Okna-zdes48.ru

Лучшие окна здесь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент с гидрофобными добавками

Виды и марки цемента. Область применения портландцемента

Цемент (от лат. «caementum» «щебень, битый камень») – это неорганическое вяжущее вещество (порошок), которое при затворении водой образует пластичное тесто и через определенное время вследствие физико-химических процессов способно переходить в камнеобразное состояние. Цемент, как гидравлическое вяжущее, способен твердеть и сохранять свою прочность как в воде, так и на воздухе.

Виды и марки цементов

Существуют следующие виды цементов:

  1. Романцемент.
  2. Портландцемент.
  3. Магнезиальный цемент.
  4. Кислотоупорный цемент.
  5. Глинозёмистый цемент.

Так как в настоящее время портландцемент является одним из наиболее распространенным. Рассмотрим более подробно, что такое портландцемент, его разновидности и область применения.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения цементного клинкера с небольшой добавкой гипса (3… 5%), состав которого состоит из силикатов кальция (алит и белит – 70…80%).

Цементный клинкер – это зернистая смесь, состоящая из карбоната кальция (разные виды известняка) и алюмосиликатов (глины, мергель, доменный шлак и др.), который получается путем обжига до спекания при температуре 1400…1450 о С. Гипс добавляется в портландцементе для урегулирования сроков схватывания. Название «портландцемент» произошло от названия острова Портленд (Portland, England), на котором добывается природный камень, таким же цветом.

Разновидности портландцемента получаются путем регулирования минералогического состава, введением минеральных и органических добавок, которые имеют свои особенные свойства и область применения. Существуют следующие разновидности портландцемента:

  1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ).
  2. Портландцемент с минеральными добавками.
  3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).
  4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ).
  5. Шлакопортландцемент (ШПЦ).
  6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ).
  7. Пластифицированный портландцемент.
  8. Гидрофобный портландцемент.
  9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)
  10. Декоративные портландцементы.
1. Портландцемент бездобавочный (ПЦ)

Цемент серо-зеленного цвета, в составе которого, кроме гипса, отсутствуют минеральные добавки. Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент без добавок выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д0 (ПЦ – портландцемент, 500 – марка цемента, Д0 – без добавок (0% добавок)). Применяется для строительства надземных, подземных, подводных монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций при отсутствии агрессивного воздействия минерализованной или пресной воды. ПЦ-400-Д0 идеальный для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.

2. Портландцемент с минеральными добавками

Цемент в состав, которого вводят следующие добавки:

  • гранулированный доменный шлак – до 20%;
  • природные активные минеральные добавки (опока, трепел) – до 10%;
  • разные активные минеральные добавки – до 15%.

Введение минеральных добавок в портландцемент улучшает его свойства, такие как водонепроницаемость, коррозионная стойкость, уменьшает тепловыделение, но и есть негативное влияние – ухудшается его морозостойкость. За счет ввода минеральной добавки, экономится цементный клинкер без существенного изменения прочностных характеристик, таким образом, он дешевле по сравнению с бездобавочным портландцементом.

Согласно ГОСТ 10178-85 портландцемент с минеральными добавками выпускается таких марок: 400, 500, 550 и 600. Обозначение: ПЦ-500-Д5 или ПЦ-400-Д20 (Д5 или Д20 – процентное содержание минеральной добавки в портландцементе).

Применяется такой цемент во всех сферах строительства, им можно заменять обычный портландцемент, за исключением тех случаев, где необходимо получить конструкции с высокой маркой по морозостойкости. Например, цемент марки ПЦ-400-Д20 широко используют для закладки фундамента, используют для приготовления штукатурных растворов.

3. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

Данный цемент получается путем тонкого помола алито-алюминатного клинкера (удельная поверхность 3500…4000 см 2 /г) и регулированием минералогического состава, – вводится большое количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (С3S>50%, (C3S+C3A)>60 – 65%). Такой состав и тонкий помол БТЦ обеспечивает быстрый набор прочности: примерно, через 3 суток с момента затворения водой прочность на сжатие составляет не менее 25…28 МПа. Далее, после 3 суток скорость набора прочности замедляется, и на 28 сутки прочность практически не отличается от обычного портландцемента в том же возрасте. Таким образом, БТЦ востребованный там, где необходимо получить высокую прочность бетона в начальные сроки твердения.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), согласно ГОСТ 10178-85 выпускается марки М400 и М500.

Применение . Эффективно применять при больших объемах производства сборных железобетонных изделий и бетонировании при отрицательных температурах. Преимущества в применении таких цементов заключается в значительном уменьшении расхода цемента, на предприятиях по изготовлению железобетонных изделий уменьшается время тепло-влажностной обработки или совсем обойтись без пропарки.

Ограничения: Запрещается применять данный цемент для строительства массивных конструкций. Бетон, изготовленный из БТЦ не сульфатостойкий.

4. Особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТПЦ)

Состоит из ПЦ клинкера, содержащего алит C3S в пределах 65 ÷ 68% и трехкальциевого алюмината С3А не более 8%, а также добавляется гипс. Особо тонкий помол (удельная поверхность 4000…4500 см 2 /г и более) обеспечивает быстрый набор прочности в начальные сроки твердения, а также высокую марку цемента (М600, М700)

Применяется для строительства монолитных и сборных бетонных, железобетонных конструкций. В состав ОБТПЦ не допускается вводить минеральные добавки.

5. Шлакопортландцемент (ШПЦ)

Цемент, в состав которого добавляют гранулированный доменный шлак (20…80%). Шлакопортлан-дцемент обладает пониженным тепловыделением, меньшей усадкой при твердении и набухании в воде по сравнению с обычным портландцементом, более медленными сроками схватывания и твердения. Согласно ГОСТ 10178‑85 шлакопортландцемент выпускается таких марок: 300, 400, 500. Обозначение: ШПЦ-400 (Ш – добавка шлака).

Применение: в основном, предназначен для строительства наземных конструкций, а также для подземных и подводных конструкций, которые подвергаются воздействию пресной и минерализованной воды.

6. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ)

Производится путем регулирования минералогического состава: трехкальциевого силиката – не более 50%, трехкальциевого алюмината – не более 5%, C3A+C4AF – не больше 22%. В состав включают оксид магния (5%) и оксид алюминия (5%).

СПЦ подразделяются на:

  • сульфатостойкий портландцемент (марка 400);
  • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (марка 400, 500);
  • сульфатостойкий шлакопортланцемент (марка 300, 400);
  • пуццолановый портландцемент (марка 300, 400).

Данные цементы предназначены для изготовления бетонов, эксплуатируемых в очень сильной агрессивной среде. Их также применяют для изготовления бетона с повышенной морозостойкостью. Для подземных и подводных гидротехнических конструкций и сооружений, которые подвергаются сульфатной коррозии целесообразно применять сульфатостойкий шлакопортландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент. Так как, сульфатостойкий портландцемент обладает пониженной экзотермией его можно использовать для строительства массивных конструкций.

Читайте так же:
Как сделать цементное крыльцо

Согласно ГОСТ 10178-85, в таблице 1 представлен минералогический состав некоторых сульфатостойких портландцементов.

Состав и содержание минералов, % по массеКлинкер для производства
сульфатостойкого портландцементасульфатостойкого портландцемента с миниральными добавкамисульфатостойкого шлакопортладцементаПуццоланового портландцемента
Трехкальциевый силикат 3СаО·SiO2, не более50Не нормируется
Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al2O3, не более558
Сумма трехкальциевого алюмината 3CaO·Al2O3 и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaO·Al2O3·Fe2O3, не более2222Не нормируется
Оксид магния MgO, не более555
7. Пластифицированный портландцемент

На цементном заводе в ПЦ клинкер на этапе помола вводится гидрофильно-пластифицирующая добавка, например лигносульфонат технический (ЛСТ). Данная добавка ПАВ (поверхностно-активные вещества) при затворении водой образует адсорбционные пленки гидрофильного характера, которые осаждаются на поверхности частицы цемента и таким образом «помогают» более полно смачивать воде цемент, что приводит к увеличению пластичности бетонной смеси. ПАВ вводится в количестве 0,1…0,3% от массы цемента. Благодаря пластифицированным добавкам увеличивается прочность бетона, за счет уменьшения В/Ц (водоцементное отношение), или помогают снизить расход дорогостоящего цемента на 8…10%. Пластифицированный портландцемент обладает улучшенными свойствами, такими как плотность, водонепроницаемость, морозостойкость.

8. Гидрофобный портландцемент

В ЦП клинкер вводятся гидрофобные ПАВ, в количестве 0,1÷0,3% от массы цемента. Существует множество гидрофобных добавок, самые распространенные это мылонафт, асидол, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты. Гидрофобные добавки уменьшают водопоглощение и капиллярный подсос, увеличивают водонепроницаемость и морозостойкость бетона до F1000.

Согласно ГОСТ 970-61 пластифицированный портландцемент выпускается следующих марок: 300, 400, 500, 600, 700.

Гидрофобный портландцемент может почти полностью сохранять свою активность на протяжении длительного времени, даже в помещениях с повышенной влажностью.

Применение: Гидрофобный цемент целесообразно применять для строительства гидротехнических, дорожных и аэродромных конструкций.

9. Портландцемент на основе клинкера нормированного состава (Н)

Строго нормируется минералогический состав и используется для строительства очень ответственных и важных конструкций (мосты, опоры ЛЭП и контактной сети, аэродромные покрытия).

10. Белый и цветные портландцементы

Это декоративные гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем использования карбонатных пород и глин с очень малым содержанием оксидов железа (до 0,4…0,5%) и марганца (до 0,005…0,15 %) для получения белого клинкера, введения добавок гипса, белого диатомита (до 6%) и пигментов в цементный клинкер.

Белый портландцемент еще подвергают отбеливанию, вследствие восстановления Fe2C>3 до Fe3O4.

При вводе в состав клинкера пигментов, таких как сурик, ультрамарин, кобальт, хром, марганец и другие получают цветные цементы. Пигменты добавляют в следующем количестве:

  • минеральные и синтетические – не более 15%;
  • органические – не более 0,3%.

Выпускают декоративные портландцементы следующих марок: 300, 400 и 500.

В декоративные цементы применяют для отделочных работ и предназначены для улучшения эстетического вида зданий и сооружений.

Область применения портландцементов

Ниже в таблице 2 приводятся основные характеристики и область применения самых распространенных портландцементов.

По таблице можно определить какой именно вид портландцемента целесообразнее применить для данного случая.

Цементы с поверхностно-активными добавками. Портландцемент

Главная > Реферат >Строительство

2. Гидрофобный портландцемент

Гидрофобный портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера и гидрофобизующей поверхностно-активной добавки при обычной дозировке гипса.

Этот портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевозках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость. Для производства гидрофобных цементов необходима установка точно дозирующего устройства, равномерно питающего мельнииы гидрофобизующей добавкой при помоле цемента. Гидрофобный портландцемент имеет те же марки, что и портландцемент—400, 500, 550 и 600. Гидрофобизации могут подвергаться специальные портландцементы.

В качестве гидрофобизующего поверхностно-активного вещества применяют мылонафт, асидол-мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум в количестве 0,06—0,30% массы цемента в пересчете на сухое вещество. В последние годы накопился опыт производства и применения этих добавок, позволяющий предотвратить вызываемые ими отрицательные явления — повышенное пылеобразование при помоле и транспортировке цемента и высокое воздухововлечение получаемых растворов и бетонов.

НИИЦементом была разработана и успешно применяется на трех заводах рациональная композиция синтетической добавки ЛЗГФ, представляющей собой раствор высокомолекулярных жирных кислот в минеральном масле (1:2) при использовании кубовых остатков СЖК. При оптимальном содержании ПАВ и режиме измельчения гидрофобный цемент с добавкой ЛЗГФ равноценен по показателям прочности и срокам схван тывания исходному без ПАВ портландцементу.

Теория гидрофобизации разработана М. Й. Хигеровичем. Сущность этого процесса заключается в образовании на поверхности цементных зерен молекулярно-адсорбционных пленок из ориентированных асимметрично-полярных молекул, обращенных углеводородными радикалами наружу. Эти радикалы гидрофобны; т. е. обладают водоотталкивающими свойствами. Полярная часть адсорбированных молекул образует в зависимости от вида гидрофобизующей добавки водоне-растворимые и также водоотталкивающие нафтенаты либо олсаты кальция. С этой точки зрения защитные пленки правильнее рассматривать как хемосорбционные, а не как чисто адсорбционные. Защитные пленки на цементных зернах не сплошные, они прерывистые «сетчатые» или «мозаичные», благодаря чему цемент сохраняет свою основную способность твердеть при перемешивании с водой. Гидрофобные портландцементы характеризуются меньшей гигроскопичностью. Под гигроскопичностью обычно понимают физическое поглощение паров воды из воздуха, между тем, как взаимодействие паров воды с цементом химическое, в результате которого появляются в тонкодисперсном состоянии гидратные новообразования. Гидрофобные портландцементы при хранении в течение 3—6 мес в насыщенной влагой среде увеличиваются в массе всего на 2,5—3,5%, а обыкновенные портландцементы — на 6—14%. Сорбция паров воды уменьшается особенно сильно у пуциолановых и шлаковых портландцементов, гидрофобизованных добавкой мылонафта либо олеиновой кислоты. Особый интерес приобретает способность гидрофобных цементов не слеживаться при хранении при одновременном повышении активности. Наблюдения показали, что гидрофобные цементы, хранившиеся в мешках в течение года, не комковались и были сыпучими, в отличие от обыкновенных портландцементов, которые скомковались. Предполагают, что самопроизвольное повышение активности цемента объясняется тем, что водяные пары и углекислый газ вследствие «сетчатого» строения гидрофобных пленок не взаимодействуют с поверхностью цементного зерна, а проскальзывают в глубь цементного зерна по микротрещинам и усиливают химическое диспергирование цемента при его гидратации. Гидрофобные цементы являются и пластифицированными, что объясняется адсорбционно-смазочными свойствами гидрофобизующих добавок и их способностью к некоторому воздухововлечению. К положительным свойствам гидрофобных цементов следует отнести пониженную водопроницаемость, являющуюся следствием повышения однородности структуры и мелкой кристаллизации новообразований.

Читайте так же:
P cem цемент для временной

Применение гидрофобных цементов, а также непосредственная гидрофобизация растворов и бетонов в процессе изготовления улучшает удобоукладываемость бетонных и растворных смесей, сокращает расход цемента, так как уменьшается водопотребпость. У бетонов на гидрофобных портландцементах снижается скорость испарения воды в условиях сухого климата, что способствует повышению их стойкости. Гидрофобизующие добавки повышают связность бетонных смесей, предотвращая их расслаивание и значительно облегчая их транспортировку в автосамосвалах и выгрузку из них. Бетоны на гидрофобных цементах характеризуются меньшим капиллярным всасыванием и водопоглощением.

Гидрофобизация растворов и бетонов помогает им удерживать влагу в начальный период твердения. Значительно уменьшается усадка в сухом воздуха и набухание во влажной атмосфере; сохраняется прочность сцепления с арматурой при меньшем расходе цемента. Гидрофобизующие добавки существенно повышают морозостойкость цементного камня и бетонов. Повышенная пластичность гидрофобного портландцемента позволяет сократить расход цемента в бетонах, особенно в тощих и средней жирности, на 8—10% и значительно уменьшить расход извести в растворах. При изготовлении бетонных и растворных смесей из гидрофобного портландцемента сроки перемешивания в бетономешалках и растворомешалках такие же, как и при перемешивании обычного портландцемента (1,5—2 мин). Увеличение времени перемешивания может привести к повышенному воздухововлечению и к некоторому понижению прочности бетона.

Гидрофобный портландцемент применяется в первую очередь в тех случаях, когда требуется длительное хранение и перевозка на дальние расстояния, особенно водным и морским путями. Его можно применять наравне с обыкновенным портландцементом в различных строительных работах, преимущественно для наружной декоративной облицовки зданий, для изготовления гидроизоляционных штукатурок, бетонов в дорожном и аэродромном строительстве, а также в гидротехническом бетоне и в тех случаях, когда необходимо транспортировать бетонные и растворные смеси с помощью насосов. Поскольку гидрофобный портландцемент отличается высокой тонкостью помола и повышенной сыпучестью (что обусловливается действием гидрофобизующей добавки), желательно доставлять его на место применения в таре, особенно в тех случаях, когда разгрузка производится в закрытых помещениях вручную. Следует учитывать, что гидрофобизация не может коренным образом изменить характер твердения цементов и их строительно-технические свойства, она только заметно улучшает свойства цементов. Поэтому необходимо, чтобы по химико-минералогическому составу исходного клинкера и содержанию активных минеральных добавок цементы полностью удовлетворяли требованиям, которые регламентированы стандартами и другими нормативными документами.

3. Активные минеральные добавки

Еще в древности было известно, что смешением воздушной извести с вулканическим туфом можно получить гидравлически твердеющее вяжущее. Задолго до нашей эры греки для изготовления стойких в пресной и морской воде гидравлических растворов применяли туф Санторинского месторождения, а римляне — вулканический туф с месторождения Поццуоли. Такие добавки в последующем и были названы пуццоланами, а цементы, их содержащие, — пуццолановыми. Известково-пуццолановые цементы, полученные путем совместного тонкого измельчения воздушной либо гидравлической извести с активной минеральной добавкой при небольшой дозировке гипса отличаются медленным твердением, невысокой прочностью, малой воздухостойкостью. С появлением портландцемента известково-пуццолановые цементы постепенно утрачивали свое значение в гидротехническом строительстве. В настоящее время промышленное их производство крайне ограничено. Однако стал широко применяться пуццолановый портландцемент, содержащий активные минеральные добавки.

Активные минеральные добавки — это неорганические природные и искусственные материалы, обладающие гидравлическими и (или) пуццоланическими свойствами. При смешении в тонкоизмельченном виде с гидратной известью и гипсом при затворении водой они должны образовывать тесто, способное после предварительного твердения на воздухе продолжать твердеть под водой. Активные минеральные добавки вводят в состав цементов для улучшения их строительно-технических свойств. Добавками осадочного происхождения являются — диатомит, трепелы и опоки.

К активным минеральным добавкам вулканического происхождения относятся пеплы, туфы, пемзы, витрофи-ры и трассы. Это продукты извержения вулканов, отложившиеся на разном расстоянии от места извержения и в различной степени охлажденные; при резком охлаждении из пород быстро выделяются газы, что повышает их пористость. В зависимости от последующего воздействия атмосферных агентов и степени уплотнения они разделяются на рыхлые пеплы — пуццоланы, камневидные пористые — вулканические туфы и сильно уплотненные разности — трассы. Для пемзы характерно пористое губчатое строение, она представляет собой вспученное вулканическое стекло. Витрофиры имеют порфировую структуру и состоят на 75—85% из темного вулканического стекла. В их состав входят также полевые шпаты, кварц и др. Резкое охлаждение выбрасываемых из вулканов пород приводит к быстрой их закалке, что способствует образованию в них вулканического стекла. Они содержат также щелочные алюмосиликаты цеолитового характера, кристаллы полевого шпата, авгита и др. Иногда минералы бывают остеклованными. К искусственным добавкам относятся: кремнеземистые отходы, получаемые при извлечении глинозема из глины; искусственные обожженные в соответствующих керамических печах либо в самовозгорающихся отвалах пустых шахтных пород глины и глинистые и углистые сланцы; золы, зола-унос и шлаки, получающиеся при сжигании некоторых видов топлива; для них характерно преобладающее содержание кислотных оксидов. В ГОСТ из этих добавок указаны только кислые золы-унос; стандартом регламентированы и такие искусственные добавки, как доменные гранулированные шлаки, а также белитовый (нефелиновый шлам), получаемый при комплексной переработке нефелинов и содержащий до 80% минерала белита, частично гидратированного. Активные минеральные добавки способны химически взаимодействовать с гидроксидом кальция; в диатомите и трепелах в реакцию вступает содержащийся в их составе кремнезем. К. Г. Красильников, исследуя поверхностные свойства гидратированного кремнезема и его взаимодействие с гидроксидом кальция в водной среде, установил, что одной из важнейших характеристик является природа поверхности кремнезема; строение поверхностного слоя характеризуется расположением тетраэдров SiO4, только частично связанных с объемной структурой, причем свободные углы этих тетраэдров, выходящие на поверхность, представляют собой гидроксильные группы.

Читайте так же:
Как убрать цементные разводы

Реакция гидроксида кальция с кремнеземом начинается с поверхности зерен и постепенно захватывает более глубокие слои; образуются гидросиликаты тобермори-товой группы CSH (В) с явно выраженным пластинчатым строением кристаллов. Иногда кремнекислоту, содержащуюся в осадочных породах, называют «активной». В действительности активной, так же как и неактивной кремнекислоты не существует. Например, опытами было установлено, что тонкоизмельченный кварцевый песок проявляет «активность», взаимодействуя с гидроксидом кальция и особенно сильно при несколько повышенной (348К) температуре.

Нами отмечалось, что развивающиеся при механическом диспергировании кварца деформации нарушают кристаллическую структуру поверхностного слоя и несколько аморфизируют его. Деструктированпые в результате этого Слои кварца обладают высокой химической активностью, в частности по отношению к воде, что выражается в повышенной их растворимости. Выше уже указывалось, что глиежи и золы-уноса являются продуктом обжига глинистых материалов. По мнению одних ученых, обжиг каолинитовых глин в интервале 873—1073К приводит к разложению каолинита на кремнезем и глинозем, по мнению других — к образованию метакаолинита. Независимо от вида и состава образующихся продуктов обжига они интенсивно взаимодействуют с гидроксидом кальция, причем установлено, что при этом образуется неизвестное ранее соединение — гидрогеленит (гидроалюмосиликат кальция). При повышении температуры обжига глинистых материалов > 1073К качество их, как активных добавок, снижается. Важно также минимальное содержание в них растворимого глинозема. Например, максимально допустимое содержание растворимого глинозема для глиежей — 2%.

Более сложной представляется природа гидравлической активности пород вулканического происхождения. Кремнезем и глинозем в них можно считать потенциально способными взаимодействовать с гидроксидом кальция. Однако это зависит от их структурных связей в составе породы. Наибольшей активностью обладает вулканическое стекло. Существенную роль в химическом связывании гидроксида кальция играют щелочные алюмосиликаты, являющиеся цеолитами и способные обменивать содержащиеся в них ионы щелочных металлов на ионы двухвалентных металлов и, в частности, извести. Как известно, такой ионный обмен смягчает жесткую воду. Исследования показали, что реакции обмена протекают в значительной степени при повышении температуры до 313—323 К, причем в течение года в раствор переходит до 85% содержащихся в породе щелочей.

Однако нарастание во времени прочности пуццоланового портландцемента объяснить этими реакциями нельзя, так как при обмене ионов щелочей на ионы кальция кристаллическая решетка цеолита сохраняется и, следовательно, нельзя ожидать такого изменения их структуры, которое повлияло бы на прочность цемента. Действие гидроксида кальция проявляется не только в этой обменной реакции. Полагают, что разрушается цеолитовая структура, благодаря чему кремнезем и глинозем связывают гидроксид кальция, образуя гидросиликаты кальция и возможно гидроалюмосиликаты кальция. Качество активных минеральных добавок будет зависеть также от содержания растворимого глинозема, т. е. в данном случае способного к взаимодействию с известью.

Некоторые добавки вулканического происхождения содержат до 8% щелочей, а зола-унос до 4—5%. Для получения физико-химической характеристики активных минеральных добавок необходимо применять методы химического, петрографического, рентгеноструктурного и дифференциального термического анализов. Наряду с этим необходимы всесторонние испытания цементов, полученных путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса с различным содержанием изучаемой активной минеральной добавки. Исследуются прочностные показатели цементов с активными минеральными добавками, при твердении выявляются их строительно-технические свойства по сравнению с исходным портландцементом в растворах и бетонах.

Цемент с гидрофобными добавками

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к изготовлению гидрофобных портландцементов и материалов на их основе. Технический результат — получение портландцемента с высокой водоотталкивающей способностью.

Известен способ изготовления гидрофобных цементов (авторское свидетельство №84554 Класс 80b, 320. Заявлено 30 апреля 1949 г. за №396455 в Гостехнику СССР), отличительная особенность которого заключается в том, что при помоле цементного клинкера, с целью повышения гидрофобности цемента, вводится добавка в количестве от 0,08 до 0,20% по весу цемента, состоящая из нафтеновых кислот или щелочных солей с олеиновой кислотой в соотношении от 9:1 до 1:1.

Также известен способ изготовления гидрофобно-пластифицированных цементов (авторское свидетельство №124862 Класс 80b, 319, опубликовано в «Бюллетене изобретений» №23 за 1959 г. ). Отличительной особенностью изобретения является то, что изготовление цементов, обладающих гидрофобными свойствами, осуществляют, вводя в цементные мельницы при помоле клинкера окисленный петролатум в количестве от 0,15 до 0,3% от веса цемента с целью придания цементному камню прочности в ранние сроки твердения цементного теста.

Наиболее близким техническим решением является способ получения гидрофобного цемента, включающий смешивание цемента и гидрофобной добавки — предварительно раздробленного до пылевидного состояния углеродсодержащего природного материала, причем указанный материал используют в количестве 0,5…10 мас. % в пересчете на абсолютно сухое вещество, и полученную смесь подвергают нагреву при температуре 180…350°C в течение 30-60 минут (Патент РФ №2220924, С04В 7/02, «Способ получения гидрофобного цемента», опубликовано: 10.01.2004). В качестве углеродсодержащего природного материала можно использовать торф низинного, или верхового, или переходного типа, или графит, или бурый уголь, или каменный уголь, или антрацит, или смесь торфа и графита при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, графит — 0,5÷99,5, или смесь торфа и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5, или смесь графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: графит — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5, или смесь торфа, графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, графит — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5.

Читайте так же:
Массовый состав цементного раствора

Недостатком представленного в способе состава является повышенное воздухововлечение в смесь, что ведет к увеличению пористости затвердевшего бетона или раствора на основе таких вяжущих.

При введении гидрофобизаторов в процессе интенсивного перемешивания при приготовлении бетонных и растворных смесей происходит вовлечение воздуха в состав смеси, поскольку гидрофобизатор является поверхностно-активным веществом. Воздухововлечение приводит к снижению прочности бетона (раствора) примерно на 5% на 1% вовлеченного воздуха. Для устранения этого негативного эффекта необходимо обеспечить удаление вовлеченного воздуха из состава смеси. С этой целью в смесь вводится пеногаситель.

Задачей, решаемой при создании предлагаемого изобретения, является уменьшение пористости и повышение прочности искусственного каменного материала за счет введения добавки-пеногасителя при сохранении гидрофобных свойств получаемого портландцемента.

Сущность изобретения заключается в том, что гидрофобный цемент, включающий портландцемент и гидрофобизатор, при этом портландцемент представлен в виде портландцементного клинкера, природного двуводного сульфата кальция, гидрофобизирующей добавки: содержащей смесь торфа и графита при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, графит — 0,5÷99,5; или смесь торфа и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5; или смесь графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: графит — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5; или смесь торфа, графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, графит — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5 и дополнительно содержит добавку-пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас. %:

В качестве добавки-пеногасителея может использоваться антивспениватель, например Agitan Р801, или пеногаситель, например Peramin 50 РЕ, или пеногаситель, например Delfoam DP4.

Технический результат: изготовление гидрофобного цемента, обладающего увеличенным сроком хранения в условиях высокой относительной влажности воздуха, без заметного снижения качества цементного раствора и бетона на его основе по сравнению с указанным аналогом.

1. Портландцементный клинкер для производства портландцемента по ГОСТ 10178 или ГОСТ 31108;

2. Природный двуводный сульфат кальция (гипсовый камень) по ГОСТ 4013;

3. Гидрофобизирующая добавка по патенту РФ №2220924, С04В 7/02, содержащая, %:

— торф — 0,5÷99,5, графит — 0,5÷99,5;

— смесь торфа и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5;

— смесь графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: графит — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5;

— смесь торфа, графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас. %: торф — 0,5÷99,5, графит — 0,5÷99,5, уголь — 0,5÷99,5.

4. Добавка-пеногаситель: Agitan Р801или Peramin 50 РЕ, или Delfoam DP4.

Agitan Р801 — смесь жидких углеводородов, жирных производных и небольшого количества кремния на аморфной кремниевой кислоте.

Peramin 50 РЕ — порошкообразный продукт на основе простых полиэфиров полиолов разработанных компаниями KERNEOS®.

Delfoam DP4 — порошкообразный продукт, смесь полиэфирных полиолов и натуральных жирных кислот и аморфного кремнезема.

Для пояснения способа получения гидрофобных цементов, а также их основных свойств, приведены таблица и примеры.

Поступающий портландцементный клинкер предварительно подвергается дроблению в щековой дробилке и отсеву зерен крупностью свыше 5 мм. Также подвергается дроблению и просеву природный двуводный сульфат кальция. Затем производится весовое дозирование необходимого количества портландцементного клинкера, максимальная крупность зерен которого не превышает 5 мм, природного двуводного сульфата кальция, максимальная крупность зерен которого также не превышает 5 мм, гидрофобизирующей добавки и добавки-пеногасителя. Отдозированные в необходимом количестве компоненты загружаются в шаровую мельницу барабанного типа, где осуществляется их совместный помол до удельной поверхности 3300…3500 см 2 /г. Одновременно при помоле в шаровой мельнице происходит перемешивание компонентов и достигается гомогенизация смеси.

В качестве гидрофобизирующего компонента может использоваться добавка на основе торфа низинного, или верхового, или переходного типа. Благодаря содержащимся в ее составе веществам битумного характера, которые сорбируются на минеральных частицах, при совместном помоле с портландцементным клинкером и природным двуводным сульфатом кальция придает получаемому в результате портландцементу достаточные гидрофобные свойства.

Добавка-пеногаситель дополнительно вводится для регулирования воздухововлечения в смесь и повышения прочности затвердевшего цементного камня. В качестве пеногасителя может вводиться силиконсодержащий антивспениватель Agitan Р 801, или универсальный бессиликоновый пеногаситель Peramin 50 РЕ, или пеногаситель Delfoam DP4. Благодаря введению указанной добавки пеногасителя удается снизить воздухововлечение растворной и бетонной смеси при механическом перемешивании и уменьшить потерю прочности, обусловленную наличием дополнительной пористости.

Получаемый в результате портландцемент обладает достаточными гидрофобными свойствами (по требованиям ГОСТ 10178-85 цемент является гидрофобным, если не впитывает в себя воду в течение 5 мин от момента нанесения капли воды на его поверхность) и при этом сохраняет свои прочностные показатели.

При этом соотношение компонентов, % массы смеси в пересчете на абсолютно сухое вещество следующее:

Пример 1. В качестве природного углеродсодержащего материала применялась гидрофобизирующая добавка на основе торфа низинного, или верхового, или переходного типа, например, в количестве 0,3 мас. % от общей массы цементного клинкера, природного двуводного сульфата кальция и пеногасителя. Смесь подвергали помолу в лабораторной шаровой мельнице в течение 1 ч 50 минут. Дополнительно в состав исходной смеси был добавлен антивспениватель Agitan Р801 в количестве 0,55 мас. %. Полученный цемент обладал значительным гидрофобным эффектом. Капля воды на его поверхности не впитывалась более 20 минут.

Читайте так же:
Какая цементная смесь крепче

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но в качестве добавки-пеногасителя используетя пеногаситель Peramin 50 РЕ в количестве 0,4 мас. %. Полученный цемент обладал значительным гидрофобным эффектом. Капля воды на его поверхности не впитывалась более 20 минут.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, но в качестве добавки-пеногасителя используется пеногаситель Delfoam DP4 в количестве 0,4 мас. %. Полученный цемент обладал значительным гидрофобным эффектом. Капля воды на его поверхности не впитывалась более 20 минут.

Гидрофобный цемент

Гидрофобный цемент (ГФЦ) (ГОСТ 10178-85)

Бетонные смеси на гидрофобном цементе подвергаются меньшему расслаиванию, стойки к попеременному увлажнению и высыханию.

Рекомендуемые области применения цементов

а) для монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций где не используются специальные свойства этих цементов ( быстрое твердение, высокая марка);

б) для конструкций подвергающихся действию агрессивных сред, со степенью агрессивности, превышающих установленные нормы

Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся систематическому переменному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию ( в пресной воде).

Для обычных монолитных бетонных и железобетонных конструкций

Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся систематическому переменному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию ( в пресной воде).

Для обычных монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Для бетонирования в отдаленных районах в случае необходимости длительного транспортирования и хранения цемента.

Для производства обычных и предварительно напряженных сборных бетонных и железобетонных конструкций. При применении тепловлажностной обработки предварительно экспериментально должен быть установлен рациональный режим.

Для обычных и пластифицированных строительных растворов.

Для облицовочного слоя крупных панелей, блоков, штукатурных покрытий. Для архитектурно-отделочных работ в виде растворов, бетонов и побелок.

Для изготовления строительных изделий и конструкций, дорожных знаков, элементов ограждений, скульптур и т.п.

Для производства цветных асбестоцементных изделий. Для изготовления цементных красок.

При марке цемента 300 и выше для производства сборных бетонных и железобетонных конструкций с применением тепловлажностной обработки. Для бетонных и железобетонных надземных, и так же подземных и подводных конструкций.

Для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений и для массивных фундаментов промышленных конструкций и оборудования.

Для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию агрессивных сред, с учетом норм агрессивной среды и указаний по защите строительных конструкций от коррозии. Для строительных растворов

Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся систематическому переменному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию ( в пресной воде).

Для производства бетонных и железобетонных работ в жаркую и сухую погоду без тщательного соблюдения влажностного режима твердения.

Для производства бетонных и железобетонных работ при температуре ниже + 10 С без специальных мер по ускорению твердения бетона.

Для монолитных и сборных железобетонных конструкций, где не используется быстрое твердение этого цемента.

Для производства бетонных и железобетонных работ в жаркую и сухую погоду без тщательного соблюдения влажностного режима твердения.

Без предварительной эксперементальной проверки для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическому замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию

Для бетонных и железобетонных надземных конструкций, находящихся в условиях повышенной влажности.

Для бетонных и железобетонных надземных, а так же подземных и подводных конструкций с учетом норм агрессивности среды

Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся систематическому переменному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию ( в пресной воде).

Для производства бетонных и железобетонных работ в жаркую и сухую погоду без тщательного соблюдения влажностного режима твердения.

Для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций, где не используются специальные свойства этих цементов (быстрое твердение, высокая марка)

Для конструкций подвергающихся действию агрессивных сред со степенью агрессивности, превышающей установленные нормы.

Для строительных растворов

Для получения расширяющихся и безусадочных бетонов и растворов и заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций.

Для производства железобетонных изделий и конструкций при кратковременном пропаривании.

Аналогично портландцементу и шлакопортландцементу соответсвующей марки

Для изготовления строительных изделий и конструкций с применением автоклавной обработки.

При работе конструкций в эксплутационных условиях при температуре выше + 100 С.

Для бетонных и железобетонных конструкций при необходимости получения высокой прочности бетона в короткие сроки твердения при температуре твердеющего бетона + 25 С, а так же при систематическом попеременном замораживании и оттаивании или увлажнении и высыхании.

Для жароупорных и некоторых химически стойких бетонов. Для получения различных видов расширяющихся цементов. Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся при температуре + 25 С воздействию сульфатных вод или сернистого газа.

Для зимнего бетонирования тонкостенных конструкций.

Для аварийных и ремонтных работ.

В качестве добавки к портландцементу для получения быстросхватывающихся строительных растворов при условии предварительной проверки получаемых растворов.

Для надземных, подземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, в которых в результате тепловыделения цемента в начальные сроки твердения или в результате нагрева, по различным причинам и последующие сроки твердения температура бетона может поднятся выше +25 С.

В массивном бетоне

Для зачеканки и гидроизоляции тюбингов, раструбных труб и замоноличивания стыков железобетонных конструкций.

Для заделки фундаментных болтов в бетонных и железобетонных конструкциях, подливки под машины и т.д.

В сооружениях, хотя бы временно находящихся в условиях недостаточной влажности.

В случаях когда не используются специальные свойства этого цемента.

Для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, гидроизоляционных штукатурок и заделки стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций.

При работе конструкций при эксплуатационных условиях при температуре выше + 80 С.

Для изготовления напорных труб, резервуаров и дорожных покрытий.

Для омоноличивания и усиления конструкций

В тех случаях, что и для других расширяющихся цементов.

В случаях когда не используются особые свойства этого цемента.

При работе конструкций при эксплуатационных условиях при температуре выше + 80 С.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector