечном сечении ствола. Встречается обычно в двухвершинном дереве в месте, близком к раздвоению вершины ствола, где он имеет овальную форму.

Цемент | Snip_8 | Виды и применение цемента

Виды цементов

Портландцемент

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество — продукт тонкого измельчения цементного клинкера, который получают путем обжига до спекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси определенного состава, обеспечивающей в цементе преобладание силикатов кальция. Для регулирования сроков схватывания этого цемента при помоле клинкера добавляют до 5% гипса. Для получения специальных свойств портландцемента и снижения его стоимости при измельчении клинкера вводят до 15% активной минеральной добавки. Особые виды портландцемента применяют только тогда, когда их свойства могут быть использованы с максимальным эффектом.

Пластифицированный портландцемент

Пластифицированный портландцемент изготовляют путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера и пластифицирующей добавки. В качестве такой добавки применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,15…0,25% от веса цемента. Коллоидные адсорбционные пленки гидрофильного характера, образующиеся на поверхности частиц цемента, способствуют более полному смачиванию их водой, уменьшают трение между зернами и повышают пластичность бетонной смеси. Применяя пластифицированный портландцемент, можно уменьшать водоцементное отношение, что повышает прочность бетона, или можно снизить расход цемента на 8…10%.

Гидрофобный портландцемент

Гидрофобный портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гипсом и гидрофобизирующей добавкой. В качестве гидрофобизирующих добавок применяют асидолы, асидол-мылонафт, мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум. Добавки вводят в зависимости от их вида в количестве 0,06…0,30% от веса цемента в пересчете на сухое вещество. При введении гидрофобизирующей добавки на поверхности зерен цемента образуются тончайшие гидрофобные пленки, которые понижают гигроскопичность цемента. Гидрофобный цемент не боится увлажнения; он не слеживается, не превращается в комья и в течение длительного времени почти не теряет активности. Гидрофобные добавки являются также пластификаторами, т. е. способствуют повышению пластичности цементного теста. При перемешивании растворных и бетонных смесей гидрофобные пленки снимаются с частиц цемента при механическом воздействии на них заполнителей и не оказывают отрицательного влияния на прочность растворов и бетона. Бетоны на пластифицированном и гидрофобном цементах отличаются меньшей водопроницаемостью и повышенной морозостойкостью. Эти цементы применяют наряду с обычным портландцементом. Они имеют марки 300, 400, 500 и 600.

Быстротвердеющий портландцемент

Быстротвердеющий портландцемент отличается от обычного быстрым нарастанием прочности. При такой же активности, что и у портландцемента, он уже через 24 ч твердения имеет предел прочности при сжатии 20 МПа, а и возрасте 3 дней не менее 25 МПа. При одинаковой технологии получения (тонкий помол сырьевой смеси, сильный и равномерный обжиг, достаточно быстрое охлаждение клинкера) для быстрого нарастания прочности портландцемента предусматривают следующие дополнительные мероприятия:

• соответствующий подбор химического состава сырьевой смеси с целью получения в цементном клинкере 50…60% трехкальциевого силиката и 8…10% трех кальциевого алюмината;
• увеличивают добавку гипса при помоле цементного клинкера;
• более тонко ведут помол клинкера.

Быстротвердеющий портландцемент применяют наряду с обыкновенным портландцементом для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, не подвергающихся действию агрессивных вод. Особенно широко применяют его для производства сборных железобетонных изделий, изготовляемых без тепловлажностной обработки.

Сульфатостойкий портландцемент

Сульфатостойкий портландцемент получают путем тонкого измельчения портландцементного клинкера, содержащего не более 5% трехкальциевого алюмината. При помоле клинкера не нужно вводить в него активных или инертных минеральных добавок. В связи с тем, что в этом цементе имеется небольшое количество трехкальциевого алюмината, он отличается повышенной стойкостью к действию сульфатных вод, но замедленной интенсивностью твердения в начальные сроки. Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок — 300 и 400. Широко применяют сульфатостойкий портландцемент в гидротехническом строительстве, а также для производства бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию сульфатных вод при систематическом увлажнении и высыхании или замораживании и оттаивании, что позволяет повысить их коррозионную стойкость

Белый портландцемент

Белый портландцемент изготовляют путем тонкого помола белого клинкера, получаемого обжигом чистых известняков и белых глин, с малым содержанием красящих окислов и, прежде всего, окиси железа. Обжигают сырье на беззолыюм топливе — жидком или газообразном. Белый портландцемент вырабатывают трех марок 300, 400 и 500. По степени белизны его подразделяют на 3 сорта, белизну которых определяют по коэффициенту яркости по отношению к белизне сернокислого бария в %, не менее: высший сорт — 80; первый сорт — 76 и второго сорта — 72.

Цветные портландцементы

Цветные портландцементы получают совместным помолом белого клинкера с минеральными свето- и щелочестойкими пигментами (охра, железный сурик и др.). Цветные портландцементы должны содержать не менее 80% клинкера, не более 6% белого доломита и не более 15% минерального природного или синтетического пигмента. Органические пигменты вводят в количестве не более 0,3% от массы цемента. Марки этого цемента и его прочностные характеристики аналогичны маркам белого цемента. Применяют белый и цветные портландцементы для внутренней и наружной отделки зданий и помещений и для изготовления скульптурных изделий. Транспортируют эти материалы в таре; при хранении их нужно надежно защищать от загрязнения. Они широко применяются при изготовлении тротуарной плитки

Портландцемент с минеральными добавками

Портландцемент с минеральными добавками получают измельчением клинкера, минеральных добавок и гипса. Предельно допустимое содержание минеральных добавок в цементе не должно превышать 20%. При этом практически сохраняются все свойства портландцемента, кроме морозостойкости (она несколько ниже), а некоторые свойства улучшаются (больше водостойкость, меньше тепловыделение, более высокая сопротивляемость коррозии первого вида). При его получении экономится портландцементный клинкер, что способствует снижению себестоимости цемента. Марки такого цемента те же, что и у портландцемента: 400, 500, 550 и 600. Такой цемент успешно применяют в строительстве вместо портландцемента, за исключением случаев, когда требуется высокая морозостойкость.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного тонкого помола клинкера, содержащего не более 8 % трехкальциевого алюмината, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки 20…40 %, или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок устанавливают с учетом активности минеральной добавки и минерального состава клинкера.

Шлакопортландцемент

Шлакопортландцемент изготовляют так же, как и пуццолановый портландцемент, но в качестве активной минеральной добавки используют доменные гранулированные шлаки, содержание которых должно быть не менее 21 % и не более 80 % от массы цемента. Шлакопортландцемент выпускают трех марок: 300, 400 500. Он имеет две разновидности: быстротвердеющий шлакопортландцемент и сульфатостойкий шлакопортландцемент.

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, обеспечивающее получение цементного камня высокой прочности в очень короткие сроки (1. ..3сут). Этот цемент иногда называют алюминатным, так как в его составе преобладают низкоосновные алюминаты кальция (80…85%). Глиноземистый цемент должен иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008 не более 10 %. Марки глиноземистого цемента через 3 сут 400, 500, 600. Сроки схватывания глиноземистого цемента: начало — не ранее 30 мин конец — не позднее 12 ч.

Расширяющиеся и безусадочные цементы.

Расширяющиеся и безусадочные цементы. Твердение всех гидравлических вяжущих веществ в воздушной среде сопровождается уменьшением объема цементного камня (усадкой). Усадочные деформации могут привести к образованию трещин в бетонах, что нарушает монолитность конструкций и снижает их долговечность. Для расширяющихся и безусадочных цементов характерно равномерное приращение объема цементного камня в начальный период твердения, что компенсирует усадочные явления. Линейное расширение у расширяющихся цементов обычно составляет 0,3. ..1%, у безусадочных 0,01…0,1 %. Многочисленные виды расширяющихся цементов представляют собой смешанные цементы, состоящие из основного вяжущего вещества (глиноземистый или портландцемент) и компонентов, обеспечивающих увеличение объема цементного камня в начальный период твердения (в большинстве случаев гипс, высокоосновные гидроалюминаты кальция, глиноземистые шлаки). Наибольшее нашли следующие расширяющиеся цементы: на основе глиноземистого цемента — водонепроницаемый расширяющийся цемент, водонепроницаемый безусадочный цемент, гипсоглиноземистый цемент; на основе портландцемента — расширяющийся портландцемент, а на основе портландцемента и глиноземистого цемента — напрягающий цемент. Напрягающий цемент быстро схватывается (через 2…7 мин) и быстро твердеет, приобретая через сутки нормального твердения прочность до 20 МПа. Характерной особенностью этого цемента являются не только значительная величина, но и большая энергия расширения, обеспечивающие самонапряжение камня до 3. ..4 МПа. Это свойство позволяет использовать его для изготовления самонапряженных железобетонных конструкций, в которых натяжение арматуры возникает при расширении твердеющего цемента. При этом арматура может получить двух- и трехосное напряжение, чего трудно добиться обычными приемами натяжения арматуры.

Свойства цементов

Стойкость пуццоланового и шлакопортландцементов при воздействии пресных, особенно мягких, и сульфатных вод выше, чем портландцементов. В кислых и углекислых водах эти цементы, как и портландцементы, недостаточно стойки.

Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем у портландцементов, так как на смачивание развитой поверхности минеральных добавок требуется значительный объем воды (нормальная густота пуццоланового портландцемента 28…35%, а обычного портландцемента 22…26 %). Вследствие повышенной водопотребности и, следовательно, пористости цементного камня бетоны на пуццолановом портландцементе менее морозостойки, чем на портландцементе.

Водопотребность шлакопортландцемента существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов, но химически связывается воды меньше, чем при гидратации портландцемента. Это приводит к снижению плотности бетона на шлакопортландцементе и, как правило, морозостойкости по сравнению с бетоном на портландцементе.

Бетоны на пуццолановых цементах характеризуются значительными деформациями усадки и набухания, что связано с повышенным содержанием в цементном камне гелевидных новообразований и развитой сетью мельчайших капилляров. При твердении в воздушно-сухих условиях бетон на пуццолановом портландцементе теряет прочность, что объясняется большой усадкой и «выветриванием» воды из гидратных соединений, т. е. он обладает пониженной воздухостойкостью.

Усадка и набухание шлакопортландцемента приблизительно такие же, как и у портландцемента. Воздухостойкость шлакопортландцемента выше, чем пуццоланового портландцемента, но уступает портландцементу.

Жаростойкость бетонов на шлакопортландцементе значительно выше, чем на портландцементе. Это объясняется пониженным содержанием в них свободного гидроксида кальция и наличием шлаков.

Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент применяют для массивных бетонных и железобетонных конструкций подводных и подземных частей сооружений (плотин, шлюзов туннелей, канализационных и водопроводных сетей, фундаментов и т. п.). Широко используют эти цементы в производстве сборных изделий с тепловлажностной обработкой. Не эффективны эти цементы в наземных конструкциях в районах с сухим климатом или в цехах с пониженной влажностью воздуха, а также в частях сооружений, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высушиванию.

Бетоны на глиноземистом цементе морозостойки и более стойки по сравнению с портландцементом против выщелачивания, а также к растворам сульфата кальция и магния, морской и болотной воде, растворам сахара, животным и растительным маслам. Однако глиноземистый цемент быстро разрушается даже слабыми растворами солей аммония и щелочей. Его нельзя применять в щелочных средах и смешивать с известью или портландцементом. Учитывая дефицитность сырья (бокситов) и значительную стоимость глиноземистого цемента, его выпускают в сравнительно небольших количествах (менее 1 % от общего выпуска цемента), а применяют при возведении бетонных конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, для срочных аварийных и ремонтных работ, а также для тампонирования нефтяных и газовых скважин, футеровки шахтных колодцев и туннелей и т. п. На основе глиноземистого цемента в смеси с жаростойкими заполнителями изготовляют бетоны, которые хорошо сопротивляются действию высоких температур (1000°С и выше). Глиноземистый цемент используют также для получения расширяющихся цементов.

Напрягающий цемент рекомендуется применять для изготовления напорных труб и других тонкостенных железобетонных изделий и конструкций с напряженной арматурой.

вернуться к выбору статей ремонт

При использовании материалов ссылка на Snip8.narod.ru обязательна

что это такое, из чего состоит, состав и основные характеристики

Портландцемент: что это такое — определение и история получения

Портландцемент по определению — это гидравлическое вяжущее вещество, непосредственно представляет собой цемент, отличающийся составом и количеством используемых материалов для его производства от привычного цемента.

Портландцемент впервые был создан в 1824 году англичанином Джозефом Аспдином, и в этом же году, 21 октября, он запатентовал свое творение. Название обозначенный строительный материал получил согласно наименованию острова Портланд, который находится в Англии. Основной горной породой непосредственно для получения портландцемента является известняк (мел, ракушечник, мраморная крошка).

Технология создания состоит из нескольких основных этапов, при этом используемые материалы должны составлять строго утвержденное процентное число. Производится портландский цемент вследствие измельчения клинкера и гипсового камня в порошкообразное состояние. Готовый материал после фасуется.

Чтобы добыть клинкер, необходимо соответствующие компоненты нагреть. Для этого используется специальная печь цилиндрической формы, которая должна находиться под небольшим уклоном. Температура нагрева достигает 1480 градусов, а время обжигания составляет от 2 до 4 часов.

При такой температуре применяемые минералы не плавятся, а преобразуются в целостную структуру (агрегируют). В конце процесса получается готовый продукт (клинкер), определяющий его прочность

.

Область применения портландцементов

Применение портландцементов возможно в различных видах строительных работ в соответствии с маркировочными значениями:

• В жилищном, сельскохозяйственном и промышленном строительстве для производства непосредственно фундаментов, плит перекрытия, балок и железобетона.
• Для создания строительных, бетонных растворов, штукатурных и кладочных работ.
• Дополнительно применяется обозначенный вид цемента для выполнения аварийных, ремонтных и восстановительных работ. В особенности, где требуется повышенная прочность бетона из-за высокого уровня влажности и наличия низких температур.

Использовать цемент портланд можно для строительных работ, в которых особое место занимает долговечность, прочность, влаго- и морозостойкость.

Производство

Теперь вы сможете ответить на вопрос: «Портландцемент – что это такое?» Настало время коснуться производства. Его можно разбить на следующие этапы:

1. Добыча сырья. Таковым является известняк, залегающий на глубине около 10 метров. Из-за этого, получение сырья не связано с большими расходами.
2. Подготовка. Известняк направляется на первичный помол, где к нему добавляют некоторые материалы для создания рабочей смеси. Доля таких добавок отражается на маркировке числовым индексом после буквы «Д». Например, в цементе с маркировкой Д10 – 10% объема занимают различные модификаторы.
3. Обжиг. В результате термической обработки рабочей смеси, получается клинкер – основной компонент рассматриваемого материала.
4. Измельчение. На этом этапе клинкер перемалывают буквально в труху, параллельно добавляя различные модификаторы.
5. Фасовка. Полученный состав упаковывают в мешки, и портландцемент – готов.

Чем портландцемент отличается от обычного цемента

Портландцемент — это улучшенная разновидность цемента за счет добавления в него соответствующих компонентов. Основным отличием считается наличие в составе химических продуктов, имеющих более короткий срок хранения в сухом виде. В обычный цемент добавляются только пластификаторы и соответствующие минеральные добавки:

• кремнеземистые отходы;
• пемза;
• вулканические туфы.

В портландцементе же присутствуют различные силикаты и алюминаты. Для создания клинкера используются:

• Cao;
• SiO2;
• Al2O3;
• Fe2O3;
• MgO;
• SO3.

Главными особенностями строительного материала в данном случае считаются:

• Долговечность, так как портландцемент имеет повышенную стойкость к износу.
• Возможность противостоять низким температурам, что актуально, если работы будут выполняться в регионах, где постоянно минусовые показатели ртутного столбика.
• Достаточно низкая цена, поскольку используемый сырьевой материал является доступным и не требует больших расходов на его добычу.

Портландцемент еще отличается от обычного тем, что первый быстрее можно довести до эксплуатационного состояния.

Особенности состава

Из чего же делают портландцемент? Основной состав строительного материала — это алит и белит, известковый камень. Дополнительно для производства портландцемента добавляются специальные минералы в соответствующей пропорции. Основные из них:

• кальций – 44%
• кремний – 14,5%;
• алюминий – 3,5%
• железо –2%;
• магний –1,6%.

Могут добавляться и такие компоненты, как глина, железная руда, и даже остатки литейных материалов. При этом их количество в общем должно составлять не более 1%.

Отвечая на вопрос, какой процент известняка непосредственно используется при производстве портландцемента, то он составляет 75-78%.

Минералогический состав

Портландцемент получают путем тонкого помола клинкера, гипса и разнообразных добавок.

В большинстве случаев клинкер получают из искусственных смесей, потому что в природе сырье, содержащее примерно 75% карбоната кальция и 25% глины, встречается довольно редко. Большинство цементных заводов работают на специально приготовленных сырьевых смесях с оптимальным соотношением компонентов для получения качественного продукта.

Клинкерную смесь обжигают при высоких температурах (до 1500°С), получая на выходе гранулы, которые потом измельчаются. Процентное содержание гипса не превышает 5%. Его вводят в рабочую смесь для обеспечения подвижности цементного теста в течение 45 минут, требуемых для формовки изделий или выполнения определенных работ.

Схема производства цемента.

Чтобы обеспечить портландцементу необходимые технические характеристики, часто используют активные клинкерные минеральные добавки, доля которых может составлять 20 — 25% от общей массы сырья:

1. Алюминат — характеризуется высокой скоростью затвердевания и довольно низкими показателями прочности. Такие качества обуславливают его содержание в цементе не больше 15%.
2. Алюмоферрит — его добавка в пределах 10 — 18 % позволяет сократить время затвердевания. Действие этого минерала аналогично алюминату.
3. Белит — медленно твердеет и оказывает вяжущее воздействие, имеет средние характеристики прочности. Добавки белита позволяют регулировать время затвердевания (замедлить), однако слишком большое количество этого вещества может негативно сказаться на прочности цемента. В разных марках портландцемента его может содержаться от 15 до 37%.
4. Алит — его содержание в готовом портландцементе самое высокое — до 60%. Он обеспечивает быстрое твердение цементам высоких марок.

Как разводить портландцемент

Портландцемент — это простой в использовании строительный материал, поэтому, чтобы сделать раствор, требуется смешать сухой состав с водой. Пропорции обозначенных компонентов могут разниться в зависимости от требуемой густоты раствора на выходе. Поэтому примерное количество воды может составлять от 1,4 до 2,1 (десятилитровых ведер) на 10 килограмм портландцемента. Более подробно можно посмотреть пропорции в таблице.

Количество воды для создания раствора нужной консистенции еще зависит непосредственно от влажности песка и щебня. Приблизительно расчет должен выполняться по таким показателям:

• для цементно-песчаного раствора – 1 часть цемента на 0,6 литра воды;
• для бетона В25 (М350) –1:0,4;
• для бетона В15 (М200) – 1:0,6;
• для бетона В7,5 (М100) – 1:0,7.

Свойства

Главное свойство состоит в том, что ПЦ, будучи смешанным с водой, обретает пластичность. В этом состоянии ему можно придать любую форму. После высыхания, данная форма сохранится. Причем, надолго (если не была нарушена технология приготовления раствора).

Некоторые свойства портландцемента мы рассмотрели, когда разбирались с его видами. Плотность и тонкость помола у различных типов ПЦ примерно сопоставимы. Существенно отличаются показатели прочности, что отражено в маркировке.

Сроки схватывания портландцемента таковы:

• Начало – 45 минут;
• Конец – 12 часов.

В остальном ПЦ может обладать различной вязкостью, стойкостью к агрессивным веществам, скоростью набора прочности и так далее.

Разновидности портландцемента, какие бывают основные марки

Портландцемент — это достаточно прочный строительный материал с наличием нескольких разновидностей. Основными из них считаются нижеперечисленные.

Быстротвердеющий (БТЦ)

Добавление этого вида портландцемента в бетонные смеси позволяет им застывать в течение 3-х суток. Ведь обычный портландцемент набирает свою прочность спустя 28 дней. Чтобы повысить крепость строительного материала, к основному составу клинкера производится добавление 10% пепла или пемзы и 15% гранулированного шлака.

Сульфатостойкий

Чтобы создать этот вид цемента, в клинкер домешивается трепел и диатомит, а, чтобы смесь имела большую пластичность, кладут глину, которая имеет низкое содержание глинозема. При этом, в клинкере должны отсутствовать активные добавки, поскольку они способствуют усилению процесса выделения тепла непосредственно при затвердевании раствора.

Тампонажный

Используется этот вид строительного материала для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Портландцемент изготавливают непосредственно из материалов, утвержденных согласно ГОСТу, поэтому производство должно соответствовать установленным требованиям технологического процесса. В учет берется норма текучести, прочности и время застывания.

Дополнительно нужно обозначить и такие разновидности высококачественного стройматериала:

• нормальнотвердеющий;
• пластифицированный;
• гидрофобный;
• дорожный;
• с умеренной экзотермией;
• с поверхностноактивными органическими добавками.

Существует еще белый и цветной портландцемент. Основное отличие заключается в добавлении в них специальных пигментов и красящих оксидов.

Маркировка на упаковках свидетельствует о том, где можно применять усовершенствованный стройматериал. На сегодня в продаже встречаются такие марки портландцемента:

• ПЦ500Д20;
• ПЦ400Д0;
• ПЦ500Д0;
• ПЦ400Д20.

Значения 400 и 500 подразумевают под собой выдержку нагрузки определенного количества килограмм на квадратный метр (кг/м3). При этом буква «Д» показывает, какой процент примесей использовался в клинкере.

Цемент Тип 1 | Строительные материалы — CEMEX США

Портландцемент

Тип I, Тип IA,
Тип III, Тип V

Основное использование

Используйте портландцемент в бетоне для мостов, стен, водопропускных труб, полов, тротуаров, тротуаров, труб, железнодорожных конструкций, железобетонных зданий, резервуаров и резервуаров, а также для каменных блоков и других сборных изделий.

Тип I

Этот цемент общего назначения подходит для всех применений, где не требуются особые свойства других типов портландцемента.

Тип II

Цемент, который обычно используется в бетоне, подвергающемся воздействию умеренно агрессивных сред, когда концентрация сульфатов в грунтовых водах и почвах выше нормы, но не является необычно агрессивной. Кроме того, используйте тип II, когда требуется цемент с умеренной теплотой гидратации.

Тип III

Этот цемент обеспечивает высокую начальную прочность в ранние сроки (обычно за неделю или меньше) по сравнению с типом I. Тип III имеет гораздо более мелкие частицы, чем другие цементы, и имеет более короткое время схватывания.Он обычно используется в таких приложениях, как сборный железобетон или предварительно напряженный бетон, где желателен ранний набор прочности и быстрое изменение формы.

Тип V

Цемент, который обычно используется в бетоне, подверженном воздействию агрессивных сульфатных сред, главным образом там, где почвы или грунтовые воды имеют высокое содержание сульфатов. Тип V набирает прочность медленнее, чем Тип I.

Применимые стандарты

Следующие стандарты относятся к использованию портландцементов CEMEX:

ASTM C-150, C-595, C-1157, AASHTO M85 и UBC 19-1.

Портландцемент

также может использоваться для производства строительного гипса в соответствии с ASTM C-926, таблица 3 и 4, и может использоваться для производства раствора в соответствии с ASTM C-270, таблица 1 и UBC 21-15, таблица 21. 15B.

Пользователи должны следовать процедурам дозирования, смешивания и укладки, как указано в применимых стандартах ASTM и Американского института бетона. Для получения подробной информации свяжитесь с вашим офисом CEMEX и запросите техническую поддержку.

Наличие

Портландцементы CEMEX можно заказать, связавшись со службой поддержки клиентов CEMEX по адресу: Customer Care | 1-800-992-3639

Использование различных типов портландцемента

🕑 Время чтения: 1 минута

Портландцемент

— это превосходный строительный материал, обычно используемый благодаря своим превосходным связующим свойствам, придающим прочность конструкционным элементам.Портландцемент чаще всего используется для производства бетона. Он также используется в качестве основного ингредиента в растворе, штукатурке и неспециальном растворе.

Рис. 1. Использование различных типов портландцемента

Использование
различных типов портландцемента

1.

Согласно ASTM 150 (американские стандарты)

A. Использование портландцемента типа I

1. Применяется как портландцемент общего или обычного назначения в строительных работах.
2. Обычно используется в общестроительных работах, особенно при изготовлении сборных и сборно-предварительно напряженных бетонов, которые не должны контактировать с грунтами и грунтовыми водами.
3. Цемент типа 1 является цементом общего назначения в любых строительных работах, если для строительных работ не указан другой цемент.

B. Использование портландцемента типа II

1. Используется для строительства конструкций, в которых вода или грунт содержат меньшее количество сульфатов.
2. Этот тип цемента используется там, где требуется меньше тепла во время гидратации.

C.

Использование портландцемента типа III

1. Этот тип цемента используется там, где требуется высокая прочность в очень ранние сроки.
2. Этот тип цемента дает хорошую трехдневную прочность на сжатие, равную семидневной прочности на сжатие цементов типов I и II.
3.  Обычно используется для производства сборного железобетона, где высокая однодневная прочность позволяет быстро менять формы.
4. Может также использоваться при аварийном строительстве и ремонте, а также при строительстве машинных баз и ворот.

D. Использование портландцемента типа IV

1. Этот тип цемента используется там, где количество и скорость тепловыделения должны быть сведены к минимуму.
2. Этот тип цемента используется там, где требуется низкая теплота гидратации.

E. Использование портландцемента типа V

1. Используется в бетонах, подверженных воздействию щелочных почв и сульфатов грунтовых вод.
2. Применяется в качестве сульфатостойкого портландцемента в строительных работах.

2. Как
по норме EN 197 (европейская норма)

A.

Использование портландцемента CEM I

1. Этот тип цемента используется как высший сорт цемента , означает, что он подходит для изготовления высококачественного бетона для строительных работ.
2. Используется для получения цемента с добавками путем смешивания CEM1 с другими минеральными примесями или добавками, такими как летучая зола, шлак, микрокремнезем и известняк.
3. Используется для снижения водопотребления, что позволяет снизить водоцементное отношение.

B. Использование портландцемента CEM II

1. Используется для снижения потребности в воде и, следовательно, может быть уменьшено водоцементное отношение.
2. Используется для улучшения удобоукладываемости при том же содержании воды.
3. Этот смешанный цемент имеет лучшее распределение частиц по размерам (зернистость) по сравнению с CEM I, поэтому проницаемость бетона меньше, что приводит к повышению плотности.
4. Летучая зола, шлак и пары кремнезема обладают гидравлическими свойствами, создавая вторичный рост кристаллов, что делает бетон более плотным и долговечным.

C. Использование портландцемента CEM III      

1. Этот тип цемента подходит для морской, сельскохозяйственной и химически агрессивной среды, а также используется для фундаментов глубокой заливки, таких как ветряные электростанции.
2. Благодаря более белому цвету и более гладкой поверхности CEM III является предпочтительным цементом для архитектурного бетона.
3. Применяется для мелких сборных железобетонных изделий, а также для строительства блоков и конструкций.

D. Использование портландцемента CEM IV

1. Применяется для производства бетона низкого и среднего класса.
2. Применяется для производства строительных растворов и различных видов бетонных изделий.
3. Развивает стабильную прочность конструкции.
4. Обладает хорошими физико-механическими характеристиками.

E. Использование портландцемента CEM V

1. Этот тип цемента широко используется в производстве конструкционного бетона и товарного бетона.
2. Использование цементов CEM V для конструкционного бетона строго ограничено нормативными ограничениями в европейских странах.

3. Согласно CSA A3000-08 (канадские стандарты)

A. Использование портландцемента общего назначения (GU)

1. Применяется как портландцемент общего или обычного назначения в строительных работах.
2. Эти типы цемента используются во всех строительных работах, если для строительных работ не указан другой цемент.

B. Применение Умеренное Сульфатостойкий портландцемент (MS)

1. Используется в строительстве, где вода или почва содержат меньше сульфатов.
2. Используется в качестве умеренно стойкого к сульфатам цемента.

C.

Использование Умеренное использование в Portland Cement (MH)

1. Этот тип цемента используется там, где требуется низкая теплота гидратации.

D. Использует портландцемент с высокой начальной прочностью (HE)

1. Этот тип цемента используется там, где требуется получить высокую прочность за очень короткий период времени.

E. Используется низкотемпературный портландцемент (LH)

1. Этот тип цемента используется там, где требуется низкая теплота гидратации.
2. Аналогичен цементу типа HE, HEL.

F. Применение Портландцемент с высокой сульфатостойкостью (HS)

1. Этот тип цемента обычно набирает прочность медленнее, чем другие виды цемента.
2. Эти типы цемента используются как высокоустойчивые к сульфатам.

4. Согласно индийским стандартам

A. Использование портландцемента марки 33

1. Этот тип цемента обычно используется в растворах для штукатурки и каменной кладки.
2. Применяется для бетона нормальной марки до М-20, штукатурных работ, настила полов, заливки кабельных каналов в ЦУП и т. д. 

B. Применение портландцемента марки 43

1. Портландцемент марки 43 обычно используется в железобетонных конструкциях, которые также называются R.CC
2. Марка 43 также используется в R. M.C, который также называется товарным бетоном, а также используется в бетоне для сборных конструкций для строительных целей.
3. Они используются для изготовления бетона марки от М20 до М30.

C. Использование портландцемента марки 53

1. Для бетона марки выше М-30, конструкций из предварительно напряженного бетона, мостов, дорог, многоэтажных зданий и т. д.
2. Для бетонирования в холодную погоду.
3. Цемент марки 53 в основном используется в R.Мосты CC, строительство сборных строительных конструкций, строительство заводских зданий и т. Д. (Здания, необходимые для обеспечения прочности) и строительство железобетонных шпал (для железных дорог).

Подробнее:
1. Марки обычного портландцемента – на основе кодов IS
2. Рядовой портландцемент – составные части, свойства, типы и применение

Более пристальный взгляд: типы цемента от I до V

Примечание редактора: Это вторая статья в годовой серии, в которой рассказывается об обычном сырье, используемом в сборном железобетоне.

Кайла Хэнсон, ЧП

Свидетельства использования цементных материалов восходят к началу письменной истории. Египтяне использовали смесь цементных материалов в качестве раствора для закрепления каждого 2,5-тонного каменного блока Великой пирамиды более 4500 лет назад. Римляне использовали пуццолановую вяжущую смесь для строительства акведуков и других чудес инженерной мысли, включая Пантеон, крыша которого до сих пор является самым большим неармированным бетонным куполом в мире.Европейцы в средние века использовали гидравлический цемент для строительства каналов и крепостей, некоторые из которых стоят до сих пор.

Сегодня мы в основном используем портландцемент в нашем бетоне. Ингредиенты современных портландцементов тщательно отбираются, производятся, тестируются и регулируются по качеству и постоянству. Портландцемент доступен в многочисленных вариантах, каждый из которых состоит из точного количества различных материалов, предназначенных для конкретных применений в бетонировании.

Технические характеристики портландцемента

ASTM C150, «Стандартная спецификация для портландцемента», описывает 10 типов цемента, пять из которых обычно считаются основными типами цемента, используемыми на заводах по производству сборных железобетонных изделий:

Тип I – Нормальное/общее назначение
Тип II – Средняя сульфатостойкость
Тип III – Высокая ранняя прочность
Тип IV – Низкая теплота гидратации
Тип V – Высокая сульфатостойкость6

Тип I

Цемент

типа I считается универсальным цементом общего назначения и используется, когда особые свойства других типов цемента не требуются.

Тип II

Цемент

типа II указывается в сценариях, где требуется, чтобы бетонное изделие проявляло повышенную устойчивость к сульфатам. Бетон, изготовленный из цемента типа II, может быть полезен для подземных сооружений в районах, где почва и грунтовые воды содержат умеренное количество сульфатов, а также для дорог, транспортных средств и т. д.

Тип III

Цемент

типа III обеспечивает ускоренное нарастание прочности в раннем возрасте. Поскольку более низкие температуры окружающей среды могут привести к замедлению гидратации цемента, цемент типа III часто используется при бетонировании в холодную погоду для ускорения набора прочности на ранних стадиях гидратации цемента.Цемент типа III также полезен, когда сборщики сборных железобетонных изделий отливают одну и ту же форму дважды за один день.

Тип IV

Цемент

типа IV выделяет меньше тепла во время гидратации и отверждения, чем обычный портландцемент типа I. При массовых заливках или отливке больших объемов бетонных изделий часто используется цемент типа IV, чтобы уменьшить количество выделяемого тепла и снизить риск мгновенного схватывания или теплового удара. Способность цемента типа IV выделять меньше тепла во время гидратации также полезна при бетонировании в жаркую погоду, когда свежий бетон может затвердевать с ускоренной скоростью из-за высоких температур окружающей среды.

Тип V

Цемент

типа V используется в бетонных изделиях, где необходима повышенная стойкость к сульфатам. Береговые сооружения, пирсы, подводные туннели, подводные конструкции, фундаменты, дороги и транспортные средства — все это обычные области применения цемента типа V.

Цементные элементы

Портландцемент сначала производится путем производства клинкера в массивной печи. Производство портландцементного клинкера в основном зависит от известняка, глины, песка, железной руды и гипса.Эти исходные материалы являются отличными поставщиками кальция, железа, кремнезема и глинозема среди других элементов. Преобладание этих элементов в портландцементе определяется долей каждого исходного материала, используемого при производстве клинкера. Количество каждого элемента, присутствующего в цементе, влияет на физические характеристики и поведение цемента.

Цементные фазы

Каждый тип портландцемента состоит из четырех преобладающих фаз или соединений: C ₃ S, C ₂ S, C ₃ A и C ₄ AF. ¹ Каждая фаза играет уникальную роль в характеристиках цемента. Доля каждой фазы в портландцементном клинкере зависит от количества используемого исходного материала.

• C ₃ S (трехкальциевый силикат) содержит от 50% до 70% портландцементного клинкера. C ₃ S быстро гидратируется и затвердевает, в результате чего в значительной степени отвечает за прирост прочности в раннем возрасте и начальное схватывание. По мере увеличения содержания C ₃ S в портландцементе увеличивается и его способность способствовать развитию прочности бетона в раннем возрасте.
• C ₂ S (двухкальциевый силикат) содержит от 10% до 25% портландцементного клинкера. C ₂ S медленно гидратируется и затвердевает, в результате чего в первую очередь способствует набору прочности бетона в течение одной недели.
• C ₃ A (трехкальциевый алюминат) содержит до 10% портландцементного клинкера. Хотя он лишь незначительно способствует развитию прочности в раннем возрасте, C ₃ A является наиболее реакционноспособной из четырех основных фаз и легко выделяет тепло в течение первых нескольких дней гидратации. Цементы с более низким процентным содержанием C ₃ A более устойчивы к почвам и воде, содержащей сульфаты.
• C ₄ AF (тетракальциевый алюмоферрит) содержит до 15% портландцементного клинкера. Его вклад в развитие прочности бетона минимален. Типичный серый цвет портландцемента в значительной степени обусловлен C ₄ AF. ²

На рис. 1 ниже показаны C ₃ S и C ₂ S при увеличении примерно в 400 раз.

Рисунок 1 Полированный шлиф портландцементного клинкера показывает C ₃ S в виде светлых угловатых кристаллов.Более темные округлые кристаллы обозначаются как C ₂ S. Увеличение примерно в 400 раз. ³

Влияние фазового состава

Химический состав каждого типа цемента, соответствующего стандарту ASTM C150, должен соответствовать требуемому пределу или находиться в пределах указанного диапазона, установленного в стандарте. Определенные требования к составу применяются ко всем типам цемента. Например, для каждого типа цемента, соответствующего стандарту ASTM C150, допускается максимальное содержание оксида магния 6%. Оксид магния вызывает небольшое расширение при гидратации цемента, поэтому количество этого материала должно быть ограничено.

Требования к составу для типов от II до V разработаны таким образом, чтобы помочь цементам работать в соответствии с их предназначением.

См. Рисунок 2, чтобы соотнести относительную реакционную способность каждой фазы со следующими свойствами цемента.

Рисунок 2 Относительная реакционная способность цементных компаундов. Кривая с пометкой «В целом» имеет состав 55 % C ₃ S, 18 % C ₂ S, 10 % C ₃ A и 8 % C ₄ AF, средний состав цемента типа I ( Теннис и Дженнингс 2000). ³

Сульфатостойкость

Нижний C ₃ Содержание А в цементе соответствует повышенной сульфатостойкости. Таким образом, цемент типа II, предназначенный для умеренной сульфатостойкости, допускается с максимальным содержанием C ₃ A 8%. Точно так же в цементе типа V, предназначенном для обеспечения высокой сульфатостойкости, допускается содержание C ₃ A не более 5%.

Развитие прочности в раннем возрасте и повышенная теплота гидратации

C ₃ A также вносит основной вклад в теплоту гидратации портландцемента.Цемент типа III, который указывается в сценариях, где желательна высокая начальная прочность или повышенная теплота гидратации, допускает относительно высокое содержание C ₃ A до 15%.

Низшая теплота гидратации

И наоборот, цемент типа IV, который указывается, когда необходима низкая теплота гидратации, допускает максимальное содержание C ₃ A 7%. Кроме того, для цемента типа IV требуется минимальное содержание C ₂ S, равное 40%, поскольку C ₂ S гидратируется и затвердевает медленно и способствует увеличению прочности в течение одной недели. Это помогает обеспечить более медленное развитие силы и меньшее выделение тепла в раннем возрасте.

C ₃ S быстро гидратируется и вносит значительный вклад в развитие силы в раннем возрасте и начальный набор. Таким образом, цементы Типа IV допускают максимальное содержание C ₃ S 35%, что регулирует прирост прочности в раннем возрасте и тепловыделение.

Влияние физических характеристик

Размер частиц

Тонина по Блейну — это мера тонкости частиц цемента, определяемая в соответствии со стандартом ASTM C204, «Стандартные методы определения крупности гидравлического цемента с помощью прибора для определения воздухопроницаемости».

Общая площадь поверхности частиц, заполняющих заданный объем, увеличивается по мере уменьшения размера частиц. Таким образом, частицы меньшего размера обеспечивают большую площадь контакта с водой для смешивания. Увеличенная площадь поверхности цемента и большая площадь контакта с водой затворения позволяет более мелким цементам легче вступать в реакцию с водой, что может ускорить гидратацию, набор прочности в раннем возрасте и время схватывания. Некоторые из основных типов цемента имеют требования к размеру частиц в форме пределов крупности по Блейну, чтобы помочь цементам работать в соответствии с их типом.

Например, цемент типа III будет иметь более высокую долю частиц меньшего размера, что поможет достичь большего набора прочности в раннем возрасте, в то время как цемент типа IV, вероятно, будет иметь большую долю частиц большего размера, чтобы помочь регулировать время схватывания и обеспечивать более низкое тепловыделение. увлажнения.

Прочность на сжатие

ASTM C150 также описывает минимальные результаты прочности на сжатие для паст, изготовленных с каждым из основных типов цемента. Важно отметить, что это минимальные значения, и они не отражают прочность бетона на сжатие в этом возрасте.На рис. 3 показано среднее время схватывания некоторых образцов портландцемента.

Рисунок 3 Среднее (среднее) время схватывания портландцемента по ASTM C191. Цифры в столбцах обозначают количество цемента, включенного в среднее значение (Tennis 2016). ³

Паста, изготовленная из цемента типа I, необходима для достижения минимальной прочности на сжатие 1740 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня и 2760 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней. Паста, изготовленная из цемента типа II, необходима для достижения прочности на сжатие 1450 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня и 2470 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней.Паста, изготовленная из цемента типа V, должна иметь минимальную прочность на сжатие 1160 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня, 2180 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней и 3050 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней.

Поскольку цементы Типа II и Типа V имеют более низкое содержание C ₃ A для достижения большей устойчивости к сульфатам, разумно ожидать несколько более низкие результаты прочности на сжатие в раннем возрасте. Паста, изготовленная из цемента типа III для использования, когда требуется более высокая прочность в раннем возрасте, должна иметь минимальную прочность на сжатие 1740 фунтов на квадратный дюйм через 1 день и 3480 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня. Никаких дополнительных требований к прочности не указано, потому что ранний возраст обычно относится к первым нескольким дням гидратации.

Паста, изготовленная из цемента типа IV, необходима для достижения минимальной прочности на сжатие 1020 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней и 2470 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней. Низкое содержание C ₃ S в цементе типа IV снижает теплоту гидратации за счет замедления скорости реакции цемента, что, в свою очередь, снижает прирост прочности в раннем возрасте. Таким образом, требования к прочности на сжатие для пасты, изготовленной из цемента типа IV, ниже, чем требования для других типов цемента.

Цемент для любого применения

Каждый тип цемента имеет свой диапазон химических и физических требований, которые способствуют предпочтительному поведению бетонной смеси, чтобы оптимизировать ее практически для любого применения. Поскольку характеристики цемента постоянно изменяются, производители сборных железобетонных изделий могут добиться улучшенных характеристик бетона в более сложных условиях.

Рассмотрите возможность просмотра сертификатов цементных заводов для получения информации о составе каждой партии. Поскольку для многих компонентов в типе цемента допускается определенный диапазон значений, может быть полезно использовать детали, указанные в сертификате завода, для прогнозирования характеристик свежего или затвердевшего бетона или для устранения незначительных несоответствий.Проконсультируйтесь с вашим поставщиком цемента, чтобы узнать больше о вашем цементе и о том, как он взаимодействует с другими материалами в вашей смеси для достижения наилучших результатов.

Кайла Хэнсон, ЧП, директор технических служб NPCA.

Каталожные номера :

1. Это сокращенные обозначения химических соединений. В соответствии с ASTM C150 при выражении фаз C = CaO, S = SiO ₂ , A = Al ₂ O ₃ , F = Fe ₂ O ₃ .
2. PCA Design and Control of Concrete Mixtures, 15th Edition
3. Kosmatka, Steven H. and Wilson, Michelle L., Design and Control of Concrete Mixtures, EB001, 16th edition, Portland Cement Association, Скоки, Иллинойс, США, 2016, 632 страницы.

Portland Cement — Engineer-Educators.com

В настоящее время в основном используется портландцемент. Это тщательно подобранная и специально обработанная комбинация извести, кремнезема, оксида железа и глинозема. Обычно его изготавливают из известняка, смешанного со сланцем, глиной или мергелем.Правильно подобранное сырье измельчается и подается в печи, где оно нагревается до температуры 2700°F и выдерживается при этой температуре в течение определенного времени. Тепло вызывает химические изменения в смеси и превращает ее в клинкер, твердую массу из расплавленной глины и известняка. Затем клинкер измельчают до тонкости, которая проходит через сито с 40 000 отверстий на квадратный дюйм.

Типы цемента

Существует пять типов портландцемента, охватываемых Стандартными техническими условиями на портландцемент. Эти спецификации регулируются типами Американского общества испытаний и материалов (ASTM). Отдельные спецификации, например, требуемые для воздухововлекающих портландцементов, находятся в отдельном стандарте ASTM. Тип конструкции, химический состав почвы, экономичность и требования к использованию готового бетона являются факторами, влияющими на выбор типа используемого цемента.

Тип I – Цемент типа I является цементом общего назначения для бетона, который не требует особых свойств других типов.Как правило, цемент типа I предназначен для бетона, который не подвергается воздействию сульфатов или повреждению теплом гидратации. Портландцемент типа I используется в строительстве мостовых и тротуаров, железобетонных зданий и мостов, железных дорог, резервуаров, резервуаров, канализации, водопропускных труб, водопроводных труб, каменных блоков и почвенно-цементных смесей. Как правило, он более доступен, чем другие типы. Цемент типа I достигает проектной прочности примерно через 28 дней.

Тип II – Цемент Типа II модифицирован, чтобы противостоять умеренному воздействию сульфатов.Он также обычно выделяет меньше тепла гидратации и с меньшей скоростью, чем тип I. Типичное применение — для дренажных сооружений, где концентрация сульфатов в почве или грунтовых водах выше нормы, но не является серьезной. Цемент типа II также используется в больших конструкциях, где его умеренная теплота гидратации вызывает лишь небольшое повышение температуры бетона. Повышение температуры цемента типа II может стать проблемой при укладке бетона в теплую погоду. Цемент типа II достигает проектной прочности примерно через 45 дней.

Тип III – Цемент типа III представляет собой цемент с высокой начальной прочностью, который обеспечивает расчетную прочность в раннем возрасте, обычно через 7 дней или меньше. Он имеет более высокую теплоту гидратации и более тонкий помол, чем тип I. Тип III обеспечивает быстрое снятие опалубки и при строительстве в холодную погоду сокращает период защиты от низких температур. Более богатые смеси типа I могут получить высокую начальную прочность, но тип III дает ее более удовлетворительно и экономично. Используйте его с осторожностью в бетонных конструкциях с минимальным размером 2 1/2 фута или более.Несмотря на то, что не существует установленного минимального размера, будьте осторожны с массивными укладками бетона, так как они будут выделять больше тепла. Высокая температура гидратации может вызвать усадку и растрескивание.

Тип IV – Цемент типа IV представляет собой специальный цемент. Он имеет низкую теплоту гидратации и предназначен для применений, требующих минимальной скорости и количества теплоты гидратации. Его сила также развивается медленнее, чем у других типов. Тип IV используется в основном в очень больших бетонных конструкциях, таких как гравитационные плотины, где повышение температуры из-за тепла гидратации может повредить конструкцию.Цемент типа IV достигает проектной прочности примерно через 90 дней.

Тип V – Цемент типа V устойчив к сульфатам и должен использоваться там, где бетон подвергается сильному воздействию сульфатов, например, когда почва или грунтовые воды, контактирующие с бетоном, имеют высокое содержание сульфатов. Цемент типа V достигает проектной прочности примерно через 60 дней.

Воздухововлекающий цемент

Воздухововлекающий цемент

Воздухововлекающий портландцемент — это специальный цемент, который можно использовать с хорошими результатами в различных условиях.Он был разработан для производства бетона, стойкого к замораживанию и оттаиванию, а также к образованию накипи, вызванной химическими веществами, применяемыми для удаления сильного мороза и льда. В этот цемент добавляются очень небольшие количества воздухововлекающих материалов, так как клинкер измельчается во время производства. Бетон, изготовленный с использованием этого цемента, содержит крошечные, хорошо распределенные и полностью отделенные пузырьки воздуха. Пузырьки настолько малы, что их может быть миллионы в кубическом футе бетона. Пузырьки воздуха обеспечивают пространство для расширения замерзшей воды без повреждения бетона. Воздухововлекающий бетон используется в дорожном покрытии на севере США уже около 25 лет с отличными результатами. Бетон с воздухововлекающими добавками также снижает потери воды и структуру капилляров/водяных каналов.

Воздухововлекающая добавка также может быть добавлена ​​к портландцементу типов I, II и III. Производитель указывает процент воздухововлечения, который можно ожидать в бетоне. Преимущество использования цемента с воздухововлекающими добавками заключается в том, что его можно использовать и дозировать как обычный цемент.Воздухововлекающая добавка поставляется в жидком виде или смешивается с цементом. Чтобы получить правильную смесь, добавьте добавку на заводе периодического действия. Более подробная информация о примесях содержится далее в этой главе.

Разработка и применение цементного раствора, отличного от портландцемента, для сверхвысокотемпературных геотермальных скважин в сверхкритических условиях | Азиатско-Тихоокеанская конференция и выставка технологий бурения IADC/SPE

Изучение сверхкритических флюидов и изучение их характеристик для геотермального использования требует минимизации рисков, аналогичных тем, которые применяются в нефтегазовых приложениях. Геотермальная операционная компания, возглавляющая проектный консорциум DESCRAMBLE (DESCRAMBLE 2018) в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского Союза (ЕС) Horizon 2020, запросила специальный цементный раствор, подходящий в качестве надежного долговременного барьера, и соответствующие методы цементирования, которые соответствуют целевым K- ожидаемые сверхкритические условия горизонта.

Предварительное исследование было проведено для тестирования двух различных смесей кремнеземной муки портландцемента в заданных условиях. Кроме того, для этой серии испытаний была выбрана смесь, содержащая цемент из алюмината кальция и фосфата.В высокотемпературных геотермальных скважинах (Berard, 2009), а также в приложениях для закачки пара (Li, 2016) использовались конструкции шлама, отличного от портлендского.

Из-за ограничений испытательного оборудования образцы отверждались при 200°C/206 бар, а затем нагревались до 450°C при атмосферном давлении на этапе разведки. Дизайн без портландцемента оказался лучшим кандидатом, хотя все три цементных дизайна показали растрескивание. В результате было принято решение дополнительно улучшить механические свойства непортландцемента за счет добавления модификаторов, не влияющих на высокотемпературные характеристики цемента.На втором этапе также необходимо было учитывать эксплуатационную сторону конструкции цементного раствора, поскольку температура укладки составляла 200 °C, а время загустевания требовалось более 5 часов, что близко к верхнему пределу для смеси, отличной от портландцемента. Кроме того, условия испытаний были приближены к сверхкритическим условиям во время первоначального отверждения, а затем образцы подвергались дальнейшему отверждению при температуре 550 °C и давлении окружающей среды. Трехосные механические свойства оценивали после охлаждения.

С точки зрения эксплуатации, во время лабораторных испытаний стало очевидно, что важен порядок смешивания, а также расширенное моделирование температуры, чтобы обеспечить надлежащее охлаждение скважины перед закладкой цемента. После того, как все лабораторные испытания, моделирование и подготовка к эксплуатации были завершены, была проведена фактическая операция цементирования 7-дюймового хвостовика с желаемыми результатами. Использование специально модифицированной цементной смеси на основе алюмината кальция и фосфата оказалось успешным, и первоначальные результаты скважины показали, что эта цементная система была надлежащим образом адаптирована к условиям геотермальной скважины.

Ранее в таких условиях предпринимались попытки бурения лишь нескольких геотермальных скважин, поэтому необходимо было разработать и доставить модифицированный состав цементного раствора как для геотермальных, так и для нефтегазовых применений.Дальнейший мониторинг цементного кольца будет проводиться для оценки долгосрочных свойств.

ФОРМА ЧАСТИЦ ПРИМЕР ПРИМЕНЕНИЯ: Портландцемент

Образец содержит несколько типов частиц, вероятно, соответствующих различным материалам в смеси. Задача состоит в том, чтобы использовать возможности визуализации для характеристики субпопуляций частиц с точки зрения размера и формы.

Процедуры и результаты

Приведенные ниже данные Particle Insight показывают некоторые результаты размера и формы образца цемента.Это общие результаты для всей выборки.

Чтобы продемонстрировать, как использовать Smoothness для выделения подгрупп, давайте для простоты разделим всю выборку на «гладкую» классификацию и «грубую» классификацию. Глядя на миниатюрные изображения частиц, это различие имеет смысл; две подгруппы очевидны. Мера гладкости должна легко выделять эти подгруппы. На приведенных ниже снимках экрана в качестве разделительной линии Smoothness используется значение 0,84. В форме Комплексная статистика отображаются часто используемые средства и показатели распространения.

В дополнение к сводной статистике, показанной здесь, утилита постобработки Particle Insight позволяет представить полное распределение любых или всех используемых показателей для каждой подгруппы частиц. Вы также можете просматривать эскизы частиц и диаграммы корреляции с двумя измерениями.

Чтобы проанализировать только подгруппу «очень гладкой», мы можем установить нижний предел 0,89 для Smoothness в утилите обработки после запуска.

Для анализа только «очень грубой» подгруппы можно использовать нижний предел гладкости 0,60:

Мы также можем наблюдать корреляцию гладкости частиц с обобщенным размером. Точечная диаграмма показывает, что в целом гладкость обратно пропорциональна размеру — самые гладкие объекты — самые маленькие.

Постобработка Particle Insight может сопоставлять любые два параметра размера или формы друг с другом.

Выводы

Для более детального анализа образца цемента мы могли выделить три или более групп частиц в зависимости от размера и формы при обработке после цикла. Например, почти круглая группа имеет высокую округлость и гладкость с низким соотношением сторон. Эту группу можно изолировать, установив верхний или нижний предел, или оба, для этих трех показателей в окне «Критерии фильтрации». «Палкоподобные» объекты будут иметь низкую округлость со средней гладкостью. Сильно неправильные формы будут изолированы с использованием меры гладкости. Дальнейшие уточнения могут быть сделаны путем фильтрации по большинству или всем используемым показателям.

Каково применение обычного портландцемента? – СидмартинБио

Каково применение обычного портландцемента?

Его использование включает тротуары и тротуары, железобетонные здания, мосты, железнодорожные конструкции, резервуары, резервуары, водопропускные трубы, канализационные трубы, водопроводные трубы и каменные блоки.

Где используется низкотемпературный портландцемент?

Использование низкотемпературного цемента Для покрытия дорог и рабочих помещений таких заводов, как химические заводы и заводы по производству серной кислоты. В основном используется при строительстве больших фундаментов плотин, больших плотных плит, цоколей ветряных турбин.

Как затвердеть портландцемент?

Начало гидратации Вскоре после соединения заполнителей, воды и цемента смесь начинает твердеть. Все портландцементы представляют собой гидравлические цементы, которые схватываются и затвердевают в результате химической реакции с водой, называемой гидратацией.В ходе этой реакции на поверхности каждой частицы цемента образуется узел.

Каковы применения цемента?

Использование цемента

• Используется в растворе для штукатурных, кладочных работ, расшивки и т. д.
• Используется для соединения водостоков и труб.
• Используется для водонепроницаемости конструкции.
• Используется в бетоне для укладки полов, крыш и изготовления перемычек, балок, лестниц, столбов и т. д.

Каковы преимущества портландцемента?

Портланд-пуццолановый цемент

(PPC) имеет следующие преимущества, когда бетон находится в затвердевшем состоянии.

• Прочность на сжатие и скорость набора прочности.
• Модуль упругости.
• Связь бетона со сталью.
• Тепло гидратации.
• Уменьшенная усадка.
• Проницаемость.

Почему мы используем низкотемпературный портландцемент?

Низкотемпературный цемент

идеально подходит для использования в массивных бетонных конструкциях, где скорость повышения температуры и максимальная достигаемая температура контролируются для снижения риска термического растрескивания.

Какие три основных ингредиента бетона?

Бетон

состоит из трех основных компонентов: воды, заполнителя (камня, песка или гравия) и портландцемента.Цемент, обычно в виде порошка, действует как связующее вещество при смешивании с водой и заполнителями.

Можно ли положить слишком много цемента в бетон?

Добавление слишком большого количества цемента в бетон может привести к ряду недостатков. Если в смесь добавить слишком много, удобоукладываемость бетона пострадает, и некоторые заполнители не будут должным образом сцепляться с цементом. Если используется слишком много по сравнению с заполнителем, структурная целостность конечного продукта, вероятно, снизится.

Как быстро затвердеть бетон?

[Советы] Как ускорить время высыхания бетона

1. Используйте правильное количество воды в смеси.Слишком много воды может увеличить время сушки.
2. Не затирайте и не герметизируйте поверхность.
3. Держите двери и окна закрытыми, систему вентиляции и кондиционирования воздуха включенной, а вентиляторы обеспечивают циркуляцию воздуха.
4. Вы также можете использовать осушители для удаления влаги из воздуха.

Какой материал используется вместо цемента?

Необходимы материалы для замены цемента, включая летучую угольную золу, молотый гранулированный доменный шлак, микрокремнезем, натуральный пуццолан из молотого стекла или кальцинированную глину (например, метакаолин).

В чем разница между цементом и бетоном?

В чем разница между цементом и бетоном? Хотя термины «цемент» и «бетон» часто используются взаимозаменяемо, на самом деле цемент является составной частью бетона. Бетон представляет собой смесь заполнителей и пасты. Наполнители – песчано-гравийные или щебневые; паста – вода и портландцемент.

Почему быстротвердеющий портландцемент используется в бетоне?

Быстротвердеющий портландцемент Быстротвердеющий портландцемент (RHPC) представляет собой цемент специального назначения, используемый в бетоне для достижения более высокой скорости набора прочности на ранней стадии по сравнению с использованием обычного цемента.Улучшенная ранняя производительность RHPC достигается в основном за счет увеличения крупности продукта.

Какое применение лучше всего подходит для портландцемента?

Идеально подходит для применений, требующих быстрой установки, чтобы конструкции могли быстрее вводиться в эксплуатацию, а также там, где необходимо снимать опалубку и использовать ее повторно. Он также идеально подходит для холодных регионов, где быстрое затвердевание бетона предотвращает его повреждение из-за мороза. Этот вид портландцемента предназначен для уменьшения тепловыделения при гидратации.

Что прочнее, быстротвердеющий цемент или OPC?

3-дневная прочность быстротвердеющего цемента эквивалентна 7-дневной прочности OPC, если водоцементное отношение для обоих цементов принимается одинаковым. Повышенный показатель прочности обусловлен тем, что в РГК содержится более высокая доля трехкальциевого силиката (C 3 S) наряду с более тонким помолом цементного клинкера.

Почему портландцемент используется в холодную погоду?

Он также идеально подходит для холодных регионов, где быстрое затвердевание бетона предотвращает его повреждение из-за мороза.Этот вид портландцемента предназначен для уменьшения тепловыделения при гидратации. Это достигается снижением процентного содержания C 3 A в цементе. Однако этот тип имеет более низкую конечную и начальную прочность по сравнению с типом I.

.