Определить пористость цементного камня

Обновлено: 27.03.2024

1. Что называют портландцементом и какие компоненты входят в его состав? Какое природное сырье применяется при его изготовлении?

2. По каким основным показателям оценивают качество портландце-мента?

3. С какой целью и как определяется нормальная густота цементного теста?

4. Как определяются сроки схватывания цементного теста?

5. По каким критериям устанавливают равномерность изменения объема цемента при твердении?

6. Как определяют тонкость помола цемента?

7. Как изготавливают образцы для определения предела прочности цемента при изгибе и сжатии?

8. Каким образом производят испытания образцов и как рассчитывают пределы прочности при изгибе и сжатии?

9. По каким экспериментальным данным устанавливают марку цемента?

Практическая работа №2

Решение задач по свойствам неорганических вяжущих веществ

Современное строительное производство располагает большой номенклатурой вяжущих веществ с широким диапазоном их свойств. При применении таких широко распространенных вяжущих, как портландцемент и его разновидностей необходимо уметь правильно определить важнейшие строительные свойства вяжущего по его минеральному составу, количеству воды затворения, экзотермии и другим исходным данным.

Кроме того, при изготовлении некоторых воздушных вяжущих веществ, являющихся местными вяжущими, которые вырабатываются в районах их потребления, часто возникает необходимость в выполнении технологических расчетов по их производству (расчет необходимого количества сырья, количества воды для гашения извести и др.). Подобные технологические расчеты необходимы также при изготовлении таких распространенных материалов как изделия строительной керамики.

Ниже даются наиболее типичные примеры таких расчетов.

Задача 1.Для производства извести употребляется известняк, содержащий 5% глинистых и кварцевых примесей и 3% влаги. Определить, к какому сорту (по активности) будет относиться полученная известь.

Решение. Общее содержание примесей и влаги в известняке составляет 5 + 3 = 8%; следовательно, карбоната кальция СаСО3в известняке содержится 100 - 8 = 92%, или в 1 т известняка содержится 920 кг СаСО3.

Получение извести происходит по реакции СаСО3→ СаО + СО2.

Молекулярные массы СаСО3 и СаО соответственно равны 100 и 56. Таким образом, выход извести из 920 кг СаСО3составит 92056/100 = 515 кг.

Состав полученного продукта: СаО – 515 кг; примеси – 50 кг; итого – 565 кг.


Содержание СаО в смеси %.

Следовательно, известь по активности относится к 1 сорту (более 90%).

Ответ: известь по активности относится к 1 сорту.

Задача 2.Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 37% воды (В/Ц = 0,37). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 7% от всей воды затворения. Истинная плотность цемента 3,05 г/см 3 .

Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Объем цементного теста равен сумме абсолютных объемов цемента и воды затворения:


см 3 .

Пористость в цементном камне (капиллярная пористость) получается за счет испарения не вступившей в химическое взаимодействие с цементным камнем воды, объем пор будет равен объему этой воды.


см 3 .

Определяем пористость цементного камня:


.

Ответ: пористость цементного камня 56,8%.

Задача 3.Какой пористостью будет обладать цементный камень, если при затворении цементного теста водоцементное отношение составляло 0,45, а за время твердения химически связалось 18% всей воды. Остальная вода испарилась. Истинная плотность цемента равна 3,1 г/см 3 .


Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Его абсолютный объем равенсм 3 .

Воды при затворении взято 1000 0,45 = 450 г или 450 см 3 .

Количество химически связанной воды 450 0,18 = 81 см 3 .

Испарилось несвязанной воды 450 – 81 = 369 см 3 , т.е. объем пор в цементном камне, образовавшихся в результате испарения воды, равен 369 см 3 .


Пористость цементного камня равна .

Ответ: Пористость цементного камня равна 47,8%.

Контрольные задания

1. Рассчитать выход негашеной комовой извести из 8 т сухого известняка, содержащего 5 % примесей; сколько при этом будет получено извести – пушонки, если активность негашёной извести составила 85%, а влажность пушонки – 4 %.

2. Сколько каустического магнезита можно получить при обжиге 15 т природного магнезита, содержащего 8 % неразлагающихся примесей?

3. Сколько активной МgО будет содержаться в продукте обжига 10 т чистого доломита (диссоциацией СаСО3при заданном режиме обжига пренебречь)?

4. Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг пуццоланового портландцемента. Истинная плотность цемента – 2,85 г/см 3 , водопотребность – 30 %.

5. Цемент при полной гидратации химически связывает 32 % воды от массы цемента. Определить пористость цементного камня из теста с водоцементным отношением В/Ц=0,35, если степень гидратации цемента составила 40 %. Истинная плотность цемента 3,1 г/см 3 .

6. Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 40 % воды (В/Ц=0,40). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 12 % от массы цемента. Истинная плотность цемента 2,85 г/см 3 .

7. Рассчитать, сколько свободной извести Са(ОН)2выделится при гидратации 10 кг портландцемента (без активных минеральных добавок), содержащего 54 % С3S и 22 % С2S, если гидратация алита прошла на 65 %, а гидратация белита – на 10 %?

8. Сколько получится строительного гипса из 1 т гипсового камня, содержащего 8 % примесей?

9. Сколько тепла выделяется при гашении 5 кг извести – кипелки, содержащей 90 % активной СаО, если каждый килограмм СаО выделяет при гашении 1160 кДж тепла?

10. Сколько известкового теста (по массе и объёму), содержащего 40 % воды, можно получить из 27 т извести – кипелки, имеющей активность 88 % (по содержанию СаО)? Плотность теста 1400 кг/м 3 .

11. Сколько можно получить извести-кипелки из 5 т известняка, содержащего в виде примеси 2 % песка и 3 % глинистых примесей?

12. Цемент при полной гидратации химически связывает 36 % воды по отношению к массе цемента. Определить пористость цементного камня из теста с В/Ц=0,4, если степень гидратации составит 30%. Истинная плотность цемента – 3,1 г/см 3 .

13. Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг портландцемента. Истинная плотность цемента – 3,13 г/см 3 ; водопотребность 24 %.

14. При затворении гипса 50 % воды начало схватывания теста составило 2 мин, а конец схватывания – 10 мин, а при затворении этого же гипса 65 % воды – соответственно 6 и 18 мин. Показать (графически) зависимость сроков схватывания гипса от водогипсового отношения и, считая её прямолинейной, определить сроки схватывания этого гипса при водогипсовом отношении 58 %.

15. Сколько квадратных метров сухой штукатурки толщиной 10,5 мм (без картона) можно получить из 10 т строительного гипса при затворении его 60 % воды, если плотность сырого затвердевшего гипса равна 2,1 кг/л?

16. Для затворения 5 кг строительного гипса взято 65 % воды. Определить пористость полученной абсолютно сухой гипсовой отливки при условии, что весь гипс состоял из полугидрата, а плотность сырой отливки равна 2,1 кг/дм 3 .

17. Сколько будет получено гидратной извести (пушонки) из 5 т извести-кипелки с активностью 88 %, если влажность гидратной извести равна 3,5 %?

18. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении 0,6, если химически связанная вода составляет 16 % от массы цемента, истинная плотность которого 3,1 г/см 3 .

19. Определить количество известкового теста по массе и объёму, содержащего 50 % воды и полученного из 2 т извести - кипелки, имеющей активность 85 % (по содержанию СаО). Плотность известкового теста 1420 кг/м 3 .

1. Определить пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а плотность твердого вещества равна 2,6 г/см3.
2. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,6, если химически связанная вода составляет 16% от массы цемента, плотность которого 3,1 г/см3.

УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ.
Определите пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а плотность твердого вещества равна 2,6 г / см3.
РЕШЕНИЕ
Водопоглащение по массе равно:
Вп м = М в / М пл, (2)
где М воды - масса воды в горной породе при ее насыщении, г
М пл - масса горной породы в сухом состоянии, г
2) водопоглощение по объему равно:
Вп о = М воды / Об пл, (3)
где Об пл - объем горной породы в сухом состоянии без учета объема пор, см3
3) Так как,
Вп о = 1,7 * Вп м, (4)
М воды / Об пл = 1,7 8 М воды / М пл,
Отсюда, М пл / Об пл = 1,7
4) Пористость определяется формулой:
По = (1-(р пл / р 0) *100,(5)
где р0 - средняя плотность горной породы (2,6 г / см3)
р пл = М пл / Об пл - плотность абсолютно твердой горной породы, г / см3
р пл = 1,7 г / см3
5) Тогда
По = (1-1,7/2,6) *100 = 34,6 (%)
ОТВЕТ
Пористость горной породы равна 34,6%.
Задача 2

УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ.
Определите пористость цементного камня при водопроцентном отношении В / Ц =0,6, если химически связанная вода составляет 16% от массы цемента, плотность которого 3,1 г / см3.
РЕШЕНИЕ
1) Пористость равна:
П о = (М воды) / р воды* (В воды + В цем), (6)
где р воды - плотность воды (1 г / см3)
М воды - масса воды, г
В воды - объем воды, см3
В цем - объем цемента, см3
Тогда,
По = М воды / (В воды + В цем), (7)

2) В воды = М воды / р воды, (8)
Так как р воды = 1 г / см3, то:
В воды = М воды
3) В цем = М цем / р цем, (9)
где М цем - масса цемента, г
Р цем - плотность цемента (3,1 г / см3)
4) По условию задачи
М воды = 0,16 М цем
Тогда,
По = 0,16 М цем / (0,16 М цем + М цем / 3,1)
По = 0,16 М цем / 0,483 М цем = 0,33 или 33 (%)
ОТВЕТ
Пористость цементного камня равна 33%.

1. Геллер Ю. А. Материаловедение. - М. : Металлургия, 1989. - 455 с.
2. Гуляев А. П. Металловедение. - М. : Металлургия, 1986. - 544 с.
3. Козлов Ю. С. Материаловедение. - М. : Агар, 1999. - 180 с.
4. Лахтин Ю. М. Материаловедение. - М. : Машиностроение, 1993. - 448 с.
5. Материаловедение: Учеб. для вузов / Под ред. Арзамасова Б. Н. , Мухина Б. Н. - М. : МГТУ им. Баумана Н. Э, 2001. - 646 с

Определите количество известкового теста по массе и объему, имеющего 60% воды и полученного из 2,5 т извести-кипелки, активность которой 87%. Средняя плотность теста 1320 кг/м3.

Помогите пожалуйста решать это задаче: Рассчитать расход материалов (цемента и заполнителей), нуж­ных для бетонирования массивных фундаментов общим объемом 300 м3. Бетон класса В15 (марка 200). Для приготовления бетонной смеси использованы: шлакопортландцемент активностью 360 кгс/см2, песок речной, известняковый щебень наибольшей крупностью 40 мм. Характеристика исходных материалов приведена в приложении.

Задача в верху списка во втором случае решена неверно. Пористость равна 48%. вы В: Ц не использовали вообще.

Определить пористность образца камня и его водопоглащение по массе, если масса в сухом состоянии ровна 400г, а после насыщения водой 450 г. Истинная плотность 3,6г/м3, размер образца 4х5х10см

Образец камня в сухом состоянии весит 77г, а после насыщения водой 79г. Вычислить среднюю плотность, пористость камня и водопоглощение по массе, если его истинная плотность – 2,67 г/см 3 , а объемное водопоглощение 4,28%.

Водопоглощение по массе:

Из формулы водопоглощения по объему выражаем объем материала:



Средняя плотность:


Пористость камня

Подобрать мощность гидравлического пресса, достаточную для испытания на изгиб бетонной балки квадратного сечения 15х15 см и пролетом L=100 см. Балка опирается на две опоры. Испытание производится сосредоточенным грузом N в середине пролета. Возможный максимальный предел прочности Rизг=80 кгс/см 2 .


Из формулы Rизг сила

Для испытания такой балки достаточно применить 2-тонный гидравлический пресс.

Плотность древесины – сосны, с влажностью W=15% составляет 536 кг/м 3 . Определить коэффициент конструктивного качества данной древесины, если при испытании на сжатие образца размером 2х2х3 см и влажностью 25% вдоль волокон разрушающая нагрузка была равна 1560 кгс.


Решение:

Предел прочности при сжатии образца влажностью 15% вдоль волокон:


Rсж;

Прочность при стандартной влажности 12%:


;

Плотность древесины при стандартной влажности 12%:



Относительная плотность древесины: ;

Коэффициент конструктивного качества древесины:


.

Какое количество обыкновенного красного кирпича можно приготовить из 5т глины. Влажность глины 10%, потери при прокаливании 8% от веса сухой глины. Кирпич должен быть плотностью 1750 кг/м 3 .

Вес глины после обжига 5000:1,1:1,08=4209кг. Объем 1000шт. кирпича: 1000∙2,5∙1,2∙0,65=1950 дм 3 =1,95 м 3

1000 шт кирпича плотностью 1750 кг/м 3 весит 1750∙1,95=3412 кг.

Из 4209кг обожженной глины можно получить кирпичей:




Изготовленная из литопона и натуральной олифы краска содержит 40% олифы. На укрывание стеклянной пластинки площадью 200 см 2 с двухцветным грунтом израсходовано 5 г краски. Определить укрывистость.

Укрывистость для краски малярной консистенции определяется по формуле: =г/м 2

где: а – количество состава малярной консистенции, израсходованного на укрывание стеклянной пластинки, г; F – укрываемая площадь пластинки, см 2 .

Укрывистость литопона, считая на сухой пигмент:

г/м 2

где b – процент олифы в составе малярной консистенции.

Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,36, если химически связанная вода составляет 17% от массы цемента, плотность вещества у которого 3,1 г/см 3 .

Абсолютный объем цементного теста из 1 кг цемента:

V=1/3,1+0,36=0,68 дм 3

Абсолютный объем цементного камня из 1 кг цемента:

Va = 1/3,1 +0,17 =0,49 дм 3

Следовательно, пористость: P = Vпор/V = 0,19/0,68 = 0,28 или 28%

Подобрать состав тяжелого бетона марка бетона по прочности Rб=200 c подвижность бетонной смеси ОК = 3 см. Характеристика исходных материалов: цемент ПЦ400 (активность Rц = 400кгс/см 2 ); ρц = 3000кг/м 3 ; ρнц = 1300кг/м 3 ; крупный заполнитель - щебень гранитный (наибольшая крупность Днб=40 мм) ρщ=2,7 г/см 3 =2700 кг/м 3 ; ρнщ=1450 кг/м 3 ; мелкий заполнитель - песок, мелкий ρп = 2,6 г/см 3 = 2600 кг/м 3 ; ρнп = 1500 кг/м 3 .

Расчет ориентировочного состава бетона:

1. Определение Ц/В отношения из формулы прочности [6.3, 6.4]

Ц/В=( Rб/ А∙Rц+0,5=( 200 /0,55 • 400 ) + 0,5 = 1,41

α - коэффициент, учитывающий качество материалов (таблица 6.2)

2. Определение расхода воды по таблице 6.1, учитывая подвижность бетонной смеси (ОК=3см); вид крупного заполнителя (щебень), наибольшую крупность щебня (Днб=40мм). В=175 л.

С учетом примечания 1 (таблицы 6.1) расход воды увеличивается на 5 л:

В= 175+5= 180 л

3. Определяем расход цемента

Ц = (Ц/В)∙В= 1,41∙180 =254 кг

абсолютный объем цемента

Vац = 254 / 3 = 82 л

4. Определяем расход щебня по формуле, учитывая пустотность щебня

Щ = 1 /[(Пу∙Краз нщ)+(1/ρзщ)] = 1 /[(0,461,32 /1450) + (1 /2700 )] =

= 1 /(0,000419 +0,000370)= 1/0,000789= 1267кг

Краз – коэффициент раздвижки зерен определяем по таблице 6.3 (методом интерполяции).

5. Определяем количество песка по формуле:

П = [ 1 - [( 245 /3000 ) + (180/1000) + ( 1267 / 2700 )] ] 2600 =

= [ 1 - ( 0,085 +0,18 + 0,469 ) ] 2600 = 692 кг

Таким образом, 1 м 3 бетона состоит:

Ц= 254 кг; В= 180 л; П= 692 кг; Щ= 1267 кг.

Плотность бетонной смеси:

ρоб = (254+ 692 + 1267 + 180) / 1 = 2393 кг/м 3

Коэффициент выхода бетонной смеси:

β= 1/(Vнц+Vнп+Vнщ) = 1/(254/1300 + 692/1500 + 1267/1450) = 0,65

Vнц=Ц/ρнц; Vнп=П/ρнп; Vнщ=Щ/ρнщ

6. Определяем производственный состав бетона с учетом влаги, содержащейся в песке и щебне:

Wп=5 %, Wщ=0,6 %

Ппр(1+Wп)=692(1+0,05)=726,6 кг

Щпр(1+Wщ) =1267 (1 + 0,006 ) = 1274,6 кг

Впр-(ПрWпрWщ)=180-42,2=137,8 л

7. Определяем расход материалов на замес бетоносмесителя емкостью 1,5 м 3 .

Цз=(ЦпVбс∙β) =(254∙1,5∙0,65)=247,65 кг

Пз=(ПпVбс∙β) =(726,6∙1,5∙0,65)=708 кг

Щз=(ЩпVбс∙β) =(1274,6∙1,5∙0,65)=1243 кг

Вз=(ВпVбс∙β) =(137,8∙1,5∙0,65)=134 л

Определить экономию цемента, если прочность бетона в возрасте 90 дней должна быть 55,0 МПа, применяется пластифицирующая добавка 0,2% от массы цемента, снижающая расход воды на 15%, цемента марки «400», щебень гранитный Днб=40мм . Подвижность бетонной смеси 3-4 см.


R28 = R90МПа


В/Ц90=; В/Ц28=0,45

Определяем расход воды по таблице 6.1 с учетом экономии 15% за счет пластифицирующей добавки:

В=170 л; В=170-(170х0,15)=145 л.

Расход цемента: Ц=145׃0,31=470 кг/м 3 ; Ц=245׃0,45=325 кг/м 3 .


Экономия цемента: ·100=31%.

Определить расход цемента и молотого песка для изготовления 1 м 3 автоклавного пенобетона, если плотность пенобетона 600 кг/м 3 . Химически связанной воды в пенобетоне – 18% от веса цемента и молотого песка. Отношение веса цемента к весу песка: 1:1. Определить расход цемента м молотого песка. Истинная плотность цемента 3,1, молотого песка – 2,6.

Принимаем сумму весов цемента и молотого песка за Х, тогда, исходя из условия задачи, вес воды будет равен , а сумма весов цемента и молотого песка; Х=508 кг; вес воды В=600-508=92л. Определяем весовое содержание цемента и молотого песка. По условию задачи количество цемента и количество молотого песка относится как 1:1, тогда. Вес цемента принимаем равнымY, тогда

Определить пористость отвердевшего портландцементного теста (цементного камня), если известно, что воды содержалось 40% по отношению к массе цемента (В/Ц=0,4), аколичество химически связанной воды после отвердевания составило 15% от массы цемента, т.е. В/ЦСВ = 0,15. Плотность портландцемента принять равной 3,1 г/см 3 , а изменение объема при твердении цементного теста в расчетах не учитывать.

Пористость – степень заполнения объема материала порами.

Ve - объем в естественном состоянии

П = (l - )

Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом:

V = 1/3,1 + 0,4 = 0,72 м 3

Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем

VК = 1/3,1 + 0,15 = 0,47 м 3

Относительная плотность цементного камня:

Пористость цементного камня:

V пор = (1- VК/ V ) = 1-0,65 = 0,35 или 35%

Задача № 2

Определить плотность известкового теста, в котором содержится более 56 % воды (по массе), если плотность извести – пушонки равна 2,08 г/см 3 .

Масса известкового теста m = 1000 г.

mгидратной извести = 440 г.

Объем известкового теста абсолютный:

VИТ = 211,54+560 = 772 см 3

VИЗВЕСТИ = = 211,54 см 3

Средняя плотность известкового теста

1000 г/ 772 см 3 = 1,3 г/см 3 или 1300 кг/м 3

Вопрос № 1

Сухие строительные смеси на цементной основе?

Сухая строительная смесь представляет собой тщательно приготовленную в заводских условиях смесь, состоящую из минерального и (или) полимерного вяжущего, заполнителя, наполнителя и полимерных модифицирующих добавок. Для придания специальных свойств в их состав могут входить добавки: ускорители твердения, порообразователи, противоморозные, окрашивающие, гидрофобизирующие и д.р.

На место производства работ сухие смеси доставляются герметично упакованными в бумажные мешки (расфасованные по 5-50 кг) или в полипропиленовых биг - бэгах вместимостью от 500 до 2000 кг. Доведение сухих смесей до готовности к применению производится затворением их водой в соответствии с рекомендациями производителя. В некоторых случаях растворную смесь рекомендуют выдержать 10-15 мин, после чего еще раз перемещать.

Мировой и отечественный опыт применения сухих строительных смесей показал их высокую эффективность и преимущества по сравнению с традиционным методом производства работ. Этот метод обеспечивает:

Повышение производительности труда в 1,5-3 раза в зависимости от вида работ, механизации, транспортирования и т.п.;

Снижение материалоемкости в 3-4 раза за счёт возможности нанесения более тонкими слоями. Для некоторых видов работ этот показатель больше: плиточных работ – в 7 раз, выравнивание стен и потолков – в 10 раз;

Стабильность составов и, как следствие, повышение качества строительных работ.

Длительность срока хранения без изменения свойств и расходование по мере необходимости;

Возможность транспортирования и хранения при отрацаптельной температуре.

Присутствие в сухих смесях полимерных добавок придает им способность более прочно сцепляться с другими материалами, что очень важно для надежного скрепления отдельных элементов (кирпича, камней, плиток и д.р.), повышает долговечность покрытия (штукатурных, отделочных, гидроизоляционных и д.р.).

Признанными мировыми лидерами в производстве и применении сухих смесей являются Германия, Испания и Франция. Самыми известными и авторитетными мировыми производителями этого продукта являются компании HENKEL, KNAUF, OPTIROC, ATLAS.

Сухие строительные смеси классифицируются по ряду признаков: виду связующего, дисперсности наполнителя и основному назначению.

По виду вяжущего смеси подразделяются на:

По дисперсности наполнителя: крупнозернистые и тонкодисперстные.


К лассификация сухих смесей по их назначению:

Цементносодержащие сухие строительные смеси:

Основа смеси — вяжущее вещество (порошкообразный материал), образующее при смешивании с водой пластическое тесто, которое вследствие определенных физико-химических процессов превращается в камнеподобное тело.

В качестве минеральных вяжущих используют портландцемент (белый и цветной), глиноземистый цемент, огнеупорный цемент, гипсовые вяжущие, известь. В качестве органических вяжущих применяют дисперсные полимерные порошки на основе термопластичных полимеров (винилацетата, этилена, винилхлорида, акрилата и прочих).

Заполнители и наполнители играют роль армирующего элемента, который воспринимает основные эксплуатационные нагрузки. Это натуральные дисперсные (представленные в природе в виде частиц) или диспергированные механическим путем (измельченные до состояния порошка) неорганические и органические вещества разной структуры. К дисперсным веществам относятся глины (бентонит, каолинит), доломит, мел, песок и прочее с размером частиц от 2 до 640 мкм. Диспергированные вещества представлены слюдой, тальком, вермикулитом, перлитом с размером частиц от 5 до 600 мкм, а также натуральными волокнами асбеста длиной 1,5–3,5 мм и синтетическими полипропиленовыми и полиамидными волокнами длиной 6,5–7,5 мкм.

Удобство в работе с растворами на основе сухих смесей и их специальные свойства на все случаи жизни обеспечивают добавки — пластификаторы, пеногасители, пигменты, эмульгаторы, регуляторы твердения, гидрофобизаторы, стабилизаторы и пр.

Смеси для кладки:

В кладочных растворах на базе сухих смесей в качестве вяжущего используют цемент и известь, в качестве заполнителей — преимущественно кварцевый или известковый песок, а добавки представлены широким спектром веществ c пластифицирующими свойствами (увеличивающими пластичность раствора). По назначению такие цементные растворы выделяют в три группы — для обычного кирпича и блоков; для склеивания и кладки тонкостенных блоков; для теплоизоляционного и силикатного кирпича с улучшенными теплоизолирующими свойствами. В последних наряду с обычными заполнителями (9–59%) в качестве легкого наполнителя применяют перлит, полистирол, вермикулит в количестве 10–35%. При работе зимой используют противоморозные добавки, которые понижают температуру замерзания жидкой фазы или ускоряют процесс твердения.

Смеси для гидроизоляции:

Существуют сухие смеси на основе портландцемента для приготовления гидроизолирующих составов, способных к просачиванию в поры бетона по капиллярам с последующим химическим взаимодействием с несвязанным вяжущим и конденсацией на поверхности пор. Эти смеси применяют для изоляции стен фундаментов и подвалов, бассейнов (при совмещении функций гидроизоляции и клея для облицовочной плитки), стен и полов во влажных помещениях, поверхностей террас и балконов, а также для защиты конструкций от коррозии.

Клеевые смеси:

В качестве клеевых смесей используют полимерцементные композиции, которые обеспечивают хорошую адгезию к любым основаниям (бетону, штукатуркам, гипсокартону, деревянным и прочим поверхностям), высокую деформируемость при высоких и низких температурах, удобство в работе. В качестве заполнителя в получаемых цементно-песчаных растворах используется кварцевый песок (0,5 мм), а в качестве добавок — метилцеллюлоза и разнообразные модификаторы в виде полимеров, содержание которых колеблется от 0,5 до 7% в зависимости от сферы применения клея. Сухие смеси для затирки швов (так называемые фуги) также ориентированы на восприятие части возникающих напряжений, гидрозащиту, обеспечение необходимой адгезии, низкой усадки, сопротивления истиранию, ударной стойкости. Фуги подразделяются на обычные серые для пола (без модифицирования полимерами), быстротвердеющие, эластичные гидрофобные и высококачественные финишные цветные на основе белого цемента и стойких пигментов.

Полимер-минеральные штукатурки подразделяют на две группы: цементные и гипсосодержащие.

Цементные предназначены для фасадных работ и состоят из цемента, извести, наполнителей (кварцевого песка и белых карбонатов), полимерного компонента, замедлителей схватывания и некоторых других компонентов. В зависимости от фракции заполнителя штукатурки делятся на крупно- и мелкодисперсные. Вид заполнителя определяет способ нанесения (ручной или механизированный), а также возможность использования состава для внутренних работ. При нанесении штукатурок на проблемные основания необходимо использовать праймеры (грунтовки). К цементосодержащим штукатуркам предъявляются требования высокой адгезии к основанию, минимального водопоглощения, гидрофобности, высокой паропроницаемости,трещиностойкости.

Декоративные цементосодержащие штукатурки — это толстослойные покрытия с выраженной структурой, которая зависит от типа, размера и формы наполнителя (заполнителя), а также технологии нанесения и вида используемого инструмента. Они поставляются в виде сухих смесей или готовых составов. Декоративные штукатурки для интерьерных работ могут быть минеральными или полимерными, а в зависимости от размера заполнителя (наполнителя) — тонко-, средне- и грубофактурными. Преимуществом таких материалов является снижение требований к подготовке основания (например, не требуется финишное шпаклевание). Более технологичными и стойкими к истиранию являются полимерные декоративные штукатурки на основе водной дисперсии акриловых смол. Они могут наноситься на любые основания при условии их специальной подготовки. Декоративный эффект обеспечивается за счет использования разнообразных наполнителей определенного гранулометрического состава, например калиброванной мраморной и гранитной крошки.

Смеси для пола:

В полимер-минеральных смесях для полов и самовыравнивающихся стяжек в качестве минерального связующего используют портландцемент, высокоалюминатный цемент, гипс, ангидритовый цемент, в качестве заполнителя — кварцевый песок с максимальным размером частиц до 0,4 мм, в качестве наполнителя — карбонатные породы.

Работа 10. Определение структурных характеристик цементного камня

Цель работы: определить структурные характеристики цементного камня: истинную плотность, общую, открытую и закрытую пористость, объемная масса, водопогощение.

Важнейшими характеристиками при исследовании структуры цементного камня являются: истинная плотность (удельная масса), объемная масса, пористость, водопоглощение и кинетика водопоглощения. Эти характеристики позволяют предсказать поведение изделий в процессе эксплуатации.

Истинная плотность (ρ, г/см 3 ) – отношение массы материала к его объему в абсолютно плотном состоянии, т.е. без учета пор, пустот и трещин. Определение истинной плотности проводят по формуле:


Истинная плотность большинства строительных материалов (кроме металлов) колеблется в пределах: неорганические 2,2 – 3,3 г/см 3 , органические – 1,0 – 1,6 г/см 3 . Значения истинной плотности некоторых строительных материалов приведены в табл. 17.

Объемная масса – отношение массы материала к его естественному объему, учитывающему объем пор, пустот и трещин. У абсолютно плотных тел величина удельной и объемной массы совпадают.

Поры являются компонентами структуры материала. С одной стороны пористость зависит от происхождения материала, а также определяет свойства и назначение материала (например, активированный уголь, цеолиты, пемзы, пеностекло). С другой стороны, пористость можно рассматривать как дефект структуры (например, литые металлы, сплавы, стекла). В зависимости от вида пор в материале различают следующие виды пористости:

Общая (истинная) пористость – отношение объема всех пор (закрытых и открытых) к объему образца, выраженное в процентах.

Открытая (кажущуюся) пористость – отношение объема открытых пор к общему объему тела, выраженное в процентах.

- закрытые (внутренние) поры – поры, не сообщающиеся с поверхностью материала. К закрытым порам также относят капилляры;

- открытые поры – поры, сообщающиеся с поверхностью материала. В свою очередь открытые поры подразделяют на тупиковые и сквозные (каналообразующие).

- конденсационная – пористость, связанная с формированием конденсированного состояния вещества (например, кристаллизация, агрегация коллоидных систем);

- диффузионная – пористость, возникающая в твердой фазе, которая пересыщена точечными дефектами вследствие миграции и коалесценции избыточных вакансий;

- деформационная – пористость, возникающая в результате пластических деформаций или при циклическом изменении температуры, которое сопровождается деформацией вещества в микрообъемах;

- радиационная – пористость, обусловленная взаимодействием различных ионизирующих излучений с веществом;

- по форме поперечного сечения : ровные трубчатые, бутылкообразные, клиновидные, щелевые и их комбинации;

В цементном камне обычно присутствуют все виды пор, они, как правило, беспорядочно распределены и имеют различный диаметр и конфигурацию. Поры могут соединятся друг с другом, образуя сложные каналы в структуре материала, общая пористость цементного камня может находиться в пределах 8–30 %.

Классификация пор по их эффективным радиусам, разработанная школами Лыкова А. В. и Дубинина М. М. (табл. 18) является одной из наиболее важных в технологии вяжущих материалов.

По их представлениям, капиллярными называются поры, для которых капиллярный потенциал значительно больше потенциала поля тяжести. В капиллярных порах поверхность жидкости принимает форму, обусловленную силами поверхностного натяжения, и мало искажается за счет силы тяжести.

Капилляры делят на микрокапилляры и макрокапилляры. Основной критерий при этом делении – отношение пор к явлению капиллярной конденсации. Микрокапилляры с радиусом менее 0,1 мкм могут заполняться влагой за счет сорбции паров из окружающей среды и образования пленок на стенках. Напротив, макракапилляры с радиусом более 0,1 мкм могут заполняться жидкостью только непосредственно при контакте с ней. Кроме того, особенностью макрокапилляров является то, что они не сорбируют из влажного воздуха влагу, а наоборот отдают в окружающую среду влагу, находившуюся в них.

Капилляры (основной дефект строения бетона, способствует впитыванию воды и понижению морозостойкости)

На пористость цементного камня влияет ряд факторов, среди которых: отношение В/Ц, степень гидратации, вид добавки, удельная поверхность и дисперсность используемых материалов и др. В свою очередь, пористость оказывает влияние на такие свойства изделия, как прочность, стойкость к коррозии, морозостойкость, теплопроводность, термостойкость и т.п.

Существуют различные экспериментальные методы определения пористости материалов, в общем случае их можно объединить в следующие группы:

- адсорбционные (метод низкотемпературной адсорбции азота, адсорбция радиоактивных изотопов, адсорбция красителей из растворов);

В исследованиях структуры цементного камня наибольшее распространение получили методы низкотемпературной адсорбции азота и пикнометрический метод.

При исследовании цементного камня важными характеристиками являются: истинная плотность, общая, открытая, закрытая пористости, водопоглощение и скорость капиллярного водопоглощения.

Определение истинной плотности. Определение истинной плотности цементного камня выполняют пикнометрическим методом в двух–трех параллельных опытах, с последующим расчетом среднего значения.

Образец цементного камня высушивают в сушильном шкафу при температуре 100–110 °С до постоянной массы (среднее время 1,5–2 ч). В случае испытания серии образцов, например, определения истинной плотности цементного камня в период 7, 14, 21, 28 сут допускается цементный камень (2–4 балочки или обломки 2–4 балочек) дегидратировать ацетоном, высушить и испытывать в один день. Высушенный цементный камень растирают в ступке в порошок и пропускают через сито № 008 до полного прохождения.

Взвешивают на технических весах чистый и высушенный пикнометр. Помещают с помощью воронки 4–5 г полученного порошка в пикнометр (причем необходимо чтобы частицы материала не задерживались в горлышке пикнометра и на его стенках). Взвешивают пикнометр с образцом на технических весах.

Наливают в пикнометр жидкость, не вступающую во взаимодействие с образцом (керосин), чтобы жидкость покрывала порошок цементного камня и на ⅓ объема не доходила до горлышка пикнометра. Подсоединяют его к струйному вакуум-насосу на 60–120 мин.

Отсоединяют пикнометр от струйного вакуум-насоса, заполняют его жидкостью (керосином) до метки и взвешивают на технических весах.

Удаляют содержимое пикнометра, тщательно его промывают и высушивают. С целью сокращения времени сушки, чистый пикнометр обрабатывают спиртом или ацетоном. Чистый пикнометр заполняют жидкостью (керосином той же плотности) до метки и взвешивают на технических весах.




где m 1 – масса пустого пикнометра, г; m 2 – масса пикнометра с навеской, г; m 3 – масса пикнометра с навеской и жидкостью, г; m 4 – масса пикнометра с жидкостью, г; ρк – плотность керосина, г/см 3 ; ͞ρ – средняя плотность, г/см 3 .

Определение объемной массы цементного камня, пористости и водопоглощения. Исследование проводят на двух–трех образцах-балочках, конечный результат рассчитывают как среднее арифметическое между значениями данных опытов. Определение объемной массы цементного камня, пористости и водопоглощения осуществляют методом гидростатического взвешивания.

Образец цементного камня высушивают в сушильном шкафу при температуре 100–110 °С до постоянной массы (среднее время 1,5–2 ч), взвешивают на технических весах ( m ). Измеряют штангенциркулем геометрические размеры образца ( l , b , h ). В случае испытания серии образцов, например, в период 7, 14, 21, 28 сут допускается цементные балочки дегидратировать ацетоном, высушить и испытывать в один день.

Сухой образец помещают малым основанием в емкость с жидкостью, не взаимодействующий с образцом (керосином) таким образом, чтобы образец был покрыт слоем жидкости на половину и помещают в емкость, подсоединенную к струйному вакуум-насосу на 30 мин. Через 30 мин добавляют керосин таким образом, чтобы его слой покрывал образец на 1–2 см. Насыщенный керосином образец взвешивают на технических весах ( m 1 ) и помещают обратно в жидкость.

Насыщенный образец помещают в корзиночку гидростатических весов таким образом, чтобы весь образец находился в жидкости, и измеряют массу ( m 2 ).

Читайте также: