Разработка специальных видов цемента: Специальный цемент и его виды: обзор спеццементов

Содержание

Уникальные марки цемента и их разработка

Разработка специальных видов цемента очень важна для сферы строительства, ведь этот материал применяют на практике уже более 150 лет.

Компания «Акционерное общество «Научно-исследовательский институт цементной промышленности «НИИЦемент» АО «НИИЦЕМЕНТ» может похвастаться своими разработками и предложить купить новые разновидности цемента.

Практика показывает, что далеко не все покупатели обладают детальной информацией о таком строительном материале, как цемент. В результате растворные стяжки, фундамент или кирпичная кладка выходит низкого качества. Также это может обернуться перерасходом материала, а это ведет к лишним материальным расходам. Поэтому важно иметь какое-то представление о свойствах строительных материалов.

Какие разновидности цемента бывают?

  • Портландцемент сульфатостойкий. В разработке специальных видов цемента был получен этот материал, его особенность в высокой устойчивости к сульфатам;
  • Быстротвердеющий портландцемент. Характеризуется нарастанием прочности в первом периоде твердения. Применяется при заводском и скоростном строительстве;
  • С добавлением поверхностно-активных веществ. Такие добавки значительно улучшают свойства цемента, в результате бетон лучше укладывается и отталкивает воду;
  • Цветные портландцементы. Имеют добавление пигментов.

Это не все существующие разновидности цемента, их намного больше. Они применяются для сооружения разных конструкций, и каждый выполняет свою функцию. Проектирование цементных заводов начинается с понимания того, какие конструкции будут возведены и какой материал для этого понадобится.

Компания «Акционерное общество «Научно-исследовательский институт цементной промышленности «НИИЦемент» АО «НИИЦЕМЕНТ» позволяет своим клиентам заказать различные разновидности цемента. Получить детальную консультацию можно по номеру телефона +7 (495) 580-27-00. Наши менеджеры ответят на любой интересующий вас вопрос. Каждый вид цемента имеет свое применение, поэтому важно владеть этими сведениями перед покупкой и окончательным выбором.

Разработка специальных видов цемента


Тема. Специальные цементы

ЛЕКЦИЯ № 6

Учебные вопросы:

  1. Общие сведения о специальных цементах.

  2. Основные свойства, технические требования и области применения:

а) сульфатостойких цементов;

б) глиноземистого цемента;

в) расширяющихся цементов;

г) декоративных цементов;

д) шлакощелочных вяжущих.

3. Понятие о ВНВ, алинитовом и бесалитовых цементах.

1. Общие сведения о специальных цементах

Специальные цементы – это цементы, которые обладают специальными техническими свойствами. Они широко используются в гражданском, промышленном и военном строительстве при производстве обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Применение специальных цементов допускается только в случаях, когда они эффективны при определенном способе изготовления конструкций или необходимы по условиям их эксплуатации. В названии специального цемента отражается одно из его профилирующих свойств (сульфатостойкий, расширяющийся и т.п.) или назначение (декоративный и т.п.).

2. Основные свойства, технические требования и области применения

а) сульфатостойкие цементы: сульфатостойкие портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент.

При гидратации клинкерных минералов цемента алит выделяет гидроксид кальция, который хорошо растворяется в пресной воде (1,56 г/л при температуре 200С) и вымывается ею. Для связывания его в нерастворимое соединение применяют активные минеральные добавки АМД и гранулированные шлаки. АМД связывают гидроксид кальция в нерастворимые соединения по реакциям

Ca(OH)2 + SiO2 +nh4O = CaO·SiO2·(n+1)·h4O;

Al2O3·2SiO2 + Ca(OH)2 = CaO·Al2O3·2SiO2 + h4O.

В природной воде могут находиться в растворенном состоянии минералы, содержащие сульфаты, которые, соединяясь с трехкальциевым алюминатом, образуют эттрингит. Последний, увеличиваясь в объеме в 2 раза, разрушает затвердевший цементный камень.

Из сказанного выше явно, что цемент будет стойким к сульфатной коррозии и вымыванию гидроксида кальция, если уменьшить в нем содержание алита и трехкальциевого алюмината, т.е. определенным образом нормировать его состав.

Сульфатостойкий портландцемент получают измельчение портландцементого клинкера нормированного минералогического состава и гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания. Предусматривается выпуск сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками, существенно повышающими коррозионную стойкость, а также, по согласованию с потребителями, с пластифицирующими или гидрофобизирующими добавками в количестве не более 0,3%.

Таблица 1

Технические требования, предъявляемые к маркам и составу сульфатостойких портландцементов

Портландцемент

Марка цемента

Предел прочности через 28 сут, МПа,

не менее

Содержание добавок, % от массы цемента

Минералогические состав, % по массе, не более

гранулированные доменные шлаки и т.п.

АМД осадочного происхождения

C3S

С3А

C3A+C1AF

при изгибе

при сжатии

Сульфатостойкий

400

5,4

39,2

Не допускается

50

5

22

Сульфатостойкий с минеральными добавками

400

500

5,4

5,9

39,2

49

10-20

5-10

Не нормируется

5

5

22

22

Рационально использовать для бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии и в зоне переменного уровня воды.

Сульфатостойкий шлакопортландцемент должен соответствовать техническим требования, приведенным в табл. 2. Его изготавливают в отличие от шлакопортландемента, на основе клинкера сульфатостойкого цемента. Технология производства и остальные свойства не отличаются от шлакопортландцемента.

Таблица 2

studfiles.net

Союзцемент

Цемент, как и любой другой материал, различается по своим физико-техническим характеристикам — прочности, скорости твердения, срокам схватывания, а также в зависимости от того, в каких условиях предполагается его эксплуатация и области применения.

Условно цементы можно классифицировать на общестроительные (портландцемент, портландцемент с минеральными добавками и шлакопортландцемент) и специальные (все остальные цементы). О том, какой цемент и в каких областях строительства можно использовать, подскажут марки, которые в свою очередь регламентируются СНиП и ГОСТ. 

Ассортимент цементов постоянно растет. Сегодня в России производится уже порядка 30 его видов. Перечислим наиболее распространенные из них:

Портландцемент (ПЦ)

Основной вид цемента, на долю которого сегодня приходится 99 % от всего производства, — это портландцемент.  Портландцемент марок М600 и М550 применяется для бетонов класса В40. Такой цемент может использоваться в аварийно-восстановительных, реконструкционных работах. Однако поскольку цемент этих марок быстро твердеет, его не рекомендуется применять в строите

производство цемента, виды, марки цемента, про цемент.

Цемент — один из немногих строительных материалов, без которого невозможно какое-либо строительство. Будь то монолитный небоскрёб из железобетона или деревянная избушка. Ведь только в сказке у избушки бывают куриные ножки. В жизни же — её «фундаментные ножки» из бетона. История создания и изобретение цемента заслуживают отдельного разговора и в рамки нашей рубрики никак не укладываются.

Так всё же из чего изготовлен портландцемент. Какие у него основные характеристики: виды, марки. Давайте, обо всём по чуть-чуть, но по сути. Так сказать — для общей информации. Начнём, пожалуй, с главного — с производства цемента.

Производство цемента

Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:

  1. Добыча и обработка сырья.
    • Добывается известняк, глина, гипсовый камень.
    • Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% известняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.
    • Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)
  2. Обжиг сырьевого состава и получение клинкера — следующий шаг в производстве цемента
    • Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.
    • При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
    • Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния
  3. Смешивание компонентов и получение портландцемента.
    • В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.
    • В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)

Собственно, на этом производство цемента можно считать завершённым. Получившийся порошок является портландцементом ПЦ. Применение портландцемента настолько обширно, что перечисление цементной продукции может занять целую страницу. Собственно об этом можно почитать нашу статью цемент в производстве бетона и ЖБИ

Основные виды цемента

  • Белый цемент

    Основное использование БЦ — изготовление строительных сухих смесей. По многим параметрам обгоняет обычный портландцемент: ускоренный набор прочности, повышенная стойкость к атмосферным воздействиям. Изначальная декоративность ЖБИ из БЦ позволяет эксплуатировать архитектурный железобетон — без дополнительной окраски и облицовки. ЖБИ из белого цемента — не темнеют, не выгорают, не желтеют от времени. Так же, БЦ используют в штукатурных растворах, для изготовления цветных поверхностей задекорированных под камень и т.д. Для этого, белый цемент смешивают с красящими пигментами.

  • Быстротвердеющий цемент

    Зачастую, цементы, включающие в свой состав активные минеральные добавки, пользуются более низким спросом, нежели их бездобавочные собратья по цементному цеху. Причина тому — более медленный темп схватывания добавочного цемента. А подобная затяжка способна внести свои коррективы в сроки оборачиваемости опалубки, в скорость бетонирования, да и в весь строительный процесс в целом. Для того, чтобы строители не были привязаны к затянутым срокам схватывания цемента с минеральными добавками, многие цементные заводы выпускают цемент быстротвердеющий. Причём, быстротвердеющими бывают как добавочные, так и бездобавочные виды цемента. Например: Предприятие Мордовцемент производит и продаёт бездобавочный быстротвердеющий цемент м500 д0 в мешках и навал.

  • Расширяющийся цемент

    РЦ получают из глиноземистого цемента и гипса. Отличается от остальных видов расширением при твердении. Почти все остальные виды дают усадку ( кроме ВБЦ и НЦ)

  • Водонепроницаемый безусадочный цемент

    В основном, применяется при: гидроизоляции монолитных конструкций, заделке швов между железобетонными элементами, герметизации различных стыков, сооружении водонепроницаемых бетонных емкостей для хранения различных жидкостей.

  • Гидрофобный цемент

    Цемент с введением специальных добавок, повышающих его стойкость к хранению и транспортировке во влажной среде, Так же, ГЦ используют, чтобы получить товарный бетон с повышенной влагонепроницаемостью и морозостойкостью до F1000

  • Глиноземистый цемент

    Он же — аллюминатный и бокситный. Основное преимущество — бетоны из такого вяжущего быстрее набирают прочность: до 50% за сутки. Процесс твердения сопровождается большим количеством тепла, что может быть актуально при зимнем бетонировании.

  • Напрягающий цемент.

    Расширяющийся при наборе прочности цемент, предназначенный для создания самонапряженных железобетонных конструкций, в т.ч. с использованием специальных видов арматуры. Растворы на таком вяжущем применяются при изготовлении трещиностойких (безусадочных), водонепроницаемых стыков, при капитальном ремонте и модернизации старых конструкций, увеличении их водонепроницаемости. Бетоны на основе НЦ — чемпионы по коэффициенту водонепроницаемости: до W20, что актуально при строительстве подвалов на грунтах с высоким УГВ, монолитных кровель, резервуаров, чаш бассейнов и т.д. — без устройства дополнительной гидроизоляции. Бетон, полученный из напрягающего цемента, первые 7-10 дней набора прочности должен находиться в среде с повышенной влажностью. Такие бетоны отличаются повышенной прочностью, влагонепроницаемостью и морозостойкостью.

  • Портландцемент

    Портландцемент. Самый распространённый и используемый вид. Наверно 99% цемента, используемого в строительстве это — портландцемент ПЦ.

  • Пуццолановый цемент

    Потрландцемент с введением добавок, содержащих тонкоизмельчённый активный кремнезём. Отличается увеличенным временем схватывания и пониженным тепловыделением. Что может быть актуально при бетонировании объемных конструкций. А именно: Крупные массивы свежеуложенного бетона вырабатывают большое количество тепла. Ведь гидратация цемента — всё же экзотермический процесс. Ну вырабатывают и вырабатывают, в чем проблема. А беда в том, что верхние слои бетона отдают тепло быстрее и больше, нежели те, что внутри. Теплопроводность то у бетона маленькая. Вот и получается неравномерность усадки. Одним словом — трескается.

  • Сульфатостойкий цемент

    СЦ обладает повышенной защитой от разрушающего действия солей (сульфаты натрия, магния). Подробней про цемент сульфатостойкий. Применяется в производстве сульфатостойких бетонных смесей. (гидротехнические сооружения и т.д)

  • Тампонажный цемент

    ТЦ применяют при тампонировании (заглушке) нефтяных и газовых скважин.

  • Шлаковый цемент

    ШЦ, получают из молотого доменного шлака, с введением добавок активизаторов: гипса, извести и т.д.

  • Цветной цемент

    ЦЦ получают введением в состав окрашивающих пигментов из белого цементного клинкера Основное предназначение ЦЦ — получение декоративных ЖБИ, не требующих дальнейшей обработки.

Марки цемента

Марочная прочность сродни марке бетона. Цифра марки соответствует устойчивости к осевому сжатию в кгс/кв.см или в МПа.
Как проверить марку цемента:

Определение марки осуществляют таким образом: замешивают раствор из цемента, с составом: 1:3, на стандартном песке, с водоцементным отношением 0.4. Из этого раствора в специальных формах отливаются балочки 4х4х16 см. Далее эти образцы помещают в специальную камеру либо просто накрывают колпаком ( не забыв поставить рядом сосуд с водой, для повышения влажности под колпаком). Выдерживают 24 часа. Затем балочки вынимают из опалубки-формы, и ставят в пропарочную камеру. Пропаривают и у полученных образцов проверяют прочность на изгиб. Используется специальный пресс. Полученные результаты умножают на соответствующие коэффициенты (для каждой марки цемента — они свои) и получают прочность на сжатие.

Импортный цемент уже давно маркируется в классах прочности на сжатие. Например: Cem 42.5 — минимальная (гарантированная) прочность на сжатие в возрасте 28 суток -42. 5 МПа.

Маркировка цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85

  • тип – портландцемент, шлакопортландцемент. Указывается в виде аббревиатуры ПЦ и ШПЦ.
  • марка
  • наличие или отсутствие мин. добавок : д0, д5, д20 (процентный состав добавок). Например: м400 д20, или цемент м500 д0.
  • обозначение быстротвердеющего цемента литерой Б
  • пластификация и гидрофобизации цемента. Аббревиатуры ПЛ и ГФ.
  • обозначения цемента, изготовленного из клинкера нормированного состава. Литера Н
  • обозначения стандарта соответствия .

Классификация цемента в соответствии с ГОСТ 31108-2003.

У нас в России тоже постепенно вводятся классы цемента по прочности на сжатие. Пока это касается в основном портландцемента импортного производства. Наши российские цементные заводы не торопятся переходить на классы. Хотя, отдельные цемзаводы уже выпускают цемент, классифицируемый в соответствии с ГОСТ 31108-2003. Официальной датой начала «новой жизни» считается 1 января 2008 года. Именно тогда российским производителям цемента дали добро на новые обозначения. Однако, мало кто торопится это вводить в производство. Ну если только Мордовцемент полностью перешёл на новый ГОСТ. Большинство пока мечется. В общем, когда наконец произойдёт всеобщее «классовое равенство», основные характеристики портландцемента, в соответствии с ГОСТ 31108-2003, будут обозначаться так:

  • цем I — портландцемент
  • цем II – портландцемент с мин. добавками

Портландцемент с мин. добавками будет представлен в двух подтипах:

  • Подтип А — процентный состав мин добавок 6% — 20%,
  • Подтип В — присутствие в составе от 21 до 35% добавок.

Отличие по видам добавки: гранулированный шлак с литерой Ш, пуццолан – с литерой П. По классам прочности: 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, Цифры — обозначают минимальную (гарантированную) прочность цементного камня на сжатие в МПа в возрасте 28 суточного твердения.
Так же, для классов 32.5-52.5 вводятся дополнительные обозначения по прочности в возрасте 2 или 7 суток: литеры :Н нормальнотвердеющий, Б — быстротвердеющий. В виду того, что добавочные портландцементы отличаются более медленными сроками схватывания, что не совсем подходит для темпов современного строительства, цементные заводы выпускают портландцементы марок м400 д20Б и цем 42,5Б, входящие в категорию — быстротвердеющие. Уменьшение сроков набора прочности происходит за счёт применения цементного клинкера специального минералогического состава, либо за счёт более тонкого помола обычного цементного клинкера. Иногда, для ускорения сроков схватывания и твердения применяются специальные добавки для бетона.

Когда эта классификация портландцемента начнёт применяться в полной мере — остаётся только догадываться. Пока мы живём по своему стандарту. Причём, как и при производстве и продаже бетона: ну никак не хотим уходить от марок. Впрочем, это никому не мешает. Если так удобней заказчикам, то производители — не против :-)))

Предлагаем ознакомиться с другими материалами о цементе, размещёнными на нашем сайте.

Специальные виды портландцемента — Студопедия

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) — портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения, более половины его марочной прочности. Сумма С3S + С3А в клинкере — обычно не менее 60-65%.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент (ОБТЦ) марки 600 в возрасте 1 сут имеет предел прочности 20-25 МПа, а через 3 сут — 40 МПа. Такой быстрый рост прочности обуславливается содержанием С3S до 65-68%, С3А — до 18%, тонкость помола около 4000 см2/г. Применение ОБТЦ позволяет: снижать расход цемента на 15-20%. Эти цементы применяются в производстве сборных железобе­тонных конструкций, а также при зимних бетонных работах.

Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ), разработанный на основе специального минерального состава, дает раннюю проч­ность через 1-4 часа.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют на основе клинкера содержащего не более 50% С3S, 5% С3А и 22% С3S + С4АF. Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости, обеспечивается прежде всего пониженным содержанием трехкальциевого алюмината.

Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,25% ЛСТ (считая на сухое вещество). Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Если же сохранить В/Ц, то можно снизить расход цемента (примерно на 10-15%) без ухудшения качества бетона.


Гидрофобный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих веществ. Он обладает пониженной (по сравнению с обычным цементом) гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водоне­проницаемость бетона.

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или пливной золы — не менее 25% и не более 40%. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.).


Шлакопортландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного гонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака трепелом или активной минеральной добавкой.

Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)2 повышает стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента в 2-2,5 раза меньше, чем у портландцемента, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется как для надземных, так и подземных и подводных частей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости портландцемента. Жаростойкость шлакопортландцемента значительно выше, чем у портландцемента, поэтому он широко используется для изготовления жаростойких бетонов.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее -200 кгс/см2 (20 МПа), при изгибе — не менее 35 кгс/см2 (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки.

Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ) получают, смешивая полуводный гипс (50-75%), портландцемент (15-25%) и ак­тивную минеральную добавку (10-25%) по массе — трепел, диатомит и т.п. Эти вяжущие относят к числу гидравлических и применяют в заводском производстве санитарно-технических ка­бин, стеновых панелей и других конструкций.

Клинкер белого цемента изготовляют из чистых известняков и белых глин, почти не содержащих оксидов железа и марганца, которые придают обычному портландцементу зеленовато-серый цвет. Обжигают сырьевую смесь на беззольном (газовом) топливе. При помоле клинкера предохраняют цемент от попадания в него частиц железа.

В качестве эталона для определения степени белизны приме­няют молочное матовое стекло типа МС-14 с коэффициентом отражения не менее 95%. Степень белизны, определяемая коэф­фициентом отражения (в % абсолютной шкалы), должна быть для белого портландцемента 1-го сорта — не ниже 80%, 2-го сорта — 75%, 3-го сорта — 68%; цемент выпускают М400 и М500.

Цветные декоративные портландцементы получают, примешивая к белому цементу щелочестойкие пигменты (охру и др.).

Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цемент для холодных скважин испытывают при температуре 22±2°С, для горячих скважин — при 75±3°С. Основная прочностная характеристика цемента — предел прочности при изгибе образцов-балочек размером 4х4х16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц = 0,5. Предусматривают выпуск специальных разновидностей портландцемента: утяжелен­ного, песчанистого, солестойкого, низкогигроскопичного.


Цемент: характеристики, виды и свойства | Статьи | Знания

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.

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.

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.

nii-cement.com | ОАО НИИЦемент

Научно-исследовательский институт цементной промышленности «НИИЦемент» занимается интеллектуальными разработками в сфере цементной промышленности и связанной с этим научной деятельностью. Заказать интересующие услуги вы можете, обратившись к нашим специалистам.

У нас работают профессионалы высокого уровня, заботящиеся о защите природы и экологичном использовании ресурсов окружающей среды. Уже более 60 лет мы реализуем уникальные проекты, направленные на увеличение качества цемента, улучшение его характеристик, а следовательно, и на развитие экономики страны.

За это время мы достигли следующих целей:

  • Было разработано несколько видов специальных цементов, которые использовались в строительстве таких сооружений, как ГЭС, метро, покрытия для аэродромов, каналов и прочих специальных сооружений.
  • Разработана совершенно новая технология изготовления клинкера. В результате новейших исследований появилась возможность сократить расходную часть топлива, увеличить долговечность оборудования, снизить количество влаги в шламе и объем пылевыноса. Эти революционные разработки были использованы на отечественных цементных заводах и в странах ближнего и дальнего зарубежья.
  • Создано более 900 изобретений. Научно-исследовательский институт цементной промышленности «НИИЦемент» – активный участник международных выставок и конгрессов.
  • Мы принимаем участие в различных государственных программах и получаем гранты.
  • Институт и его сотрудники неоднократно получали государственные награды и премии.
  • Мы постоянно ведем научную деятельность, направленную на создание более эффективных и экологичных составов цемента, с целью увеличить производство сырья и в то же время сохранить окружающую среду.

Одним из направлений нашей деятельности является аудит предприятия по различным вопросам, в числе которых – эффективная организация производства цемента, возобновление деятельности в этой области, выявление необходимости модернизации имеющегося оборудования, либо полного перепрофилирования.

Чтобы заказать услуги в научно-исследовательском институте цементной промышленности «НИИЦемент», просто позвоните нам по телефонам +7 (495) 580-27-00, +7 (495) 580-27-13, +7 (4967) 58-71-80, +7 (495) 502-79-04.

Специальные виды цементов — Студопедия

Специальные виды цементов отличаются от портландцемента используемым сырьем, технологией изготовления и, как следствие, наличием специфических свойств. К этому классу цементов относят глиноземистый, безусадочный, напрягающий, расширяющийся и шлакощелочной. Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов или высокоалюминатных шлаков и известняка при температуре 1500 – 1600ºС. Вследствие преобладания в его составе высокоактивных алюминатов кальция, цемент в первые сутки твердения набирает до 90 % марочной прочности, а спустя трое суток марку – 400, 500, 600. Применение этого гидравлического вяжущего обусловлено высоким тепловыделением при твердении, морозо-, коррозионно- и термостойкостью (до 1400ºС). В связи со спецификой свойств глиноземистый цемент используют при выполнении аварийных бетонных работ, получении долговечных конструкций, работающих в сложных условиях действия мороза и агрессивных сред, и жаростойких бетонов с температурой эксплуатации до 1200ºС. Цемент нельзя использовать, из-за опасности растрескивания бетона, при бетонировании в жарком климате, термообработке и возведении массивных монолитных конструкций.

В зависимости от соотношения компонентов составы на глиноземистом цементе с добавками гипса и гидроалюминатов кальция используют для получения безусадочного, напрягающего и расширяющегося цементов. Первый используют для омоноличивания стыков в крупнопанельном домостроении, второй цемент при получении труб и изготовления емкостей для хранения жидкостей, третий – применяют при производстве преднапряженных железобетонных конструкций. Последнее связано со способностью многокомпонентного вяжущего при гидратации расширяться в свободном состоянии на 3 – 4%. Если этот процесс происходит
в замкнутом объеме, ограниченном формой, бетону передается определенное напряжение, что переводит его в сжатое – преднапряженное состояние, позволяющее повысить его прочность на изгиб и растяжение.


Шлакощелочнойцемент получают путем помола доменного шлака и щелочесодержащего компонента или затворением тонкомолотого шлака концентрированным щелочным раствором. При измельчении шлака возможно введение добавок стеклобоя до 40% или глинистых материалов до 25% в естественном или обожженном состоянии.

Вследствие высокой щелочности составы на этом гидравлическом вяжущем могут твердеть при отрицательных и положительных температурах, в автоклавах и пропарочных камерах нормального давления. Активность (марка цемента) составляет 400 – 1000 кгс/см2. Бетоны на этом цементе обладают повышенными водо-, морозо- и коррозионной стойкостью,
а также способностью увеличивать прочность при эксплуатации во влажной среде, поэтому наиболее рационально его применять в дорожном и гидротехническом строительстве. Согласно стандарту качество цементов оцениваютпо основным и рекомендуемым показателям.


К основнымотносятся следующие:

— химический, вещественный и минералогический состав;

— предел прочности на сжатие и изгиб через 28 суток естественного твердения;

— нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водоцементное отношение, выраженное в процентах, при котором достигается нормируемая пластичность, необходимая для определения сроков схватывания и равномерности изменения объема;

— равномерность изменения объема в процессе гидратации;

— активность цемента при пропаривании для портландцементов
с минеральными добавками;

— удельная эффективная активность естественных радионуклидов.

К рекомендуемымотносятся показатели общего характера: сроки схватывания, тонкость помола и специального назначения: коррозионная стойкость, содержание свободной СаО, термостойкость, гидрофобность и т.д.

На основании полученных результатов, которые должны соответствовать требованиям стандарта, цементу присваивают марку (300, 400, 500, 600), численно равную среднеарифметической величине предела прочности на сжатие в кгс/см2 с учетом прочности на изгиб. При гарантированном значении вводят показатель – класс цемента по прочности, который принимается равным: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (МПа).

Виды минеральных вяжущих представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

19 Типы цемента — Свойства и использование в строительстве — Цементный бетон

что такое цемент? : Цемент — это наиболее часто используемый строительный материал в мире, обладающий как адгезионными, так и когезионными свойствами , благодаря которым он может связывать и связывать частицы твердого вещества в компактную прочную твердую массу. Его получают путем смешивания известняка и глины, их обжига и измельчения до мелкого порошка.Здесь мы обсуждаем различные виды цемента.

Гидравлический цемент обычно известен как портландцемент из-за его сходства после затвердевания с портландским камнем, найденным недалеко от Дорсета, Англия. Таким образом, имя было впервые использовано Джозефом Аспдином из Лидса, Англия, в 1824 году в его патенте.

Storage of Cement Bag Хранение мешков с цементом

Здесь подробно описан процесс производства цемента: производство цемента.

Виды цемента:

Следующие 19 типов цемента:

  1. Обычный портландцемент
  2. Портланд-пуццолановый цемент
  3. Быстротвердеющий портландцемент
  4. Быстротвердеющий цемент
  5. Портланд-шлаковый цемент
  6. Гидрофобный портландцемент
  7. Низкотемпературный портландцемент
  8. Сульфатостойкий портландцемент
  9. Быстротвердеющий цемент
  10. Цемент с высоким содержанием глинозема,
  11. Суперсульфатированный цемент
  12. Кладочный цемент
  13. Цемент для нефтяных скважин
  14. Белый портландцемент
  15. Цветной цемент
  16. Гидроизоляционный цемент
  17. Расширяющийся цемент
  18. Песочный цемент и
  19. Воздухововлекающий портландцемент .

В этом списке от 9 до 19 — цемент специального назначения.

Обычный портландцемент

Этот цемент также называется базовым портландцементом и лучше всего подходит для использования в общем бетонном строительстве, где не подвергается воздействию сульфатов в почве или грунтовых водах.

Связанный: Высокопрочные свойства бетона, прочность, добавки и состав смеси

Очевидно, что этот цемент производится в максимальном количестве, чем другие цементы.Его получают путем измельчения портландского клинкера с возможным добавлением небольшого количества гипса, воды или того и другого и не более 1% воздухововлекающих добавок. Это очень полезные виды цемента.

Портлендский клинкер состоит из силиката кальция и получается путем нагрева до начала плавления заданной и однородной смеси материалов, в основном содержащей 59% — 64% извести (CaO) и 19% — 24% кремнезема (SiO2) с 3% — 6%. % глинозема (Al2O3) и 1% — 4% оксида железа (Fe2O3).

Затвердевание и затвердевание цемента после добавления в него воды происходит из-за растворения и реакции компонентов.

Алюминат кальция первым схватывается и затвердевает, затем идет трисиликат кальция (3CaO.2SiO2.3h3O), который отвечает за ранний набор прочности в течение первых 48 часов. Дисиликат кальция вступает в реакцию медленно и увеличивает прочность на более позднем этапе, обычно от 14 до 28 дней.

Типичные химических реакций следующие:

3CaO.Al2O3 + 6h30 → 3CaO.Al2O3.6h3O

(3CaO.SiO2) + 6h3O → 3 CaO. 2SiO2,3h3O + 3Ca (OH) 2

3 (2CaO.SiO2) + 6 h3O → 3CaO. 2SiO2,3h3O + 3 Ca (OH) 2

Типы обыкновенного портландцемента
  • 33 марка обыкновенный портландцемент
  • 43 марка обычный портландцемент
  • 53 марка обыкновенный портландцемент

портланд пуццолановый цемент

Пуццолановый цемент

получают путем измельчения клинкера и пуццолана или путем смешивания портландцемента и мелкого пуццолана.Доля пуццолана может варьироваться от 10% до % от веса цемента.

Цемент

PPC подходит для следующих условий: для прибрежных сооружений или морских сооружений как для плотин , опор мостов и фундамента толщиной , где используется массивный бетон, также используется для сантехнических систем tem как Канализация .

История PPC: Римляне и греки знали, что определенные вулканические материалы, если их тонко измельчить и смешать с известью и песком, можно использовать в качестве строительных растворов с хорошей прочностью.Римские строители использовали красный или фиолетовый вулканический туф, найденный недалеко от Неаполитанского залива, особенно в районе Поццуоли. Это был хороший строительный материал, который стал известен как пуццолана — название, которое сейчас часто используется для обозначения ряда материалов, как натуральных, так и искусственных.

Основное применение пуццолана — замена части цемента в смеси, и это может привести к значительной экономии, особенно если материалы доступны на местном уровне.

Пуццолан относится к кремнистому материалу , следовательно, не имеет цементирующих свойств или меньших связывающих свойств, но в мелкодисперсной форме в присутствии воды может реагировать с гидроксидом кальция при подходящей температуре с образованием соединений, обладающих достаточными связывающими свойствами.Другие природные вулканические материалы, обладающие пуццолановыми свойствами, такие как диатомит, кальцинированная глина и летучая зола.

Преимущества PPC (портланд-пуццолановый цемент)
  • Производство экономичное, т.к. дорогостоящий клинкер заменяется более дешевым.
  • Этот цемент снижает проницаемость , поэтому подходит для гидротехнических сооружений. Но требует очень быстрого лечения, утомительно.
  • Он производит очень медленную теплоту гидратации, а также снижает тепло.
  • Размер частиц PPC меньше, чем у OPC, поэтому он улучшает распределение пор по размерам , а также уменьшает микротрещины.
  • Миномет ППК на больше объема на , чем миномет ФПК.
  • Ultimate long term Strength PPC больше, чем OPC, если отверждение достаточно для пуццоланового действия.

Быстротвердеющий портландцемент

Цемент произведены путем тщательного смешивания известковых и глинистых и / или другие материалы, содержащие диоксид кремния, оксид алюминия или оксид железа.

Этот цемент имеет тот же химический состав, что и обычный портландцемент, но более мелкий. Его 24-часовая сила почти равна достигается обычным портландцементом через 3 дня. Использование этого цемента позволяет раннее удаление опалубки, что напрямую влияет на экономию времени и денег.

Обычно используется при дорожных работах и ​​строительстве мостов, где фактор времени очень важен.

Цемент сверхбыстрого твердения:

Цемент сверхбыстрого твердения — это надлежащая модификация быстротвердеющего цемента.Его получают путем перемалывания хлорида кальция с быстротвердеющим портландцементом. Обычно смешивают хлорид кальция с 2 массовыми процентами быстротвердеющего цемента. Поскольку сверхбыстрый цемент твердения очень чувствителен, бетон следует транспортировать, укладывать, уплотнять и готовить в течение 20 минут после смешивания. После добавления воды за короткий промежуток времени выделяется огромное количество тепла вместе с гидратацией. Итак, этот вид цемента отлично подходит для бетонирования в холодную погоду.

Свойства цемента сверхбыстрого твердения:

  • В возрасте одного или двух дней прочность цемента сверхбыстрого твердения на 25% выше, чем у цемента быстрого твердения, и только на 0-20% выше через 7 дней, но через 90 дней оба цемента имеют почти одинаковую прочность.
  • Использование цемента сверхбыстрого твердения в предварительно напряженном бетоне запрещено.

Портландцемент шлаковый

В портландском шлаковом цементе Доменный шлак представляет собой неметаллический продукт, состоящий в основном из стекла, содержащего силикаты и алюмосиликаты извести и других оснований, и вырабатывается одновременно с железом в доменной печи или чугунной печи.Измельченный гранулированный шлак получают путем дальнейшей обработки расплавленного шлака путем его быстрого охлаждения или закалки водой или паром и воздухом.

Этот цемент получают путем тщательного измельчения портландцемента. цементный клинкер и измельченный гранулированный доменный шлак (GGBF) с добавление гипса и разрешено добавки. и доля шлака должна быть не менее 25% и не более 65% Портландцемент шлаковый. Шлак содержит оксиды извести, глинозема и кремнезема и легко заменяют глину или сланец, используемые в производство обычного портландцемента.

Портланд-шлаковый цемент можно использовать для всех целей, для которых используется обычный портландцемент.

Однако у первого есть определенные преимущества: тепловыделение и более прочный.

Таким образом, он может использоваться в массовых бетонных конструкциях, таких как подпорные стены, фундамент и плотины.

Alo Читать: — Отводная головка работает в ирригации — Схема и функции компонента

Гидрофобный цемент

Гидрофобный цемент получают из обычного портландцементного клинкера путем добавления в процессе измельчения определенных водоотталкивающих химикатов .Поверх каждой частицы цемента образуется водоотталкивающее покрытие, которое предотвращает поглощение цементом воды или влаги из воздуха. Эта пленка разрушается во время смешивания бетона, и нормальный процесс гидратации происходит так же, как и с обычным портландцементом.

Этот цемент идеально подходит для длительного хранения в чрезвычайно влажных климатических условиях. Гидрофобными агентами могут быть олеиновая кислота, стеариновая кислота, нафтеновая кислота и т. Д. Этот цемент отличается от гидроизоляционного цемента.

Сульфатостойкий цемент:

Так как обычный портландцемент подвержен воздействию сульфатов, сульфатостойкий цемент разработан для использования там, где почва заражена сульфатами.

Из-за воздействия сульфата в O.P.C. цемент, есть вероятность расширения в рамках бетона и есть трещины и последующее разрушение.

Многие исследования показали, что для уменьшения воздействия сульфатов лучше подходит цемент с низким содержанием C3A.Цемент, устойчивый к сульфатам, имеет высокое содержание силикатов с низким содержанием C3A и низким C4AF.

При следующих условиях используется сульфатостойкий цемент:

  • При бетонировании морского сооружения в зоне приливных колебаний.
  • Если почва фундамента заражена сульфатом.
  • На болотистой или сульфатной почве.
  • Бетонная конструкция, используемая для очистки сточных вод и т. Д.

Быстросхватывающийся Цемент:

Быстросхватывающийся цемент очень быстро схватывается.Этот цемент используется для агрессивных условий фундамента , например, там, где требуется откачка, или для погружных участков земли.

В быстросхватывающемся цементе свойство быстрого схватывания достигается за счет снижения содержания гипса во время измельчения клинкера. Быстросхватывающийся цемент также используется в некоторых типичных операциях по заливке швов .

Цемент глиноземистый

Этот цемент получают путем измельчения клинкера с высоким содержанием глинозема, состоящего из монокальциевых алюминатов .Цементный клинкер с высоким содержанием глинозема получают путем полного или частичного плавления заданной смеси материалов, в основном содержащих глинозема (Al2O3) и извести (CaO) с меньшей долей оксидов железа, кремнезема (SiO2) и других оксиды. Высокая начальная прочность, высокая теплота гидратации и очень высокая стойкость к химическому воздействию являются характеристиками высокоглиноземистого цемента. Это черный цвет. Его свойства быстрого затвердевания обусловлены более высоким процентным содержанием алюмината кальция вместо силиката кальция, как в обычном портландцементе.

Быстрое нагревание этого цемента является большим преимуществом при бетонировании в холодную погоду. Однако его использование в жаркую погоду очень ограничено из-за повышенной пористости и, следовательно, снижения прочности.

Different types of cement produce by cement factory Цементный завод

Суперсульфатный цемент

Это гидравлический цемент с содержанием серного ангидрида (SO3) менее 5% и полученный путем перемешивания смеси, состоящей не менее чем из 7% гранулированного доменного шлака, сульфата кальция и небольшого количества извести или портландского клинкера.Этот цемент используется в очень серьезных условиях, таких как морские работы, массовые бетонные работы для защиты от агрессивных вод, железобетонные трубы в грунтовых водах, бетонные конструкции в сульфатсодержащих почвах, а также в химических работах, подверженных воздействию высокой концентрации сульфатов слабых растворы минеральной кислоты. Его также можно использовать для внутренней стороны мостов над железными дорогами и для канализационных труб.

Цемент с высоким содержанием глинозема и суперсульфатированный цемент следует использовать только в особых случаях.

Кладочный цемент

Кладочный цемент получают путем смешивания смеси портландцементного клинкера с инертными материалами (непуццолановыми) , такими как известняк .

Конгломераты, доломит, известняк и гипс, и пластификатор с воздухововлекающими добавками в подходящих пропорциях. Кладка цемента идет медленно затвердевает, обладает высокой технологичностью и водоудерживающей способностью, что делает особенно подходит для кладочных работ.

Цемент для нефтяных скважин

Цемент для нефтяных скважин

— это цемент специального назначения для герметизации пространства между стальной обсадной колонной и толщей осадочных пород путем закачки суспензии в нефтяную скважину, которая пробурена для поиска нефти.Этот цемент предотвращает утечку нефти или газа из нефтяной скважины. Этот цемент также предотвращает попадание серных газов или воды, содержащей растворенных солей . Все эти свойства цемента для нефтяных скважин достигаются путем добавления в состав цемента смеси замедлителей схватывания, таких как крахмалы, целлюлозные продукты или кислоты.

При условии высокого давления и температуры в герметичных водяных и газовых карманах и установке обсадной колонны во время бурения и ремонта нефтяных скважин Гидравлический цемент пригоден для использования, часто содержит замедлители схватывания, чтобы удовлетворить требованиям такого использования в дополнение к более крупному измельчению и / или пониженному содержанию трикальцийалюмината (C3A) клинкера.

Суспензии такого цемента должны оставаться перекачиваемыми при высокой температуре и давлениях в течение достаточного периода времени, а затем очень быстро затвердевать. Итак, это очень полезный вид цемента.

Цветной цемент:

Цветной цемент изготавливается путем добавления красящего пигмента с портландцементным клинкером. Доза пигмента составляет 5-10 процентных портландцемента. Для получения различных цветов используется белый или серый портландцемент в качестве основного материала л.Белый портландцемент производится так же, как и OPC.

Расширяющийся цемент:

Расширяющийся цемент — это тип цемента, у которого не изменяется в объеме при высыхании . Этот вид цемента также не дает усадки при затвердевании или после него. Этот тип цемента был разработан с использованием расширительного агента и стабилизатора.

Обычно сульфоалюминированный клинкер смешивают с портландцементом со стабилизатором. Этот цемент используется для затирки анкерных болтов или цементного раствора фундаментов машин, затирки и предварительно напряженных бетонных каналов , где изменение объема очень чувствительно для устойчивости.

Воздухововлекающий цемент:

Цемент с воздухововлекающими добавками производится путем добавления воздухововлекающего агента в виде энергии или в жидкой форме с цементным клинкером OPC. Добавлены и другие внешние материалы: животных и растительных жиров , масла и еще кислоты с определенным смачивающим агентом, таким как алюминиевый порошок , перекись водорода и т.д. увеличена.С помощью этого цемента улучшается удобоукладываемость, расслоение и просачивание бетона.

Вам также понравится: —

(Посещений 5764 раза, сегодня 14 посещений)

Продолжить чтение

.

Глава 2 Типы цемента Свойства цемента во время гидратации зависят от:

ХИМИЯ ЦЕМЕНТА И ВИДЫ ЦЕМЕНТА

ХИМИЯ ЦЕМЕНТА И ВИДЫ ЦЕМЕНТА Цемент представляет собой гидравлическое вяжущее, то есть неорганическое неметаллическое тонкоизмельченное вещество, которое после смешивания с водой само схватывается и затвердевает в результате Дополнительная информация

1.5 Бетон (Часть I)

1.5 Бетон (Часть I) В этом разделе рассматриваются следующие темы. Составляющие бетона Свойства затвердевшего бетона (Часть I) 1.5.1 Составляющие бетона Введение Бетон — композитный материал

Дополнительная информация

Испытания портландцемента

Испытания портландцемента Д-р Кимберли Куртис Школа гражданского строительства Технологический институт Джорджии Атланта, Джорджия Состав Химическое название Силикат трикальция Химическая формула 3CaO SiO 2 Сокращение

Дополнительная информация

БЕТОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Октябрь 2007 ИНСТИТУТ ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ИНДИЙСКИХ ДОРОГ — 411 001 ПРЕДИСЛОВИЕ Бетон стал самым популярным строительным материалом.Даже простые люди начали использовать

Дополнительная информация

Прочность бетона

Прочность бетона При проектировании и контроле качества бетона обычно указывается прочность. Это связано с тем, что по сравнению с большинством других свойств испытать прочность относительно легко. Кроме того,

Дополнительная информация

2. ПОДГОТОВКА ИСПЫТАНИЙ.

Выщелачивание цементной футеровки в недавно проложенных водопроводах (Часть II) Онг Туан Чин и др.Школа гражданского строительства и окружающей среды им. Вонг Сук Фан, Технологический университет Наньян, 5 Nanyang Avenue, Сингапур

Дополнительная информация

Пуццолановый бетон большого объема:

особенность Бетон из пуццолана большого объема: три года промышленного опыта в Техасе с CemPozz Авторы: Клинтон В. Пайк (1), Владимир Ронин (1,2) и Леннарт Эльфгрен (2) Аннотация A Бетон из пуццолана большого объема

Дополнительная информация .

Влияние типа цемента и водно-цементного отношения на образование таумазита

Призмы из цементного раствора были приготовлены с использованием трех разных типов цемента и различных водоцементных соотношений плюс 30% известнякового наполнителя. После 28 дней отверждения в воде при комнатной температуре эти образцы были погружены в 2% раствор сульфата магния при 5 ° C, и внешний вид и развитие прочности каждого строительного раствора измерялись с интервалами до 1 года. Образцы, отобранные с поверхности призм после годичного погружения, исследовали с помощью рентгеновской дифракции (XRD) и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR).Результаты показывают, что растворы с сульфатостойким портландцементом (SRC) или сульфоалюминатным цементом (SAC) претерпевают более слабую деградацию из-за таумазитовой формы сульфатного воздействия, чем растворы с обычным портландцементом (OPC). Более низкое соотношение воды и цемента приводит к лучшей стойкости таумазитовой формы сульфатного воздействия цементного раствора. Большое количество таумазита или таумазитсодержащих материалов образуется в строительном растворе OPC, и следы таумазита также можно обнаружить в минометах SRC и SAC.Следовательно, таумазитовая форма сульфатного нападения может быть ослаблена, но не может быть устранена с помощью SAC или SRC.

1. Введение

В последние годы стало обычной практикой добавлять мелкодисперсный известняковый порошок в качестве дополнительного компонента при производстве цемента [1]. Большой объем известнякового наполнителя также часто используется для увеличения содержания мелких частиц и оптимизации упаковки частиц в самоуплотняющихся бетонных смесях (SCC) [2]. Использование известняка в цементе или бетоне, по-видимому, дает много преимуществ, таких как снижение потребности в воде, улучшение развития прочности и экономичность [3, 4].Также сообщалось, что добавление тонкоизмельченного известнякового наполнителя положительно влияет на поведение строительных растворов, подвергающихся воздействию раствора сульфата магния, благодаря улучшенной плотности [5]. Однако широко сообщалось, что цемент и бетон, содержащий известняк, подвергаются особым типам сульфатной атаки, связанной с образованием таумазита (CaSiO 3 · CaCO 3 · CaSO 4 · 15H 2 O ) при низких температурах (ниже 15 ° С) [6, 7].Поскольку образование таумазита включает реакцию CSH в цементном тесте с карбонатными и сульфат-ионами [8], это приводит к более сильному и более быстрому разложению цемента и бетона, чем обычное сульфатное воздействие, связанное с эттрингитом (3CaO · A1 2 O 3 · 3CaSO 4 · 31H 2 O). И использование сульфатостойкого портландцемента с низким содержанием C 3 A становится неэффективным для защиты цементирующих материалов от таумазитовой формы сульфатного нападения [9].Сульфоалюминатный цемент, который полностью отличается от портландцемента по минеральному составу, все чаще используется в бетонных конструкциях, возводимых зимой, особенно в гидротехнике и ремонте конструкций [10–12], и существует мало опубликованных исследований, касающихся таумазитовой формы сульфата. атака этого цемента. Таким образом, в данной статье представлены экспериментальные результаты, касающиеся влияния типа цемента и водоцементного отношения на стойкость растворов, содержащих известняковый наполнитель, к воздействию сульфата таумазита.

2. Экспериментальный

Использовались три типа цемента: обычный портландцемент (OPC), сульфатостойкий портландцемент (SRC) и сульфоалюминатный цемент (SAC). Все они имеют одинаковый класс прочности 42,5 по китайским стандартам. Химический состав этих типов цемента показан в Таблице 1. Измельченный известняковый наполнитель имеет удельную поверхность 420 м 2 / кг (Blaine). Мелкозернистый заполнитель представлял собой кварцевый песок с модулем крупности 2,5, кажущейся плотностью 2.65 г / см 3 и насыпная плотность 1,60 г / см 3 . Сульфатные растворы готовили синтетическим MgSO 4 .


Номер CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 00340 MgO5 900 R 2 O IL

OPC 61.27 21,04 6,94 2,36 1,32 1,94 0,97 3,76
SRC 63,52 22,75 4,12 4,37 2,19 2,08 0,33
SAC 41,53 8,10 30,32 3,41 3,60 11,93 0,65

Призмы для строительного раствора (40 × 40151

призмы мм) были отлиты в соответствии с пропорциями смеси, приведенными в таблице 2.Подготовленные образцы хранили во влажном шкафу и отверждали в течение 24 часов при комнатной температуре. Затем все образцы были извлечены из формы и отверждены в воде. После 27 дней отверждения все образцы были погружены в раствор MgSO 4 с массовой долей 2% при 5 ° C. Через каждые 2 месяца раствор сульфата заменяли, поддерживая объемное соотношение раствора MgSO 4 к подготовленным образцам 2: 1. Для каждого образца смеси внешний вид и прочность измеряли после обработки погружением в раствор MgSO 4 при температуре регулярные интервалы до 1 года.Образцы отбирались с поверхности призм после испытаний на прочность при разных временах погружения. Для анализа этих образцов и различения продуктов разложения цементного раствора после воздействия сульфата при более низкой температуре использовалась рентгеновская дифракция (XRD) и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR).


Номер OPC SRC SAC Песок Известняк Вода

OPC (0.6) 1,0 0 0 2,2 0,3 0,6
SRC 0 1,0 0 2,2 0,3 0,6
SAC 0 0 1,0 2,2 0,3 0,6
SAC50 0,5 0 0,5 2,2 0,3 0,6
0.5 1,0 0 0 2,2 0,3 0,5
0,4 1,0 0 0 2,2 0,3 0,4

Рентгеноструктурный анализ (XRD) проводили с использованием дифрактометра (D / MAX-IIIA, Rigaku, Japan) с излучением Cu-K для идентификации фазы, образовавшейся до и после погружения в раствор сульфата.Дифракционные данные собирали для каждого образца при следующих условиях: 2 θ в диапазоне от 5 до 60 °, время счета 0,6 с на шаг и ширина выборки 0,02 °. Инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) проводили для выявления химических и структурных изменений с использованием спектрофотометра Nicolet 60 SXB FTIR. Смесь синтезированного порошка и KBr спектроскопической чистоты измельчали, а затем прессовали при 2000 фунт / кв.дюйм в течение 5 минут для получения таблетки, и соответствующее волновое число находилось в диапазоне от 400 см -1 до 4000 см -1 .

3. Результаты и обсуждение
3.1. Внешний вид

Внешний вид испытанных образцов строительного раствора определялся для каждой смеси ежемесячно. Было обнаружено, что после первоначального 27-дневного отверждения в воде для всех строительных растворов, за исключением смеси SAC, на поверхности образцов раствора остается небольшое количество белого осадка, что в основном связано с выщелачиванием CH из раствора и немного карбоната в воде. В течение первых нескольких месяцев погружения в раствор сульфата такая экссудация белой массы продолжалась и, по-видимому, не оказывала отрицательного влияния на механические характеристики раствора.Сначала были некоторые признаки разрушения на поверхностях и краях образцов после 4 месяцев для строительного раствора OPC, но более продолжительное время, 6 месяцев для других растворов.

Внешний вид испытуемых образцов определялся для каждой смеси после годичного воздействия раствора сульфата при 5 ° C. Результаты для типичных смесей представлены на рисунке 1. Можно обнаружить, что есть явные признаки износа на поверхности каждого образца. А на дне контейнера образовалась белая мягкая субстанция, образовавшаяся в результате растрескивания поверхностей образца.По внешнему виду было установлено, что строительный раствор OPC демонстрировал наихудшие повреждения, сульфатостойкий раствор портландцемента (SRC) показал ограниченное улучшение, а растворы, содержащие сульфоалюминатный цемент (SAC и SAC50), подверглись гораздо более слабому повреждению. Таким образом, как SRC, так и SAC показали улучшенную устойчивость к таумазитовой форме сульфатной атаки, а последняя лучше. При уменьшении водоцементного отношения с 0,6 до 0,4, строительный раствор имел меньше повреждений внешнего вида.

3.2. Развитие прочности

На рисунке 2 показано развитие прочности растворов с различными типами цемента, погруженных в раствор сульфата. В течение первых 3 месяцев не произошло значительного снижения прочности миномета OPC, а для других минометов произошло небольшое увеличение прочности. При продолжительном воздействии сульфатов прочность каждого строительного раствора начала уменьшаться, а потеря прочности, очевидно, увеличивалась с увеличением времени погружения. После 1 года погружения в раствор сульфата растворы OPC, SRC, SAC и SAC50 показали 72.Потеря прочности на сжатие 8%, 53,6%, 35,6% и 25,6% и потеря прочности на изгиб 45,6%, 35,1%, 25,0% и 15,6% соответственно. Хотя сульфатостойкий портландцементный раствор демонстрирует меньшую потерю прочности, чем раствор OPC, он не ведет себя так хорошо, как ожидалось при традиционном сульфатном воздействии. Сульфоалюминатный цемент демонстрирует гораздо лучшую стойкость к сульфатному воздействию при более низких температурах, чем раствор OPC. Эти результаты согласуются с результатами вышеуказанного визуального осмотра.

На рис. 3 показано развитие прочности растворов с различным соотношением воды и цемента, погруженных в раствор сульфата.После первых 3 месяцев погружения было обнаружено очень небольшое снижение прочности на сжатие для контрольного раствора с водоцементным отношением 0,6, а для двух других растворов с более низким отношением воды к цементу 0,5 и 0,4 было обнаружено очевидное увеличение силы. При продолжительном воздействии сульфатов прочность каждого строительного раствора начала уменьшаться, а потеря прочности увеличивалась с увеличением времени погружения. После 1 года погружения в сульфатный раствор раствор с водоцементным соотношением 0.6, 0,5 и 0,4 показали потерю прочности на сжатие 72,8%, 26,9% и 15,0% и потерю прочности на изгиб 45,6%, 9,8% и 3,1% соответственно. Это более слабое повреждение в основном связано с улучшенной пористостью и непроницаемостью раствора с более низким соотношением воды и цемента. Следовательно, более низкое соотношение воды и цемента очень эффективно для улучшения сопротивления сульфатной атаке таумазитовой формы.

3.3. Минералогия

Образцы были отобраны из строительных растворов после первоначального 27-дневного отверждения в воде, и их рентгенограммы показаны на рисунке 4.Для всех образцов были обнаружены сильные пики, соответствующие кварцу (SiO 2 ) из песка и кальциту (CaCO 3 ) из известнякового наполнителя. Как и ожидалось, в минометах OPC и SRC образовалась масса портландита (Ca (OH) 2 ). Монокарбоалюминат (3CaO · Al 2 O 3 · CaCO 3 · 11H 2 O) образовался как один из продуктов гидратации C 3 A из OPC и известнякового наполнителя. При погружении раствора в раствор сульфата сульфат-ионы проникают в раствор и реагируют с портландитом, моносульфоалюминатом, гелем CSH с образованием эттрингита, гипса и таумазита [13, 14].Образование этих продуктов приводит к набуханию, растрескиванию и, наконец, разложению строительного раствора на основе ОРС. Не обнаруживаемый монокарбоалюминат не был обнаружен в сульфатостойком портландцементном растворе, содержащем намного меньше C 3 A, и раствор пострадал от более слабого воздействия, связанного с образованием эттрингита. Другие минеральные составы в SRC аналогичны OPC, поэтому раствор SRC также пострадал от образования гипса и таумазита и показал ограниченно лучшую стойкость к сульфатному воздействию при низкой температуре, чем раствор OPC.Основными минералами сульфоалюминатного цемента являются C 4 A 3 Š, C 2 S и C 12 A 7 , а продукты их гидратации в основном содержат эттрингит, гель CSH и Al (OH) . 3 [15]. Очень сильные пики, соответствующие эттрингиту, и слабые пики, относящиеся к портландиту, можно найти на рентгенограмме раствора SAC. С одной стороны, недостаточно портландита или нестабильных алюминатов, таких как монокарбоалюминат или моносульфоалюминат, для образования гипса и эттрингита.С другой стороны, в пасте SAC меньше геля CSH для воздействия сульфата таумазита, чем в пасте OPC. Следовательно, миномет SAC ведет себя намного лучше, чем миномет OPC.


На рис. 5 представлены рентгенограммы образцов, отобранных с поверхностей растворов с различными типами цемента после годичного погружения в воду. Во всех образцах не видно даже следов портландита. В образцах образовалось большое количество сульфатсодержащих веществ, включая эттрингит / таумазит и гипс.Согласно относительной интенсивности основных пиков около 9,1 ° и 11,6 ° 2 θ , в растворе OPC образуется больше сульфатсодержащих веществ, чем в растворах SRC и SAC, которые пострадали от более слабого разрушения.


Трудно отличить эттрингит и таумазит на рентгенограммах, когда в образце присутствуют лишь небольшие количества, что объясняется их очень похожей кристаллической структурой [16]. Итак, спектры образцов были дополнительно проанализированы с помощью FTIR-спектров, как показано на рисунке 6.Для всех образцов есть сильные пики в области около 1110 см -1 , соответствующие S-O, показывая большое количество сульфатсодержащих веществ [17]. И раствор OPC показывает более сильный пик, связанный с большим количеством сульфатсодержащих веществ, чем два других образца. Пики C-O при 875 см -1 и около 1400 см -1 встречаются во всех образцах, как и ожидалось, и их можно отнести на счет присутствия карбонатов. Очевидные пики при 499 см −1 и 669 см −1 , приписываемые присутствию связей SiO 6 [18], указывают на массу таумазита или твердого раствора, содержащего таумазит, образовавшегося в ступке OPC.Слабые пики связей SiO 6 в двух других образцах и рентгенограммы, упомянутые выше, показывают, что SRC и SAC задерживают образование таумазита.


4. Выводы

(i) На основании ухудшения механических характеристик, относительное сопротивление таумазитовой форме сульфатному разрушению цемента показано ниже, от лучшего к худшему: смесь сульфоалюминатного цемента и OPC, сульфоалюмината цемент, сульфатостойкий портландцемент и OPC. (ii) Более низкое соотношение воды и цемента приводит к лучшей устойчивости к таумазитовой форме сульфатного воздействия цементного раствора.(iii) После 1 года воздействия сульфатного раствора в строительном растворе OPC образуется большое количество таумазита или таумазитсодержащих материалов, и следы таумазита также могут быть обнаружены в растворах SRC и SAC. Следовательно, таумазитовая форма сульфатного нападения может быть ослаблена, но не может быть устранена с помощью SAC или SRC.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

.

Анализ характеристик и механизмов цементных паст, добавленных в ускоритель схватывания с низким содержанием щелочи на основе сульфата алюминия

Мы предложили тип ускорителя схватывания в низкощелочном жидком состоянии , названный HLSA; это был экологически чистый продукт. Чтобы исследовать температурную адаптацию и гибкость цемента HLSA, в этой статье обсуждались время схватывания и свойства повышения прочности цемента с HLSA. Влияние HLSA на процесс гидратации, продукты гидратации и микроструктуру изучали с помощью рентгеновской дифракции (XRD), термогравиметрического анализа (TGA), растрового электронного микроскопа (SEM) и порозиметрии проникновения ртути (MIP).Результаты показывают, что четыре типичных обычных портландцемента сорта 42,5 с 6-8% HLSA могут удовлетворять требованиям первого сорта согласно JC477-2005 даже при более низкой температуре (например, 10 ° C). Кроме того, процентное соотношение прочности на сжатие 28 дней цемента с 6–8% HLSA было более 90%; пик дифракции XRD интегральной площади AFt цемента с 7% HLSA составил 3818 при 5 мин гидратации; Наблюдение с помощью SEM показало, что кристаллы AFt заполнились в порах цемента через 28 дней гидратации; температурная адаптация и гибкость цемента HLSA были превосходными; цемент с HLSA, коагулирующий за короткое время, способствует образованию большого количества AFt и гидратации C 3 S.

1. Введение

Торкрет-бетон — это вид бетона, который подается под давлением через пневматический шланг или трубу и с большой скоростью подается на место с одновременным уплотнением, конденсацией и твердением [1, 2]. Торкретбетон может приобретать высокую прочность в раннем возрасте и за короткое время коагулировать [3]; его часто используют в гидротехнике, уклонах, аварийно-спасательных и ремонтных работах [4, 5]. Ускоритель схватывания — важный компонент торкретбетона.Разработка ускорителя схватывания началась в 1930-х годах; На ранней стадии разработки ускорители схватывания были в основном порошковыми. Порошковые ускорители легко приводят к загрязнению пылью, неравномерному рассеиванию и высокому потреблению энергии в процессе строительства. Между тем, при сухом распылении строительных материалов это в определенной степени вредно для здоровья строительных бригад. С развитием технологии торкретбетона с мокрым напылением в восьмидесятые годы появились жидкие ускорители схватывания [6].Жидкие ускорители схватывания могут избежать проблем, связанных с загрязнением пылью и неравномерным диспергированием, вызванными порошковыми ускорителями в процессе сухого распыления. Основные химические компоненты традиционных ускорителей схватывания классифицируются как () на основе силикатов натрия, такие как жидкое стекло и модифицированный силикат натрия; () на основе алюмината, такого как алюминат натрия, алюминат калия и сульфат алюминия; () на основе карбонатов и гидроксидов, такие как карбонат натрия и гидроксид натрия [7]. Общие проблемы заключались в том, что содержание щелочи в жидких и порошковых ускорителях схватывания было очень высоким на ранней стадии исследований ускорителей схватывания.Ускорители схватывания с высоким содержанием щелочи могут легко привести к следующим проблемам: () увеличение риска реакции щелочного заполнителя в бетоне; () быть вредными для здоровья строителей с чрезвычайно высоким уровнем pH; () резкое снижение долговременных механических свойств торкретбетона [8]. В соответствии с EN 934-5 [9] низкощелочные ускорители схватывания определяются как ускорители схватывания, в которых содержание щелочных металлов (натрия и калия) выражается в эквиваленте Na 2 O% + 0,658K 2 O%, не более 8% по массе.Ускорители схватывания с низким содержанием щелочи имеют ряд существенных преимуществ. Поэтому создание малощелочных ускорителей схватывания было основным направлением и горячей темой в этой области [10].

Ускорители схватывания состоят из многих типов, и механизм ускорения не является окончательным; Существующие теории механизма ускорения заключаются в следующем: () образование обильных AFt за короткое время в ускорителях схватывания на основе алюмината. Большое количество ускорителя схватывания может реагировать с продуктами гидратации алюмината цемента с образованием AFt и вторичного гипса с высокой реакционной способностью.Кристаллы AFt соединяют сетчатую структуру в цементных пастах; образование продуктов гидратации цемента, особенно гидрата алюмината кальция, требует объединения свободной воды, что приводит к конденсации цемента за короткое время [11] и () образованию большого количества гидратированного алюмината кальция ускорителей схватывания на основе карбоната и силикатов натрия. Из-за очевидного снижения концентрации гипса замедляющий эффект гипса ослабляется и даже исчезает, что способствует гидратации C 3 A с образованием кубического кристалла C 3 AH 6 за короткое время.Затем одновременно выделяется сильное тепло и цементное тесто быстро схватывается [12].

Однако эффекты добавления различных ускорителей схватывания на цемент также были разными; Между тем изменение массового процента продуктов гидратации цемента, содержащего ускорители схватывания, исследовалось редко. В результате в лаборатории был приготовлен низкощелочной жидкий ускоритель схватывания на основе сульфата алюминия под названием HLSA. HLSA был экологически чистым продуктом; это могло избежать вреда для здоровья бригад и снизить потребление энергии в процессе строительства.Были исследованы свойства времени схватывания и развития прочности цемента в дополнение к HLSA. Влияние HLSA на процесс гидратации, продукты гидратации и микроструктуру исследовали с помощью рентгеновской дифракции (XRD), термогравиметрического анализа (TGA), сканирующего электронного микроскопа (SEM) и порозиметрии проникновения ртути (MIP).

2. Экспериментальная
2.1. Сырье

В качестве цемента использовались два типичных обычных портландцемента марки 42,5, которые были произведены компанией Yadong (Y) Cement Company Ltd.(Ухань, Хубэй) и Huaxin (H) Cement Company Ltd. (Ухань, Хубэй), соответственно. Портландцемент с минеральными добавками менее 20%. Все физические и химические свойства портландцемента соответствуют национальному стандарту Китая GB 175-2007; химический состав цемента представлен в таблице 1.


Цемент SiO 2 CaO Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO SO 3 R 2 O Потери

H 23.49 58,24 6,00 2,81 2,35 2,39 0,76 3,06
Y 21,02 62,38 4,80 3,68 1,03 2,02 0,60 1,03 2,02 0,60 3,78

HLSA, приготовленный в лаборатории, был синтезирован из промышленного сульфата алюминия (Al 2 (SO 4 ) 3 · 18H 2 O), химически чистый фторид натрия (NaF), химически чистый триэтаноламин ((HOCH 2 CH 2 ) 3 N), химически чистый полиакриламид (-CONH 2 -) и химически чистая фосфорная кислота (H 3 PO 4 ).Сульфат алюминия промышленного качества был получен от Zibo Guangzheng Aluminium Salt Chemical Industry Co., Ltd. (Цзыбо, Шаньдун). Химически чистый фторид натрия, триэтаноламин, полиакриламид и фосфорная кислота были получены от Sinopharm.

HLSA представлял собой светло-зеленую однородную жидкость с плотностью 1,61 г / см 3 и содержанием твердого вещества 40,5%. Содержание щелочи, выраженное как эквивалент Na 2 O% + 0,658 × K 2 O%, составляло 5,0%, что относится к ускорителю схватывания с низким содержанием щелочи.Основной химический состав HLSA представлен в таблице 2.


Образец Al 2 O 3 SO 3 Na 2 O F Убыток

HLSA 8,43 19,82 5,04 3,21 60,15

2. Экспериментальные методы
2.2.1. Время схватывания цемента

Время схватывания цемента с HLSA было измерено в соответствии с китайскими стандартами строительных материалов JC 477-2005 с отношением воды к цементу (W / C) 0,40; Дозировка ускорителя схватывания составляла 6%, 7% и 8% (по массе цемента) соответственно. Цементные пасты выдерживались при температуре ° C и относительной влажности не менее 90%. Влияние HLSA на время схватывания цемента при 10 ° C и 20 ° C было исследовано, соответственно, с использованием Yangdong P · O 42.5 портландцемент и портландцемент Huaxin P · O 42,5, а состав смеси показан в таблице 3.


Типы W / C Тип цемента Температура / ° C Дозировка /%

Y10-S6 0,4 ​​ Yangfang P · O 42,5 10 6
Y10-S7 0,4 ​​ 7
И10-С8 0.4 8
Y20-S6 0,4 ​​ 20 6
Y20-S7 0,4 ​​ 7
Y20-S8 0,4 ​​ 8

h20-S6 0,4 ​​ Huaxin P · O 42,5 10 6
h20-S7 0,4 ​​ 7
h20-S8 0,4 ​​ 8
h30-S6 0.4 20 6
h30-S7 0,4 ​​ 7
h30-S8 0,4 ​​ 8

2.2.2. Повышение прочности цементного раствора

Измерение повышения прочности цементного раствора проводилось в соответствии со стандартами китайских строительных материалов JC 477-2005. При стандартном соотношении песок: цемент: вода 3: 2: 1 добавка ускорителя схватывания составляла 6%, 7% и 8% (по массе цемента) соответственно.Образцы цементного раствора представляли собой призмы размером 40 мм × 40 мм × 160 мм. Образцы были подготовлены и отверждены в формах в течение 24 часов при температуре ° C и относительной влажности более 90%; затем они были извлечены из формы и немедленно испытаны на прочность на сжатие в течение 1 дня; процентное содержание строительного раствора в дополнение к увеличению прочности на сжатие HLSA на 1 день характеризовалось следующим: где — скорость роста прочности на сжатие на 1 день, — прочность на сжатие образцов, содержащих HLSA, на 1 день, и прочность на сжатие холостых образцов на 1 день. 1 дн.

Остальные образцы были отверждены при температуре воздуха ° С и относительной влажности не менее 90%. Процент сохранения прочности на сжатие через 28 дней характеризовался следующим: где — процент сохранения прочности на сжатие через 28 дней, где — прочность на сжатие образцов, содержащих HLSA, через 28 дней и прочность на сжатие холостых образцов через 28 дней.

2.2.3. Микроструктура затвердевших цементных паст

Цементные пасты были приготовлены для анализа отношения воды к цементу 0 с помощью рентгеновской дифракции (XRD), термогравиметрического анализа (TGA), сканирующего электронного микроскопа (SEM) и ртутной порометрии (MIP).40 в дополнение к 7% HLSA. Гидратация затвердевших цементных паст была остановлена ​​после заданного срока отверждения путем разбивания испытательного блока на мелкие кусочки в абсолютном этиловом спирте. Небольшие образцы измельчали ​​до порошков с размером частиц менее 80 мкм мкм путем измельчения агата для анализа XRD и TGA. Небольшие образцы с размером частиц от 5 мм до 8 мм были отобраны для анализа SEM. Свежую пасту разливали в капсулы (диаметром 3 мм, высотой 45 мм), отвержденные под водой и хранили при 20 ° C.В требуемое время гидратации срез затвердевшей пасты (толщиной 2 мм) вырезали для анализа MIP.

XRD был использован для определения фазы гидратации цемента. Данные XRD были собраны на дифрактометре Bruker D8 Advanced с излучением Cu K α мощностью 3 кВт, и рентгеновская трубка работала при 40 кВ и 40 мА. Скорость сканирования XRD составляла 10 ° / мин. Программное обеспечение MDI Jade 6.5 использовалось для исследования специального дифракционного пика эттрингита и CH для количественного фазового анализа [13]. Анализ ТГ использовали для проверки потери веса и температуры разложения фазы.Все образцы были протестированы в диапазоне от 25 ° C до 800 ° C с использованием дифференциального термического анализатора (STA449C от Netzsch, Германия) в атмосфере воздуха со скоростью сканирования 15 ° C / мин. Автоэмиссионная электронная микроскопия (Ultra Plus-43-13 от Zeiss, Германия) использовалась для наблюдения морфологии и микроструктуры цементных паст. Измерение МИП проводилось на ртутном сканирующем порозиметре AutoPore IV 9500 корпорации Micromeritics при максимальном давлении 228 МПа и измеряемом размере пор от 3 нм до 1000 мкм.

Для исследования количества продуктов гидратации цемента в дополнение к HLSA. Метод полуколичественного анализа был использован для изучения характеристик дифракционных пиков продуктов гидратации AFt и Ca (OH) 2 (CH) с помощью программного обеспечения Jade 6. Кривые DTG четко показали взаимосвязь между температурой и потерей веса в случае, если потеря веса была близкой. . Пик разложения CH наблюдался между 420 и 460 ° C на кривых DTG; количество СН можно рассчитать по следующей формуле: где соответствует потере массы СН в процентах, и — молекулярные массы портландита и воды, соответственно [14].

3. Результаты и обсуждение
3.1. Адаптация к температуре

Температура была важным внешним фактором, влияющим на скорость химической реакции. Температура бетонного сырья изменялась при изменении регионов, сезонов и суточной температуры, поэтому следует обратить внимание на проблемы, вызванные изменяющейся температурой в процессе строительства [15]. Чтобы исследовать влияние HLSA на время схватывания цемента при различной температуре окружающей среды, в лаборатории смоделировали летнюю и зимнюю температуры туннеля.Было исследовано влияние времени схватывания цемента в дополнение к HLSA при 10 ° C и 20 ° C; результаты показаны на Рисунке 1.

Время схватывания цемента было сокращено, поскольку температура отверждения была выше при той же дозировке. Время схватывания цемента в дополнение к 6% HLSA может соответствовать требованиям первого сорта согласно китайским стандартам строительных материалов JC 477-2005 при температуре 20 ° C. Время схватывания цемента в дополнение к 6% HLSA может соответствовать приемлемым требованиям к продукту согласно JC 477-2005 при температуре 10 ° C.Можно было предположить, что температурная адаптация HLSA была превосходной, поскольку он мог поддерживать эффект настройки вспышки при более низкой температуре (например, 10 ° C). Время схватывания может соответствовать первоклассным требованиям за счет увеличения дозировки ускорителя схватывания при более низкой температуре.

3.2. Гибкость цемента

Были исследованы время схватывания цемента и увеличение прочности цементного раствора в дополнение к 6%, 7% и 8% HLSA; результаты показаны на Рисунке 2. Предполагалось, что адаптация между добавкой и цементом была хорошей, поскольку бетон или растворы, приготовленные с добавкой, могли дать желаемые характеристики; напротив, можно было подумать, что адаптация между добавкой и цементом была плохой согласно китайскому стандарту GB 50119-2013 [16].

Время схватывания цемента в дополнение к HLSA при дозировке от 6% до 8% может соответствовать требованиям первого сорта согласно китайским стандартам на строительные материалы JC 477–2005, особенно цемент Y и цемент H, которые могут соответствовать первым требованиям. требование сорта при дозировке 6%. Чем выше была дозировка, тем короче было время схватывания. Увеличение прочности на сжатие растворов, приготовленных с использованием двух типов цемента за 1 день, имеет тенденцию к увеличению по мере увеличения дозировки. Повышение прочности на сжатие растворов, приготовленных с использованием двух типов цемента за 1 день, было все выше 40% при дозировке 8%; Было отмечено, что рост прочности на сжатие раствора, приготовленного с цементом Y и цементом H, за 1 день был всего выше 60%.Процент сохранения прочности раствора на сжатие в течение 28 дней был выше 90%, что было намного выше, чем требование для первого сорта в 75% согласно JC 477-2005. Предполагается, что HLSA может избежать проблем значительной потери прочности на поздней стадии, вызванной высоким содержанием щелочи в традиционных ускорителях схватывания. Следовательно, гибкость цемента HLSA была превосходной.

3.3. XRD-анализ

На рис. 3 показаны рентгенограммы гидратированного цемента с 7% HLSA (Y20-S7) и холостых образцов в возрасте 5 минут, 5 часов, 1 дня и 28 дней соответственно.Интегрированные результаты дифракционного пика XRD AFt, соответствующего 2 θ диапазону 9,0–10,0 °, и CH, соответствующего 2 θ диапазону 17,0–19,0 °, показаны в таблицах 4 и 5, соответственно.

Y20-S7

Образцы Возраст гидратации -значение (Å) FWHM (°) Высота Площадь

Пустой 5 мин.
5 ч 9.6494 0,175 124 1312
1 д 9,6666 0,175 343 3626
28 д 9,6680 0,132 218 1745 9004
5 мин 9,6888 0,203 311 3818
5 ч 9,6884 0,150 365 3306
1 d 9.6909 0,108 497 3240
28 дней 9,6798 0,167 300 3035

Образцы
Возраст гидратации -значение (Å) FWHM (°) Высота Площадь

Бланк 1 d 4.9080 0,154 442 4124
28 d 4,9033 0,149 914 8269
Y20-S7 1 d 4,9135 0,177 196 2098
28 d 4,8978 0,189 277 3172

Образец Y20-S7 показал интенсивный дифракционный пик AFt, в то время как холостые образцы никогда не обнаружили дифракционного пика AFt после 5 мин гидратации; это предположило, что образец Y20-S7 генерировал AFt через 5 минут гидратации.Интегрированная площадь дифракционного пика образца Y20-S7 AFt составила 252,0% от холостых образцов при 5 часах гидратации. Интегрированная площадь дифракционного пика образца Y20-S7 AFt через 5 ч гидратации демонстрирует тенденцию к снижению по сравнению с 5 мин гидратации. Кривая XRD образца Y20-S7 обнаружила слабый пик дифракции AFm через 5 часов гидратации; возможно, что AFt частично превратился в AFm из-за резкого снижения концентрации в поровом растворе цемента [17]; произошла химическая реакция: (см. [18, 19]).

Интегрированная площадь дифракционного пика холостого образца AFt за 1 день гидратации была приблизительно равна образцу Y20-S7 через 5 минут гидратации. Было высказано предположение, что количество AFt образца Y20-S7, образовавшееся в течение 5 минут, было приблизительно равным обычной гидратации портландцемента в течение 1 дня. Интегрированная площадь дифракционного пика образца Y20-S7 для CH через 1 день и 28 дней составила 50,8% и 38,4% от холостого образца, соответственно, а интегрированная площадь дифракционного пика образца Y20-S7 для CH была меньше, чем у холостого образца из 1 дня. до 28 дней гидратации.

3.4. DTG Analysis

Действие HLSA на продукты гидратации цемента исследовали с помощью анализа дифференциальной сканирующей калориметрии; результаты показаны на Рисунке 4.


(a) Пустой
(b) Y20-S7
(a) Пустой
(b) Y20-S7

Пики потери веса между 0 и 200 ° C кривые ДТГ были сложными. Было общепризнанным, что разложение AFt, C-S-H и гипса происходило в этом диапазоне температур.Однако пики разложения C-S-H и AFt перекрывались [20]. Ли и др. [21] предположили, что потеря веса при 20–80 ° C вызвана разложением AFt; согласно Chang et al. [22] превращение CaSO 4 · 2H 2 O в CaSO 4 · 0,5H 2 O в диапазоне температур от 80 до 140 ° C. Как Odler et al. [19, 23] предположили, что первые два пика при 120 и 145 ° C можно отнести к разложению эттрингита и гипса. Кривая DTG холостого образца наблюдалась на пике интенсивного разложения AFt при 5 часах гидратации; предполагается, что на тот момент AFt уже был сгенерирован.Пик разложения, соответствующий AFt образца Y20-S7, сначала увеличивался, а затем уменьшался от 1 до 28 дней гидратации; это указывает на то, что AFt был преобразован в AFm в некоторой степени; результаты согласуются с анализом XRD из раздела 3.3. Содержание CH в гидратированных цементных пастах показано на Рисунке 5. Это предполагает, что содержание CH в образце Y20-S7 было меньше, чем в холостом образце, от 1 дня до 28 дней гидратации; Содержание CH в образце Y20-S7 через 1 и 28 день составляло 44.0% и 39,9% холостого образца соответственно.


3.5. Анализ SEM

На рис. 6 показаны фотографии образцов гидратированного цемента, содержащие 7% HLSA, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Большое количество AFt и C-S-H образца Y20-S7 образовывалось через 5 мин гидратации; игольчатые AFt, плотно соединенные между собой, образуют сетчатую структуру. Было обнаружено, что некоторые кристаллы портландита гексагональной формы и небольшое количество кристаллов AFt чистого образца образовывались через 5 часов гидратации.Некоторые кристаллы AFt образца Y20-S7 все еще наблюдались после 5 ч гидратации; однако количество AFt снижалось по сравнению с 5 мин гидратации; при этом кристаллы портландита гексагональной формы не наблюдались. Аморфные кристаллы C-S-H и AFt были распределены в цементе, и несколько кристаллов портландита образовались в образце Y20-S7 за 1 день гидратации. Видимая морфология холостого образца была плотной, аморфные кристаллы C-S-H и портландита росли компактно. Однако игольчатые AFt и аморфные C-S-H образцов Y20-S7 росли компактно крест-накрест, и кристаллы AFt заполнялись порами цемента.

3.6. Анализ структуры пор

Суммарный объем пор затвердевшего цементного теста считался основным фактором, определяющим механические свойства цементных паст. Считалось, что рост прочности цементного теста увеличивается за счет уменьшения совокупного объема пор. Кривая дифференциального распределения рассчитывалась по кривой совокупного объема пор [24]; согласно Wu и Lian [25], поры затвердевших цементных паст были классифицированы как безвредные (<20 нм), мало вредные (20-50 нм) и вредные поры (50-200 нм).Пористые структуры затвердевшего цемента были измерены с помощью МИП; результаты показаны в таблице 6. Общая пористость образца Y20-S7 была меньше, чем у холостого образца при гидратации 1 и 28 дней. Поры с диаметром от 3 до 20 нм в образце Y20-S7 были на 6,6% больше, чем в холостом образце при гидратации в течение 1 дня. Он показал, что HLSA может уменьшить размер пор затвердевшего цементного теста в раннем возрасте гидратации. Между тем, было полезно улучшить механические свойства цемента в раннем возрасте.Поры с диаметром пор менее 50 нм в образце Y20-S7 были на 4,6% больше, чем в холостом образце при 28 днях гидратации; он показал, что HLSA может в некоторой степени улучшить структуру пор; он призван улучшить процент сохранения прочности на сжатие в позднем возрасте.


Образцы Время отверждения / d Общий объем пор / (мл · г −1 ) Пористость /% Распределение пор по размеру / (мл · г −1 /%)
3–20 нм 20–50 нм 50–100 нм> 100 нм

Пробел 1 0.258 39,5 0,051 / 19,8 0,051 / 19,8 0,106 / 41,1 0,050 / 19,3
Y20-S7 1 0,235 35,2 0,062 / 26,4 0,038 / 16,2 0,095 / 40,4 0,040 / 17,0
Пустой 28 0,189 29,7 0,034 / 18,0 0,070 / 37,0 0,041 / 21,7 0,044 / 23,3
Y20- S7 28 0.161 27,1 0,023 / 14,3 0,073 / 45,3 0,028 / 17,4 0,037 / 23,0

3,7. Механизм ускорения HLSA

Влияние HLSA на количество продуктов гидратации цемента характеризовалось тем, что большая часть кристаллизации AFt образовывалась в очень раннем возрасте гидратации; количество кристаллов AFt незначительно уменьшалось через 5 ч гидратации; однако содержание AFt все еще было очень высоким через 28 дней гидратации.Содержание кристаллов CH было ниже, чем в холостом образце, от 1 до 28 дней гидратации.

Основными компонентами HLSA были: Al 3+ и F . Когда HLSA и цемент контактируют, будет иметь место следующая реакция:

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о