Разработка специальных видов цемента: Специальный цемент и его виды: обзор спеццементов

Содержание

Силос для цемента: виды, характеристики, производители

Силос для цемента представляет собой специальный промежуточный склад, предназначенный для приема, кратковременного хранения и отгрузки «вяжущего» потребителям. Загрузка склада осуществляется либо из специального транспорта, либо из железнодорожных хопров с помощью пневмоподачи, шнекового или ленточного транспортера.

СодержаниеСвернуть

Выгрузка цемента осуществляется шибером, шнековым транспортером, или цементным насосом. Силосы под цемент являются обязательным технологическим оборудованием: заводов по производству цемента, предприятий изготавливающих сухие строительные смеси, бетонных заводов, перевалочных баз и компаний, осуществляющих расфасовку «вяжущего» для продажи в розницу.

Устройство силоса для цемента

В конструкцию силоса входит вертикальная сварная стальная цилиндрическая емкость-бункер с четырьмя опорами, установленная на бетонном основании. Нижняя часть бункера представляет собой усеченный конус, оборудованный дисковым затвором и шнековым транспортером для выгрузки цемента в специальный транспорт. Выгрузка цемента в емкость осуществляется снизу, через подающий трубопровод. На верхней части емкости устанавливаются:

  • Предохранительный клапан для сброса избыточного давления, возникающего при загрузке установки.
  • Фильтр силоса цемента, предназначенный для обеспыливания воздуха, выходящего в атмосферу при заполнении бункера. Как работает фильтр на цементном силосе? Загрязненный воздух, вытесняемый поступающим в емкость материалом, проходит через вертикальные фильтрующие элементы, очищается от цемента и выбрасывается в атмосферу. Электровибратор периодически встряхивает фильтрующие элементы – происходит их очистка и возврат цемента в силос.
  • Защитное ограждение для обслуживающего персонала.

Контроль минимального и максимального уровня заполнения силоса обеспечивается двумя датчиками. Нижний датчик устанавливается на границе конической и цилиндрической части емкости. Верхний датчик может монтироваться на верхнюю крышку или на верхнюю часть цилиндрической поверхности установки. В некоторых случаях, для точности замеров уровня заполнения устанавливают дополнительный третий датчик.

Датчики уровня цемента в силосе имеют различный принцип действия и соответственно различную конструкцию. Производители оборудования используют следующие типа датчиков уровня: ротационный, вибрационный, ёмкостной и кондуктивный.

Самым распространенным типом, является ротационный датчик уровня, характеризующийся надежностью и долговечностью. Конструкция ротационного датчика состоит из следующих основных элементов:

  • Маломощный (4 Вт) электродвигатель с удлиненным валом и возможностью консольной установки на вертикальные поверхности с помощью резьбы и гайки.
  • Лопасти выполненной в виде флажка установленной на конце вала электродвигателя с помощью вилочно-шплинтового разъемного соединения.
  • Системы автоматики установленной в щите управления и звуковой сигнализации.

Принцип работы ротационного датчика

  • После подачи напряжения на электродвигатель, вал с флажком начинает вращение.
  • Вращение вала происходит до момента попадания флажка, в толщу загружаемого в емкость цемента. Вследствие небольшой мощности, электродвигатель не может вращать флажок в толще цемента и останавливается.
  • Система автоматики реагирует на остановку двигателя подачей сигнала на пульт управлений и дублирующего громкого звукового сигнала.
  • При понижении уровня цемента ниже окружности описываемой флажком, электродвигатель включается, а на пульт управления подается информация об отсутствии верхнего или нижнего уровня цемента.

Цемент обладает «вредной» способностью налипать на стенки емкости и слеживаться (уплотняться). Это значительно затрудняет процесс выгрузки, поэтому силосы оснащаются системами аэрации и системами вибрационного встряхивания емкости установки.

Так как система встряхивания постепенно разрушает корпус бункера, производители оборудования отдают предпочтение варианту «разжижения» слежавшегося цемента с помощью технологии аэрации.

Система аэрации силоса цемента

  • Трубопроводы подачи сжатого воздуха, опоясывающие коническую часть емкости.
  • Пластины или жиклеры аэрации, врезанные в коническую часть и подключенные к трубопроводам.
  • Воздушный фильтр-регулятор.
  • Электромагнитный клапан.
  • Компрессорная установка для выработки сжатого воздуха.
  • Система управления и автоматики.

Принцип действия системы аэрации заключается в подаче сжатого воздуха через трубопроводы и жиклеры внутрь силоса. Сжатый воздух разрыхляет слежавшийся материал. Это позволяет производить отгрузку цемента без задержек и дополнительных трудовых затрат.

Для возможности обслуживания и очистки установки, все силосы оборудуются наружными и внутренними лестницами.

Виды силосов

При покупке силоса необходимо учитывать важный момент.  Силос для цемента рассчитывается исходя из требования полного использования загруженного материала в течение 7 суток. В противном случае цемент слеживается и теряет свое качество.

Производители оборудования выпускают широкий размерный ряд объемов емкостей, вмещающих от 6 до 182 тонн сыпучего продукта. Типовые объемы и примерное назначение силосов:

  • Установка объемом 6-35 т. Рекомендуется для: производств с малым суточным расходом, производств в технологических схемах, которых используются специальные марки «вяжущего» и всевозможные улучшающие присадки, комплектации заводов изготавливающих тротуарную плитку и сухие строительные смеси, компаний фасующих цемент в мешки и штукатурных станций. Подобное оборудование можно устанавливать в закрытых помещениях без необходимости строительства капитального заглубленного фундамента.
  • Установка объемом 45-70 т. Являются оптимальным вариантом, которым комплектуется стандартный бетонный завод средней производительности. Также он может использоваться в формате емкости состоящей в технологической цепочке фасовочного производства или производства асфальта.
  • Силос емкостью 80-182 т. Предназначен для мощных бетонных производств и других потребителей сыпучего продукта, имеющих высокий суточный расход цемента: перевалочные склады, прирельсовые базы и пр.

Установка силоса для цемента

В общем случае, силос устанавливается на опорный фундамент и закрепляется на его поверхности с помощью анкерных болтов. При этом необходимый диаметр анкерных болтов и габариты фундамента рассчитываются индивидуально, в зависимости от габаритов силоса и состояния грунта.

Кроме того, для возможности подъезда специального транспорта, по периметру установки следует предусмотреть свободное пространство не менее 50 метров. Основные правила эксплуатации силоса для цемента:

  • Запрещается перегружать установку более чем на 1% относительно паспортного значения вместимости бункера.
  • Запрещается продолжать загрузку после срабатывания верхнего датчика уровня цемента.
  • Запрещается загружать цемент, в котором имеются металлические предметы и другие твердые примеси.
  • При эксплуатации следует содержать оборудование в чистоте и не допускать работу силоса: с неисправной механической или электрической частью, при неплотностях резьбовых соединений и разрывах корпуса, при повреждениях трубопроводов и других деталей конструкции.

Основные отечественные производители силосов для цемента

Производитель Объем бункера, м3 Вместимость, т
ООО «Севметаллстрой» 7-45 10-65
ООО «РуссаМет» 6-130 8-182
ООО БСУ «Сервис» 22-100 30-135
ООО «ДЗМ» 6-120 8,5-156
OOO «Cтрой Бетон» 8-120 10-156

Представленные объемы оборудования для хранения цемента являются типовыми конструкциями. Все указанные и другие подобные компании предлагает индивидуальное проектирование и производство силосов в соответствии с требованиями заказчика.

Уникальные марки цемента и их разработка

Разработка специальных видов цемента очень важна для сферы
строительства, ведь этот материал применяют на практике уже более 150 лет.

Компания «Акционерное общество «Научно-исследовательский
институт цементной промышленности «НИИЦемент» АО «НИИЦЕМЕНТ»
может
похвастаться своими разработками и предложить купить новые разновидности
цемента.

Практика показывает, что далеко не все покупатели обладают детальной
информацией о таком строительном материале, как цемент. В результате растворные
стяжки, фундамент или кирпичная кладка выходит низкого качества. Также это
может обернуться перерасходом материала, а это ведет к лишним материальным
расходам. Поэтому важно иметь какое-то представление о свойствах строительных
материалов.

Какие разновидности цемента бывают?

  • Портландцемент сульфатостойкий. В разработке
    специальных видов цемента
    был получен этот материал, его
    особенность в высокой устойчивости к сульфатам;
  • Быстротвердеющий портландцемент. Характеризуется
    нарастанием прочности в первом периоде твердения. Применяется при
    заводском и скоростном строительстве;
  • С добавлением поверхностно-активных веществ. Такие
    добавки значительно улучшают свойства цемента, в результате бетон лучше
    укладывается и отталкивает воду;
  • Цветные портландцементы. Имеют добавление пигментов.

Это не все существующие разновидности цемента, их намного больше. Они применяются для сооружения разных конструкций, и каждый выполняет свою функцию. Проектирование цементных заводов начинается с понимания того, какие конструкции будут возведены и какой материал для этого понадобится.

Компания «Акционерное общество «Научно-исследовательский
институт цементной промышленности «НИИЦемент» АО «НИИЦЕМЕНТ»
позволяет
своим клиентам заказать различные разновидности цемента.
Получить детальную консультацию можно по номеру телефона +7 (495)
580-27-00
. Наши менеджеры ответят на любой интересующий вас вопрос.
Каждый вид цемента имеет свое применение, поэтому важно владеть этими
сведениями перед покупкой и окончательным выбором.

Бизнес-план для эффективного производства поможет составить ОАО НИИ Цемент

Правильная организация производства цемента – востребованное направление в сфере строительства. Заказать услуги по проведению исследований и разработок для эффективной работы производства можно заказать в научно-исследовательском институте цементной промышленности «НИИЦемент».

Цемент является составной частью бетона, также используется и в других строительных смесях. Здания, построенные на основе цемента, обладают малой теплопроводностью и устойчивостью к низким температурам. Поэтому производство цемента – довольно выгодное и прибыльное предприятие. Основными составляющими успеха при этом выступают грамотная организация подобного бизнеса, сырье высокого качества и высокопрофессиональный менеджмент.

Наше предприятие обладает собственными лабораториями, техническими помещениями, новейшим современным оборудованием, а также высококвалифицированным персоналом. Мы осуществляем контроль производства цемента на всех этапах и готовы предложить вам следующие виды услуг:

  • разработка техрегламентов, ТЭО и бизнес-планов для организации производства цемента;
  • проведение аудита в области технологической оснащенности производства;
  • разработка и согласование ТУ на цементы;
  • оценка качественных показателей составов цемента;
  • разработка рекомендаций по вопросам того, как сделать цемент по стандарту;
  • разработка специальных видов цемента, а также их промышленное освоение;
  • разработка рекомендаций по улучшению технологических процессов на производстве;
  • разработка составов цементов с улучшенными техническими характеристиками;
  • прочие научные исследования в области оптимизации и усовершенствования производства цемента.

   

Для эффективного производства необходимо создать бизнес-план с расчетом основных технико-экономических показателей. Они будут зависеть, в том числе и от того, планирует ли предприятие закупать сырье для производства цемента, либо разрабатывать карьер, будет ли карьер находиться рядом с заводом или планируется организация транспортировки сырья до места производства, а также от использования промышленных отходов с целью минимизации производственных затрат. При этом мы предоставляем всю необходимую информацию для производителей цемента, необходимую для принятия взвешенного решения по всем основополагающим вопросам.

Чтобы заказать услуги по разработке рекомендаций в сфере организации производства цемента, просто позвоните в научно-исследовательский институт цементной промышленности «НИИЦемент» по телефонам +7 (495) 580-27-00, +7 (495) 580-27-13, +7 (4967) 58-71-80, +7 (495) 502-79-04.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ:

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с’ 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

‘ Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В хи­мической промышленности для связи (склеивания) штучных …

Среди новых видов цемента, разработанных в по­следние годы, большой научный интерес и практическое значение приобрели расширяющиеся безусадочные и напрягающие цементы. Для них характерно равномер­ное, происходящее в раннем возрасте, расширение, ко­торое …

Выше уже говорилось о том, что для производства глиноземистого цемента необходимы бокситы с пони­женным содержанием кремнезема во избежание образо­вания при обжиге инертного геленита, связывающего много глинозема и снижающего тем самым …

Ангидрито-глиноземистый немент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом высокогли­ноземистого шлака (клинкера) с искусственным либо природным ангидритом. Глиноземистый цемент — быстро твердеющее в во­де и на воздухе высокопрочное вяжущее вещество, по­лучаемое путем обжига до расплавления или спекания смеси материалов, богатых глиноземом, с известью или известняком и последующего …

Предельное содержание оксида магния в портланд- цементном клинкере в стандартах почти всех стран ог­раничено 4—5 %. Оксид магния находится в разных’ фазах клинкера [115, 21]. Его особенность — различ­ная скорость …

Сланцезольный портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тон­кого измельчения портландцементного клинкера и мельчайшей фракции летучей золы пылевидного ежи-‘ гания горючего сланца — кукерсита. Золы в цементе’ должно быть …

217 Белито-портландцемент — это гидравлическое вя­жущее, получаемое путем совместного тонкого измель­чения портландцементного клинкера и высушенного белитового (нефелинового) шлама (30—50%). Дози­ровка гипса обычная, как у портландцемента. Химико- минералогический состав белитового (нефелинового) …

А. В. Волженским и его учениками было разрабо­тано гипсоцементнопуццолановое вяжущее (ГЦПВ). Это явилось итогом их работ по приданию гидравлич — ности гипсовым вяжущим [26, 27]. Как известно, по стандарту на …

Жаростойкие бетоны состоят из твердеющей при нормальной температуре связующей части и огнеупор­ных заполнителей. Они способны длительно выдержи­вать воздействие высоких температур и не отличаются по своим свойствам от обычных огнеупоров. Для …

Для защиты от излучения рентгеновской аппаратуры применяют свинец в виде листов разной толщины, а также рентгенозащитный цементный бетон, который от­личается от обычного тем, что заполнителем в нем яв­ляется сернокислый барий …

Для современной каменной кладки применяют пре­имущественно цементные либо смешанные растворы, содержащие известь или глину. Из цементов, исполь­зуемых для этой цели, нужно готовить строительные растворы, обладающие повышенной пластичностью, волоудерживающей способностью, а …

К таким цементам относят песчанистый, карбонат­ный и трехкомпонентный пуццолановый портландце — менты. Песчанистый портландцемент пробовали при­менять за рубежом еще 50—60 лет тому назад, но производство его не получило развития. При …

Белые цементы отличаются высоким содержанием трехкальциевого алюмината, а цветные цементы со­держат к тому же красковые руды, особенно глинистую охру. Поэтому таким цементам свойственна несколько большая склонность к усадочным явлениям, что …

Это гидравлические вяжущие вещества, получае­мые путем совместного тонкого измельчения белого Или цветного цементного клинкера, активной минераль­ной добавки ■— белого диатомита, гипса и пигмента или красковой руды. Цветной клинкер можно измельчать …

Это продукт тонкого измельчения маложелезисто­го клинкера с необходимым количеством гипса при не­ большой добавке диатомита. Клинкер получается в результате обжига до спекания (или плавления) мало — железистой сырьевой смеси надлежащего …

У цементов для «холодных» и «горячих» скважин при испытании по стандартной методике при хранении заметно снижались прочностные показатели. В НИИЦе — менте был разработан способ устранения этих явлений путем введения …

При разведочном и эксплуатационном бурении неф­тяных и газовых скважин, а также при капитальном их ремонте применяют тампонажные цементы, представ­ляющие собой в основном разновидности портландце­мента. Тампонажные цементы используют для цементи­рования нефтяных …

В начале нашего века, когда зародилось производст­во асбестоцементных изделий, оно базировалось на при­менении портландцемента, качество которого характе­ризовалось тогда пределом прочности при сжатии раст­вора 1:3 жесткой консистенции примерно в 10,0 МПа. …

Для сооружений современных автострад, строитель­ства аэродромов, портовых и складских территорий, го­родских улиц и др. применяются покрытия преимущест­венно из цементного бетона и железобетона. Цементный бетон по сравнению с асфальтобетоном имеет много …

При пропаривапии портландцемента повышается его прочность. С увеличением температуры пропаривания продолжительность индукционного периода, как пока­зали исследования С. М. Рояка и М. М. Маянца [155], заметно уменьшается и увеличивается скорость образо­вания …

40. Специальные виды портландцемента. Бтц, сульфатостойкий, шлакопортландтцемент, гидрофобный, белый и цветные цементы, их свойства и области применения.

Быстротвердеющий
портландцемент (БТЦ)

хар-ется более интенс. нараст. прочн. в
первые 3 сут твердения. Прим-ют при
изгот. сборн. вы­сокопр., обычных и
предварит. напряженных ж/б изделий и
констр-й. Их примен. сокращ. длит-ть
тепловлажн. обработки, ускоряет
оборачиваемость мет. форм. Кроме того,
его следует исп-ть при ремонтных и
восстан-х работах, где треб. быстрое
нарастание проч­н-ти бетона и р-ра.

Гидрофобный
портландцемент (ГПЦ)

получают вве­дением при помоле
портландцементного клинкера
гидрофобизирующей добавки
(поверхностно-активные орган. вещ-ва:
мылонафт, асидол, синтет. жирные к-ты и
др) в кол-ве 0,1—0,3 % по массе цемента. При
длит. хранении со­хран-т сыпучесть и
не теряет активности. Применяют в
гидротехн., дор. и аэродромном строит-ве,
а также при перевозке бет. и раст­в.
смесей на большие расстояния.

Сульфатостойкий
портландцемент (СПЦ)

характеризуется повышенной сульфато-,
морозо- и водостойкостью, пони­женным
тепловыделением в процессе схватывания
и твердения, а также замедленной
интенсивностью тверде­ния в начальные
сроки. Применяют для из­гот. бет. и ж/б
констр-й на­ружн. зон гидротехн.
массивных сооруж., раб-щих. в условиях
многократного замораж. и оттаивания в
пресной или слабоминерализованной
во­де.

Шлакопортландцемент
получают
совместным измельчени­ем портландцементного
клинкера и доменного гранули­рованного
шлака с добавлением небольшого количества
гипса. Выпускают марок 300, 400 и 500. Он
сероватого цвета с голубоватым оттенком,
содержит боль­шое кол-во мет. частиц.
Плотн-ть в рыхл. сост. 1000-1300, в
уплотн.—1400-1800 кг/м3;
норм. густота цем. теста 26-30 %; Тепловыделение
при тверде­нии не большое. Обладает
большой жаро-, водо- и сульфатостойкостью.
Применяют для изгот. сборн. ж/б изд.и
констр., тверде-х в пропарочных камерах.
Исп-ют в конст­р-ях горяч. цехов и в
гидротехн. сооруж-ях, подверг-ся сульфатной
агрессии. Стро­ит. кладочные и штукат.
р-ры. Не реко­менд-ся попе­рем.
замораж. и оттаивание или увлаж-е и
высуш-е.

Белый
и цветные портландцементы

изготовл. из сырьевых мат-лов, характер-ся
малым содер­ж. окраш-щих оксидов
(железа, марганца, хро­ма), из чистых,
известняков, мраморов и белых каолино­вых
глин.

Белый — марки 400 и
500, по степени белизны три сорта: БЦ-1, 2
и 3.

Цветн. получ.
по­молом клинкера белого портландцем.
со свето- и щелочестойкими пигментами
(суриком, охрой, ультрамари­ном и др).

Используют при
арх.-отдел. работах, для получ. фактурного
слоя стен. панелей, а также для изгот.
искус­ств. мрамора и облицов. плиток.

41. Специальные виды цементов. Глинозёмистый, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающий, их свойства и области применения.

Глиноземистый
цемент

быстротвердеющее гидрав­лическое
вяжущее вещество, получаемое тонким
измель­чением обожженной до спекания
или сплавления сырье­вой смеси, богатой
глиноземом. Имеет вид тонкого порошка
серо-зеленого, коричневого или черн.
цвета. Плот-ть в рыхл. сост.- 1000-1300, в
уплотн. – 1600-1800 кг/м3;
норм. густота обычно 23-28%. Тонкость
помола: при просеивании ч-з сито № 008
должно проходить не менее 90 % про­бы
(по массе). Сроки схватывания: нач.—не
ран. чем через 30 мин, кон.—не позд­. 12
ч с мом. затвор. цем.водой. При твердении
значительное тепловыделение. Марки
400, 500 и 600. Ч-з 24 ч набир. 80-90 % марочной
прочн-ти. (в 3—4 раза дороже портландце­мента)

Используют при
срочных ремонтных и ава­рийных работах,
производстве работ в зимних условиях,
для бетонных и железобетонных сооружений,
подвергаю­щихся воздействию сильно
минерализованных вод, по­лучения
жаростойких бетонов, а также изготовления
рас­ширяющегося и безусадочного
цементов.

Расширяющиеся
и безусадочные цементы

отличаются способностью при твердении
во влажных условиях не­сколько
увеличиваться в объеме или не давать
усадки.

Водонепрониц.
расшир-ся цем
.
(ВРЦ)
быстросхват-ся и быстротверд-ее гидравл.
вяж. вещ-во, получ. путем совм. помола и
тщат. смешива­ния измельченных
глиноземистого цем., гипса и высо­коосновного
гидроалюмината кальция. Нач. схват.- до
4 мин, кон. -до 10 мин с момента затворения.
Лин. расширение образцов из цем. теста,
тверд-х в воде в теч. 1 сут, должно быть
в пределах 0,3— 1 %.

Применяют для
зачеканки и гидроиз. швов тюбин­гов,
раструбных соед., создания гидроизоляц.
покрытий, заделки стыков и трещин в ж/б
констр. и т. д. Нельзя при темпер. выше
80 °С.

Водонепрониц.
безусад. цем.

(ВБЦ)—
быстросхват-ся и быстротверд-ее гидравл.
вяж. вещ-во, получ. путем тщат. смеш-ия
глиноземистого цем., полуводного гип­са
и гаш. извести. Нач. схват. не ранее 1 мин,
а кон. — не позднее 5 мин с момента
затворения. Лин. расширение образцов
из цем. теста, тверд-х в воде в теч. 1 сут,
должно быть в пределах 0,01—0,1 %.

Применяют для
устр-ва гидроизолирующей торкретной
оболочки бет. и ж/б под­земных сооружений,
эксплуат. в усл. повы­ш. влажн. (туннели,
фундаменты и т. п).

Специальные цементы

Цементная промышленность России сегодня уже с трудом удовлетворяет потребности строителей. Высокие издержки, низкая эффективность и сильный износ производственных мощностей цементной промышленности в ближайшем будущем станут серьезным тормозом развития строительной индустрии в целом. Вполне вероятно, что в самом ближайшем будущем, цемент вновь станет дефицитен.

Недостаток цемента всегда являлся сопутствующим фактором отечественной строительной индустрии и убедительным мотивом развития на местах восполняющих мощностей. Весьма скоро следует ожидать ренессанса технологий производства на местах альтернативных цементу вяжущих. В свое время в СССР, на зависть всему миру, очень результативным и плодовитым на достижения было научное сопровождение т.н. Промышленности местных строительных материалов. На сколько эффективно эти достижения претворялись в практику, следует оставить историкам, но то, что даже из горелой шахтной породы у нас умудрялись делать довольно неплохие вяжущие, факт неоспоримый – ситуация, как из знаменитого фильма: «…жить захочешь и не так раскорячишься…».

Согласно планов правительства, в России к 2005 году планируется увеличить объемы вновь возводимого жилья в 2 раза, по сравнению с 2002 годом. С учетом замены ветхого и аварийного жилья темпы строительства должны возрасти вообще в 2.5 раза.
Уже сейчас ясно, что обеспечить такой объем потребления цемента строительной индустрией, при существующих мощностях цементных заводов, невозможно без модернизации производства и совершенствования технологий. По заключениям экспертов на эти цели потребуется около миллиарда долларов инвестиций, на освоение которых тоже потребуется значительное время. В итоге прогнозируется, что в 2006-2007 гг. дефицит цемента может достичь порядка 2 млн. т в год, а к 2010 г. — от 5 до 10 млн. т. И то только в том случае, если объемы инвестиций в цементную промышленность составят порядка 10 млрд. долларов в ближайшие 10 лет. Если ситуацию и дальше пускать на самотек, жалкие остатки мощностей цементных комбинатов, унаследованные еще с хрущевских времен и выработавших свой ресурс на 70 – 80% в самое ближайшее время поставят страну на колени перед иностранными производителями.

Дефицит цемента уже сегодня весьма явственно обозначил себя в промышленно развитых регионах и в первую очередь в Москве и Московской области, где только за 2003 г. его потребление произошло местное производство почти на 30%.

Разумное и оправданное, в свое время, районирование цементных комбинатов, в современных условиях перестало отражать реальную экономическую ситуацию – цемент теперь приходится транспортировать от мест производства к местам потребления, порой, через пол страны. Увеличение времени между моментом производства и потребления цемента самым неблагоприятным образом сказывается на его качестве. В первую очередь страдают от этого быстротвердеющие и высокомарочные цементы.

Поэтому в самое ближайшее время следует ожидать обострения дефицита именно этих марок, что самым негативным образом отразится на производстве пенобетона, изготовление которого на низкомарочных цементах, порой, просто невозможно.

Между тем еще в 1948 году в СССР было запущено производство гидрофобизированных цементов снимающих множество проблем, характерных для высокомарочных цементов. Как это ни парадоксально, но именно технология гидрофобизированных цементов способна осуществить переворот в технологическом регламенте производства пенобетона. Но задачу следует ставить комплексно, и столь же комплексно решать.

1. Общие сведения о применении ПАВ в цементных системах.

Цементный строительный раствор в момент изготовления — это система, состоящая из различных компонентов, в том числе цемента, заполнителей и воды. Каждое твердое вещество в данном случае, независимо от его распределения в системе представляет собой отдельную фазу – совокупность отдельных частей системы, которые одинаковы по составу и по всем свойствам и отделены от остальных частей системы поверхностью раздела.

В нашем случае каждое зерно песка может быть отделено от аналогичных частичек прослойками воды или частицами цемента, но так как по составу и свойствам песчаные зерна практически не отличаются одно от другого, то их рассматривают как одну фазу. Равным образом и все частицы цемента, вводимого в состав строительного раствора, считаются другой твердой фазой.

Зерна цемента очень малы, их размерность лежит в пределах 1 – 100 микрон. Чем дисперснее вещество, тем больше его удельная поверхность. Удельная поверхность цементов, определяемая по методу воздухопроницаемости, составляет в среднем 3000 — 3500 см2/г. Этот метод вполне пригоден для практических нужд и им повсеместно пользуются. Однако он не является достаточно точным, так как не отражает истинной поверхности цементных зерен, обычно имеющих развитый микрорельеф, микротрещины и микрощели.

По этой причине реальная микрогеометрическая поверхность цементной частицы во много раз больше ее кажущейся геометрической поверхности. Значительно более достоверными являются показатели удельной поверхности, определяемые по адсорбции азота. Согласно этим методикам удельная поверхность современных цементов составляет в среднем около 20000 см2/г. Нетрудно подсчитать, что суммарная поверхность цементного порошка, идущего на изготовление 1 м3 бетона при расходе цемента 400 кг/м3, составляет 800000 м2. А если сюда добавить еще поверхность заполнителей (их удельная поверхность значительно меньше, чем цемента, но её все равно нужно учитывать), то окажется, что поверхность частиц твердых фаз в 1 м3 бетонной смеси приближается к 1 км2.

Предположим, что при изготовлении 1 м3 бетонной смеси вводят 180—190 л воды. Теоретически такое количество воды нужно распределить на указанной огромной поверхности твердых частиц и получить практически однородную смесь. Смешивание компонентов — одна из важных задач в технологии бетонов и строительных растворов. В частности, равномерное перемешивание способствует более полному и быстрому физико-химическому взаимодействию цементных частиц с водой. Вода, вводимая в бетонную смесь при ее изготовлении, должна, прежде всего, равномерно и притом тончайшим слоем смочить всю суммарную поверхность цементных частиц и заполнителей.

Но вода обладает значительным поверхностным натяжением, т. е. между молекулами воды, находящимися в ее поверхностном слое на границе раздела фаз, действуют значительные силы сцепления, препятствующие ее растеканию. Так как из всех геометрических тел шар обладает наименьшим отношением поверхности к объему, т. е. отличается наиболее «экономным» развитием поверхности, то именно благодаря поверхностному натяжению жидкость в свободном состоянии стремится не растекаться в тонкую пленку, а образовывать шарообразные капли. Это мы наблюдаем повседневно при медленном выливании жидкости из какого-либо сосуда, при попадании воды на горячую поверхность (образуются отдельные капли), при растекании ртути, при выпадении атмосферных осадков в виде дождя. Следовательно, большое поверхностное натяжение воды препятствует ее равномерному распределению на твердых частицах бетонной смеси.

Некоторые вещества, а именно поверхностно-активные (в дальнейшем ПАВ) способны существенно снижать поверхностное натяжение воды у данной поверхности раздела фаз, например на границах раздела фаз вода — твердое тело, вода — воздух. Всем известный с детства пример проявления действия этих веществ – мыльные пузыри. Можно раздуть мыльный пузырь диаметром даже более 20 см. Это удается сделать потому, что на обеих сторонах тончайшей водяной оболочки пузыря находятся молекулы ПАВ. В таком состоянии слой воды не стремится сжаться, а наоборот, легко поддается растяжению, становясь как бы подобным резине.

Таким образом, добавки ПАВ, снижая поверхностное натяжение воды, тем самым облегчают равномерность ее распределения тонким слоем на поверхности твердых тел.

Добавки ПАВ существенным образом влияют на бетонные композиции как на стадии их приготовления, так и на стадии эксплуатации уже готовых бетонных изделий.

Улучшение смачиваемости цемента и заполнителей.

Добавки ПАВ улучшают растекание воды тонким слоем по поверхности твердых частиц, входящих в состав бетонной смеси. Но тончайшие слои воздуха, адсорбированного на зернах цемента, песка, щебня, в том числе и в их микротрещинах и микрощелях, или защемленного между зернами, в сою очередь препятствуют их смачиванию.

Известно, что ПАВ способны эмульгировать воздух в воде, и по этой причине добавки ПАВ в бетонную композицию также облегчают смачивание водой твердых наполнителей. А чем полнее произойдет смачивание компонентов бетона, тем большей будет однородность его свойств в различных участках тела бетона и тем выше окажется его качество.

Дефлокулирующее действие ПАВ на цемент.

При взаимодействии воды с цементом его зерна частично слипаются, не успев заметно прореагировать с водой. Следовательно, в получаемом цементном тесте содержится некоторое количество скоплений (флокул) цементных частиц. Такие флоккулы цемента при своем образовании захватывают воду, поэтому ее приходится вводить в большем количестве, чем это теоретически необходимо, с тем, чтобы повысить подвижность (пластичность) системы. В таких агрегатах-флокулах цемента не только вода, но и сам цемент не используется полностью. Мелкие комочки цемента, не прореагировавшего с водой, остаются как бы упакованными в затвердевшем бетоне. Добавки ПАВ являются дефлокулянтами цемента (способствуют разбиению цементных скоплений на более мелкие составляющие), повышая тем самым эффективность его использования.

Пластифицирующее действие ПАВ (уменьшение расхода воды и цемента при изготовлении бетонов и растворов).

Хорошо известно, что при изготовлении бетонов и растворов всегда приходится решать противоречивую задачу. С одной стороны нужно ввести в бетонную (растворную) смесь как можно больше воды для обеспечения легкости её вымешивания, транспортировки и укладки. С другой стороны, чтобы получить плотный и прочный бетон (раствор), количество воды следует минимизировать, вплоть до теоретического минимума, обусловленного водопотребностью, для достижения теста нормальной густоты.

Цементное тесто в бетоне можно считать минеральным клеем для песка и щебня. В таком клее, с одной стороны, должно быть достаточно воды, чтобы он легко распределялся по поверхности твердого тела, но с другой стороны, при разбавлении цементного клея водой, прочность склейки уменьшается.

Твердение цемента это химический процесс, обусловленный взаимодействованием двух основных реагентов – цемента и воды. Портландцемент в ходе этой реакции способен химически связать всего лишь 20 — 25% воды, от своей массы. При этом образуются твердые гидратные новообразования, которые обусловливают и формируют прочность бетонов.

Между тем при изготовлении бетонов вынуждены расходовать воды 40 — 55% от массы цемента (при условии вибрационного или другого эффективного метода уплотнения бетона). В строительные растворы, которые требуют повышенных реологических характеристик смеси, воды, добавляют еще больше – 60 – 80% от массы цемента и даже более того. Такие значительные количества воды в бетонной (растворной) смеси нужно не для протекания химических процессов твердения, а исключительно для того, чтобы получить смесь, достаточно удобную в работе при данных методах укладки и уплотнения.

Общеизвестно, что увеличение удельного расхода воды (т. е. увеличение водоцементного отношения) отрицательно сказывается на всех свойствах бетона (раствора). Та вода, которая не была связана в процессе химической реакции с цементом в гидратные новообразования, испаряется из бетона при его твердении, вызывая значительную его усадку и оставляя поры, подчас крупные, открытые, соединенные капиллярными ходами. Наличие таких пор ослабляет структуру затвердевших бетонов (растворов), при этом понижается прочность, особенно при изгибе и растяжении, повышается способность впитывать воду и агрессивные жидкости.

Любой коррозионный процесс связан с диффузией (прониканием) агрессивного вещества в тело материала. Чем больше открытых пор, тем интенсивнее идут диффузионные процессы и тем резче сказываются коррозионные воздействия на бетоны и на арматуру в них. Равным образом процессы частого попеременного намокания и высыхания, замораживания и оттаивания тоже протекают тем интенсивнее, чем больше открытая пористость цементного материала. В итоге снижается долговечность бетонных конструкций.

Таким образом, в технологии бетона заложено серьезнейшее противоречие. Мы наблюдаем большое расхождение «лезвий ножниц» между количеством воды, нужным для процесса твердения цемента, и тем количеством воды, которое мы вынуждены давать для получения удобоукладываемых систем. Как же сблизить «лезвия ножниц»? Как устранить указанное противоречие?

Если бы была возможность применять цемент, который химически связывает не 20 — 25%, а, например, 40% воды, то получали бы цементный камень с невысокой пористостью. Такой цемент есть — это глиноземистый цемент, но он достаточно дефицитен и дорог, его применение оправдано только в специальных случаях.

Существует возможность уменьшить водоцементное отношение, изготовляя бетонные смеси, уплотняемые при помощи внешнего вибровоздействия. Под влиянием вибрации бетонная смесь приобретает жидкотекучие свойства и становится более подвижной и пластичной. Однако операции вибрирования не панацея. Тем более во многих сферах вибрационное уплотнение просто невозможно применить.

Между тем, помимо способов механического уплотнения, имеется другой принципиальный и более эффективный метод уменьшения количества воды затворения при изготовлении бетонов — это использование добавок ПАВ. Эти добавки можно с успехом применять в любых бетонах, независимо от метода их уплотнения, в том числе и в вибрируемых. С помощью добавок ПАВ можно уменьшать водоцементное отношение в бетонах в среднем на 10%, а в растворах на 12 -14%.

Так как прочность бетонов и растворов зависит от водоцементного отношения, то для получения заданной прочности можно, снижая количество воды, уменьшать и дозировку цемента обычно на 8 – 10% , а иногда и более. Иначе говоря, применение поверхностно-активных веществ дает возможность экономить цемент, т. е. служит одним из важных путей к решению общей задачи рационального и экономного использования материальных ресурсов в строительстве.

Экономия цемента в низкомарочных бетонах и тощих растворах.

В ряде случае возникает необходимость рационального использования цементов высокой активности (например, широко распространенной марки «М-400») для приготовления бетона или т.н. «тощего» раствора (кладочного или штукатурного), к которым предъявляются умеренные прочностные требования при достаточно жестких требованиях в отношении морозостойкости и водонепроницаемости.

Проектируя такие составы на высокоактивных цементах и не всегда имея возможности вводить тонко молотые добавки, разбавители для понижения активности цементов, которые, как известно, к тому же понижают морозостойкость бетона, строители становятся зачастую перед необходимостью применять бетон, обладающий значительно большей прочностью, чем это требуется, т.к. для достижения заданной подвижности бетонной смеси при достаточно низком водоцементном отношении приходится излишне перерасходовать цемент.

Возможным путем экономии в этом случае могло бы быть повышение водоцементного отношения и соответственное уменьшение расхода цемента, т. е. путь снятия излишнего запаса прочности бетона. Однако простое повышение водоцементного отношения, по сравнению с общеизвестными пределами, обычно влечет за собой снижение морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Применяя гидрофобизирующие ПАВ, выступающие в данном случае в качестве микропенообразователей, представляется возможным в данном случае уменьшить расход цемента, увеличив водоцементное отношение и назначив его в соответствии с требуемой прочностью бетона, учитывая, что добавки обеспечат повышение морозостойкости и водонепроницаемости бетона до приемлемых величин. Воздухововлекающие добавки позволяют в этом случае заметно уменьшить расход цемента, приблизив прочность к заданному значению и удовлетворив требованиям в отношении морозостойкости и водонепроницаемости материала.

Повышение производительности труда каменщиков и штукатуров.

В тощих растворах (кладочных и штукатурных) гидрофобизирующие ПАВ позволяют повысить т.н. комплекс удобоукладываемости за счет повышения пластической вязкости растворной смеси. Это значительным образом повышает производительность труда каменщиков и штукатуров. Достаточно сказать, что, единожды попробовав работать с такого рода добавками (иногда их в рекламных целях называют на манер «заменители извести») каменщики впоследствии отказываются без них работать.

Уменьшение экзотермии бетона.

Чем меньше расход цемента при изготовлении бетона, тем ниже его экзотермия – выделение тепла в ходе химического взаимодействования цемента и воды

При возведении многих массивных монолитных бетонных конструкций, например гидротехнических, необходимо, чтобы экзотермия бетона была, но возможности невысокой, иначе могут возникнуть значительные градиенты температур в бетоне, так как наружные слои бетонной конструкции охлаждаются водой или воздухом, а его ядро – центральная часть – может разогреться до достаточно высоких температур. При этом возникают значительные напряжения в теле бетонного массива, которые обуславливают появление трещин и неоднородностей.

Введение добавок ПАВ позволяет снизить расход цемента и тем самым уменьшить экзотермию бетона.

Уменьшение остаточной влажности пропаренных изделий.

Очень важно, чтобы остаточная влажность изделий после пропаривания была по возможности низкой. Особенно это касается стеновых ограждающих конструкций. Монтаж таких изделий в конструкцию может вызвать полное промерзание стен в первую же зиму.

Повышенная отпускная влажность также способствует коррозии арматуры и закладных деталей, способствует длительному, порой многолетнему, специфическому сырому «бетонному» запаху в помещениях.

Благодаря добавок ПАВ удается снизить отпускную влажность бетонных изделий после пропаривания, а гидрофобизирующие добавки, кроме того, еще и облегчают и ускоряют их высыхание.

Повышение жизнеспособности бетонных (растворных) смесей.

Использование добавок ПАВ позволяет повысить жизнеспособность бетонных (растворных) смесей, что особенно важно при их современном централизованном производстве на автоматизированных заводах. Заводы представляют собой крупные предприятия, каждое из них снабжает множество строительных объектов готовыми бетонными (растворными) смесями. Часто проходит 1.5 — 3 часа с момента изготовления смесей до применения их в дело. В этот период, особенно при жаркой погоде, нередко происходит преждевременное схватывание смесей, возникают производственные потери, ухудшаются свойства затвердевших материалов. Такие потери могут быть весьма значительными.

Так, при централизованном изготовлении растворов, когда их перевозят на расстояние 20 — 40 км и они еще некоторое время хранятся на объекте, потери иногда достигают 15% количества выпускаемого раствора и более. Иначе говоря, почти шестая часть продукции может оказаться неиспользованной. Для предотвращения преждевременного загустения смесей товарных бетонов и растворов и применяют соответствующие добавки ПАВ.

Добавки ПАВ нередко используют также при изготовлении монолитных бетонных конструкций, например в гидротехнических сооружениях, когда требуется, чтобы слой уложенного бетона не успел схватиться, пока не уложат новый (верхний) слой бетонной смеси, ибо сцепление «свежего бетона со «старым» происходит очень плохо, что вызывает ряд нежелательных последствий.

Бетонные смеси, получаемые при помощи электро- или паро- разогрева, применяются в производстве сборного железобетона. Такой предварительный разогрев способствует сокращению тепловлажностной обработки на 30 — 35%. Но с повышением температуры резко ускоряется схватывание цемента. Чтобы предотвратить загустевание бетонных смесей, вводят добавки ПАВ, благодаря чему удается формовать смеси в горячем виде.

Гидрофобизация бетонов и растворов.

Некоторые ПАВ не только пластифицируют свежеприготовленные смеси, но вместе с тем гидрофобизируют бетоны (растворы) и изделия из них.

Бетоны (и растворы) представляют собой капиллярно-пористые тела и по своей природе гидрофильны, т. е., находясь в соприкосновении с водой, они ее впитывают. Последствия, возникающие от вредного влияния воды, а также от попеременного замораживания увлажненного бетона с последующим его оттаиванием становятся заметными уже через несколько лет. Бетон с низкими показателями по морозостойкости разрушается буквально на глазах.

В специализированных бетоноведческих изданиях, в качестве примера подобного разрушения, обусловленного низкой морозостойкостью примененного бетона, очень часто приводится случай разрушения летом 1976 года в Австрии моста Рейхсбрюкке через Дунай.

Дефекты в бетоне, обусловленные вредным влиянием воды не сразу достигают опасного предела, а накапливаются постепенно, — иногда этот процесс вообще визуально незаметен. Но несомненным является тот факт, что эти разрушительные процессы начинаются сразу же после изготовления бетонного изделия и заканчиваются только после его полного разрушения.

Негативное влияние воды во всех её агрегатных состояниях (водяной пар, вода, лед) вредно сказывается на сохранности бетона на всем протяжении его службы. Исключить или хотя бы значительно минимизировать его можно только уменьшением поступления этой воды в толщу бетона. Т.к. главной транспортной артерией поступления воды в бетон являются капиллярные ходы, бороться с водонасыщением бетона очень сложно. Капиллярные силы настолько сильны, что различные наружные защитные обмазки или изоляции мало эффективны – рано или поздно вода находит себе путь.

Против капиллярных сил невозможно бороться, но оказывается их можно попросту «выключить». Для этого достаточно изначально гидрофильным внутренним стенкам пор и капилляров, пронизывающих все бетонное изделие, придать гидрофобные свойства. Это с успехом делают гидрофобизирующие добавки. (см. Рисунок 1_1 и Рисунок 1_2)

Рисунок 1_1 Уровень воды в гидрофобном (А) и гидрофильном (Б) капиллярах

Рисунок 1_2 Вода на поверхности гидрофильного (А) и гидрофобного (Б) пористого тела.

Противокапиллярное давление гидрофобизированного пористого тела достаточно велико, и сам факт его существования подтверждает правильность часто употребляемого в этом случае термина «водоотталкивающее покрытие». И хотя этот термин в данном контексте с терминологической точки зрения неверен (ведь никакого покрытия, по сути, нет), с физической стороны он отражает сущность происходящих явлений.

Именно благодаря этому противокапиллярному давлению пористые (а, равно как и условно-пористые) материалы, оставаясь воздухо- и паропроницаемыми, оказываются непроницаемыми для воды в жидкой вазе, даже при достаточно высоких гидростатических давлениях.

Давление, при котором вода начинает просачиваться в гидрофобизованные материалы (водоупорность), определяется в основном шириной пор, так как существующие водоотталкивающие покрытия имеют примерно одинаковую степень гидрофобности. Так, например, гидрофобизованный материал, имеющий поры со средним диаметром около десяти микрон, способен противостоять гидростатическому давлению около 1/3 атмосферы, т. е. выдерживать, не впитывая в себя, столб воды высотой до трех метров. Если вспомнить, что самый сильный дождь при ураганном ветре создает гидростатическое давление около 20 — 40 см водяного столба, то становится ясным, что гидрофобизация защищает строительные материалы от проникновения в них дождевой влаги вполне надежно. Тем не менее, если гидростатическое давление воды на материал превышает противокапиллярное (например, при нахождении над поверхностью гидрофобизованного материала толстого слоя воды), то после заполнения пор водой протекает процесс фильтрации, который может идти даже легче, т. е. с меньшим коэффициентом проницаемости, чем, если бы материал был гидрофильным. Это обусловлено тем, что гидрофильные материалы сорбируют воду, проникающую в мельчайшие дефекты поверхности пор. Это вызывает явления набухания, сокращающего размеры пор, а также пептизации и расклинивания, в результате которых от поверхности отщепляются малые частицы, закупоривающие поры. У гидрофобных материалов эти явления проявляются лишь в незначительной степени или не обнаруживаются вовсе.

Благодаря противокапиллярному давлению пропитанные водой гидрофобизованные пористые материалы и высыхают значительно быстрее, чем негидрофобизованные, впитавшие такое же количество воды, так как вода стремиться выйти из несмачивающихся капилляров – противокапиллярное давление её оттуда выдавливает. Чтобы выгнать же воду из гидрофильных капилляров, напротив, необходимо приложить внешнее давление. Таким образом, гидрофобизация пористых, волокнистых или порошкообразных материалов служит защитой от проникновения воды лишь при сравнительно невысоком гидростатическом давлении. Поэтому рекомендовать гидрофобизацию подводных гидротехнических сооружений, резервуаров и емкостей, водопроводных труб и прочих водотранспортных, водоизолирующих или водоудерживающих сооружений, находящихся под постоянным большим давлением воды нельзя. В этом случае следует помнить, что абсолютную водонепроницаемость, возможно, выполнить только полностью исключив в теле бетонной конструкции пор и капилляров. Это возможно только при помощи специальных высококачественных бетонов.

Для обеспечения максимальной водоупорности (водонепроницаемости) гидрофобизованных материалов важны не только возможно большой краевой угол воды с водоотталкивающим покрытием и шероховатая структура поверхности, обеспечивающая наибольший кажущийся угол смачивания. Не менее существенна минимальная величина эффективного радиуса пор материала и отсутствие стремления гидрофобного покрытия к распространению па поверхности вода — воздух за счет поверхностного растворения. Необходимо также, чтобы во избежание понижения краевого угла водоотталкивающая пленка плохо впитывала в себя воду. Все эти качества могут обеспечить либо изначально водонерастворимые, либо, что технологичней, изначально водорастворимые, но в составе бетонной композиции переходящие в водонерастворимые, гидрофобизирующие добавки

Одним из убедительных практических примеров, показывающих эффективность гидрофобизации бетона, может служить состояние конструкций Карлова моста через р. Влтаву в Праге. Этот мост был построен в XIV веке. Для сооружения его шестнадцати массивных опор был применен бетон на известковом вяжущем с добавкой куриных яиц. Природная водная эмульсия олеина, других жиров и иные составные части куриного яйца являются прекрасными гидрофобизирующими поверхностно-активными веществами. Карлов мост по размерам (его длина 516 м), а главное по характеру водной среды, климатологических и других факторов, воздействующих на бетон, имеет много общего с упоминавшимся выше венским мостом Рейхсбрюкке. Однако обычный цементный бетон последнего разрушился через несколько десятилетий, а известковый (на воздушной извести!), но хорошо гидрофобизованный бетон Карлова моста, являющегося выдающимся архитектурным памятником Европы, служит уже более пятисот лет.

Объемная гидрофобизация строительных материалов с точки зрения их долговечности эффективнее, чем поверхностная обработка водоотталкивающими или кольматирующими составами. Об этом, в частности, свидетельствует следующий факт. В начале текущего столетия за рубежом получили широкое распространение флюаты (растворимые соли кремнефтористоводородной кислоты), которые наносили на поверхность облицовки из природных (преимущественно карбонатных) камней или штукатурки. Исследования, проведенные в 30-х годах показали, что флюатированный камень через 20 — 25 лет оказался в худшем состоянии, чем обычный. С тех пор коренным образом изменилось отношение к флюатированию как методу поверхностной обработки материалов.

Поризация легких бетонов.

Добавки некоторых ПАВ, вызывая вовлечение воздуха в бетонные смеси, способствуют уменьшению объемной массы легких бетонов (на пористых заполнителях) и вместе с тем улучшают и другие свойства материала, и в первую очередь их морозостойкость.

2. Гидрофобизированные цементы 2.1 История применения гидрофобизирующих добавок в технологии бетонов.

Анализ научно-технической информации по управлению технологией цементных бетонов, в частности с помощью химических добавок, свидетельствует о непрерывном развитии этого процесса.

Как известно, бетон используется в качестве строительного материала уже несколько тысячелетий. Минойцы на о. Крит, например, изготовляли бетон из дробленых или размолотых глиняных черепков, связанных известью.

Греки и позже римляне добавляли к составу минойцев вулканический туф или размолотый кирпич. Это было весьма важной ступенью, поскольку такие добавки позволяли бетону затвердевать в воде. Они практически изменили процесс твердения цемента и связывания им бетона. Два знаменитых сооружения, свидетельствующие о гибкости и долговечности древнего бетона, сохранились до наших дней — Базилика Константина и Пантеон в Риме.

Между древними и современными цементами имеется одно значительное различие. Греческие и римские цементы затвердевали и наращивали прочность в результате химического процесса — пуццолановой реакции, происходящей в присутствии извести и кремнистых материалов, растворяемых щелочью, подобно тем, что содержатся в туфе и глинистых черепках. Цементы же, изготавливаемые в настоящее время, состоят преимущественно из силикатов кальция, которые гидратируются самостоятельно, без добавления извести.

Современное развитие технологии строительства включает проблему повышения качества и долговечности бетона, которая может во многих практически важных случаях успешно решаться путем использования новых химических добавок. Для достижения высокой организации производства бетона и технико-экономической эффективности необходимо постоянно стремиться к расширению и усовершенствованию разработок по теоретическим и практическим основам применения комплексных органоминеральных добавок и создавать новые способы их приготовления и использования в бетоне в соответствии с требованиями рынка.

Применение добавок эмпирически возникло несколько столетий назад при изготовлении известковых растворов и бетонов в целях повышения их прочности, водостойкости и долговечности. Так, в древнем Риме добавки свиного сала, свернувшегося молока или свернувшейся крови использовались для улучшения штукатурных растворов.

Древнерусские мастера и зодчие практиковали введение коровьего молока, ячменной мякины, бычьей крови, льняного семени, отвара древесной коры и некоторых подобных веществ для улучшения свойств извести и строительных растворов, изготовленных на её основе.

Коровье молоко добавляли в воду при гашении извести. В молоке, как известно, наряду с казеином, белком и молочным сахаром содержится 3 – 3.5% жира в виде прямой эмульсии «масло в воде». Жир молока состоит из глицеридов олеиновой, пальмитиновой и стеариновой кислот, по своей природе относящихся к гидрофобизаторам.

Известно, что при установке Александровской колонны в Петербурге ее фундамент залили скользким и своеобразным по составу раствором, о котором архитектор Монферран руководивший строительными работами писал: «…Так как работы проводились зимою, то я велел смешать цемент с водкою и прибавить десятую часть мыла…»

В прошлом, когда еще не была известна природа физико-химических процессов, происходящих при смешивании цемента с водой, вода добавлялась к смеси интуитивно, в зависимости от навыков людей, укладывающих бетон. Иногда бетонное покрытие было прочным, но бывали и случаи разрушения уложенного бетона. Долговечность бетона пытались повысить за счет использования оптимального количества цемента и воды при изготовлении цементной пасты. В дальнейшем было установлено, что для получения бетонов с достаточными строительно-техническими свойствами следует знать закономерности регулирования параметров цементных систем на стадии взаимодействия цемента с водой. В связи с этим возникла необходимость изучения вопросов гидратации цемента, проектирования состава бетонной смеси, роли различных добавок в ней, разработки теории водоцементного отношения и др.

Руководствуясь теорией, исследователи старались поддерживать как можно низкое водоцементное отношение, чтобы достичь наибольших прочностей цемента, однако такой подход не всегда соответствовал строительным требованиям. Попытки добавлять больше воды, чем требовалось, приводили к снижению прочности бетона, усиленному его растрескиванию и изменению основных характеристик. Все это привело к необходимости разработки добавок, снижающих расход воды и позволяющих регулировать свойства цемента по отношению к действию воды.

Одним из убедительных практических примеров эффективного применения добавок является построенный в XIV в. Карлов мост через р. Влтаву в Праге. Для его сооружения был применен бетон на известковом вяжущем с добавкой куриных яиц, которые по своему составу являются прямой водной эмульсией олеина и других жиров, обеспечивающей гидрофобизирующие свойства искусственному камню. Карлов мост служит людям более пятисот лет. хотя сделан из воздушной извести, тогда как венский мост Рейхсбрюке, построенный из обычного цементного бетона и работавший почти в аналогичных с Карловым мостом эксплуатационных факторах воздействия, разрушился через несколько десятилетий (летом 1976г.).

С расширением знаний в области разработки и применения добавок возникла потребность создания бетонов большей прочности, быстротвердеющих, схватывающихся быстрее или медленнее, чем обычный, химически стойких к вредным воздействиям и т. д. Все это способствовало развитию и усовершенствованию добавок различного назначения.

С 1850 г., т. е. с начала производства бетона на портландцементе (гидравлическом вяжущем), в него добавляли гипс для регулирования сроков схватывания. Использование добавок хлористого кальция как ускорителя или сахара как замедлителя относится к началу века – 1919 — 1920 гг. Пластификаторы начали широко применять в 1935 г., воздухововлекающие добавки — в середине 40-х гг. Позднее появились противоморозные добавки и средства ухода за бетоном в виде пленкообразующих покрытий на его поверхности.

С 1960 г. число добавок применяемых в строительстве значительно увеличивается, они становятся более разнообразными, их качество и постоянство свойств непрерывно улучшаются. Разрабатываются продукты, все более отвечающие требованиям современного строительства.

Проблеме разработки и внедрения различных химических добавок в бетоны и растворы в последние годы в мировой практике строительства стало уделяться еще большее внимание. Это обусловлено необходимостью дальнейшего улучшения технологических и эксплуатационных свойств строительных изделий и конструкций. Применение хим. добавок позволяет гибко, просто и эффективно направленно управлять рядом важнейших параметров свежеизготовленных и отвердевших бетонов.

Судя по литературным публикациям, применение добавок позволяет изготовлять бетонные смеси и бетон, которые почти полностью удовлетворяют строительно-техническим требованиям. Одним из таких требований, предъявляемых к цементам, бетонам и растворам, является необходимость регулирования свойств цемента по отношению к действию воды.

Взаимодействие цемента с водой имеет двойственный характер: полезный — необходимость службы цемента в качестве вяжущего вещества из-за химического сродства с водой и вредный — его гидрофильность, т. е. способность, как в порошкообразном состоянии, так и в виде цементного камня хорошо смачиваться водой, что, в свою очередь, приводит ко многим нежелательным явлениям. Адсорбирующая влага вызывает слипание частиц и потерю активности цемента, при приготовлении бетонных растворных смесей цемент иммобилизует избыток воды, что увеличивает пористость цементного камня и приводит к ухудшению его прочности и стойкости; кроме того, длительное воздействие воды на готовые изделия понижает их эксплуатационные свойства – в бетоне начинают развиваться коррозионные процессы.

В связи с противоречиями, заложенными в самой природе цемента, перед наукой встала проблема, которую хорошо сформулировал М. И. Хигерович — : «…изменить свойства цемента так, чтобы он стал менее гидрофилен и даже приобрел » водоотталкивающие» способность, но в то же время мог бы взаимодействовать с водой на тех стадиях применения, когда это практически нужно». Такой цемент был назван гидрофобным (водоотталкивающим).

Понятие «гидрофобный» относится не только к цементу, но и к цементному тесту и цементному камню, полученным из такого цемента. Гидрофобность цемента достигается путем введения специальных гидрофобизирующих добавок. Однако здесь следует обратить внимание на разницу между гидрофобными и гидрофобизирующими добавками. Первые, например парафин, стеариновая кислота или кальциевые соли высших жирных или нафтеновых кислот, при смешивании с цементом не реагируют с ним и остаются в виде механической примеси. Вторые, например водорастворимые натриевые и калиевые мыла жирных, нефтяных и смоляных кислот, не гидрофобны сами по себе, но образуют гидрофобные вещества в результате химического взаимодействия с цементом – в бетонной композиции, пересыщенной гидроокисями кальция, в результате обменных реакций по кальцию они превращаются в кальциевые мыла, которые уже водонерастворимы и гидрофобны.

Многочисленные разработки, в том числе нашедшие внедрение в практике, выполнены с использованием гидрофобизаторов на основе кремнийорганических соединений (КОС). В структуре КОС реализуются связи Si—О и Si—С, что определяет их промежуточное положение между органическими и неорганическими соединениями. В большинстве соединений этого вида атом кремния связан только с двумя атомами кислорода, а другие связи замещены органическими группами СН3, С2Н5, С6Н5 и др., определяющими их эластичность. Степень эластичности конечных продуктов зависит не только от числа органических радикалов, но и от их величины и строения, а также от молекулярной массы.

В качестве гидрофобизаторов могут использоваться кремнийорганические соединения от мономеров до полимерных жидкостей. Кремнийорганические мономеры применяют в основном в качестве исходных компонентов для производства кремнийорганических полимеров.

Кремнийорганические полимеры условно подразделяют на две группы — олигомеры и высокомолекулярные соединения. Кремнийорганические гидрофобизаторы могут применяться для повышения морозостойкости бетонов и их коррозионной стойкости, снижения водопотребности бетонных смесей и воздухововлечения, повышения атмосферостойкости строительных материалов и изделий — кирпича, гипсовых изделий, каменных материалов, окрасочных и штукатурных составов, защиты стыков и фасадов крупнопанельных зданий, защитно-декоративной отделки здании и сооружений и т. п.

Одним из основных условий использования КОС в качеств’ гидрофобизаторов строительных материалов и конструкций является экономическая целесообразность. Поэтому в строительной практике применяются не все существующие кремнийорганические гидрофобизаторы, а лишь наиболее дешевые и доступные из них. К ним относятся, например, алкилхлорсиланы и кубовые остатки от их ректификации.

Алкилхлорсиланы — по существу, первые КОС, которые были использованы для гидрофобизации строительных материалов. Для этой цели ранее употреблялись и в отдельных случаях еще найдут свое применение выпускаемые отечественной промышленностью метил-трихлорсилан (МТС), этил-трихлорсилан (ЭТС), этил-дихлорсилан (ЭДС) и технический ди-метил-ди-хлорсилан. Наряду с алкилхлорсиланами с большим успехом применяются кубовые остатки от их ректификации на заводах-изготовителях.

Широко используются для гидрофобизации строительных материалов водные растворы омыленных натриевых (реже калиевых) метилсилоканатов (МСН), этилсиликонатов (ЭСН) и фенилсиликонатов (ФСН) – технические гостированные названия которых, соответственно ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-12. Эти составы имеют ряд преимуществ перед другими кремнийорганическими гидрофобизаторами, допускают применение в форме водных растворов, как правило, не имеют запаха, достаточно универсальны и дешевы, так как чаще всего изготавливаются из отходов производства.

Кремнийорганические соединения, как и большинство добавок, обладают полифункциональностью свойств, в связи с чем, оказывая в основном положительный эффект, они иногда ухудшают некоторые свойства бетонной смеси и бетона. Для устранения негативного влияния эти добавки объединяют с другими в комплексные полифункциональные модификаторы (ПФМ) для направленного изменения технологических и эксплуатационных свойств бетонов и растворов. В последнее время во всем мире разработано большое количество полифункциональных модификаторов. С большой степенью уверенности можно даже утверждать, что практически все химические добавки или модификаторы применяемые в настоящий момент в строительной индустрии — это ПФМ-ы.

Следует отметить, что примерно до 70-х гг. техническими гидрофобизирующими добавками в цементобетонной технологии служили преимущественно природные продукты (например, олеиновая кислота) или некоторые отходы промышленности (например, мылонафт). Однако экономические соображения лимитировали их применение в строительстве.

Поэтому исходя из экономических соображений и сохранения свойств бетона, которые он приобретает в случае применения КОС или природных гидрофобизаторов типа олеиновой кислоты, в настоящее время для изготовления гидрофобизирующих добавок стали очень широко использовать продукты и отходы нефтехимического синтеза, масложировой и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности. Наибольшим распространением пользуются такие гидрофобизаторы этого типа, как окисленный петролатум, кубовые остатки синтетических жирных кислот (КОСЖК), битумные дисперсии, соапстоки растительных масел и др. Эти технические вещества отличаются друг от друг происхождением и составом, но для всех них характерно наличие молекул с резко выраженным асимметрично-полярным строением. Такие молекулы представляют собой соединения дифильного характера, имеющие гидрофильную «головку» (одну или несколько полярных групп типа —ОН, —СООН, —SO3H, —OSO3H, —СООМе, —Nh3 и т. д.) и гидрофобный «хвост» (как правило, алифатическую цепь, иногда включающую в нее ароматическую группу).

Гидрофобизирующие добавки повышают удобоукладываемость бетонных смесей, увеличивают их связность, нерасслаиваемость. Это имеет особое значение при транспортировке и хранении смесей в летнее время. Кроме того, объемная гидрофобизация бетона добавками способствует снижению его водопоглощения в 1.5 – 2 раза по сравнению с бетоном без добавок.

Гидрофобизирующие добавки перед применением в бетон, как правило, переводят в водорастворимое состояние. Это можно отнести к их недостаткам. К тому же они пластифицируют главным образом «тощие» бетонные смеси и несколько замедляют процессы твердения.

Важным шагом в химической технологии бетона явилась разработка М. И. Хигеровичем, Б. Г. Скрамтаевым, Г. И. Горчаковым, Х.М. Лейбович и другими составов гидрофобизирующих добавок из гидрофобизатора и гидрофолизатора. Такие добавки оказывают универсальное действие на удобоукладываемость, т. е. они пластифицируют как «тощие», так и «жирные» бетонные смеси. Влияние компонентов такой комплексной добавки (гидрофобизатор + гидрофилизатор) на физико-технические свойства бетонов, как правило, аддитивно, — т.е они усиливают влияние друг друга. При этом такие комплексные гидрофобно-пластифицирующие добавки представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ) более высокой качественной категории, чем индивидуальные гидрофилизаторы и гидрофобизаторы, взятые в отдельности. Кроме того, применение таких добавок облегчает превращение гидрофобизируюшего компонента, как правило, водонерастворимого. в водоразбавляемую жидкость, которую удобно вводить с водой затворения при изготовлении смесей.

Недостатком гидрофобно-пластифицирующих добавок, с технологической точки зрения, является то, что они замедляют сроки схватывания и темп роста прочности цементного камня. Помимо того, величины удобоукладываемости бетонной смеси, прочности и ряд других физико-технических свойств бетона, достигнутые с такой добавкой могут потребовать улучшения. В таких случаях в состав гидрофобно-пластифицирующих добавок включают вещества, позволяющие не только исключить нежелательные эффекты компонентов добавки, но и получить с помощью взаимного усиления влияния ингредиентов (эффект синергизма) в направлении значительного увеличения физико-технических свойств цементных систем. В качестве таких дополнительных компонентов к гидрофобизирующим добавкам наиболее распространены добавки ускорители схватывания и твердения, а также различного вида и степени эффективности пластификаторы-водопонизители и суперпластификаторы.

Таким образом, исходя из приведенного краткого научно-технического обзора применения гидрофобизирующих добавок следует отметить, что их создание и применение послужило значительным вкладом в совершенствование технологии бетона и железобетона.

2.2 Сущность гидрофобизации цементов.

Общие и специальные свойства цементов, бетонов и растворов в большинстве своем зависят от действия воды, которому подвергаются эти материалы в периоды изготовления и твердения, а также во время службы в конструкции. По отношению к воде цемент отличается противоречивыми свойствами: химическое сродство с водой органически присуще цементу (без этого он не мог бы служить вяжущим веществам). Но вместе с тем гидрофильность цемента, т е способность, как в порошкообразном состоянии, так и в виде цементного камня хорошо смачиваться водой, приводит ко многим вредным последствиям.

Так, при помоле клинкера адсорбирующаяся влага вызывает прилипание наиболее мелких частиц цемента к мелющим телам, что затрудняет работу мельниц. Затем, во время транспортирования и хранения цемент поглощает влагу из окружающей среды и теряет активность. Далее, в процессе изготовления бетонных (растворных) смесей цемент обычно иммобилизует значительный избыток воды, что увеличивает пористость цементного камня и вредит его прочности и стойкости.

Наконец, при длительном воздействии воды на отвердевшие цементные материалы их эксплуатационные свойства могут сильно ухудшиться. Помимо ущерба, непосредственно вызываемого водой, ожидаемое вредное ее действие, при крайней неопределенности характера и размера этого действия, иногда затрудняет выбор материалов для конструкций и нередко вынуждает принимать чрезмерно большие запасы «химической прочности».

Таким образом, взаимодействие цемента с водой имеет двойственный — одновременно и полезный и вредный характер.

Однако гидрофильность цемента нельзя рассматривать как неизменную его особенность, которая неизбежно должна проявляться на всех этапах его изготовления и применения.

Уже давно классики мирового и отечественного бетоноведения обращали внимание на необходимость регулировать свойства цемента по отношению к действию воды. Из задачи преодоления противоречий, заложенных самой природой цемента и исходил научный замысел: изменить свойства цемента таким образом, чтобы он стал менее гидрофилен и даже приобрел «водоотталкивающие» свойства, но в то же время мог бы взаимодействовать с водой на тех стадиях применения, когда это практически нужно.

Таким образом возникла задача – разработать качественно новый технологический путь изготовления цемента с тем, чтобы можно было в известной мере управлять поведением цемента по отношению к воде во всех её агрегатных состояниях и на всех этапах существования цемента, т.е. начиная с операции его помола на цементном заводе, далее в период его перевозки и хранения, затем в момент изготовления бетонных или растворных смесей и, наконец, во время службы цементных материалов в конструкциях.

Такой цемент, процессы вредного взаимодействия которого с водой ограничены, а способность к нормальному гидравлическому твердению остается без изменений, был назван гидрофобным. Первенство в его разработке принадлежит советским бетоноведам Хигеровичу М.И. и Скрамтаеву Б.Г. (а.с. № 84554 с приоритетом от 30.04.49). В начале 50-х годов в СССР было развернуто промышленное производство гидрофобных цементов на ряде цементных комбинатов страны.

2.3 Условия получения гидрофобного цемента.

Гидрофобный цемент получают введением специальных гидрофобизующих добавок при помоле цементного клинкера, и только этой операцией производство гидрофобного цемента отличается от технологии обычных цементов. Кроме того, уже готовому цементу можно придать гидрофобные свойства путем его повторного домола в мельницах в присутствии гидрофобизаторов.

Получение гидрофобного цемента основано на образовании хемосорбционных пленок, возникающих на цементных зернах в результате взаимодействия гидрофобизующих добавок со свободной известью, которая выделяется из силикатов цементного клинкера.

Еще за много столетий до нашего времени практиковалось применение гидрофобных органических веществ для повышения водостойкости воздушной извести. Жиры, масла и некоторые другие органические соединения, обладающие гидрофобными свойствами, широко распространены в животном и растительном мире. Повседневно встречая такие вещества в окружающей природе, человек с давних пор применял их не только для питания, но также для различных бытовых и производственных надобностей, в том числе и в строительной технике. Так, например, в древнем Риме к извести добавляли свиное сало и свернувшуюся кровь животных, а в древней Руси — творог, льняную сечку вместе с льняным семенем, отвар еловой коры и другие вещества.

Подобно тому, как еще более далекие наши предки, добывая, огонь путем трения, не подозревали о законе превращения одного вида энергии в другой, так и мастера и зодчие древних и средних веков пользовались органическими поверхностно-активными добавками, физико-химические свойства которых были открыты лишь много веков спустя.

Органические добавки к воздушной извести, которая в старину являлась основным и важнейшим вяжущим веществом, применялись до XVIII в. включительно. Вторая половина XVIII в. и весь XIX в. были эпохой быстрого развития гидравлических вяжущих веществ. Надобность в гидрофобизующих и подобных добавках, как тогда казалось, отпала, и они были забыты.

Когда в начале двадцатого века, когда выяснилось, что водонепроницаемость и некоторые другие свойства цементных бетонов и растворов нуждаются в улучшении, вновь начали применять органические добавки. Наибольшую популярность приобрели добавки, представлявшие собой нерастворимые в воде мыла жирных кислот.

Так, например, под различными названиями (церезит, церолит и др.) использовались смеси олеинокислого кальция и олеинокислого алюминия с гидроокисью кальция. (Последний компонент обычно брали в избытке, чтобы облегчить равномерное распределение олеатов в процессе их введения в бетонную или растворную смесь). Существовали также препараты из битумов, восков и смол, применявшихся в виде эмульсий при изготовлении бетонов и растворов. Иногда гидрофобизация бетонных изделий осуществлялась последовательным пропитыванием растворами мыла и алюминиевых квасцов в воде, либо раствором парафина в дихлорэтане или четыреххлористом углероде или другими составами. Разработка подобных способов гидрофобизации бетонов носила преимущественно эмпирический характер.

Одна из первых попыток не только найти рациональный способ гидрофобизации цементов и растворов, но вместе с тем, исходя из физико-химических представлений, дать такому способу научное обоснование, была сделана еще в 1934 г в ЦНИИПС-е (Центральный Научно Исследовательский Институт Промышленных Сооружений). Так при исследовании капиллярного натяжения воды в цементных порошках, гидрофобизированных каменноугольным пеком. Было впервые научно доказано, что специфической особенностью гидрофобизированных строительных растворов является пониженное капиллярное давление. Было также установлено, что в результате гидрофобизации растворов уменьшается их смачиваемость, гигроскопичность, водопроницаемость и повышается химическая стойкость. В то же время были разработаны первые предложения по способу введения несмачивающиеся водой органические добавки в цементный клинкер при его помоле.

Некоторые из исходных теоретических представлений, которыми пользовалось в то время мировое бетоноведение были пересмотрены. В процессе исследований выяснилось. Что особого внимания заслуживают не гидрофобные, а гидрофобизирующие добавки. Первые, например, парафин, стеариновая кислота или кальциевые соли высших жирных кислот, при смешивании с цементом не реагируют с ним и остаются в нем в виде механической примеси. Вторые, например, водорастворимые мыла жирных, нефтяных или смоляных кислот, сами по себе не гидрофобны, но образуют гидрофобные вещества в результате химического взаимодействия с цементом.

Абсолютно гидрофобные парафин и стеариновая кислота, являясь механической, примесью в цементе, не способны предохранить его от поглощения влаги из воздуха и образования комков, т. е. от порчи при хранении. В то же время жирные кислоты, взаимодействуя с цементом, образуют на поверхности его зерен гидрофобные соли (мыла), которые уменьшают гигроскопичность и предотвращают комкование цемента.

Таким образом, первым принципиальным условием получения гидрофобного цемента является применение не гидрофобных, а именно гидрофобизующих добавок. К добавкам такого типа относятся вещества, содержащие крупные ассиметрично-полярные молекулы и способные при адсорбции на изначально гидрофильной поверхности цементных зерен к взаимодействию с ионами кальция или магния. В результате такого взаимодействования образуются кальциевые или магниевые гидрофобные соли (мыла) ориентированные в строго определенном порядке. Эти молекулы как бы прилипают своими полярными «головками» к гидрофильному телу — цементному зерну, при этом гидрофобные углеводородные радикалы этих молекул обращены наружу. Они то и обеспечивают гидрофильному цементу гидрофобные качества.

Приведенные общие теоретические представления о создании адсорбционных пленок, обладающих гидрофобными свойствами, основываются на работах П. А. Ребиндера. В своих работах по физикохимии флотационных процессов он показал особое влияние химической фиксации полярных групп на оптимальную ориентацию углеводородных цепей и в дальнейшем применил эти положения при исследовании пенобетона.

Как показали дальнейшие опыты, при правильном выборе гидрофобизирующих добавок, получаемый гидрофобный цемент мало гигроскопичен, не смачивается водой и способен длительное время храниться даже во влажной среде без потери активности. Это объясняется тем, что адсорбционные слои, построенные из ориентированных молекул, образуют своеобразный защитный частокол почти на каждом отдельном цементном зерне. Цементное зерно как бы ощетинивается углеводородными радикалами, защищающими цемент от воды.

Однако свойство несмачиваемости цемента не должно препятствовать изготовлению бетонных (растворных) смесей обычным путем. Затворение цемента или любого другого минерального порошка возможно лишь в том случае, когда в процессе перемешивания данный материал смачивается водой. Если краевой угол, под которым лежащая на твердом теле капля жидкости прикасается к его поверхности, будет больше 90°. то полное затворение не осуществимо. Поэтому невозможно, например, затворить измельченный битум водой, как и нельзя, получить однородную смесь из песка или цемента с ртутью.

Для нормального смешивания гидрофобного цемента с водой и заполнителями необходимо, чтобы гидрофобная оболочка не была сплошной и чтобы она легко нарушалась и разрушалась в процессе изготовления бетонной (растворной) смеси. Нужно чтобы защитная пленка на зернах гидрофобного цемента имела своеобразное, т.н. «сетчатое» строение. Тогда становится достаточно незначительных нарушений целостности гидрофобной пленки, чтобы началась гидратация цемента, что влечет сравнительно быстрое обнажение новых поверхностей, имеющих гидрофильный характер, и их смачивание водой. Происходящее при этом развитие и углубление макро- и микрорельефа поверхности зерен в свою очередь содействует растеканию воды и ее усвоению цементом.

Шероховатость поверхности всегда уменьшает угол, под которым лежащая на твердом теле капля прикасается к его поверхности. Краевой угол на поверхности, испещренной углублениями, может дойти до нуля. (Так, капля воды не растекается на горячей плите вследствие образования выравнивающей подстилки из тонкого слоя пара, но хорошо смачивает холодный металл).

Зерно гидрофобною цемента, реагируя с водой в объеме, раскрывается по множеству плоскостей и при этом изолирующая оболочка теряет свое значение. Следовательно, в период изготовления бетонной (растворной) смеси о примененном гидрофобном цементе нельзя уже говорить как о гидрофобном порошке. Здесь этот цемент становится уже гидрофильным.

Зерна обычного цемента слипаются при первом соприкосновении с водой, но оболочки, имеющиеся на зернах гидрофобного цемента, предотвращают их агрегирование, поэтому при превращении в рабочее состояние такой цемент даже лучше смачивается водой, чем обычный!

Принципиальным условием получения гидрофобного цемента является такое строение гидрофобной оболочки, при котором цемент, затворяемый водой, способен реагировать с ней подобно обычному цементу. Это специфическое строение оболочек достигается благодаря применению гидрофобизующих, но не гидрофобных добавок.

В процессе исследований было также установлено, что применение некоторых гидрофобизующих добавок типа технических мыл, в особенности смоляных, нередко сопровождается значительным вовлечением воздуха в цементные системы. Повышенное и, главное, плохо поддающееся контролю воздухововлечение способно существенно снизить прочность тяжелых бетонов. Это свойство гидрофобизированных цементов следует считать отрицательным при производстве тяжелых бетонов и положительным при производстве легких и ячеистых бетонов.

2.4 Выбор гидрофобизирующих добавок. Их химические свойства.

В лабораторных экспериментах были изучены сотни различных веществ – потенциальных гидрофобизаторов цемента. Но, в конце концов, исследователи остановились на трех классах веществ – нафтеновые, жирные и смоляные кислоты. Эти вещества в той или иной степени присутствуют во многих промышленных отходах, что обуславливает их доступность и дешевизну.

В конечном итоге сущность исследований свелась к оценке воздухововлекающих характеристик тех или иных составов – ведь именно количество вовлеченного воздуха при приготовлении бетонной смеси регламентирует степень применимости гидрофобизированных цементов в тяжелых бетонах.

К счастью в легких, а тем боле в ячеистых бетонах подход к вопросу воздухововлечения диаметрально противоположный. Этот фактор позволяет существенно расширить перечень допустимых к применению гидрофобизаторов.

Известное представление о причинах различного влияния, оказываемого смоляными, нафтеновыми и жирными кислотами на вовлечение воздуха, дает сравнение их пенообразующей способности. В корне неверно и ошибочно судить о воздухоудерживающих свойствах гидрофобизирующих добавок, определяя их пенообразование и пенистость в чистой воде. Испытания в чистой воде не дают абсолютно никакой пользы, т.к. результаты опыта всецело зависят от индивидуальных свойств поверхностноактивной добавки и никоим образом не отражают свойства среды, в которой происходит реальный процесс. В таких экспериментах следует обязательно учитывать, что свежезатворенная цементная система характеризуется сильно щелочной средой пресыщенной катионами кальция.

Пенообразующая способность поверхностно-активных веществ существенно меняется при переходе от чистой воды к воде содержащей ионы кальция и магния. Так омыленные нафтеновые кислоты вызывающие значительное пенообразование в дистиллированной воде, в растворе гидроокиси кальция практически не пенятся. И наоборот, омыленные смоляные кислоты, хорошо и устойчиво пенятся в жесткой воде, а в чистой нет. Все эти выводы справедливы в очень широком диапазоне концентраций.

Эти выводы не являются неожиданными. Давно известно, что в мягкой (дистиллированной) воде смоляные мыла щелочных металлов пенятся не так сильно, как щелочные соли нафтеновых или жирных кислот, вследствие различной степени гидролиза.

Известно также, что прибавление солей щелочноземельных металлов существенно меняет растворимость и пенообразующую способность мыл. В жесткой воде смоляные мыла образуют значительную и довольно устойчивую пену, а мыла жирных и нафтеновых кислот в такой воде отличаются значительно меньшим пенообразующим действием. По этим причинам, например, в мыловарении в состав мыла состоящего в основном из жирных кислот, добавляют некоторое количество смоляных кислот (канифоль) – иначе мыло не будет пениться в жесткой воде.

Детальные эксперименты по измерению поверхностной активности различных гидрофобизирующих добавок показали, что нафтенат и олеат натрия существенно понижают поверхностное натяжение на границе раствор-воздух. Однако при введении извести или цементного порошка их поверхностное натяжение (и соответственно пенообразующая способность) становятся почти такими же, как у чистой воды. Аналогичный результат получается и при исследовании водных вытяжек из гидрофобизированного цемента, изготовленного с добавками олеиновой кислоты или мылонафта: поверхностное натяжение вытяжек почти такое же, как и у чистой воды.

Смоляные же кислоты, часто применяемые в технологии тяжелых, легких и ячеистых бетонов в качестве воздухововлекающих добавок, обладают противоположными свойствами — при замене иона натрия ионом кальция их пенообразующая способность возрастает. В реальной цементной системе на микропенообразование существенное влияние оказывает также и минерализация микропузырьков воздуха продуктами гидратации цемента и ультрамелкими частичками заполнителей. Но в целом можно с достаточной степенью уверенности утверждать, что при наличии свободной извести в реакционной среде (среда реального бетонного замеса) смоляные кислоты обладают значительно большей воздухововлекающей способностью, чем жирные или нафтеновые.

Поэтому смоляные кислоты и их производные и применяют в основном для изготовления «воздухововлекающих» цементов. Для получения же гидрофобизированных цементов добавки выбирают, наоборот, с таким расчетом, чтобы в результате реакции возникали вещества с малой поверхностной активностью, не способные быть сильными микропенообразователями.

Такими добавками служат, прежде всего, нафтеновые, высшие жирные, а также синтетические кислоты и их соли.

Нафтеновые кислоты, названные так первым их исследователем В. В. Марковниковым, образовались путем окисления нафтенов при залегании нефти в недрах земли, а также на ее поверхности и содержатся в большинстве сырых нефтей. По большому счету присутствие нафтеновых кислот в сырой нефти свидетельствует о её низком качестве.

Особенно много нафтеновых кислот в нефти, добываемой на постсоветском пространстве. Так, в азербайджанской нефти имеется от 0.2 до 1.1%, а в нефти Прикарпатья — от 0.1 до 1.2% нафтеновых кислот, с месторождений Западной и Восточной Сибири также поступает нефть со сравнительно большим количеством нафтенов.

В румынской нефти этих кислот тоже достаточно много (от 0,05 до 2,4%). А вот в американской сырой нефти — пенсильванской и калифорнийской — находится весьма незначительное количество нафтеновых кислот. Потому то американская строительная индустрия практически и незнакома со строительными хим. добавками на основе нафтеновых кислот. У них нашли широчайшее применение добавки на основе смоляных кислот (типа микропенообразователя Винсол), которые, как было рассмотрено ранее, не пригодны для производства гидрофобизированных цементов из-за повышенного воздухововлечения, вредного для тяжелых бетонов.

Основным промышленным источником получения нафтеновых кислот являются щелочные отходы, образующиеся при очистке дестиллатов нефти, в особенности солярового и других высококипящих погонов. Эти отходы называют мылонафтом. Мылонафт содержит до 50% воды. Из него получают безводный асидол, т.е. технические нафтеновые кислоты, которые удобнее перевозить и хранить. Чем мылонафт.

Молекулярный вес нафтеновых кислот чаще всего лежит в пределах 155 — 230. Удельный вес — от 0.930 до 1.09. Температура кипения при обычном давлении 215 — 300°С, поэтому при гидрофобизации даже очень горячего клинкера не происходит существенного испарения добавки. Температура застывания нафтеновых кислот весьма низкая, обычно около минус70 — 80°С. По этой причине в зимних условиях удобнее применять незамерзающий асидол, чем мылонафт, в котором происходит вымораживание воды и расслоение смеси на лед и нафтеновые кислоты.

Нафтеновые кислоты не действуют на металлический алюминий. Металлическое железо в ничтожно малой степени растворяется в свободных нафтеновых кислотах, придавая им слабую красно-бурую окраску, но совершенно не поддается действию мылонафта. При взаимодействии с цементом нафтеновые кислоты, а также мылонафт образуют кальциевые и другие соли, не реагирующие с железом.

К группе нафтеновых кислот иногда ошибочно относят и нефтяные сульфокислоты, так как в некоторых отраслях промышленности эти материалы являются взаимозаменяемыми. Нефтяные сульфокислоты, как и мылонафт, тоже получаются при химической очистке нефтяных дистиллятов. Однако нефтяные сульфокислоты, известные под названием «контакт Петрова» и состоящие из собственно сульфокислот, воды, масла и небольшого количества серной кислоты, для производства гидрофобного цемента не применяются, потому что щелочные (а также и шелочно-земельные) соли сульфонафтеновых кислот в водном растворе дают обильную пену. На этой их особенности, кстати, базируется производство пенообразователей для пенобетона.

Из жирных кислот в производстве гидрофобного цемента могут найти применение технические кислоты, получаемые как из животных жиров, так и растительных масел, а также промышленные отходы, в которых содержатся те или иные высшие жирные кислоты.

Животные жиры включают главным образом стеариновую, пальмитиновую и олеиновую кислоты в виде смесей их триглицеридов. Встречаются также глицериды лауриновой, масляной и других кислот. В некоторых жирах, например в китовой ворвани, бывают и свободные жирные кислоты. В шерстяном жире наряду с глицеридами также содержатся и свободные жирные кислоты.

При всем многообразии масличных растений произрастающих в наших климатических условиях, в растительных маслах преобладающее значение имеют всего пять основных жирных кислот: олеиновая, линолевая, линоленовая, пальмитиновая и стеариновая. В ряде растительных масел содержатся и другие высшие жирные кислоты, например рициноловая, эруковая, арахиновая, тоже являющиеся хорошими гидрофобизирующими добавками, но их малая распространенность в природе не позволяет рассматривать эти вещества, в качестве строительных добавок.

Для изготовления гидрофобного цемента наиболее пригодны те индивидуальные жирные кислоты или содержащие их промышленные продукты или отходы, которые при нормальной комнатной температуре имеют жидкую или вязкожидкую консистенцию. В первую очередь всем этим требованиям отвечает олеиновая кислота – именно на её использование и делался акцент ранее.

С развитием нефтехимии все большое значение для производства гидрофобного цемента стали приобретать синтетические жирные и нефтяные кислоты. Их изготавливают из парафинов и жидких углеводородов нефти. При окислении парафина получаются кислоты, по своему строению близкие к жирным. При окислении же керосина и высших фракций (погонов) нефти в основном получают кислоты циклического строения.

Благодаря успехам нефтехимии синтетические жирные кислоты (СЖК) достаточно легко удается получать в фракционированном виде – это очень важно для направленного управления теми или иными технологическими качествами цементов. Подбирая ту или иную фракцию СЖК можно хоть и не в больших пределах, но направленно управлять дисперсностью и проявлением гидрофобного эффекта цементов различного минералогического состава, управлять пластично-вязкими свойствами и эксплуатационными свойствами бетонов и растворов.

2.5 Химические свойства веществ, из которых состоят гидрофобные пленки на цементных зернах.

Состав веществ, из которых можно сформировать гидрофобные пленки на цементных зернах, экспериментальному исследованию не подвергался, но о характере и химических свойствах этих новообразований представляется возможным судить на основании имеющихся сведений об общих свойствах ряда химических веществ, применяющихся для целей гидрофобизации – нафтеновых, смоляных и жирных кислот.

Нафтеновые, а также жидкие жирные кислоты и водорастворимые их соли реагируют главным образом с окисью кальция содержащейся в цементе. Для нейтрализации этих кислот или для обменных реакции с их солями требуются всего лишь сотые доли процента окиси кальция, считая от веса цемента, т. е. гидрофобизирующие добавки способны взаимодействовать с клинкерной частью практически любого цемента с любым химико-минералогическим составом клинкера.

Свойства металлических и в том числе кальциевых мыл, получаемых (при обычных методах исследования) в водном растворе путем двойного обмена щелочных мыл и окислов металлов и их солей, хорошо изучены – вся индустрия мыловарения зиждется на этих исследованиях.

Но металлические мыла, образующиеся при недостаточном количестве воды, или в практически почти безводной среде, как это происходит при получении гидрофобного цемента, могут иметь несколько иной характер, чем мыла, полученные обычным путем в присутствии воды. Но с известной степенью приближения можно считать, что описываемые ниже свойства индивидуальных металлических мыл характерны также и для соответствующих солей, образующихся в цементных системах.

Кальциевые мыла высших жирных кислот жирны на ощупь, не смачиваются водой, имеют белый цвет. Чистый олеат кальция плавится при температуре 83 — 84°, а линолеат кальция — при 71°. Мыла ненасыщенных жирных кислот пасто- или мазеобразны.

Кальциевые соли низших жирных кислот, кончая капринатом и лауратом кальция, еще немного растворимы в большом количестве горячей воды, а высшие мыла вообще нерастворимы.

Магниевые мыла высших жирных кислот тоже практически совсем нерастворимы.

Кальциевые и другие металлические мыла высших жирных кислот в воде не набухают и, следовательно, из-за отсутствия способности давать соединения с водой не могут образовывать гидрогелей. Лишь при очень сильном разбавлении, например в 2—4-процентном водном растворе, значительная часть кальциевого мыла является коллоидно-растворенной. В присутствии защитных коллоидов, например желатины, стабильность коллоидного раствора кальциевого мыла жирной кислоты повышается, т.е. такой раствор не осаждается.

Кальциевые мыла, получающиеся в коллоидном состоянии, понижают поверхностное натяжение приблизительно вдвое слабее, чем соответствующие натровые мыла. Стеарат кальция почти совсем не изменяет поверхностное натяжение воды, поэтому его и нельзя отнести к поверхностно-активным добавкам.

При двойном обмене натровых нафтеновых мыл с растворами солей получаются полутвердые массы (в случае кальция, магния, бария и алюминия) или мягкие липкие массы (соли железа, меди, цинка, свинца) всегда с довольно большим содержанием воды. Для нафтенатов алюминия характерны пластично-эластичные свойства. Нафтенаты хрома считаются хорошими адгезивами.

Кальциевые мыла нафтеновых кислот дают весьма однородную и вязкую консистентную смазку, которая в смеси с минеральными маслами иногда применялась для защиты частей машин, а также оружейных стволов от ржавления. Нафтенаты вообще применяют в качестве ингибиторов (веществ, замедляющих соответствующие химические реакции) в составах, предохраняющих железо от коррозии. Следует отметить, что указанная выше консистентность кальциевых нафтенатов сохраняется только при наличии воды, а после высыхания кальциевые соли нафтеновых кислот становятся твердыми.

Таким образом, в общих случаях изготовления гидрофобного цемента защитные пленки на его зернах состоят из водонерастворимых и обладающих водоотталкивающими свойствами кальциевых солей нефтяных или жирных кислот.

2.6 Интенсификация помола цемента при использовании гидрофобизирующих добавок.

Цементный клинкер – это поликристаллическое упруго твердое тело, состоящее из 75 – 82% минералов силикатов и 18 – 25% минералов-плавней. Эти минералы имеют различную хрупкость и, следовательно, размалываемость.

Процесс размола клинкера и получение в результате цемента можно разделить на три этапа. На 1 этапе работа измельчения до удельной поверхности 1200 – 1500 см2/г пропорциональна вновь получаемой поверхности измельчаемого материала. Клинкер разрушается по слабым местам, дефектам структуры.

На 2 этапе, характеризуемом приростом удельной поверхности от 1200 – 1500 до 2300 – 2700 см2/г, сопротивляемость размолу увеличивается. Размолоспособность клинкера на этом этапе зависит от его микроструктуры: размеров, формы, характера срастания кристаллов, количественного содержания стеклофазы и т.д.

На 3 этапе, линейная зависимость между энергозатратами на помол и приростом удельной поверхности мелимого тела нарушается. Прирост удельной поверхности свыше 2700 см2/г становится достижим только путем противодействия явлениям налипания и агрегатирования, лавинообразно развивающимися при столь тонком помоле.

При таком тонком измельчении клинкера мельчайшие частички размолотого цемента налипают на мелющие тела и внутренние поверхности мельниц довольно прочным слоем, а также агрегатируют друг с другом с образованием комочков, чешуек и пластинок. Эти условия настолько резко ухудшают условия помола клинкера, что дальнейший помол становится просто экономически нецелесообразен.

Существовавшая в 50 – 60 хх. годах практика домола цемента на местах с использованием вибрационных и шаровых мельниц именно потому и не прижилась, что энергозатратность такого дополнительно измельчения цемента превышала потенциальную выгоду от использования высокомарочных цементов. Существенную помощь в технологии домола на местах рядовых цементов способны казать интенсификаторы помола. И в первую очередь — гидрофобизирующие добавки.

Полезное действие гидрофобизирующих (равно как и пластифицирующих и гидрофобно-пластифицирующих ПАВ) проявляется, прежде всего, при помоле цемента. Как известно, с увеличением дисперсности цемента подрастает его активность, что дает возможность уменьшить удельный расход цемента при изготовлении бетонов заданной прочности. Кроме того, интенсификация помола цемента способствует экономии электроэнергии, а также повышению производительности действующего оборудования. Одновременно снижается изн

Влияние типа цемента и водно-цементного отношения на образование таумазита

Призмы из цементного раствора были приготовлены с использованием трех разных типов цемента и разных водоцементных соотношений плюс 30% массы известнякового наполнителя. После 28 дней отверждения в воде при комнатной температуре эти образцы были погружены в 2% раствор сульфата магния при 5 ° C, и внешний вид и развитие прочности каждого строительного раствора измерялись с интервалами до 1 года. Образцы, отобранные с поверхности призм после годичного погружения, исследовали с помощью рентгеновской дифракции (XRD) и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR).Результаты показывают, что растворы с сульфатостойким портландцементом (SRC) или сульфоалюминатным цементом (SAC) претерпевают более слабую деградацию из-за таумазитовой формы сульфатного воздействия, чем растворы с обычным портландцементом (OPC). Более низкое водно-цементное соотношение приводит к лучшей стойкости таумазитовой формы сульфатного воздействия цементного раствора. Большое количество таумазита или таумазитсодержащих материалов образуется в строительном растворе OPC, и следы таумазита также можно обнаружить в минометах SRC и SAC.Следовательно, таумазитовая форма сульфатного нападения может быть уменьшена, но не может быть предотвращена с помощью SAC или SRC.

1. Введение

В последние годы стало обычной практикой добавлять мелкодисперсный известняковый порошок в качестве дополнительного компонента при производстве цемента [1]. Большой объем известнякового наполнителя также часто используется для увеличения содержания мелких частиц и оптимизации упаковки частиц в самоуплотняющихся бетонных смесях (SCC) [2]. Использование известняка в цементе или бетоне, по-видимому, дает много преимуществ, таких как снижение потребности в воде, улучшение развития прочности и экономичность [3, 4].Также сообщалось, что добавление тонкоизмельченного известнякового наполнителя положительно влияет на поведение строительных растворов, подвергающихся воздействию раствора сульфата магния, из-за улучшенной плотности [5]. Однако широко сообщалось, что цемент и бетон, содержащий известняк, подвержены особым типам сульфатной атаки, связанной с образованием таумазита (CaSiO 3 · CaCO 3 · CaSO 4 · 15H 2 O ) при низких температурах (ниже 15 ° С) [6, 7].Поскольку образование таумазита включает реакцию CSH в цементном тесте с карбонатными и сульфат-ионами [8], это приводит к более сильному и более быстрому разложению цемента и бетона, чем обычное сульфатное воздействие, связанное с эттрингитом (3CaO · A1 2 O 3 · 3CaSO 4 · 31H 2 O). И использование сульфатостойкого портландцемента с низким содержанием C 3 A становится неэффективным для предохранения вяжущих материалов от таумазитовой формы сульфатной атаки [9].Сульфоалюминатный цемент, который полностью отличается от портландцемента по минеральному составу, все чаще используется в бетонных конструкциях, возводимых зимой, особенно в гидротехнике и ремонте конструкций [10–12], и имеется мало опубликованных исследований, касающихся таумазитовой формы сульфата. атака этого цемента. Таким образом, в данной статье представлены экспериментальные результаты, связанные с влиянием типа цемента и водно-цементного отношения на стойкость растворов, содержащих известняковый наполнитель, к воздействию сульфата таумазита.

2. Экспериментальный

Использовали три типа цемента: обычный портландцемент (OPC), сульфатостойкий портландцемент (SRC) и сульфоалюминатный цемент (SAC). Все они имеют одинаковый класс прочности 42,5 по китайским стандартам. Химический состав этих типов цемента показан в Таблице 1. Измельченный известняковый наполнитель имеет удельную поверхность 420 м 2 / кг (Blaine). Мелкозернистый заполнитель представлял собой кварцевый песок с модулем крупности 2,5, кажущейся плотностью 2.65 г / см 3 и насыпная плотность 1,60 г / см 3 . Сульфатные растворы готовили синтетическим MgSO 4 .


Номер CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 45 340 MgO

5 900 R 2 O IL

OPC 61.27 21,04 6,94 2,36 1,32 1,94 0,97 3,76
SRC 63,52 22,75 4,12 4,37 2,19 2,08 0,33
SAC 41,53 8,10 30,32 3,41 3,60 11,93 0,65

Призмы для строительного раствора (40 × 40 мм) были отлиты в соответствии с пропорциями смеси, приведенными в таблице 2.Подготовленные образцы хранили во влажном шкафу и отверждали в течение 24 часов при комнатной температуре. Затем все образцы были извлечены из формы и отверждены в воде. После 27 дней отверждения все образцы были погружены в раствор MgSO 4 с массовой долей 2% при 5 ° C. Через каждые 2 месяца раствор сульфата заменяли, поддерживая объемное соотношение раствора MgSO 4 к подготовленным образцам 2: 1. Для каждого образца смеси внешний вид и прочность измеряли после обработки погружением в раствор MgSO 4 при температуре регулярные интервалы до 1 года.Образцы отбирались с поверхности призм после испытаний на прочность при разных временах погружения. Для анализа этих образцов и различения продуктов разложения цементного раствора после воздействия сульфата при более низкой температуре использовалась рентгеновская дифракция (XRD) и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR).


Номер OPC SRC SAC Песок Известняк Вода

OPC (0.6) 1,0 0 0 2,2 0,3 0,6
SRC 0 1,0 0 2,2 0,3 0,6
SAC 0 0 1,0 2,2 0,3 0,6
SAC50 0,5 0 0,5 2,2 0,3 0,6
0.5 1,0 0 0 2,2 0,3 0,5
0,4 1,0 0 0 2,2 0,3 0,4

Рентгеноструктурный анализ (XRD) проводили с использованием дифрактометра (D / MAX-IIIA, Rigaku, Japan) с излучением Cu-K для идентификации фазы, образовавшейся до и после погружения в раствор сульфата.Дифракционные данные собирали для каждого образца при следующих условиях: 2 θ в диапазоне от 5 до 60 °, время счета 0,6 с на шаг и ширина выборки 0,02 °. Инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) проводили для идентификации химических и структурных изменений с использованием спектрофотометра Nicolet 60 SXB FTIR. Смесь синтезированного порошка и KBr спектроскопической чистоты измельчали, а затем прессовали при 2000 фунт / кв. Дюйм в течение 5 минут для получения таблетки, и соответствующее волновое число находилось в диапазоне от 400 см -1 до 4000 см -1 .

3. Результаты и обсуждение
3.1. Внешний вид

Внешний вид испытанных образцов строительного раствора определялся для каждой смеси ежемесячно. Было обнаружено, что после первоначального 27-дневного отверждения в воде для всех строительных растворов, за исключением смеси SAC, на поверхности образцов раствора остается небольшое количество белого осадка, что в основном связано с выщелачиванием CH из раствора и немного карбоната в воде. В течение первых нескольких месяцев погружения в раствор сульфата такая экссудация белой массы продолжалась и, по-видимому, не оказывала отрицательного влияния на механические характеристики раствора.Сначала наблюдались некоторые признаки разрушения на поверхностях и краях образцов после 4 месяцев для строительного раствора OPC, но более длительное время (6 месяцев) для других растворов.

Внешний вид испытуемых образцов определялся для каждой смеси после годичного воздействия раствора сульфата при 5 ° C. Результаты для типичных смесей представлены на рисунке 1. Можно обнаружить, что есть очевидные признаки износа на поверхности каждого образца. А на дне контейнера образовалась белая мягкая субстанция, образовавшаяся в результате растрескивания поверхностей образца.По внешнему виду было установлено, что строительный раствор OPC демонстрировал наихудшие повреждения, сульфатостойкий раствор портландцемента (SRC) показал ограниченное улучшение, а растворы, содержащие сульфоалюминатный цемент (SAC и SAC50), подверглись гораздо более слабому повреждению. Таким образом, как SRC, так и SAC показали улучшенную устойчивость к таумазитовой форме сульфатной атаки, а последняя лучше. При уменьшении водоцементного отношения с 0,6 до 0,4, строительный раствор имел меньше повреждений внешнего вида.

3.2. Развитие прочности

На рисунке 2 показано развитие прочности растворов с различными типами цемента, погруженных в раствор сульфата. В течение первых 3 месяцев не произошло значительного снижения прочности миномета OPC, а для других минометов произошло небольшое увеличение прочности. При продолжительном воздействии сульфатов прочность каждого строительного раствора начала уменьшаться, а потеря прочности, очевидно, увеличивалась с увеличением времени погружения. После 1 года погружения в раствор сульфата растворы OPC, SRC, SAC и SAC50 показали 72.Потеря прочности на сжатие 8%, 53,6%, 35,6% и 25,6% и потеря прочности на изгиб 45,6%, 35,1%, 25,0% и 15,6% соответственно. Хотя сульфатостойкий портландцементный раствор демонстрирует меньшую потерю прочности, чем раствор OPC, он не ведет себя так хорошо, как ожидалось при традиционном сульфатном воздействии. Сульфоалюминатный цемент показывает гораздо лучшую стойкость к сульфатному воздействию при более низких температурах, чем раствор OPC. Эти результаты согласуются с результатами вышеуказанного визуального осмотра.

19 Типы цемента — Свойства и использование в строительстве — Цементный бетон

что такое цемент? : Цемент — наиболее часто используемый строительный материал в мире, обладающий как адгезивными, так и когезионными свойствами, благодаря которым он может связывать и связывать частицы твердого вещества в компактную прочную твердую массу.Его получают путем смешивания известняка и глины, их обжига и измельчения до мелкого порошка. Здесь мы обсуждаем различные виды цемента.

Гидравлический цемент обычно известен как портландцемент из-за его сходства после затвердевания с портландским камнем, найденным недалеко от Дорсета, Англия. Таким образом, имя было впервые использовано Джозефом Аспдином из Лидса, Англия, в 1824 году в его патенте.

Хранение мешков с цементом

Здесь подробно описан процесс производства цемента: производство цемента.

Виды цемента:

Следующие 19 типов цемента:

  1. Обычный портландцемент
  2. Пуццолановый портландцемент
  3. Быстротвердеющий портландцемент
  4. Быстротвердеющий цемент
  5. Шлаковый портландцемент
  6. Портландцемент гидрофобный
  7. Низкотемпературный портландцемент
  8. Портландцемент
  9. Быстросхватывающийся портландцемент

  10. Цемент с высоким содержанием глинозема,
  11. Суперсульфатированный цемент
  12. Кладочный цемент
  13. Цемент для нефтяной скважины
  14. Белый портландцемент
  15. Цветной цемент
  16. Гидроизоляционный цемент
  17. Расширяющийся цемент
  18. Цемент песчаный и
  19. воздухововлекающий цемент

  20. .

В этом списке от 9 до 19 — цемент специального назначения.

Обычный портландцемент

Этот цемент также называется базовым портландцементом и лучше всего подходит для использования в обычных бетонных конструкциях, где не подвергается воздействию сульфатов в почве или грунтовых водах.

Связанный: Высокопрочные свойства бетона, прочность, добавки и состав смеси

Очевидно, что этот цемент производится в максимальном количестве, чем другие цементы.Его получают путем измельчения портландского клинкера с возможным добавлением небольшого количества гипса, воды или того и другого и не более 1% воздухововлекающих добавок. Это очень полезные виды цемента.

Портлендский клинкер состоит из силиката кальция и получается путем нагрева до начала плавления заданной и однородной смеси материалов, в основном содержащей 59% — 64% извести (CaO) и 19% — 24% кремнезема (SiO2) с 3% — 6%. % глинозема (Al2O3) и 1% — 4% оксида железа (Fe2O3).

Затвердевание и затвердевание цемента после добавления в него воды происходит из-за растворения и реакции компонентов.

Алюминат кальция первым схватывается и затвердевает, затем идет трисиликат кальция (3CaO.2SiO2.3h3O), который отвечает за ранний набор прочности в течение первых 48 часов. Дисиликат кальция вступает в реакцию медленно и увеличивает прочность на более позднем этапе, обычно от 14 до 28 дней.

Типичные химические реакции следующие:

3CaO.Al2O3 + 6h30 → 3CaO.Al2O3.6h3O

(3CaO.SiO2) + 6h3O → 3 CaO. 2SiO2,3h3O + 3Ca (OH) 2

3 (2CaO.SiO2) + 6 h3O → 3CaO. 2SiO2.3h3O + 3 Ca (OH) 2

Типы обыкновенного портландцемента
  • 33 марка обыкновенный портландцемент
  • 43 марка обыкновенный портландцемент
  • 53 марка обыкновенный портландцемент

портландцемент пуццолана

Пуццолановый портландцемент

получают путем измельчения клинкера и пуццолана или путем смешивания портландцемента и мелкого пуццолана.Доля пуццолана может варьироваться от 10% до от массы цемента.

Цемент

PPC подходит для следующих условий: для сооружения набережной или для морского сооружения как в плотинах , опорах моста и фундаменте толщиной , где используется массивный бетон, также используется для санитарной системы tem как Канализация .

История создания PPC: Римляне и греки знали, что определенные вулканические материалы, если их тонко измельчить и смешать с известью и песком, можно использовать в качестве строительных растворов с хорошей прочностью.Римские строители использовали красный или фиолетовый вулканический туф, найденный недалеко от Неаполитанского залива, особенно в районе Поццуоли. Это был хороший строительный материал, который стал известен как пуццолана — название, которое сейчас часто используется для обозначения ряда материалов, как натуральных, так и искусственных.

Основное применение пуццолана — замена части цемента в смеси, и это может привести к значительной экономии, особенно если материалы доступны на местном уровне.

Пуццолан относится к кремнистому материалу , следовательно, не имеет цементирующих свойств или меньших связывающих свойств, но в мелкодисперсной форме в присутствии воды может реагировать с гидроксидом кальция при подходящей температуре с образованием соединений, обладающих достаточными связывающими свойствами.Другие природные вулканические материалы, обладающие пуццолановыми свойствами, такие как диатомит, кальцинированная глина и летучая зола.

Преимущества PPC (портланд-пуццолановый цемент)
  • Производство экономичное, т.к. дорогостоящий клинкер заменяется более дешевым.
  • Этот цемент снижает проницаемость , поэтому подходит для гидротехнических сооружений. Но требует очень быстрого лечения, утомительно.
  • Он производит очень медленную теплоту гидратации, а также снижает тепло.
  • Размер частиц PPC меньше, чем у OPC, поэтому он улучшает распределение пор по размеру , а также уменьшает микротрещины.
  • Миномет ППК на больше объема , чем миномет ФПК.
  • Ultimate long-term Strength PPC больше, чем OPC, если отверждение достаточно для пуццоланового действия.

Быстротвердеющий портландцемент

Цемент
произведены путем тщательного смешивания известковых и глинистых и / или
другие материалы, содержащие диоксид кремния, оксид алюминия или оксид железа.

Этот цемент имеет тот же химический состав, что и
обычный портландцемент, но более мелкий. Его 24-часовая сила почти равна
достигается обычным портландцементом через 3 дня. Использование этого цемента позволяет раннее удаление
опалубки, что напрямую влияет на экономию времени и денег.

Обычно используется при дорожных работах и ​​строительстве мостов, где фактор времени очень важен.

Цемент сверхбыстрого твердения:

Цемент сверхбыстрого твердения — это надлежащая модификация быстротвердеющего цемента.Его получают путем перемалывания хлорида кальция с быстротвердеющим портландцементом. Обычно смешивают хлорид кальция с 2 массовыми процентами быстротвердеющего цемента. Поскольку сверхбыстрый цемент твердения очень чувствителен, бетон следует транспортировать, укладывать, уплотнять и обрабатывать в течение 20 минут после смешивания. После добавления воды за короткий промежуток времени выделяется огромное количество тепла вместе с гидратацией. Итак, этот вид цемента отлично подходит для бетонирования в холодную погоду.

Свойства цемента сверхбыстрого твердения:

  • В возрасте одного или двух дней прочность цемента сверхбыстрого твердения на 25% выше, чем у цемента быстрого твердения, и только на 0-20% выше через 7 дней, но через 90 дней оба цемента имеют почти одинаковую прочность.
  • Использование цемента сверхбыстрого твердения в предварительно напряженном бетоне запрещено.

Портландцемент шлаковый

В портландцементе шлаковый шлак Доменный шлак представляет собой неметаллический продукт, состоящий в основном из стекла, содержащего силикаты и алюмосиликаты извести и других оснований, и вырабатывается одновременно с железом в доменной печи или чугунной печи.Измельченный гранулированный шлак получают путем дальнейшей обработки расплавленного шлака путем его быстрого охлаждения или закалки водой или паром и воздухом.

Этот цемент получают путем тщательного измельчения портландцемента.
цементный клинкер и измельченный гранулированный доменный шлак (ГГШ) с
добавление гипса и разрешено
добавки. и доля шлака должна быть не менее 25% и не более 65%
Портландцемент шлаковый. Шлак содержит
оксиды извести, глинозема и кремнезема и легко заменяют глину или сланец, используемые в
производство обычного портландцемента.

Портланд-шлаковый цемент можно использовать для всех целей, для которых
используется обычный портландцемент.

Однако у первого есть определенные преимущества:
тепловыделение и более прочный.

Таким образом, он может использоваться в массовых бетонных конструкциях, таких как подпорные стены, фундамент и плотины.

Alo Читать: — Отводная головка работает при орошении — Расположение и функции компонента

Цемент гидрофобный

Гидрофобный цемент получают из обычного портландцементного клинкера путем добавления в процессе измельчения определенных водоотталкивающих химикатов .Поверх каждой частицы цемента образуется водоотталкивающее покрытие, которое предотвращает поглощение цементом воды или влаги из воздуха. Эта пленка разрушается во время смешивания бетона, и нормальный процесс гидратации происходит так же, как и с обычным портландцементом.

Этот цемент идеально подходит для длительного хранения в чрезвычайно влажных климатических условиях. Гидрофобными агентами могут быть олеиновая кислота, стеариновая кислота, нафтеновая кислота и т. Д. Этот цемент отличается от гидроизоляционного цемента.

Сульфатостойкий цемент:

Так как обычный портландцемент подвержен воздействию сульфатов, сульфатостойкий цемент разработан для использования там, где почва заражена сульфатами.

Из-за воздействия сульфата в O.P.C. цемент, есть вероятность расширения в рамках бетона, и есть трещины и последующее разрушение.

Многие исследования показали, что для уменьшения воздействия сульфатов лучше подходит цемент с низким содержанием C3A.Цемент, устойчивый к сульфатам, имеет высокое содержание силикатов с низким содержанием C3A и низким C4AF.

Используется сульфатостойкий цемент в следующих условиях:

  • При бетонировании морского сооружения в зоне приливных колебаний.
  • Если почва фундамента заражена сульфатом.
  • На болотистой или сульфатной почве.
  • Бетонная конструкция, используемая для очистки сточных вод и т. Д.

Быстросхватывающийся цемент:

Быстросхватывающийся цемент очень быстро схватывается.Этот цемент используется для агрессивных условий фундамента , например, там, где требуется откачка, или для погружных участков земли.

В быстросхватывающемся цементе свойство быстрого схватывания достигается за счет снижения содержания гипса во время измельчения клинкера. Быстросхватывающийся цемент также используется в некоторых типичных операциях по заливке швов .

Цемент глиноземистый

Этот цемент получают путем измельчения клинкера с высоким содержанием глинозема, состоящего из монокальциевых алюминатов .Цементный клинкер с высоким содержанием глинозема получают путем полного или частичного сплавления заданной смеси материалов, в основном содержащих глинозем (Al2O3) и известь (CaO) с меньшей долей оксидов железа, кремнезема (SiO2) и других оксиды. Высокая начальная прочность, высокая теплота гидратации и очень высокая стойкость к химическому воздействию являются характеристиками высокоглиноземистого цемента. Это черный цвет. Его свойства быстрого затвердевания обусловлены более высоким процентным содержанием алюмината кальция вместо силиката кальция, как в обычном портландцементе.

Быстрое нагревание этого цемента является большим преимуществом при бетонировании в холодную погоду. Однако его использование в жаркую погоду очень ограничено из-за повышенной пористости и, следовательно, снижения прочности.

Цементный Завод

Суперсульфатный цемент

Это гидравлический цемент с содержанием серного ангидрида (SO3) менее 5% и полученный путем перемешивания смеси, состоящей из по меньшей мере 7% гранулированного доменного шлака, сульфата кальция и небольшого количества извести или портландского клинкера.Этот цемент используется в очень серьезных условиях, таких как морские работы, массовые бетонные работы, чтобы противостоять атаке агрессивных вод, железобетонные трубы в грунтовых водах, бетонные конструкции в сульфатсодержащих почвах, а также в химических работах, подверженных высокой концентрации сульфатов слабых растворы минеральной кислоты. Его также можно использовать для внутренней стороны мостов над железными дорогами и для канализационных труб.

Цемент с высоким содержанием глинозема и суперсульфатированный цемент следует использовать только в особых случаях.

Кладочный цемент

Кладочный цемент получают путем смешивания смеси портландцементного клинкера с инертными материалами (непуццолановыми) , такими как известняк .

Конгломераты, доломит, известняк и гипс, и
пластификатор с воздухововлекающими добавками в подходящих пропорциях. Кладка цемента идет медленно
затвердевает, обладает высокой удобоукладываемостью и высокой водоудерживающей способностью, что делает его
особенно подходит для кладочных работ.

Цемент для нефтяных скважин

Цемент для нефтяных скважин — это цемент специального назначения для герметизации пространства между стальной обсадной колонной и толщей осадочной породы путем закачки суспензии в нефтяную скважину, которая пробурена для поиска нефти.Этот цемент предотвращает утечку нефти или газа из нефтяной скважины. Этот цемент также препятствует проникновению серных газов или воды, содержащей растворенных солей . Все эти свойства цемента для скважин достигаются путем добавления в композиционный состав цемента замедлителей схватывания, таких как крахмалы, целлюлозные продукты или кислоты.

При условии высокого давления и температуры в герметичных водяных и газовых карманах и установке обсадной колонны во время бурения и ремонта нефтяных скважин Гидравлический цемент подходит для использования, часто содержит замедлители схватывания, чтобы удовлетворить требованиям такого использования в дополнение к более грубому измельчению и / или пониженному содержанию трикальцийалюмината (C3A) в клинкере.

Суспензии такого цемента должны оставаться перекачиваемыми при высокой температуре и давлениях в течение достаточного периода времени, а затем очень быстро затвердевать. Итак, это очень полезный вид цемента.

Цветной цемент:

Цветной цемент изготавливается путем добавления красящего пигмента с портландцементным клинкером. Доза пигмента составляет 5-10 процентных портландцемента. Для получения различных цветов используется белый или серый портландцемент в качестве основного материала л.Белый портландцемент производится так же, как и OPC.

Расширяющийся цемент:

Расширяющийся цемент — это тип цемента, у которого не изменяется в объеме при высыхании . Этот вид цемента также не дает усадки при затвердевании или после него. Этот тип цемента был разработан с использованием расширительного агента и стабилизатора.

Обычно сульфоалюминированный клинкер смешивают с портландцементом со стабилизатором. Этот цемент используется для затирки анкерных болтов или цементного раствора фундаментов машин, затирки бетонных каналов из предварительно напряженного бетона , где изменение объема очень чувствительно для устойчивости.

Цемент с воздухововлекающими добавками:

Воздухововлекающий цемент производится путем добавления воздухововлекающего агента в виде энергии или в жидкой форме с цементным клинкером OPC. Добавлены другие внешние материалы: животные и растительные жиры , масло и еще кислота с определенным смачивающим агентом, таким как алюминиевый порошок , перекись водорода и т. Д. Путем введения воздухововлекающего агента, морозостойкости, характеристики затвердевшего бетона. увеличена.С помощью этого цемента улучшается удобоукладываемость, расслоение и просачивание бетона.

Вам также понравится: —

(Посещали 8247 раз, сегодня 3 раза)

Продолжить чтение

17 различных видов цемента

Мы знали важность цемента в строительстве. Согласно требованиям, цемент был произведен в нескольких типах путем изменения его сырья и производственного процесса.

В этом посте мы собираемся обсудить различные типы цемента и его применение.

Основные типы

Мы можем разделить цемент на две большие категории, например,

  • Цемент натуральный
  • Искусственный цемент

1. Цемент натуральный

Натуральный цемент производится из щебня с содержанием глины от 20 до 40% и остаточной известково-карбонатной магнезией. Он имеет коричневый цвет и быстро схватывается при смешивании с водой.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — В основном используется для реставрации старых зданий и памятников. Также используется в современном строительстве для украшения.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Быстрая настройка
  • Консервы из камня
  • 100% натуральный
  • Устойчив к агрессивной воде

Искусственный цемент

Весь современный цемент, который мы использовали в повседневной жизни, известен как искусственный цемент. Из состава различных материалов получается искусственный цемент.Искусственный цемент классифицируется ниже.

2. Обычный портландцемент

Обычный портландцемент широко используется для строительства обычных конструкций, где специальный цемент
свойства не требуются. Он обеспечивает средний диапазон развития прочности и тепловыделения. Цемент OPC устойчив к сухой усадке и растрескиванию, но менее устойчив к химическому воздействию.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Наиболее часто используется в строительстве. В зависимости от потребности на рынке доступны различные марки цемента OPC.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Отличная устойчивость к трещинам и усадке
  • Более быстрое время начальной настройки, чем у PPC
  • Меньшее время отверждения по сравнению с PPC

3. Быстротвердеющий портландцемент

Быстротвердеющий цемент также известен как «высокопрочный цемент», потому что он обеспечивает прочность в возрасте 3 дней, равную прочности цемента OPC за 7 дней с таким же соотношением воды и цемента.

RHC — это специальный цемент, для которого требуется высокая ранняя прочность.Другое название быстротвердеющего цемента — « Высокопрочный цемент ». Он быстро достигает прочности на сжатие.

В цемент добавлен более высокий процент C3 S (силикат трикальция) для достижения более высокой прочности за короткий период времени, и он легче, чем OPC.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Используется для изготовления сборных конструкций, таких как электрические столбы, плиты. Он используется для участков с высокими требованиями к прочности, таких как бетонные тротуары, дороги, где часто бывает общественный транспорт.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Легче, чем цемент OPC.
  • Требуется короткий период отверждения.
  • Защищает конструкцию от воздействия сульфатов
  • Quick Установка времени для более быстрого выполнения работы.

4. Цемент сверхбыстрого твердения

Этот цемент изготовлен путем добавления 3% хлорида кальция к быстротвердеющему портландцементу.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — В основном этот вид цемента применяется на заболоченных территориях, мостах, , плотинах.Потому что этим конструкциям требовалась высокая прочность, необходимая в короткий период для продолжения строительной деятельности.

ПРЕИМУЩЕСТВО — Он дает на 25% большую прочность, чем RHP Cement, за 2 дня и на 10-20% выше, чем за 7 дней.

5. Низкотемпературный портландцемент

Как следует из названия, во время гидратации он выделяет меньше тепла. Он содержит низкий процент (5%) C3 S и высокий процент (46%) C2 S, а остальные материалы такие же, как и обычный цемент.

Из-за меньшей прочности на сжатие не подходит для строительства конструкции. C 3 S — Быстро гидратируется; C 2 S — Медленно гидратируется

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Низкотемпературный цемент в основном используется в массовых бетонных работах (Raft Concrete). Используется для строительства морских бетонных башен, гравитационных дамб, подпорных стен. Используется в жарких погодных условиях.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Повышает прочность конструкции
  • Сульфатостойкий
  • Свести к минимуму термическое растрескивание из-за низкой температуры

6.Сульфатостойкий цемент

Сульфатостойкий цемент — это тип цемента, который имеет низкое содержание алюмината трикальция (C3A) и алюмоферрита тетракальция (C4AF) и высокое содержание силиката трикальция (C3S) по сравнению с обычным химическим составом OPC.

Это дорого и нелегко, потому что для производства цемента требовалось определенное сырье.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — В основном сульфатостойкий цемент используется для строительства подземных сооружений, канализационных сетей, береговых сооружений и сооружений у моря.Используется для строительства градирен, очистных сооружений, свайных работ.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Защищает конструкцию от воздействия сульфатов.
  • Высокая прочность в агрессивных условиях.
  • Низкое тепловыделение во время гидратации.

7. Водостойкий цемент

Водостойкий цемент изготавливается путем добавления водоотталкивающих добавок и некоторых металлов, таких как Ca, Al, с обычным цементом или цементом RHC.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Водостойкий цемент используется для строительства водоудерживающих конструкций, таких как плотины, резервуары.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Защищает конструкцию от разрушения водой.
  • Снижает необходимость обслуживания

8. Цемент с высоким содержанием глинозема

Цемент с высоким содержанием глинозема — это то же самое, что и быстротвердеющий цемент, который достигает предела прочности за короткий период времени. Он изготовлен из бокситов и известняка. Он содержит 35% глинозема и остаток извести. ВАС кажется цвета шоколада.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Может использоваться при строительстве химического завода или склада, морского строительства.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Не подвержен морозам
  • Не расширяется при настройке
  • Достигает высокой прочности за короткое время.

9. Цемент быстрого схватывания

Цемент быстрого схватывания содержит меньше гипса и сульфата алюминия. Время схватывания этого цемента было ускорено с помощью сульфата алюминия Al 2 (SO 4 ) 3 .

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Цемент быстрого схватывания используется в заболоченных местах, таких как подводное строительство, речные мосты, пирсы.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Время начальной настройки — 5 минут и время окончательной настройки — 30 минут.
  • Может использоваться в дождливую и холодную погоду.

10. Цемент шлаковый

Портланд-шлаковый цемент — это гидравлический цемент, который получают путем измельчения обожженного печного шлака до необходимой степени дисперсности и смешивают с обычным портландцементом в определенном соотношении. Вроде черновато-серого цвета.

Цена на шлаковый цемент ниже, чем на цемент OPC.Он не подходит для стандартной конструкции RCC, поскольку имеет меньшую начальную прочность.

ПРИМЕНЕНИЕ — Обычно шлаковый цемент используется в строительстве с морской водой из-за его хорошей стойкости к сульфатам. Он используется в массовых бетонных работах, таких как сваи, плотины, плотины, бетонные дороги и сборные железобетонные изделия.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Дает гладкую поверхность
  • Низкая стоимость по сравнению с OPC
  • Низкое тепловыделение

11.Белый цемент

Это чистая форма OPC. Белый цемент отличается от обычного портландцемента только цветом. Благодаря процессу изготовления он имеет чистый и яркий цвет. Он был изготовлен из оксида железа и оксида марганца в сырье с добавлением OPC.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — В основном используется в декоративных целях (подвесной потолок). Он используется в архитектурных работах из-за его хороших эстетических качеств. Он также используется как герметик и затирочный материал для полов.

12. Кислотостойкий цемент

Кислотостойкий цемент получают путем смешивания кислотоупорных заполнителей, таких как кварц и фторсиликат натрия (Na 2 ), с обычным цементом.

ПРИМЕНЕНИЕ — Цемент ARC широко применяется в химической промышленности.

13. Цветной цемент

Цветной цемент получают путем добавления от 5 до 15% подходящего пигмента при измельчении цемента.

Пример

Оксид железа (Fe 2 O 3 ) — Красный цвет

Оксид хрома (Cr 2 O 3 ) — зеленый цвет

Оксид кобальта (CoO) — синий цвет

Использование — Используется в декоративных целях там, где необходимы многоцветные герметики на подвесном потолке.

14. Расширяющийся цемент

Для производства расширяющегося цемента в расширяющийся материал добавляется обычный цемент. Когда они застывают, он увеличивается в объеме.

ИСПОЛЬЗУЕТ — Используется при строительстве сооружения для хранения воды. Он используется там, где необходимо избежать усадки и трещин. Он используется в строительстве, где бетон должен оказывать давление на другие конструкции.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Помогает предотвратить утечку
  • Герметизирует небольшие трещины
  • Сильнее портландцемента

15.Портленд Пуццолана Цемент

Пуццолана — это искусственный материал, содержащий диоксид кремния и оксид алюминия. Он обладает отличной прочностью на разрыв, а также экономически оправдан. В основном цемент ППК используется при строительстве канализационных сооружений.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — Применяется в морском строительстве и гидротехнических сооружениях. Он используется в массовых бетонных работах, таких как предварительно и пост-напряженные конструкции.

ПРЕИМУЩЕСТВО

  • Экологичный
  • Изготовлен из переработанных материалов
  • Меньше выбросов окиси углерода

16.Суперсульфатированный цемент

Суперсульфатированный цемент изготавливается путем сочетания гранулированного шлака, сульфата кальция и портландцемента. Во время схватывания он производит меньше тепла для увлажнения.

Суперсульфатированный цемент используется при строительстве сооружений, связанных с морской водой.

17. Кладочный цемент

Этот цемент изготовлен из портландцемента, гипса и известняка с добавлением водоотталкивающих добавок. Обычно его прочность на сжатие составляет 2.5 МПа за 7 дней.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ — В основном используется для минометных целей.

Код IS для цемента

Мы указали код IS для соответствующего цемента.

Название цемента Код ИС
Цемент OPC IS 269
Цемент быстрого отверждения IS 8041
Цемент низкотемпературный IS 12600
Сульфатостойкий цемент IS 12330
Цемент с высоким содержанием глинозема IS 6452
Суперсульфатный цемент IS 6909
Цемент шлаковый IS 455
Белый цемент IS 8042
ППК Цемент IS 1489
Кладочный цемент IS 3466

Счастливого обучения 🙂

ASTM Типы цемента — Характеристики и свойства различных типов цемента

Перейти к основному содержанию

Дополнительное меню

  • Насчет нас
  • Контактная информация
  • Дом

О гражданском строительстве

  • Дом

  • Гражданские ноты

    • Банкноты

      • Строительные материалы
      • Строительство зданий
      • Механика грунта
      • Геодезия и выравнивание
      • Ирригационная техника
      • Инженерия окружающей среды
      • Дорожное строительство
      • Инфраструктура
      • Строительная инженерия
    • Лабораторные заметки

      • Инженерная механика
      • Механика жидкости
      • Почвенные лабораторные эксперименты
      • Экологические эксперименты
      • Материалы Испытания
      • Гидравлические эксперименты
      • Дорожные / шоссе тесты
      • Стальные испытания
      • Практика геодезии

% PDF-1.3
%
172 0 объект
>
endobj
xref
172 225
0000000016 00000 н.
0000004852 00000 н.
0000007141 00000 н.
0000007362 00000 н.
0000010239 00000 п.
0000010290 00000 п.
0000010342 00000 п.
0000010392 00000 п.
0000010444 00000 п.
0000010494 00000 п.
0000010544 00000 п.
0000010596 00000 п.
0000010637 00000 п.
0000010689 00000 п.
0000010711 00000 п.
0000011312 00000 п.
0000011334 00000 п.
0000011761 00000 п.
0000011783 00000 п.
0000012210 00000 п.
0000012232 00000 п.
0000012634 00000 п.
0000012656 00000 п.
0000013057 00000 п.
0000013079 00000 п.
0000013497 00000 п.
0000013723 00000 п.
0000014301 00000 п.
0000014446 00000 п.
0000014468 00000 п.
0000014915 00000 п.
0000015099 00000 п.
0000015284 00000 п.
0000015471 00000 п.
0000015658 00000 п.
0000015842 00000 п.
0000016029 00000 п.
0000016216 00000 п.
0000016403 00000 п.
0000016613 00000 п.
0000016800 00000 н.
0000016987 00000 п.
0000017187 00000 п.
0000017393 00000 п.
0000017583 00000 п.
0000017778 00000 п.
0000017978 00000 п.
0000018161 00000 п.
0000018348 00000 п.
0000018542 00000 п.
0000018744 00000 п.
0000018938 00000 п.
0000019125 00000 п.
0000019308 00000 п.
0000019494 00000 п.
0000019683 00000 п.
0000019869 00000 п.
0000020056 00000 п.
0000020242 00000 п.
0000020431 00000 п.
0000020619 00000 п.
0000020809 00000 п.
0000020999 00000 н.
0000021185 00000 п.
0000021371 00000 п.
0000021577 00000 п.
0000021768 00000 п.
0000021955 00000 п.
0000022142 00000 п.
0000022325 00000 п.
0000022512 00000 п.
0000022704 00000 п.
0000022902 00000 н.
0000023089 00000 п.
0000023279 00000 п.
0000023487 00000 п.
0000023674 00000 п.
0000023866 00000 п.
0000024053 00000 п.
0000024237 00000 п.
0000024434 00000 п.
0000024621 00000 п.
0000024811 00000 п.
0000025489 00000 п.
0000028008 00000 п.
0000028575 00000 п.
0000029180 00000 п.
0000029369 00000 п.
0000029562 00000 п.
0000029745 00000 п.
0000029931 00000 н.
0000030130 00000 п.
0000030320 00000 п.
0000030516 00000 п.
0000030708 00000 п.
0000030891 00000 п.
0000031084 00000 п.
0000031270 00000 п.
0000031457 00000 п.
0000031651 00000 п.
0000031845 00000 п.
0000032031 00000 н.
0000032218 00000 п.
0000032408 00000 п.
0000032595 00000 п.
0000032782 00000 п.
0000032966 00000 п.
0000033156 00000 п.
0000033343 00000 п.
0000033527 00000 н.
0000033714 00000 п.
0000033901 00000 п.
0000034088 00000 п.
0000034278 00000 п.
0000034475 00000 п.
0000034673 00000 п.
0000034860 ​​00000 п.
0000035055 00000 п.
0000035267 00000 п.
0000035463 00000 п.
0000035655 00000 п.
0000035852 00000 п.
0000036053 00000 п.
0000036252 00000 п.
0000036439 00000 п.
0000036640 00000 п.
0000036827 00000 н.
0000037017 00000 п.
0000037207 00000 п.
0000037394 00000 п.
0000037581 00000 п.
0000037768 00000 п.
0000037960 00000 п.
0000038145 00000 п.
0000038332 00000 п.
0000038524 00000 п.
0000038733 00000 п.
0000038916 00000 п.
0000039678 00000 п.
0000039866 00000 п.
0000040058 00000 п.
0000040243 00000 п.
0000040433 00000 п.
0000040626 00000 п.
0000040806 00000 п.
0000040989 00000 п.
0000041172 00000 п.
0000041362 00000 п.
0000041560 00000 п.
0000041747 00000 п.
0000041934 00000 п.
0000042137 00000 п.
0000042341 00000 п.
0000042538 00000 п.
0000042733 00000 н.
0000042920 00000 н.
0000043125 00000 п.
0000043312 00000 п.
0000043504 00000 п.
0000043692 00000 п.
0000043879 00000 п.
0000044065 00000 п.
0000044252 00000 п.
0000044437 00000 п.
0000044630 00000 п.
0000044820 00000 н.
0000045007 00000 п.
0000045194 00000 п.
0000045381 00000 п.
0000045576 00000 п.
0000045773 00000 п.
0000045971 00000 п.
0000046154 00000 п.
0000046346 00000 п.
0000046533 00000 п.
0000046718 00000 п.
0000046905 00000 п.
0000047092 00000 п.
0000047281 00000 п.
0000047468 00000 п.
0000047655 00000 п.
0000047838 00000 п.
0000048025 00000 п.
0000048214 00000 п.
0000048401 00000 п.
0000048591 00000 п.
0000048778 00000 п.
0000048965 00000 н.
0000049150 00000 п.
0000049337 00000 п.
0000049524 00000 п.
0000049711 00000 п.
0000049899 00000 н.
0000050089 00000 п.
0000050279 00000 н.
0000050469 00000 п.
0000050656 00000 п.
0000050846 00000 п.
0000051036 00000 п.
0000051222 00000 п.
0000051414 00000 п.
0000051601 00000 п.
0000051792 00000 п.
0000051979 00000 п.
0000052166 00000 п.
0000052351 00000 п.
0000052538 00000 п.
0000052733 00000 п.
0000052755 00000 п.
0000053365 00000 п.
0000053592 00000 п.
0000053651 00000 п.
0000053865 00000 п.
0000078925 00000 п.
0000079004 00000 п.
0000085123 00000 п.
0000085219 00000 п.
0000087897 00000 п.
0000088591 00000 п.
0000088663 00000 п.
0000089469 00000 п.
00000

00000 п.
00000

00000 п.
0000004949 00000 н.
0000007118 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

173 0 объект
>
endobj
395 0 объект
>
ручей
HyT [U2v8-; mұcGgV ۪`] u + @ *.mmUH awR PΌHkg: 3}: zLN͹ ݗ =

Типы цемента | Гражданское строительство

Помимо обычного портландцемента существует множество разновидностей цемента. Ниже кратко описаны важные разновидности:

(i) Белый цемент

Цемент, не содержащий окрашивающих оксидов железа, магния и хлора, дает белый цемент. При производстве этого цемента для сжигания используется мазут вместо угля
. Белый цемент используется для отделки полов, штукатурных, декоративных работ и т. Д.В бассейнах вместо глазурованной плитки используется белый цемент. Применяется для крепления мрамора и глазурованной плитки.

(ii) Цветной цемент

Цемент желаемых цветов получают путем тщательного смешивания пигментов с обычным цементом. Оксид хлора дает зеленый цвет. Кобальт производят синего цвета. Оксид железа в разной пропорции дает коричневый, красный или желтый цвет. Добавление диоксида марганца дает цемент черного или коричневого цвета. Эти цементы используются для отделки полов, стен, подоконников, крыш и т. Д.

(iii) Цемент быстрого схватывания

Цемент быстрого схватывания получают путем уменьшения процентного содержания гипса и добавления небольшого количества сульфата алюминия во время производства цемента. Более тонкое измельчение также способствует быстрой настройке. Этот цемент начинает схватываться в течение 5 минут после добавления воды и становится твердой массой в течение 30 минут. Этот цемент используется для укладки бетона под статической или медленно проточной водой.

(iv) Быстротвердеющий цемент

Этот цемент можно производить путем увеличения содержания извести и обжига при высокой температуре при производстве цемента.Также необходимо очень тонкое измельчение. Хотя начальное и окончательное время схватывания этого цемента такое же, как и у портландцемента, он набирает прочность в первые дни. Это свойство помогает в более раннем снятии опалубочных работ и ускорении строительных работ.

(v) Низкотемпературный цемент

При массовых бетонных работах, таких как строительство плотин, тепло, выделяемое из-за гидратации цемента, не будет легко рассеиваться. Это может привести к появлению трещин. Следовательно, в таких конструкциях
предпочтительно использовать низкотемпературный цемент.Этот цемент содержит низкий процент (5%) алюмината трикальция (C3A) и более высокий процент (46%) силиката дикальция (C2S).

(vi) Поццулана Цемент

Поццулана — вулканическая держава, обнаруженная в Италии. Его также можно обрабатывать из сланцев и некоторых видов глины. В этом цементе поццулановый материал составляет от 10 до 30 процентов. Он может противостоять действию сульфата
. Во время схватывания выделяется меньше тепла. Придает более высокую степень водонепроницаемости. Его прочность на растяжение высокая, но прочность на сжатие низкая.Используется для массовых бетонных работ. Он также используется в канализационных сетях.

(vii) Расширяющийся цемент

Этот цемент расширяется по мере схватывания. Это свойство достигается добавлением к обычному цементу расширяющейся среды, такой как сульфоалюминат, и стабилизатора. Используется для заполнения трещин в бетонных конструкциях.

(viii) Цемент с высоким содержанием глинозема

Его получают обжигом смеси извести и боксита. Он более устойчив к воздействию сульфатов и кислот. Он почти полностью набирает силу в течение 24 часов после добавления
воды.Используется для подводных работ.

(ix) Доменный цемент

При производстве чугуна шлак выходит в виде отходов. Этот цемент получают путем измельчения клинкеров цемента с содержанием шлака от 60 до 65 процентов. Этот цемент по своим свойствам примерно такой же, как у обычного цемента, но он дешев, так как утилизирует отходы. Этот цемент прочный, но он медленно набирает прочность и, следовательно, требует более длительного периода отверждения.

(x) Кислотостойкий цемент

Этот цемент получают путем добавления кислотоупорных заполнителей, таких как кварц, кварцит, силикат натрия или растворимое стекло.Этот цемент обладает хорошей стойкостью к действию кислоты
и воды. Его обычно используют при строительстве химических заводов.

(xi) Сульфатостойкий цемент

Этот цемент получают, удерживая процентное содержание трикальцийалюмината C3A ниже пяти процентов в обычном цементе. Применяется при строительстве конструкций
, которые могут быть повреждены в щелочных условиях. Примерами таких конструкций являются каналы, водопропускные трубы и т. Д.

(xii) Цемент с добавлением летучей золы

Летучая зола является побочным продуктом на тепловых станциях.Частицы летучей золы очень мельчайшие и летают в воздухе, создавая проблемы с загрязнением воздуха. Тепловым электростанциям приходится тратить много денег на улавливание летучей золы и ее безопасную утилизацию. Установлено, что один из лучших способов избавиться от золы-уноса — это смешать ее с цементом в контролируемых условиях и получить некоторые положительные эффекты на цемент. Современные цементные заводы производят летучую золу на собственных тепловых станциях или заимствуют ее у других тепловых станций и обрабатывают, чтобы сделать ее пригодной для смешивания с цементом.Для смешивания используется от 20 до 30% летучей золы. Цементы с добавлением летучей золы обладают превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*