Тонкость помола цемента влияет на
Обновлено: 23.04.2024
Тонкость помола цемента оказывает существенное влияние на дисперсионную способность СП. Для цементного теста без добавок наблюдается повышение степени флокуляции с увеличением тонкости помола цемента; введение СП приводит к деструкции структур флоккул. В целом, чем тоньше помол цемента, тем больше требуется дозировка СП для получения требуемой подвижности состава.
Цзя Сян-дао, Юай Юань и другие ученые исследовали влияние тонкости помола цемента (портландцемент I типа) на совместимость цемента и СП с помощью метода расплыва конуса цементного теста. Для определения влияния тонкости помола на эффективность введения СП использовался цемент с удельной поверхностью 359 м2/кг (Q1), который подвергался помолу до Q2 (446 м2/кг) и Q3 (550 м2/кг).
В процессе исследований изучалось влияние трех видов СП (MG (лигно-сульфонат кальция), BW (СНФ) и SM (СМФ) на совместимость с цементами трех различных тонкостей помола с целью определения насыщенных дозировок добавок. Насыщенные дозировки (Cd %) различных СП (MG, BW, SM) в зависимости от тонкости помола цементов (Q1, Q2, Q2) приведены в таблице 5.3; графики изменения первоначального расплыва конуса представлены на рис. 5.9 (а, b, с).
Судя по данным табл. 5.3, увеличение тонкости помола цемента приводит к повышению насыщенной дозировки всех исследуемых видов СП (MG, BW и SM). С целью исследования влияния В/Ц на совместимость цемента и СП путем изменения тонкости помола цемента был проведен дополнительный эксперимент, результаты которого показаны на рис. 5.9 (d).
Как видно из табл. 5.4, при увеличении В/Ц влияние СП BW на насыщенную дозировку цементов Q1, Q2 и Q3 снижается, причем для цементов с более высокой тонкостью помола (Q2, Q3) снижается более значительно.
На основе результатов проведенных исследований установлено, что изменение тонкости помола цемента оказывает большее влияние на величину насыщенной дозировки СП, чем изменение В/Ц отношения. При более низкой тонкости помола цемента требуется большая дозировка СП; при низком В/Ц отношении величина насыщенности дозировки еще больше возрастает.
Результаты исследований расплыва конуса цементных растворов через 5 минут и 1 час твердения при рекомендованных дозировках СП (0.25% MG, 0.75% BW и 0.75% SM) с учетом различной тонкости помола цементов (Q1, Q2, Q3) приведены на рис. 5.10.
Из анализа полученных результатов видно, что наибольший расплыв конуса наблюдается при использовании цемента Q1, наименьший - цемента Q3. В общем, при увеличении удельной поверхности цемента насыщенная дозировка добавок повышается, однако расплыв конуса и его стабильность через 1 час ухудшается.
Таким образом, при подготовке ВЦБ с низким водоцементным отношением необходимо обращать особое внимание на удельную поверхность используемого цемента, а также чтобы используемый цемент и СП обладали хорошей совместимостью.
Цзя Сян-дао исследовал количество адсорбированной добавки (MG, BW, SM) на цементах различной тонкости помола (Q1, Q2, Q3); результаты исследований приведены в табл. 5.5.
Как видно из табл. 5.5, с увеличением удельной поверхности цемента количество адсорбированных добавок на поверхности частиц цемента постепенно повышается, что, очевидно, связано с увеличением насыщенной дозировки СП при повышении удельной поверхности цемента. Однако в пересчете на единицу площади данная характеристика уменьшается.
Для изготовления асбестоцементных изделий применяют цемент и песчанистый цемент.
Цемент представляет собой гидравлическое вяжущее, т. е. вяжущее, которое, будучи затворено водой, способно после затвердевания длительно сохранять или увеличивать свою прочность во влажной среде или под водой. Цемент изготовляют путем совместного тонкого измельчения цементного клинкера определенного состава и некоторого количества гипса.
Цементный клинкер получают во вращающейся печи путем ,обжига до спекания (при температуре 1450 0 С), т. е. до частичного плавления сырьевой смеси определенного состава. В качестве сырья для получения клинкера применяют в определенном соотношении известняковые и глинистые породы. Первые состоят в основном из углекислого кальция СаСО3, вторые содержат главным образом окись кремния Si O 2, окись алюминия А l 2О3 и окись железа Fе2 O 3.
В процессе обжига сырьевой смеси происходят химические реакции, в результате которых образуются следующие клинкерные минералы, составляющие основу цемента: трехкальциевый силикат — 3СаО*Si O 2 – С3S, двухкальциевый силикат — 2СаО*Si O 2 – C2S, трехкальциевый алюминат — 3СаО· А l 2О3 (С3А), четырехкальциевый алюмоферрит — 4СаО*А l 2О3*Fе2 O 3 — C4AF. Кроме указанных клинкерных минералов в цементе содержится в небольшом количестве окись кальция СаО и окись магния MgO.
Для получения цемента клинкер измельчают в мельницах. При помоле клинкера к нему добавляют до 3% гипса (CaS O 4*2H20). Полученный таким образом цемент способен при затворении водой сравнительно быстро схватываться, а затем затвердевать, превращаясь в камневидный материал.
При затворении цемента водой происходят процессы гидратации и гидролиза, состоящие во взаимодействии с нею клинкерных минералов. Основная составляющая цемента — трехкальциевый силикат — при взаимодействии с водой образует двухкальциевый гидросиликат и гидрат окиси кальция 3СаО*Si O 2+H20=2CaO*Si O 2* n H20+Ca(OH)2. Этот процесс происходит сравнительно активно, в результате чего цемент быстро приобретает высокую механическую прочность. При взаимодействии с водой двухкальциевого силиката образуется двухкальциевый гидросиликат 2СаО* Si O 2* n Н2О. Эта реакция идет значительно медленнее, чем у трехкальциевого силиката, и цемент из этого минерала твердеет сравнительно долго, хотя в дальние сроки прочность цементного камня из него не уступает прочности цементного камня из трехкальциевого силиката. Трехкальциевый алюминат взаимодействует с водой очень активно, образуя гидроалюминат кальция — 3СаО*АI2О3*6Н2О, чем способствует быстрому схватыванию и набору прочности в начальные сроки твердения. Однако в дальнейшем рост прочности практически прекращается. Четырехкальциевый алюмоферрит также быстро реагирует с водой с образованием гидроалюмината кальция. Однако в отличие от трехкальциевого алюмината он обеспечивает рост прочности, не только в начальные сроки твердения, но и в последующие. Состав сырьевой шихты подбирают так, чтобы после обжига и помола готовый цемент обладал следующими свойствами: при затворении водой определенное время не схватывался, а затем достаточно энергично набирал прочность.
Процесс твердения цемента состоит из нескольких стадий. Сразу же после затворения ,цемента водой образуется подвижное тесто, которое через некоторое время запустевает — схватывается. Процесс твердения протекает продолжительный период, в результате которого цемент приобретает значительную механическую прочность.
Плотность цемента 3,0-3,2 г/см З , насыпная плотность в среднем 1,2 г/см 3 .
Качество цемента для производства асбестоцементных изделий нормируется ГОСТ 9835-77.
Для производства асбестоцементных изделий применяют цемент марок 400 и 500, который определяется пределом прочности при изгибе образцов-балочек размером 4Х5Х16 см и сжатии их половинок, изготовленных из цементного раствора состава 1 : 3 (одна масса части цемента и три массы части песка), твердевших и испытанных через 28 дней с момента изготовления.
В клинкере цемента для асбестоцементных изделий допускается содержание не более 1 % свободной извести СаОсв, 5% окиси магния MgO, не менее 3 и не более 8 % трехкальциевого алюмината С3А, не менее 52% трехкальциевого силиката С3S. Количество ангидрида серной кислоты SОЗ в цементе должно быть не менее 1,5 и не более 3,5%. Таким образом, применяют цемент, обладающий высокой активностью, которая определяется значительным содержанием в нем трехкальциевого силиката. Количество трехкальциевого алюмината в цементе ограничивается, поскольку он ускоряет схватывание и ухудшает процесс фильтрации. Стандарт ограничивает нижний предел содержания С3А, так как если его в цементе меньше 3 %, замедляется процесс твердения, особенно в первые сутки после изготовления изделий, что также нежелательно.
Тонкость помола цемента также должна находиться в определенных пределах, так как она влияет не только на свойства самого цемента, но и на ход технологического процесса при производстве асбестоцементных изделий. Тонкость помола цемента характеризуется удельной поверхностью, которая при изготовлении асбестоцементных изделий должна быть не менее 2200 и не более 3200 см 2 /г.
В соответствии с требованиями стандарта начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 10 ч от начала затворения. Если цемент схватывается слишком быстро, то он может превратиться в камневидное тело раньше, чем завершится формование изделия. Скорость схватывания цемента тем выше, чем больше в клинкере С3А и тоньше помол цемента. Для замедления схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют небольшое количество гипса, который, вступая во взаимодействие с С3А, образует новое соединение — гидросульфоалюминат. Цемент для производства асбестоцементных изделий должен иметь более длительный срок начала схватывания (не ранее 1 ч 30 мин). Это объясняется тем, что процесс изготовления асбестоцементных изделий достаточно продолжителен, и материал должен начинать схватываться только после завершения процесса формования и профилирования изделий.
Важным свойством цемента, которое оказывает влияние на технологический процесс изготовления асбестоцементных изделий, является его водоудерживающая способность. На водоудерживающую способность цемента оказывает влияние высокое содержание С3А, тонкость помола цемента, а также добавки (трепел, глина, бентонит).
Песчанистый цемент, применяемый для производства асбестоцементных изделий, должен соответствовать ТУ 21 Литовской ССР. Его изготовляют совместным или раздельным помолом клинкера и песка.
Для изготовления песчанистого цемента применяют кварцевые пески, содержащие не менее 87% кремнезема Si O 2, не более 10% глинистых примесей и 3% щелочных окислов Na2 O и К2О. Песчанистый цемент содержит 32±3% кварцевого песка.
Основные показатели, характеризующие качество цемента, определяют на заводе-изготовителе и вносят в паспорт, прилагаемый к каждой отгруженной партии. Поэтому на предприятиях асбестоцементной промышленности контролируют помол цемента, удельную поверхность и густоту цементного теста. Эти показатели проверяют один раз в смену, а по мере необходимости определяют и сроки схватывания цемента. Тонкость помола цемента, нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста определяют в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 310-76.
По стандарту начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч от начала затворения. Как слишком быстрое, так и чересчур медленное схватывание существенный недостаток цемента. Если цемент слишком быстро схватывается, то он превращается в камневидное тело прежде чем его успевают употребить в дело. При работе с такими цементами необходимо быстро их транспортировать и укладывать после затворения водой, что очень трудно. Использование же медленно схватывающихся цементов часто сильно замедляет темпы строительства.
Скорость схватывания цемента зависит от ряда факторов. Большое значение имеет его минералогический состав, в особенности содержание трехкальциевого алюмината, который ускоряет схватывание. Степень обжига цементного клинкера также влияет на скорость схватывания. Сильно обожженный цемент схватывается медленнее, а слабо обожженный — быстрее, чем цемент нормального обжига. С увеличением тонкости помола ускоряется схватывание цемента вследствие большей удельной поверхности цементного порошка. Повышенное количество воды при затворении цемента замедляет его схватывание, а уменьшенное — ускоряет. С повышением температуры окружающей среды процесс схватывания ускоряется, а с понижением — замедляется. Магазинирование клинкера и силосование цемента замедляют схватывание, так как при хранении цемент реагирует с влагой и углекислой воздуха, в результате чего зерна цемента покрываются оболочкой, состоящей из углекислого кальция и других новообразований, а это затрудняет взаимодействие цемента с водой при затворении.
Для замедления сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют гипс, однако количество его должно быть таким, чтобы содержание SО3 в цементе не превышало 3,5%, что в пересчете на CaS04*2Н2О составляет -7,53%, а на CaS04*О,5Н2О — 6,34%. Следует всегда учитывать, что сам клинкер содержит некоторое количество SО3. Величина оптимальной дозировки гипса зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола и некоторых других факторов и в ряде случаев приближается к верхнему пределу допускаемого стандартом, а в отдельных случаях, при большом содержании С3А и весьма тонком помоле, может даже превышать его. Объясняется это тем, что гипс добавляют цементу в первую очередь для того, чтобы, вступая во взаимодействие с трехкальциевым алюминатом, образовывать в начальный период твердения (до получения жесткой недеформирующейся структуры твердеющего цементного камня) гидросульфоалюминат, что регулирует (замедляет) сроки схватывания цемента и улучшает ряд его свойств. Наряду с этим следует учитывать, что при твердении цемента, содержащиеся в нем алюмоферриты хотя и медленнее, но также вступают во взаимодействие с гипсом, связывая определенное его количество в комплексные новообразования. Количество гипса, вступающего в реакцию с алюминатами и алюмоферритами кальция, зависит от тонкости помола цемента, температуры его при выходе из мельницы, режима охлаждения и связанного с этим содержания в клинкере стекловидной фазы степени присадки золы и ее состава, а также от ряда других производственных факторов. Поэтому для каждого завода оптимальная дозировка гипса будет иной.
Большой избыток гипса может привести к появлению внутренних напряжений, иногда вплоть до образования трещин вследствие запоздалого появления гидросульфоалюмината кальция в уже затвердевшем цементном камне за счет твердых исходных компонентов. При недостаточном количестве гипса не удается использовать все заложенные в цементе возможности для быстрого твердения; такой цемент чересчур быстро схватывается. Следует отметить, что добавка гипса также благоприятно влияет на процесс твердения содержащихся в цементе силикатов кальция. Поэтому ограничено и минимальное содержание SО3 не менее 1,5%.
Серьезное значение имеет нагревание цемента при помоле, так как вследствие развивающейся при этом температуры гипс в той или иной степени переходит из двуводного в полуводный, т. е. в модификацию, значительно более растворимую в воде, что изменяет условия твердения цемента.
Дозировку добавляемого гипса целесообразно определять исходя из того его количества, которое связывается в первые сроки твердения, когда реакции происходят за счет растворенных в воде компонентов. За оптимальную дозировку гипса, в случае твердения при обычных температурах, можно принять то наибольшее его количество, которое практически может быть химически связано в твердеющем цементе в течение первых 24 ч после затворения цемента водой.
Добавками, ускоряющими сроки схватывания, являются: хлористый кальций, соляная кислота, глиноземистый цемент, растворимое стекло, углекислый натрий (сода) и ряд других. К замедлителям схватывания наряду с гипсом относятся слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо и ряд других.
Под тонкостью помола цемента понимают линейную дисперсность (размеры отдельных зерен), которая выражается количеством остатка и прохода частичек сквозь одно или несколько специальных сит , либо показателем удельной поверхности зерен согласно ГОСТ 30515 2013 года.
Какая бывает тонкость помола цемента?
Любой вид цемента представляет собой тонкодисперсный порошок, тонкость помола которого характеризуется либо величиной остатка порошка и величиной прохода порошка сквозь специальное сито, обычно сито с размерами ячейки 80х80 мкм (сито №008), либо удельной поверхностью зерен, либо грансоставом.
При этом по причине некорректных данных по величине удельной поверхности, для цементов с добавками осадочного происхождения, такими как трепел, опока, диатомит и прочие, тонкость помола такого материала определяют исключительно по величине остатка на сите №008.
ГОСТ для помола цемента
В то же время это совсем не значит, что тонкость помола цемента никто не контролирует и не проверяет. Тонкость помола регламентируется ведомственными документами – Технологическим Регламентом и картой контроля на производство.
Соответственно Технический Регламент и карта контроля для каждого отдельного цементного завода свои. Поэтому отвечая на вопрос какая бывает тонкость помола цемента можно говорить о средних показателях: от 6 до 10% по остатку на сите, удельной поверхности от 2800 до 3300 см2/г и размерам частичек от 5-10 до 30-40 мкм.
Стоит добавить, что с увеличением тонкости помола увеличивается прочность бетона и скорость его полимеризации. Увеличение прочности и скорости твердения продолжается до показателя удельной поверхности цемента 8000 см2/г.
Дальнейшее увеличение тонкости помола приводит уже к ухудшению прочностных характеристик, морозостойкости (ухудшение начинается при тонкости помола от 5000 см2/г и более) и увеличению затрат на производство материала за счет уменьшения производительности мельниц.
При этом разные фракции цемента по-разному влияют на показатели прочности и скорости твердения. Поэтому некоторые специалисты рекомендуют охарактеризовывать тонкость помола не только у удельной поверхности, но и его зерновому составу.
Плотность портландцемента - масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии без учета объема пор и пустот. Плотность портландцемента зависит в основном от минерального состава клинкера, степени обжига клинкера и т.д. Плотность обычного цемента, шлакопортландцемента, пуццоланового портландцемента, золопортландцемента. композиционного портландцемента и др. зависит не только от качества клинкера, но и от количества и плотности добавок. Объемный вес портландцемента - отношение массы зернистого или порошкообразного материала к объему в рыхло-насыпном состоянии, вместе с порами и пустотами. Плотность и объемный вес различных портландцементов приведены в таблице 1.2.
Тонкость помола является одним из важнейших показателей при контроле качества цемента. Тонкость помола влияет на скорость схватывания и твердения, прочность, водопотребность, усадку, тепловыделение и т.д. Частица цемента размером менее 40 мкм имеет более высокую активность, а частицы размером более 90 мкм почти инертны и практически выступают в роли заполнителя, поэтому необходимо контролировать тонкость помола. Чем тоньше помол цемента, тем быстрее происходит схватывание, быстрее нарастает ранняя прочность, уменьшается водоотделение. Однако помол не должен быть слишком тонким, так как происходит увеличение водопотребности, усадки и тепловыделения, а также значительно сокращается производительность мельницы и увеличивается потребление энергии. Высокая тонкость помола цемента у ВЦБ может привести к раннему трещинообразованию бетона и уменьшению эффективности добавок.
Определение тонкости помола цемента устанавливается тремя способами: по остатку на сите, по удельной поверхности, по гранулометрическому составу цемента. В Китае существует шесть общих стандартов, учрежденных для цементной промышленности, предусматривающих определение тонкости помола по остатку на сите. Исключение составляет портландцемент, тонкость помола которого определяется по удельной поверхности. Для цемента, как порошкообразного материала, характерно наличие частиц различного размера. С целью совершенствования технологии производства, полного использования клинкера, важно добиться оптимального зернового состава цемента. Частицы размером от 3 до 32 мкм играют основную роль в повышении прочности цементного камня, их общее количество должно быть не менее 65%, а содержание частиц размером менее 3 мкм не должно превышать 10%.
Наиболее простым и быстрым способом анализа размеров частиц является просеивание через сита, но наименьшее стандартное сито содержит не более 400 ячеек сетки размером 38 мкм. Это обстоятельство, а также явление конгломерации не позволяет исследовать ультратонкие порошки с размером зерен менее 10 мкм. К настоящему времени доступны более совершенные методы анализа: седиментационный, лазерный, BET и т.д. Метод лазерного анализа позволяет исследовать распределение частиц в диапазоне размеров 0,05-3000 мкм, обладает высокой степенью автоматизации, отличается простотой операций, высокой скоростью измерений, хорошей воспроизводимостью результатов, что обусловило широкое его применение для контроля и анализа гранулометрического состава цемента и добавок.
Вода в составе бетонной смеси выполняет две функции. Первая связана с участием в реакциях гидратации цемента, обеспечении схватывания и твердения бетона, а вторая функция - с приданием бетонной смеси подвижности для достижения требуемой удобоукладываемости. Первоначальное количество воды подразделяется на воду, принявшую участие в реакции гидратации цемента, и воду, находящуюся в различных термодинамических состояниях в порах и капиллярах цементного камня. Избыточная вода образует поры, которые ухудшают не только характеристики бетона, но и его внешний вид, снижают прочность и долговечность.
Нормальная густота - водоцементное отношение в процентах, при котором достигается нормированная консистенция цементного теста. Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством добавленной воды, выраженным в процентах от массы цемента. Нормальная густота цемента зависит от минерального состава клинкера, тонкости помола, вида и количества минеральных добавок в цементе.
Процесс твердения цементного теста состоит из двух этапов: начала и конца схватывания. Начало схватывания определяется промежутком времени с момента затворения вяжущего водой до момента потери пластичности цементного теста, а конец схватывания характеризуется временем от момента затворения вяжущего до набора смесью некоторой начальной прочности.
Если схватывание происходит слишком быстро, то очень сложно успеть доставить до места, уложить и уплотнить цементные смеси до начала твердения. Они теряют подвижность, поэтому при укладке и уплотнении нарушается первоначально сформировавшаяся структура цементного камня, что. в результате. приводит к снижению прочности бетона. Стандарт КНР регламентирует для шести видов цементов (портландцемента, портландцемента с минеральными добавками, шлакопортландцемента, пуццоланового портландцемента, золо-портландцемента и композиционного цемента) начало схватывания, которое должно наступать не ранее 45 минут, а конец схватывания - не позднее 6,5 часов с момента затворения. У остальных цементов конец схватывания - не позднее 10 часов.
При высокой температуре в цементной мельнице гипс теряет воду и образуется полуводный гипс (CaSO4*0,5H20) или растворимый ангидрит, что может привести к ложному схватыванию цемента. Очень быстрое схватывание цемента может быть следствием высокого содержания C3A, отсутствия или недостатка гипса, большого содержания щелочей, недостаточного обжига клинкера или чрезмерно высокого содержания свободного оксида кальция (f-CaO) в клинкере.
Равномерность изменения объема цемента - явление, связанное с деформациями цементного теста в процессе его твердения.
При гидратации цемента общий объем системы обычно изменяется. Если указанные изменения являются равномерными или происходят в течение схватывания и твердения цемента, то они не оказывают негативного влияния на качество изделий и конструкций. Если изменения объема наблюдаются после затвердевания цементного бетона, что происходит из-за наличия каких-либо вредных компонентов в цементе, то это сопровождается возникновением внутренних разрушающих напряжений в бетоне, которые приводят к снижению прочности бетонных и железобетонных конструкций, трещинообразованию и даже серьезным авариям. Поэтому равномерность изменения объема цемента является важным показателем его качества. В таблице 1.3 приведены основные факторы, обуславливающие неравномерность изменения объема у наиболее широко используемых портландцементов для ВЦБ. В силу того, что у трех минеральных компонентов цементов, оказывающих наибольшее влияние на равномерность изменения объема цемента, различные скорости гидратации, существуют и различные методы испытаний, которые представлены в таблице 1.3.
Образцы цемента должны быть испытаны в соответствии со стандартными методиками. GB/T 17671 устанавливает метод определения пределов прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 и 28 суток. Классификация видов цемента по прочности представлена в таблице 1.4.
В последние годы практика строительства показала, что после замены в 1999 году стандарта на методы испытании цемента на прочность, стало очевидным существенное изменение качества цемента в нашей стране за счет увеличения тонкости помола и удельной поверхности в целях обеспечения ранней и поздней прочности. Увеличение тонкости помола для повышения прочностных характеристик оказывает влияние и на другие свойства бетона.
Тепловыделение цемента - количество теплоты, выделяемое при гидратации цемента (Дж/г). На тепловыделение цемента влияет множество факторов, в том числе минеральный состав клинкера, тонкость помола цемента, содержание и качество минеральных добавок, водоцементное отношение (В/Ц). температура хранения образцов и т.д. Ho главным образом тепловыделение обусловливается составом и содержанием клинкера. Для уменьшения тепловыделения, как правило, уменьшают содержание C3A в цементе.
Существует несколько методов определения тепловыделения, отличающихся продолжительностью испытаний, методами теплопереноса, применяемыми приборами и т.д. В целом, можно выделить (таблица 1.5): прямой (или метод регенерирования) и косвенный методы (или метод теплорастворения).
При изготовлении ВЦБ используется большое количество вяжущего вещества, поэтому регулирование тепловыделения цемента и вяжущих веществ имеет большое значение для строительства с большим объемом бетонирования. Благодаря очень низкой теплопроводности бетона, при гидратации вяжущих веществ выделяемое тепло сохраняется, и внутренняя температура бетона увеличивается. В результате этого происходит раннее разрушение из-за температурных напряжений. Поэтому выбор цемента с низким тепловыделением дает возможность контролировать абсолютное количество и скорость выделения тепла и оказывает значительное влияние на качество возводимого объекта.
Усадка является одним из важнейших вопросов применения ВЦБ. Решающую роль в развитии усадочных деформаций играет цемент. По своему механизму усадка бетона подразделяется на четыре типа:
1. Контракционная (химическая) усадка имеет место при гидратации цемента. Уменьшение абсолютного объема цементных систем может достигать 7-9%. Основным фактором, влияющим на усадку, является минеральный состав цемента. У портландцемента в возрасте 100 суток значение усадки составляет порядка 0,7 мм/м. Контракционная усадка бетона находится в диапазоне 0,04-0,1 мм/м;
2. Влажностная усадка происходит из-за испарения воды. Усадка при высыхании цементно-песчаного раствора может достигать 4,0 мм/м, усадка при высыхании обычного бетона не превышает 0,3-0,6 мм/м;
3. Температурная усадка имеет место при уменьшении температуры бетона. Коэффициент температурного расширения бетона находится в переделах до (6-12)*10в6 °С; при падении температуры до 20 °C величина усадки составит около 0,12-0,24 мм/м;
4. Карбонизационная усадка. СО2, содержащийся в воздухе, взаимодействует при высокой влажности с продуктами гидратации цемента (Ca(OH)2, продукты гидратации C3S, C3A и AFt), что сопровождается высвобождением воды и приводит к усадке. Карбонизационная усадка сильно зависит от условий хранения образцов - влажности окружающей среды. При хранении образцов при комнатной температуре и относительной влажности 50% величина карбонизационной усадки составляет около 0,4 мм/м. При неравномерной усадке в конструкциях возможно появление трещин, снижающих качество и долговечность зданий и сооружений.
Износостойкость является очень важным показателем для дорожного бетона. Износостойкость - способность материала противостоять абразивным воздействиям при фрикционном проходе и оценивается потерей массы. Износостойкость бетона обусловливается свойствами цементного камня. В свою очередь стойкость цементного камня зависит от вида цемента, вида и содержания минеральных добавок. Чем выше прочность цементного камня, тем больше износостойкость. Износостойкость цемента определяется по JC/T 421 «Метод испытания на износостойкость мелкозернистого цементного бетона» на образцах размером 150х150х35 мм.
Сульфатостойкость бетона зависит от плотности бетона - чем больше пористость цементного камня, тем выше его проницаемость и больше подверженность деструкции под действием неблагоприятных внешних факторов. Минеральный состав цемента имеет большое влияние на сульфатостойкость бетона: содержание большого количества CaO в цементе ухудшает сульфатостойкость, а добавка золы-уноса, шлака, пуццоланов увеличивает сульфатостойкость цементного камня.
Наиболее распространены два метода испытания на сульфатостойкость: по потере прочности и изменению размеров образцов. Для определения прочностных характеристик цементов изготавливают две серии образцов-балочек из цементно-песчаного раствора. Образцы контрольной серии помещают для хранения в чистую воду, а остальные - в раствор сульфата. Через определенный промежуток времени испытывают обе серии образцов на прочность при сжатии. На основе сравнения прочностей двух серий образцов делается вывод о коррозионной стойкости цемента.
В настоящее время в Китае стандартным методом испытания по определению сульфатостойкости является метод, основанный на измерении длины образцов (GB/T 749 «Методы испытаний для определения набухаемости портландцемента в сульфатной среде»). Сущность данного метода заключается в том, что общее содержание гипса (CaSO4*H2O) в цементе в пересчете на SO3 составляет 7 %. При воздействии на образцы сульфатных сред происходит увеличение количества SО4в2-, сопровождающееся набуханием. Определение сульфатостойкости портландцемента при использовании данного метода заключается в измерении изменения размеров образцов-балочек в определенном возрасте.
Читайте также: