Tomsk-kuhnja.ru

Кухни Томска
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент: характеристики, виды и свойства

Цемент: характеристики, виды и свойства

Цементом называют порошкообразное вяжущее вещество, обладающее гидравлическими свойствами. Производится на основе клинкера, в который в качестве присадок добавляются минеральные добавки, содержащие сульфат кальция. Применяется в основном для приготовления строительных растворов и различных бетонов, которые имеют широкую сферу применения. Принципиальное отличие цементного раствора от других минеральных вяжущих – возможность набирания прочности даже во влажной среде, в то время как другим растворам (например, гипсовому), нужен сухой воздух.

Характеристики и свойства цементов

Для различных видов цемента присущи свои, уникальные характеристики, общими из которых считаются следующие свойства:

  • Стойкость цементного камня к коррозии – способность отвердевшего бетона противостоять агрессивному воздействию химических и щелочных сред. Для улучшения коррозиестойкости, при производстве в состав вводятся полимерные компоненты, снижающие пористость бетона.
  • Водопотребность: потребность сухого материала в определённом количестве воды для набирания необходимой подвижности готового раствора, обусловленной техническими условиями применения. При излишках воды в растворе, его поверхность получается недостаточно прочной, склонной к разрушению.
  • Тонкость помола – основная характеристика дисперсности цемента. Определяется количеством сухого остатка на сите после контрольного просеивания. Тонкость помола влияет на прочностные характеристики цементного камня и себестоимость производства.
  • Морозостойкость: устойчивость к отрицательным температурам, а также многоразовому замораживанию и оттаиванию. Качество цемента зависит от количества циклов, которое может выдержать отвердевший раствор без видимых разрушений. Для увеличения долговечности бетона используются различные минеральные присадки, увеличивающие его морозостойкость.
  • Прочность и предел прочности раствора определяется усилиями (измеряются в МПа), которые необходимо приложить для разрушения опытного образца. В зависимости от этого показателя цемент подразделяется на марки от М300 до М600. Для специальных объектов применяется продукция марки 700 или 1000.
  • Время схватывания определяется началом и окончанием отвердевания раствора. Этот показатель зависит от вида цемента, минеральных компонентов и модификаторов, входящих в состав, а также температурных и влажностных условий.

Выбор цемента: на какие характеристики обратить особое внимание

Все строительно-технические свойства цементов важны при проведении любых работ. Поэтому с уверенностью обозначить наиболее важные характеристики невозможно. Выбор производится по совокупности свойств и характеристик, наиболее полно подходящих для выполнения конкретных строительных или других задач. Именно поэтому существует довольно большое количество различных цементов, как общего, так и специального назначения.

Совет! При выборе цемента обращайте внимание на дату изготовления и фасовки, так как со временем порошкообразный материал слёживается до образования комков, вследствие чего ухудшаются его свойства.

Виды цементов

Классификация цементов на виды осуществляется в зависимости от вида клинкера и дополнительных компонентов, использующихся при изготовлении. Состав также влияет и на основную сферу применения.

Портландцемент

ПЦ – самый распространённый вид строительного материала, имеющий несколько разновидностей. Изготавливается из портландцементного клинкера, основой которого является двух и трёхкальциевый силикат, а также оксиды кремния и кальция.

ПЦ применяется в строительстве для изготовления отделочных и кладочных растворов, приготовления пенобетона, производства ж/б сборных и монолитных конструкций общего назначения.

Быстротвердеющий портландцемент

Одной из разновидностей ПЦ считается быстротвердеющий (БПЦ) материал, в состав которого кроме портландцементного клинкера входят минеральные компоненты, обеспечивающие интенсивный набор прочности на начальном этапе отвердения.

БПЦ применяется при производстве ж/б конструкций без пропаривающих камер, а также при скоростном (безостановочном) темпе строительства для приготовления кладочного раствора.

С гидрофобирующими добавками

Разновидность ПЦ с высокими водонепроницаемыми свойствами, которые достигаются путём введения в состав таких гидрофобных компонентов, как олеиновая кислота, асидол, мылонафт и так далее. Благодаря этим добавкам на поверхности цементного камня образуется гидрофобная плёнка, которая уменьшает гигроскопичность а, следовательно, влагопоглощающие свойства бетона.

Такие присадки используются при изготовлении раствора для фундаментов, ж/б конструкций, эксплуатируемых во влажных и мокрых условиях, в воде или когда есть угроза подтопления.

Цемент с ПАД

Поверхностно-активные добавки вводятся в состав в процессе помола. При перемешивании, ПАД образуют на зёрнах цемента тончайшую плёнку, предотвращающую сцепление частиц между собой. Это придаёт готовому раствору хорошую подвижность и пластичность, делает его удобоукладываемым.

Такой раствор применяется при создании сложных архитектурных конструкций, рельефных композиций, отлива декоративных элементов.

Тампонажный

Белитокремнезёмистый и низкогигроскопичный цементы изготавливаются с применением различных присадок, увеличивающих текучесть жидкого раствора, скорость схватывания и его прочность после окончательного застывания.

Применяются для защиты от грунтовых вод нефте- и газодобычных скважин методом их тампонирования.

Белый

Повышенное содержание таких силикатных и глинозёмистых компонентов, как глина, белый диатомит, каолин, известняк без окислов железа и марганца придают цементу белого оттенка. В процессе производства разогретый клинкер подвергают резкому охлаждению водой, что позволяет повысить белизну продукции.

Белый цемент используется при производстве искусственного камня, различных декоративных сухих смесей, изготовлении скульптур и других декоративных изделий, а также для устройства наливного пола.

Цветной

Если в белый цемент добавить сухой цветовой пигмент, получается цветной материал. Этот способ позволяет добиться практически любого оттенка и насыщенности раствора. Ещё один способ получения цветного портландцемента – технологический обжиг сырья. При определённой температуре клинкер меняет цвет на зелёный, жёлтый и чёрный. Особенность цветного продукта – большая усадка, выпадение солей и медленное затвердевание. Поэтому в раствор обычно добавляются пластификаторы и наполнители.

Применение цветных составов – оформление скульптур, декоративная штукатурка, производство цветной плитки и другие сферы.

Пуццолановый

Этот вид продукции включает в свой состав до 30% минеральных добавок и активные компоненты, которые вступают в химическую реакцию с цементом. Такие добавки делают готовый бетон стойким к сульфатам и пресной воде, а при изготовлении изделий автоклавным методом – очень прочным.

Изделия их пуццоланового цемента чаще всего используются при строительстве подземных или подводных коммуникаций и сооружений, так как они обладают слабой морозостойкостью.

Шлаковый

Гидравлические вяжущие, входящие в этот вид материала, изготавливаются из помолотых шлаков доменных печей и некоторых активизаторов. Железобетонные конструкции, изготовленные из шлакового цемента, отличаются высокой прочностью, а раствор применяется для кладки фундаментов и других конструкций с несущими функциями.

В зависимости от применяемых активизаторов, выделяют два основных вида продукции на основе доменного шлака:

  1. ШПЦ: продукт с добавлением портландцемента и гипсового наполнителя. Шлакопортландцемент отличается медленно нарастающей прочностью, низкой экзотермией и устойчивостью к агрессивным средам. Применяется при строительстве портов и других гидротехнических сооружений.
  2. ИШЦ: материал с добавлением извести, может включать небольшое содержание гипса и портландцемента, что улучшает его прочностные характеристики. Известково-шлаковый материал применяется для изготовления низкомарочного бетона, устойчивого к воздействию пресной воды.

Глинозёмистый

Изготовляется из известняка и других видов сырья, богатых глинозёмом. Помолотое сырьё подвергается термической обработке, поэтому цемент имеет тёмно-коричневый и даже чёрный оттенок. При приготовлении раствора требуется на 10% больше воды, чем для обычного портландцемента. При застывании выделяет тепло.

Читайте так же:
Известково цементный раствор вес

Глинозёмистый материал используется при проведении зимних строительных работ, аварийного строительства, ремонта мостов, подземных и других коммуникаций. Благодаря высокой огнестойкости, применяется в качестве кладочного раствора при возведении печей, каминов, дымоотводных и вентиляционных каналов.

Расширяющийся

Этот вид цемента обладает уникальной способностью расширяться в процессе твердения. Приращение объёма происходит благодаря химической реакции между вяжущим веществом и специальной добавки. В качестве вяжущего применяется глинозёмистый цемент, гипс, портландцемент и алюминат кальция. Раствор отличается быстрой схватываемостью (в зависимости от вяжущего, от 10 до 30 минут), отличной водонепроницаемостью и прочностью.

Расширяющиеся цементы применяются для изготовления ж/б труб и других изделий, эксплуатация которых предусматривает постоянный контакт с влагой, а также при ремонте различных гидротехнических сооружений и для создания водонепроницаемых швов в строительных конструкциях.

Особенности маркировки

Чаще всего цемент фасуется в мешки по 25 и 50 кг из крафт-бумаги, на которые наносится соответствующая маркировка.

1. Прежде всего, указывается нормативный документ, согласно которому произведён данный вид цемента.

2. Класс цемента по прочности на сжатие: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5, означающий максимальное давление в МПа, которое может выдержать опытный образец.

3. Состав входящих компонентов обозначается римскими цифрами:

  • I – портландцемент;
  • II – портландцемент с минеральными добавками;
  • III – шлакопортландцемент;
  • IV – пуццолановый;
  • V – композиционный цемент.

4. Маркировка цемента по видам производится следующими буквенными обозначениями:

  • ПЦ – портландцемент;
  • БЦ – белый;
  • ВРЦ – водонепроницаемый расширяемый;
  • СС – сульфатостойкий;
  • ПЛ – пластифицированный;
  • ШПЦ – шлакопортландцемент;
  • ГФ – гидрофобный.

5. В зависимости от скорости набирания цементом прочности, наносится следующая маркировка:

  • ЦЕМ I – цемент с максимальной скоростью набора прочности. 50% от проектной прочности набирается меньше чем за 48 часов. Может содержать не более 5% добавок.
  • ЦЕМ II – содержит от 6 до 35% добавок, влияющих на скорость затвердевания раствора. Чем больше добавок, тем медленнее происходит схватывания.
  • ЦЕМ III – шлакопортландцемент с нормальной скоростью схватывания. Содержит добавок от 36 до 65%.
  • ЦЕМ IV – цемент пуццолановый. Имеет среднюю скорость твердения. Содержит различных добавок от 21 до 35% от общей массы.
  • ЦЕМ V – цемент на основе композиционного сырья со средней скоростью твердения. Содержит небольшое количество дополнительных компонентов (11–30%).

Способы производства цемента

Технология получения цемента включает в себя два этапа:

  1. Получение клинкера. Минеральное сырьё, добытое различными методами, проходит дробилку, где разбивается на куски около 10 см в диаметре. После этого все компоненты, необходимые для производства смешиваются и обжигаются до получения однородной спёкшейся массы: клинкерных шариков.
  2. Перемалывание клинкера в порошок. В клинкерный порошок вводятся дополнительные компоненты, входящие в состав данного вида цемента, после чего производится их перемешивание и дополнительный помол.

В зависимости от физическо-технических характеристик исходного сырья, производство цемента осуществляется по одной из трёх технологий:

  1. Мокрый метод используется при изготовлении цемента из глины, мела и железосодержащих наполнителей. В результате помола сырья в воде, образуется шихта, которая подаётся в барабанные печи. В начальной стадии лишняя влага из шихты испаряется, после чего производится высокотемпературный обжиг. На выходе из печи получают клинкерные шарики, которые затем перемалываются в порошок.
  2. Сухая технология отличается тем, что сырьё перемалывается и подаётся в печь в сухом состоянии.
  3. Комбинированный способ производства может осуществляться двумя методами:
    1. сырьё готовится в воде, а полученная шихта фильтруется от воды, после чего подаётся в печь на обжиг;
    2. сухое сырьё измельчается, после чего увлажняется до образования влажной шихты, которая и отправляется на обжиг.

    В связи с высокими энергозатратами при использовании мокрого метода, большинство производителей применяют сухую технологию производства цементного порошка.

    Технические стандарты

    Технические условия, свойства, характеристики, сферы применения, классификация и другие аспекты регламентируются следующими документами:

    Основные производители

    Цемент является востребованным строительным материалом, поэтому его производство налажено практически во всех крупных промышленных регионах России. Рассмотрим наиболее крупные предприятия.

    «Евроцемент груп» – крупнейший в России холдинг, специализирующийся на производстве строительных материалов. Холдинг насчитывает 16 заводов по производству цемента, расположенных в различных регионах России, а также в странах ближнего зарубежья.

    ОАО «Новоросцемент» – крупный отечественный производитель цемента, в 2017 году отмечающий 135 лет со дня образования. Мощности завода позволяют выпускать около 5,7 миллиона тонн цемента, отвечающего международным стандартам качества.

    ОАО «ХК „Сибирский цемент“» – цементная компания, входящая в пятёрку крупнейших производителей России. Несмотря на молодость компании (основана в 2004 году), мощности позволяют производить до 5,3 млн тонн цемента.

    «Себряковцемент» – компания начала свою историю с ввода в эксплуатацию цементного завода в г. Михайловке в 1953 году, проектная мощность которого составляла 600 тысяч тонн продукции. В наши дни завод полностью модернизирован и рассчитан на выпуск 4,06 млн. т./год, что составляет около 5% всего производства цемента в России.

    Добавки для цемента это

    Toggle navigation

    Ремонт в регионах

    Портландцементом называют вяжущее вещество, твердеющее в воде (лучше всего) или на воздухе, в составе которого преобладают силикаты кальция. Продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом.

    По масштабу производства и применения этот цемент занимает первое место среди всех вяжущих веществ.

    Это продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания тщательно-дозированной сырьевой смеси, содержащей углекислый кальций, и глину, или же естественного сырья соответствующего состава (известковых мергелей).

    Допускается добавка к цементному клинкеру при помоле: до-15% гранулированных доменных шлаков или активных минеральных (кремнеземистых) добавок, либо до 10 % инертных добавок (известняка, песка).
    Дли получения цемента высокого качества необходимо, чтобы, его химический состав, а следовательно, и состав сырьевой смеси были устойчивы. Обычные пределы колебания химическою состава этого цемента (клинкера) следующие:

    Окись магния и ангидрид серной кислоты являются примесями, снижающими качество цемента; содержание их в цементе не должно превышать: MgO — 4,5 % и SO3—3%.

    Поэтому в сырье для портландцемента не Должно быть значительных примесей MgCO3 и соединений серы.

    Для производства силикатного цемента пригодно сырье, содержащее около 75—78%) СаСОз и 25—22%, SiOa+AI2Oa+Fe2O3.

    Такой состав имеют некоторые природные известковые мергели.
    Однако в природе не так часто встречаются горные породы, всем указанным требованиям. Поэтому приходится применять и искусственные сырьевые смеси двух, а иногда и трех различных горных пород.

    Для приготовления такой смеси необходимо брать основное сырье с большим содержанием углекислого кальция (чистый известняк, мергелистый известняк, мел); другой составной частью должна быть глина или мергель, глинистый мергель, известковая глина.
    При производстве портландцемента можно применять как плотный известняк, так и рыхлый мел; вид сырья отражается на выборе оборудования.
    Вместо глины или для частичной ее замены можно использовать другие горные породы, тоже содержащие SiO2, Аl2О3 и Fe2O3 (например, глинистые сланцы, диатомит, трепел), а также отходы различных производств: доменные шлаки, золу горючих сланцев и т. п.

    Предварительно добавку высушивают. Содержание ее составляет 20—50% от веса смеси.

    Для изготовления этого цемента следует применять клинкер повышенного качества. При помоле для регулирования схватывания цемента к нему добавляют, как и обычно, двуводный гипс. На производство этого цемента расходуется меньше топлива, и себестоимость его ниже, чем обыкновенного цемента.

    Свойства цемента

    Пуццолановый портландцемент светлее, чем обыкновенный цемент. Удельный вес (около 2,8—2,9) и объемный вес его меньше, чем у обыкновенного цемента. При одинаковой весовой дозировке пуццолановый портландцемент дает более высокие выход и плотность теста, раствора и бетона, чем обыкновенный цемент, вследствие чего растворы и бетоны получаются более водонепроницаемыми. Чтобы получить тесто нормальной густоты, в пуццолановый портландцемент нужно добавлять больше воды (до 30—40%), причем он образует более вязкую смесь, чем обыкновенный цемент.

    В силу этого понижается одвижность бетонных смесей; во избежание такого явления приходится немного (на 5—10%;) увеличивать расход цемента в бетоне или вводить пластифицирующую добавку.
    Тонкость помола, сроки схватывания и равномерность изменения объема у описываемого цемента должны быть такие же, как и у обыкновенного цемента; практически же схватывание происходит медленнее.

    Марки пуццоланового портландцемента

    В зависимости от прочности пуццолановые портландцемента бывают пяти марок: 200, 250, 300, 400 и 500. Наши заводы выпускают этот цемент для строительства крупнейших гидротехнических сооружений.

    Для данного цемента согласно ГОСТ предел прочности при сжатии и растяжении образцов из стандартного раствора жесткой консистенции с нормальным песком в пропорции 1 :3 (по весу) должен быть не ниже величин, приведенных в таблице 1.

    Предел прочности при сжатии и растяжении в кг/см2

    пуццолановые добавки в цемент

    По новому методу при переходе на испытание образцов из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки от 150 до 300; предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже виличин, приведенных в табл 2

    Предел прочности при сжатии и изгибе кг/см2

    пуццолановый портландцемент свойства

    В первые дни и недели после затворения водой пуццолановый портландцемент твердеет медленнее, чем без гидравлической добавки. После шестимесячного твердения в воде этот цемент обычно приобретает такую же прочность, что и цемент (из того же клинкера) без добавки.

    Пуццолановый портландцемент выделяет меньше тепла при твердении, чем обыкновенный цемент. Это благоприятствует возведению массивных сооружений, но затрудняет зимние бетонные работы, так как может потребоваться искусственный прогрев бетона.

    Отличительная особенность цемента

    Отличительная особенность данного цемента что свободная гидроокись кальция, выделяющаяся при твердении портландцемента, соединяется с активным кремнеземом добавки и образует с ним гидросиликат кальция, почти нерастворимый в воде, по реакции:
    Ca(0H),+Si02+вода=Ca0 — Si02 — nH20.

    Связывание большей части свободной гидроокиси кальция приводит к тому, что хорошо затвердевший пуццолановый порnландцемент не выщелачивается пресной водой и при соответствующем составе клинкерной его части не разрушается под действием морских и других минерализованных вод.

    пуццолановый портландцемент применение

    Если содержание трехкальииевого алюмината в клинкере такого цемента не более 8%, то цемент называется сульфат о стойким пуццолановым портландцементом; в нем не образуется цементная бацилла. Поэтому его долговечность в морских и других минерализованных водах во много раз превышает долговечность обыкновенного портландцемента. Однако этот цемент, так же как и обычный, подвержен вредному действию свободных кислот (в том числе углекислоты) и концентрированных растворов магнезиальных солей.

    Применение пуццоланового портландцемента

    Примененять пуццолановый портландцемент целесообразно в тех случаях, когда необходима повышенная физико-химическая стойкость бетона и обеспечено хорошее его твердение во влажной среде, а именно:

    • при устройстве подводных, подземных и внутренних частей гидротехнических сооружений в морской и пресной воде (молов, набережных, доков, плотин, шлюзов и т. п.);
    • в канализационных и водопроводных сооружениях;
    • при строительстве туннелей и других подземных сооружений, при проходке шахт и т. п.;
    • при устройстве оросительных и осушительных сооружений, в особенности в солончаковых и заболоченных почвах;
    • при кладке фундаментов и стен подвалов жилых и промышленных зданий, если они находятся под действием грунтовой воды, содержащей вредные для обыкновенного цемента примеси
    • при изготовлении бетонных изделий на заводах с применением пропаривания

    Нецелесообразно применять такой цемент в надземных железобетонных сооружениях; быстрое высыхание может приостановить твердение цемента и вызвать повышенную усадку.

    Там, где особенно сухо, пуццолановый портландцемент использовать не следует. Нельзя применять этот цемент в частях сооружений, находящихся в переменных условиях увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания. Здесь необходимо применять портландцемент обыкновенный или сульфатостойкий.

    К группе пуццолановых цементов принадлежат цементы, изготовляемые путем совместного помола или тщательного смешивания обыкновеного портландцемента (реже — извести) с активной минеральной (чаще всего — кремнеземистой) добавкой. Выпуск цементов с этими добавками составляет у нас около 10% общего выпуска всех цементов. Производств цементов еще более расширилось в связи с возведением крупнейших гидротехнических сооружений на Волге, Днепре и др

    Активные минеральные добавки для пуццолановых цементов

    Активными минеральными добавками называют тонко молотые вещества, которые, будучи смешаны с известью, придают ей способность после предварительного твердения во влажном воздухе твердеть затем в воде.
    Эти же добавки, введенные в состав обыкновенного портландцемента, связывают свободную гидроокись кальция, выделяющуюся при твердении цемента, переводят ее в нерастворимый силикат кальция и таким образом повышают стойкость цемента по отношению к действию пресных и минерализованных вод.
    Размолотые и смешанные с водой активные добавки (главным образом кремнеземистые) сами по себе не твердеют и этим отличаются от другой добавки доменного основного шлака.
    В древности на территории нашей страны применялась простейшая активная добавка к извести молотый кирпич.

    В древнеримском строительстве для морских сооружений применяли вулканическую рыхлую породу пуццолану, добавляя ее к извести. Отсюда и возникло название для активных добавок пуццоланические, а для цементов с этими добавками — «пуццолановые».

    фото пуццолановый портландцемент

    В Риме применяли и толченый кирпич. Значительно позднее в Западной Европе начали применять другую природную добавку трасс. В дореволюционной России добавки толченый кирпич, доменный шлак и привозные добавки (пуццоланы) применялись в ограниченном количестве.

    Активные минеральные добавки широко применяются. Большинство добавок дешевы и не требуют обжига, они улучшают стойкость цемента в агрессивных водах.
    По химическому составу и свойствам эти добавки относятся к кислым, так как в них преобладают соединения SiO2 и Аl2О3. Состав их (в%) удовлетворяет следующему условию:
    CaO+MgO : SiO2+Al2O3 меньше 1

    Часть кремнезема и глинозема, содержащихся в добавках, растворяется в щелочах и поглощает известь, увеличиваясь в объеме; эту часть кремнезема (глинозема) называют растворимым или активным кремнеземом (глиноземом).

    Добавки делятся на природные (естественные) и искусственные.

    Природные (естественные) добавки для пуццолановых цементов

    Природные добавки бывают осадочного и вулканического происхождения.
    Добавки осадочного происхождения состоят главным образом из аморфного кремнезема. К ним относятся горные породы диатомит и трепел.

    Твердую разновидность трепела называют опокой. Имеется много месторождений диатомита и трепела, используемых цементной промышленностью (в Брянской, Московской, Саратовской и других областях).

    Добавки вулканического происхождения получают путем помола трассов, туфа, пемзы и пеплов. Вулканические добавки содержат растворимого кремнезема меньше, чем осадочные.
    Трассы плотные, камневидные породы, богатые кремнеземом. Наиболее известен Карадагский трасс в Крыму.

    Искусственные добавки для пуццолановых цементов

    К искусственным активным добавкам относятся:

    1. Глинистые материалы, измельченные в тонкий порошок:

    • а) цемянки, т. е. кирпичный бой или бой глиняных изделий; эти материалы обладают низкой активностью и в настоящее время мало применяются;
    • б) глинит глина, обожженная при температуре, обусловливающей наиболее сильное проявление ее активны свойств, и размолотая; обычно оптимальная температура обжига составляет 650—800°.

    Цемянки и глинит не придают портландцементу стойкости по отношению к действию минерализованных вод. Поэтому их можно применять только в составе цемента, предназначенного для бетонных сооружений в пресной воде.

    2. Кислые доменные шлаки

    3. Кремнеземистые отходы (устаревшее название — сиштоф), богатые активным кремнеземом, получают при извлечении глинозема из глины в производстве сернокислого алюминия. Это одна из наиболее активных добавок в том случае, если она не загрязнена примесями

    4. Кислые золы золы некоторых видов топлива, в составе которых преобладают кремнезем и глинозем: зола бурых углей; торфяная зола, зола горючих сланцев

    5. Горелые породы получившиеся в результате подземного выгорания угольных пластов (так называемый глиеж ) или горелые шахтные породы в отвалах угольных шахт.

    5 лучших марок пластификаторов для бетона

    Строительные и ремонтные работы сегодня трудно представить без бетона. Им пользуются как профессионалы, мастера-новички, так и простые обыватели. В последнем случае обидно, когда знаний в деле не хватает, и после ресурсозатратного, длительного, трудоемкого процесса бетонирования искусственно полученный каменный материал начинает трескаться, раскалываться, крошиться. Почему это происходит? На данный вопрос специалисты знают точный ответ: цементному составу недостает эластичности. Чтобы избежать последствий таковой нехватки, необходимы особые смеси.

    Пластифицирующие добавки

    Пластификатор – химический состав, направленный на модификацию смеси, в результате чего ее эксплуатационные характеристики значительно улучшаются. Вводя в раствор ту или иную присадку, можно одновременно достичь не только повышения его пластичности, но и:

    • усиления контакта с металлической арматурой, сведения риска ее коррозии до нуля;
    • увеличения стойкости к температурным скачкам;
    • упрочнения вследствие сокращения пористости;
    • снижения концентрации влаги, что предотвращает саморазрушение бетона, минимизирует усадку из-за гидратации;
    • повышения подвижности цементной смеси, благодаря чему кладка блоков упрощается, формы легче заполняются составом;
    • продления годности уже готового раствора;
    • недопущения растрескивания, расслоения, образования высолов – солевого налета, что выкристаллизовывается из воды.

    Используя пластифицирующие вещества для цемента, допускается существенно ускорить процесс высыхания и схватывания. Со снижением степени влагопоглощения увеличивается его морозостойкость, а расход воды – уменьшается.

    Каких видов бывает?

    Специалисты группируют пластификаторы по составу, ведь именно активными ингредиентами определяется, каково будет модификационное воздействие. В качестве действующих компонентов могут выступать соли карбоновых кислот (карбоксилаты), лигносульфонаты, кремниевые соединения, меламин, различные ПАВ. Однако строителям проще ориентироваться по принципу работы:

    1. уплотняющие – избавляя от мелких воздушных пузырей, делают бетон более прочным, а заодно водоустойчивым и эластичным;
    2. каталитические – ускоряют схватывание цемента, что актуально, когда необходимо сжать сроки строительства/ремонта; часто используют зимой для минимизации энергозатрат на прогрев монолита;
    3. воздухововлекающие – будучи специально вспенивающими веществами, они способствуют получению поризованного материала, который характеризуется меньшей прочностью, но повышенной стойкостью к морозам и термическим деформациям;
    4. антифризовые – подходят для работ с очень низкими температурами, когда нормальная гидратация замедляется или вовсе останавливается; свойства антифриза дают воде успеть полноценно прореагировать со смесью.

    Преимущество пластификаторов

    Уместна классификация пластификаторов и по эффективности. По данному параметру их насчитывается 4 вида:

    1. суперсильные – довольно действенные, но токсичные вещества на базе продуктов конденсации нафталина, фенолов, серной кислоты, формальдегида, сульфата натрия; повышают пластичность с уровня П1 до П6;
    2. сильные – работают на основе акриловых полимеров и солей; способны увеличивать подвижность цементной смеси с марки П1 до П4 и придавать ей свойство тиксотропности – несползания при нанесении на вертикальные поверхности;
    3. средние – активным ингредиентом здесь является лигносульфонат технический (ЛСТ); он повышает пластичность на 2 уровня (при стартовом показателе П1 строительный состав приобретает марку П3); с такой добавкой монолиты славятся хорошей гидрофобностью, устойчивостью к разрушительным соединениям серы и хлора, а потому это подходящий вариант для заливки фундаментов/подземных сооружений своими силами;
    4. слабые – в их основе лежат вещества органического происхождения – метилселиконаты щелочных металлов (натрия, калия, фтора); добавляя подобные пластификаторы в цементный раствор, можно достичь увеличения эластичности лишь на 1 пункт; зато с ними существенно преумножаются гидроизоляционные характеристики.

    Суперпластифицирующие составы способствуют упрочнению, а также они позволяют снижать расход цемента.

    Применение пластифицирующей эмульсии

    Обзор самых востребованных добавок

    1. Mapei Planicrete.

    Это добавка на латексной основе идеально подходит для цемента, портландцемента, идущего на приготовление стяжек, шпатлевок, штукатурок. С ней материал становится более прочным на изгиб, повышается его адгезия. Выпускается весом 10 и 25 кг. Но сравнительно недавно производитель стал расфасовывать продукцию и по 5 кг, что удобно при работе с небольшими объемами.

    2. Sika Mix Plus.

    Представляет собой стабилизирующую, воздухововлекающую смесь для бетонов, цель которой – обеспечить длительную сохранность подвижности растворов, предотвратить трещинообразование. Успешно борется с белыми разводами – высолами и сокращает расход при том же объеме работ. Продается емкостью 5 и 0,9 л.

    3. Coral MasterTherm.

    Специализированный высокодейственный состав, необходимый для упрочнения, увеличения подвижности и растекаемости. Уменьшая количество воздушных пор, Coral MasterTherm ускоряет процесс твердения, усиливает сопротивление к агрессивным факторам и снижает расход добавляемой воды. Выпускается объемом 1, 5 и 10 л.

    Пластификаторы Sika и Coral MasterTherm

    Предназначен для изготовления высококачественных штукатурных и кладочных смесей. Ускоряет схватывание в температурном диапазоне от -5 до +35°C и снижает раствороотделение в 2 раза. По отзывам мастеров, Хардпласт лучше всего подходит для строительства и ремонта своими руками, поскольку не содержит вредных сульфатов, формальдегида, фенола, ЛСТ. Купить пластифицирующую добавку для бетона можно в канистре 10 л или бидоне 50 л.

    5. Суперпластификатор С-3.

    Основная особенность – приводить бетон в подвижное состояние. Также модификатор упрочняет конструкцию, а объем затрачиваемого цемента сокращает до 25 %. Стандартная расфасовка С-3 – 10 кг.

    Пластификаторы Mapei и С-3

    Поскольку данные добавки имеют порой немалую цену, стоит обратить внимание, как приготовить пластификаторы своими руками. Если нужно замедлить процесс гидратации, то в смесь допускается добавить стиральный порошок, заранее разбавленный водой (в расчете 100-150 г на мешок цемента). Чтобы самому повысить продолжительность твердения бетона, можно воспользоваться шампунем или жидким мылом. Их включают в портландцемент, исходя из соотношения: 0,2 л идет на 50 кг стройматериала.

    Добавки для цемента это

    В связи с ростом дефицита цемента, уменьшением ресурсов высококачественного сырья, увеличивающимся объемом производственных отходов и обострением экологической проблемы повышается актуальность применения различных дисперсных минеральных добавок (МД) при изготовлении цементов и бетонов.

    Цель исследования. Для рационального использования минеральных добавок большое значение имеет достоверная оценка их эффективности.

    Материалы и методы исследования

    Среди действующих методов физико-механических испытаний метод, отвечающий ГОСТ 310.1-76 [1], не учитывает специфику поведения МД в сочетании с портландцементом. Предусматривает способы определения некоторых характеристик (например, водостойкости), неприемлемые для отдельных видов добавок, не позволяет оценить добавки-наполнители, хотя они также могут быть эффективны [2]. В подходе к испытаниям по методу Л.Я. Гольдштейна и др. [3] значительно завышено отношение минеральные добавки: портландцемент, искусственно затрудлена дисперсность МД. Стандартные методы [1 и 4] не учитывают особенностей бетонов.

    Предварительно проведенные опыты показали, что оценка эффективности использования МД на экономии цемента, достигаемой для получения бетонной смеси и бетона с заданными характеристиками, не является однозначной, в том числе зависит от вида и химико-минералогического состава и других характеристик используемого цемента. Иллюстрацией могут служить данные, полученные при испытаниях бетонов на различных цементах с минеральными добавками вулканического происхождения. Влияние вида цемента на эффективность использования минеральных добавок в пропаренных бетонах показано в табл. 1.

    Вид исходного цемента

    Количество добавки в исходном цементе, %

    Удельная экономия портландцемента Эц при введении минеральных добавок

    Примечание. ПЦ – портландцемент, ПЦД – портландцемент с минеральной добавкой, отделенной при помоле цемента.

    Так при использовании портландцементов с добавками (ПДЦ), введенными при помоле цемента (ангарский ПЦД, с 16–20 % золы – уноса, и брянский ПЦД с 8–10 % трепела), отмечена меньшая эффективность минеральных добавок, дополнительно вводимых в бетонную смесь, важно при применении бездобавочных портландцементов. В свою очередь, среди последних преимущества имеет Воскресенский [1], что, вероятно, связано с повышенным содержанием в нем щелочей (около 1,5 %), в том числе более 40 % быстрорастворимых (в виде сульфатов), активизирующих частицы вулканического стекла. Плохая же совместимость МД с белгородским ПЦ связана, очевидно, с пониженным содержанием R2O в клинкере (менее 0,45 %).

    Эффективность минеральных добавок, вводимых в бетонные смеси, в значительной степени зависит также от отношения Ц/В, расхода цементного теста, зернового состава песка. Поэтому даже при использовании конкретных сырьевых материалов эффективность МД в бетоне необходимо оценивать по результатам подбора не одного состава бетона, а с варьированием как минимум на трех уровнях значений Ц/В к расходу добавки. Не исключает этой необходимости и оперирование с часто используемым показателем цементирующей эффективности МД [5].

    Вместе с тем для предварительной оценки и сопоставления различных МД, а также для выбора наиболее эффективных из них является выработанная нами упрощенная оценка, которая базируется на испытаниях эталонного состава бетона при фиксированном содержании МД в цементе. Основные положения такой оценки заключаются в следующем.

    1. Исходным материалом служат портландцемент М400 или М500 второй группы с активностью при пропаривании по ГОСТ 22236-85, речной кварцевый песок и гранитный щебень фракций 5–10 и 10–20 мм в соотношении 2:3 по массе. Так как с изменением крупности песка и содержания в нем тонкодисперсных фракций изменяется эффективность МД, эти показатели следует сохранять постоянными: Мц = 1,8 ± 0,1; содержание фракции менее 0,14 мм – 8 ± 2 %.

    2. Содержание МД в смешанном цементе – максимальное по ГОСТ 22266-76, т.е. 30 % по массе для добавок осадочного происхождения и близкой к ним по свойствам добавки силикатной пыли (отхода производства ферросилиция) и 40 % по массе для всех остальных добавок. При этом достаточно ярко проявляется эффект МД и в большинстве случаев обеспечивается минимально допускаемый расход портландцемента в бетоне исходя из условий сохранности арматуры.

    3. В качестве эталонного выбран состав с соотношением цемент (ПЦ + МД):песок: щебень, равным 1:2:3,5 по массе, из которого приготовляют смеси умеренной подвижности (ОК = 4 ± 1 см). При переходе к более жирным составам (например, 1:1,5:3) эффективность МД проявляется в меньшей степени. Это соответствует общей закономерности, по которой в первую очередь по мере возрастания Ц/В, увеличения расхода цементного теста в бетоне, повышения содержания тонкодисперсных фракций в заполнителях (менее 0,14 мм), снижения пустотности песка наблюдается уменьшение эффективности действия МД.

    4. Заданную удобоукладываемость обеспечивают регулированием расхода воды, причем этот способ позволяет лучше различать добавки по качеству (в частности, по различной водопотребности).

    5. Из бетонных смесей на основе портландцемента, а также на основе портландцемента и исследуемой добавки изготовляют по 9 кубов с ребром 10 см. Из них 6 кубов пропаривают по режиму 2 + 3 + 6 + 2 ч при 80 °С, причем 3 куба испытывают на сжатие через 1 сутки после изготовления, а еще 3 – в возрасте 28 суток последующего нормального твердения. Три куба постоянно хранят в нормальных условиях и испытывают через 28 суток.

    Следует отметить, что испытания кубов после пропаривания позволяют в наибольшей степени выявить различия между добавками по эффективности и в определенной степени могут служить в качестве ускоренного метода для сравнительной оценки МД. 28-суточные испытания после пропаривания дают возможность получить более достоверное представление об эффективности МД в сравнении с портландцементом, поскольку последующее после тепловлажностной обработки твердение бетона только на портландцементе в ряде случаев протекает более интенсивно, нежели бетонов, содержащих МД.

    6. В качестве показателей эффективности МД принимают удельную экономию портландцемента Эц на единицу прочности бетона эталонного состава, достигаемую при возведении единицы массы добавки:

    sigitova01.wmf

    где n – доли добавки в смешанном вяжущем (в долях единицы); Ц и Ц? – расходы портландцемента в бетонах соответственно без добавки и с минеральной добавкой; R и R? – значения прочности бетона при сжатом соответственно без добавки и с минеральной добавкой.

    Результаты исследования и их обсуждение

    На основе такого подхода сделана оценка ряда МД, различающихся по природе и по другим характеристикам, причем использованы добавки как естественной дисперсности золошлаковые отходы, силикатная пыль), так и специально размолотые до дисперсности: характерной для измельчения материалов для измельчения материалов в шаровых мельницах. На основе полученных данных предложена классификация минеральных добавок.

    Использование показателя Эц позволяет разграничить минеральные добавки по свойствам и эффективности применения в бетоне стандартного состава (табл. 2).

    Удельная экономия цемента в бетонах, твердевших в условиях

    28 суток после тепло-влажностной обработки

    28 суток нормального твердения

    Основной доменный шлак

    Высококачественный перлит Ягоднинского месторождения

    Отходы производства ферросилиция

    Зола-унос Ладыженской ГРЭС

    Высококальциевая зола-унос Новосибирской ТЭС

    Домолотая зола Павлодарской ТЭС

    Зола Павлодарской ТЭС

    Домолотая зола Воркутинской ТЭС

    Вулканический шлак Козельского месторождения

    Вулканический туфобазальт Святогорского месторождения

    Зола Воркутинской ТЭС

    Молотый кварцевый песок

    Перлит Ягоднинского месторождения

    Примечание. В качестве исходного вяжущего использовали Воскресенский ПЦ.

    Степень эффективности МД

    Показатель эффективности Эц

    Характеристика наиболее распространенных минеральных добавок различной эффективности

    водопотребность бетонной смеси стандартного состава с МД и водопотребность смеси на ПЦ

    механизм проявления химической активности МД

    характеристика химической активности МД

    пуццоланический или отсутствует

    По эффективности действия МД могут быть разделены на эффективные (трех групп): с Эц ? 0,1 и неэффективные с Эц < 0,1 (табл. 3).

    Дальнейшее рассмотрение классификации МД основывается в первую очередь на испытаниях пропаренных бетонов, в которых эффективность добавок, как правило, проявляется более заметно.

    К первой группе – высокоэффективных МД – относятся добавки, характеризуемые Эц > 0,7, главным образом доменные гранулированные шлаки, причем для исследованных основных шлаков достигнутое значение Эц ? 1 свидетельствует о практической равноценности их портландцементу или даже о некотором превосходстве над ним. Высокая эффективность подобных добавок обусловлена низкой их водопотребностью (порядка 95 % в сравнении с бетонной смесью стандартного состава на портландцементе) и высокой гидратационной активностью (степень гидратации основных шлаков после пропаривания по данным экстракционного анализа достигает 20 % и более [6]. К этой же группе могут быть, по-видимому, отнесены тонкодисперсные белитовые шламы и электротермофосфорные шлаки.

    Ко второй группе относятся МД, обеспечивающие Эц = 0,4–0,7 и объединяющие широкий спектр искусственного (различные виды топливных зол, силикатная пыль) и природного происхождения (в частности, осадочные горные породы – диатомит). Эффективность их изменяется в широких пределах в зависимости от механизма проявления химической активности, степени активности МД, водопотребности, механических свойств зерен добавки. Среди этой группы могут быть выделены следующие типичные представители, обладающие характерными показателями водопотребности и химической активности:

    а) МД с низкой водопотребностью (менее 100 %) и слабой пуццоланической активностью (например, зола-унос Ладыженской ГРЭС от сжигания каменного угля), эффект которой при низкой удельной поверхности Sуд (2000 см2/г), обуславливающий низкую пуццоланическую активность, связан в первую очередь с пониженной густотой цементного теста (19 %) и пластифицирующим влиянием зольных частиц на удобоукладываемость смеси;

    б) МД с высокими значениями пуццоланической активности и водопотребности (110–125 % и более) – силикатная пыль, диатомит и им подобные добавки, которые благодаря высокой дисперсности и наличию кремнезема в аморфном состоянии сильно связывают известь, но обладают высокой нормальной густотой (50–80 %) и значительно увеличивают вязкость смеси, что уменьшает экономию цемента;

    в) МД со средними значениями водопотребности (100–110 %) и пуццоланической активности (домолотая зола Павлодарской ТЭС);

    г) МД, обладающие одновременно пуццоланической и гидратической активностью вследствие наличия самостоятельно твердеющих фаз (из числа изученных МД – высокоосновная зола от сжигания угля Канско-Ачинского месторождения).

    В третью группу входят МД, обеспечивающие Эц = 0,1–0,4. Добавки этой группы имеют слабые пуццоланические свойства или вообще не имеют их. К числу таких добавок относятся грубодисперсные золы, в том числе зола Воркутинской ТЭС. Она содержит более 20 % частиц крупнее 85 мкм. Имеет вследствие этого пониженную активность и содержит агрегаты более мелких частичек, что в совокупности отрицательно сказывается на прочности бетона, ряд, вулканических горных пород (табл. 2).

    Неэффективными следует считать добавки с Эц < 0,1. В эту группу добавок могут входить различные виды наполнителей типа кварцевого песка низкой дисперсности (табл. 2), закристаллизированные шлаки, отдельные виды зол, карбонатные наполнители и другие [8]. В зависимости от группы добавок по эффективности с учетом результатов изучения свойств бетонов могут быть даны следующие рекомендации по применению МД: для снижения расхода цемента (основное назначение МД), повышения сохраняемости удобоукладываемости смесей, улучшения некоторых строительно-технических свойств бетонов и их экономичности рекомендуются главным образом 1-й и 2- й групп.

    Добавки 1-й группы рационально использовать в бетонах различных марок вплоть до М400–М500. С увеличением марки бетона как для добавок этой группы, так и особенно добавок 2-й и 3-й групп оптимальное содержание МД снижается [7]. Добавки 2-й группы рекомендуются для изготовления бетонов марок М300–М500.

    Снижение оптимального содержания МД по мере возрастания марки бетона наиболее заметно проявляется при использовании добавок с высокой водопотребностью и малопрочными агрегированными зернами. Добавки 3-й группы целесообразно применять в бетонах марок М200–М250. Применение МД с Эц < 0,1 допустимо, но основной целью его является утилизация отходов производства, достижение технико-экономического эффекта с учетом защиты окружающей среды, улучшения однородности, связности и транспортируемости бетонных смесей.

    Особый практический интерес в настоящее время представляют минеральные добавки 2-й группы, поскольку ресурсы более эффективных добавок ограничены [9]. Запасы же ряда стекловидных вулканических пород (туфобазальтов, перлитов и сопутствующих им пород), топливных зол, осадочных пород служат существенным резервом для дальнейшего увеличения выпуска вяжущих и бетонов, а эффективность этих добавок может быть повышена в результате диспергирования путем помола как в шаровых мельницах так и в устанавливаемых в настоящее время на ряде предприятий стройиндустрии струйных активаторах и вибромельницах.

    Рассмотренный подход к определению эффективности различных минеральных добавок позволяет учесть специфику поведения последних в бетонах. Он рекомендуется для предварительной оценки МД в исследовательской практике и на производстве. Такой подход к оценке МД и предложенную на его основе классификацию целесообразноиспользовать при разработке нормативно-технических документов, регламентирующих испытания добавок, а также изготовление и применение бетонов с их использованием.

    Печеный Б.Г., д.т.н., профессор кафедры «Проектирование зданий, городское строительство и хозяйство», Северо-Кавказский филиал, ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова», г. Минеральные Воды;

    Римшин В.И., д.т.н., профессор, заместитель Генерального директора по научной работе АО «ВНИИ железобетон», г. Москва.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector