44.Строительно-технические свойства цементов

Плотность:

Истинная 3-3,2 г/см³ (шлакоПЦ, пуццолановый 2,7-2,9 г/см³). Гостами не нормируется. Плотность играет важную роль для цемента нефтяных и газовых скважин, возведения защиты от радиации. Для повышения плотности повышают в клинкере содержание алюмоферритов (плотность 4САF 3,77 г/см³). Иногда добавляют при производстве клинкера ВаО (образует 2ВаО∙SiO₂ c плотностью 5,4).

Насыпная в рыхлонасыпанном состоянии 900-1100 кг/м3, в уплотненном – 1400-1700 кг/м³.( при расчетах складов 1200, бетона 1300).

Водопотребность и нормальная густота.

Пониженная водопотребность (в сравнении с другими вяжущими) – 24-28%, пуццоланового – 30-35%.

На водопотребность влияют:

• тонкость помола,

• вид гидравлической добавки (на опоке больше чем на шлаке),

• минерал. состав (наибольшая водопотребность у С₃А, наименьшей – С2S)

• и др.

Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды (%), которое необходимо добавить к цементу, чтобы получить определенную консистенцию цементного теста.

Сроки схватывания:

Начало схватывания ПЦ должно наступать не ранее чем через 45 мин, конец – не позднее 10 час с момента затворения.

Если размолоть клинкер и затворить его водой, он схватится почти мгновенно (так как С3А сразу же начнет гидратироваться). Для регулирования сроков схватывания в цемент вводят двуводный гипс, который взаимодействует с гидроалюминатами с образованием гидросульфоалюминатов. Они образуют вокруг зерен гидроалюминатов пленки и замедляют схватывание. Момент начала схватывания определяется выделением гидросиликатов. Затем количество непрореагировавшего гипса уменьшается, в гидратацию вступают алюминаты и наступает конец схватывания. Если весь гипс связался в гидросульфоалюминат, конец схватывания затягивается.

По стандарту количество гипса в пересчете на SO3 должно находится в пределах 1,5-3,5% по массе. В цементы с высокой тонкостью помола при повышенном содержании С3А вводят больше гипса. Избыток гипса приводит к образованию гидросульфоалюмината после периода схватывания, вызывая расширение и трещины.

Вяжущее тем ценнее, чем быстрее нарастает его прочность после начала схватывания, т.е. меньше разрыв между началом и концом схватывания.

Схватывание ускоряется:

• с повышением температуры,

• увеличением тонкости помола,

• увеличения количества воды затворения

• ускорители схватывания – жидкое стекло, сода, поташ, нитраты, хлориды

• Замедлители – сульфаты, фосфаты, бораты, сахар

«Ложное схватывание» - характеризуется загустеванием или потерей пластичности сразу же после перемешивания.

Причины:

• Частичная дегидратация гипса при помоле его с клинкером, когда температуры превышают 120 оС

• Повышенное содержание извести и щелочей и др.

• Хранение цемента долгое время при высоких температурах.

Приводит к повышению водопотребности, снижению прочности и мрз, ослаблению сцепления с арматурой и заполнителями, ухудшает условия укладки и т.д.

Равномерность изменения объема.

Иногда наблюдается значительное изменение объема после схватывания, приводящее к появлению трещин в затвердевшей массе. Это вызвано запоздалыми процессами гидратации:

1. Гидратацией свободной СаО, если ее содержится более 2%.

2. Гидратацией MgO, выделяющегося в виде периклаза.

3. Образованием высокосульфатной формы гидросульфоалюмината при избытке введенного гипса.

Усадка и набухание цементного камня

(усадка цементного камня в первые 3-4 месяце - 3-5 мм/м.

Увеличение в/ц от 0,28 до 0,65 приводит к росту усадки через год в два раза. Автоклавирование резко снижает усадку.

Усадка снижается при введении заполнителя. Усадка тяжелого бетона в 6-10 р меньше, чем цементного камня. У растворов в 2-4 р меньше.

Ползучесть

– способность необратимо деформироваться под длительно действующей нагрузкой.

Уменьшается у растворов и бетонов с В/Ц ниже 0,4-0,45. При больших В\Ц растет.

Ползучесть интенсивно развивается в первые 1-3 мес после нагружения, затем затухает и сходит на нет к 1-2 годам.

Чем больше влажность бетона, тем больше ползучесть.

Водостойкость – 0,8-0,9.

Химическая стойкость – цементы с низким содержанием алюминатов стойки при воздействии сульфатов (сульфатостойкие), пуццолановые - водостойки. 3 вида коррозии и др.

МРз

– объем воды при переходе в лед увеличивается на 10 %. Вода замерзает в крупных порах при 0…-1. Далее – в капиллярах, в самых тонких при -25 град. В гелевых при – 70 град. При замерзании цементный камень увеличивается в размерах на 1…2 мм/м.

МРЗ зависит от пористости. Снижают пористость снижением в/ц, длительным твердением до начала замерзания. При В/Ц = 0,4-0,45 при качественной гидратации в цементном камне почти нет капиллярных пор, пористость в осн гелевая. Поэтому бетоны с высокой МРз готовят вни в/ц не более 0,45-0,5.

Важна структура пор: мельчайшие сферические равномерно распределенные замкнутые или частично сообщающиеся с капиллярами. Такие поры создают с помощью воздухововл добавок (объем пор составляет 3-4 % объема бетона). В бетоне с ВВ добавкой мрз можно увеличить от 200-400 до 1000-1600 циклов.

Также повышают мрз введением пластификаторов, снижающих водопотребность, гидрофобизирующих добавок – они затрудняют миграцию воды.

Повышенная мрз у алитовых ПЦ содержащих не более 6-8% С3А.

А и ИМД снижают мрз на 8-10%. Тонкость помола у цементов с хорошей МРЗ не более 4000.

Пропаривание отрицательно сказывается на мрз.

Жаростойкость и огнестойкость

Цементный камень – несгораем. Он не плавится при 1000-1200.

При нагревании выше 300 прочность ПЦ уменьшается – идут деструктивные процессы. Не желательно ПЦ применять при температуре свыше 250-300.

Добавки шамота, хромомагнезита и др. придают ПЦ некоторую огнеупорность.

тепловыделение (первые 3-7 суток твердения) В чайнике, помещенном внутри куба из цементного теста со стороной 2 метра, вода закипит на третьи сутки

Высолообразование (либо гидроксид кальция вымывается на поверхность и взаимодействует с углекислым газом, образуя нерастворимый карбонат – белые налеты. Либо щелочные соединения вымываются на поверхность.