Цемент - определение, разновидности
ЦЕМЕНТ (нем. от лат. — щебень, битый камень) — собирательное название искусственных неорганических порошкообразных вяжущих материалов, преимущественно гидравлических, обладающих способностью при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или др, жидкостями образовывать пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело; один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления БЕТОНОВ и строит, растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) СООРУЖЕНИЙ, гидроизоляции и др. Основные виды цемента (по составу): портландцемент, пуццолановые, шлаковые, глиноземистые, цементы с наполнителями, романцементы. Многие виды цемента имеют ряд разновидностей. В зависимости от состава различают портландцементы: обыкновенный, алитовый, белитовый, алюминатный, алюмоферритный, ферритный, магнезиальный. В соответствии со свойствами и областями применения выделяют следующие разновидности портландцемента: обыкновенный, пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий, особо быстротвердеющий, сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, тампонажный, белый и цветные, для асбестоцементных изделий, для бетонных покрытий автомобильных дорог (дорожный), жаростойкий. Наряду с этим по заданиям крупных потребителей выпускаются портландцементы, обладающие специальными свойствами и отличающиеся своим химическим, минералогическим и вещественным составом. Пуццолановые цементы изготовляются на основе портландцемента и активных минеральных (гидравлических) добавок (пуццолановый портландцемент) и на основе извести и этих же добавок (известково-пуццолановые, известково-зольный, известково-глинитный). Разновидностями пуццоланового портландцемента являются обыкновенный и сульфатостойкий цемент. Известково-пуццолановые вяжущие, в соответствии с видом применяемых для их изготовления активных минеральных добавок, делятся на вяжущие с добавками вулканического, осадочного происхождения или обожженных глинистых веществ. Шлаковые цементы делятся на шлакопортландцемент, известково-шлаковый и сульфатно-шлаковый. Разновидности шлакопортландцемента — это обыкновенный, быстротвердеющий шлакопортландцемент и шлаковый магнезиальный портландцемент. По заданиям строительных организаций выпускается шлакопортландцемент для строительства отдельных ГЭС и тампонажный шлакопортландцемент. Сульфатно-шлаковый цемент изготовляется двух видов: гипсошлаковый, состоящий из шлака, гипса или ангидрита, портландцемента или извести; шлаковый бесклинкерный, состоящий из шлака, ангидрита или гипса, обожженного доломита. Разновидностями глиноземистого цемента являются обыкновенный, высокоглиноземистый, ангидрито-глиноземистый цемент и гипсо-глиноземистый цемент. К расширяющимся цементам относится ряд цементов, изготовляемых на основе глиноземистого цемента или портландцемента с различными добавками, вызывающими при реакции с цементом и водой расширение. В эту подгруппу входят и безусадочные цементы, цементы с наполнителями — карбонатный цемент, песчанистые (портландцемент и тампонажный) и некоторые другие двухкомпонентные цементы на основе портландцемента и добавок, неактивных в условиях твердения при обычных температурах. Относящиеся к этой группе песчанистые цементы на основе кварцевого песка эффективно твердеют в особых температурно-влажностных условиях и потому принадлежат к группе вяжущих автоклавного твердения. Двух- и многокомпонентные цементы, состоящие, например, из портландцемента и различных добавок, иногда называют смешанными или производными, в отличие от исходных цементов, называются чистыми или основными (без добавок). Под вещественным составом понимают содержание в смешанном цементе основного вяжущего и различных добавок. К отдельной группе относятся кварцевый кремнефтористый цемент и другие кислотоупорные цементы, которые после затвердевания на воздухе могут длительное время сохранять свою прочность в условиях воздействия большинства минеральных кислот. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ (но назв. п-ова Портленд, Англия) — наиболее распространенный вид ЦЕМЕНТА, состоящий, в основном, из силикатов кальция.
ЦЕМЕНТ ГИДРОФОБНЫЙ — изготовляют, вводя в мельницы при помоле цементного клинкера 0,1—0,25% мылонафта, асидола, кубовых остатков (от производства синтетических жирных кислот), окисленного петролатума или других гидрофобизующих поверхностно-активных веществ. При этом на цементных частицах образуются тончайшие (мономолекулярные) адсорбционные слои. Для гидрофобного цемента характерны следующие свойства, отличающие его от обычного цемента: 1) повышенная дисперсность вследствие интенсификации помола клинкера гидрофобизующими добавками, предотвращающими слипание частиц цемента и налипание их на мелющие тела; 2) малая гигроскопичность, благодаря чему цемент сохраняет свою активность при длительном хранении даже во влажных условиях (обычные цементы особенно высоких марок, тонкомолотые за 1—4 месяца хранения теряют до 25—30% первоначальной активности); 3) пластифицирующая способность в бетонных (растворных) смесях, позволяющая снизить расход гидрофобного цемента в бетонах по сравнению с обычным цементом той же марки) на 6—12%, без ухудшения удобо-укладываемости и прочности; 4) повышение качества бетонов, бетонных и железобетонных изделий, так как гидрофобизующие вещества уменьшают капиллярный подсос, водопоглощение, водопроницаемость и повышают морозостойкость и долговечность бетонов. При смешивании гидрофобного цемента с водой, песком и щебнем (гравием) слои гидрофобизирующих веществ нарушаются; вода проникает к зернам цемента и вызывает его гидратацию. В СССР производится главным образом гидрофобный портландцемент марок 300—700; периодически выпускается и гидрофобный шлакопортландцемент; можно гидрофобизовать также сульфатостойкий быстротвердеющий, глиноземистый и другие виды цемента.
ЦЕМЕНТ ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением обожженной до сплавления или спекания сырьевой смеси из бокситов и извести (или известняка), обеспечивающей преобладание в готовом продукте низко основных алюминатов кальция. Основным соединением в глинозёмистом цементе является однокальциевый алюминат — Са0-А1203. Наряду с ним в глинозёмистом цементе могут присутствовать другие алюминаты: 5СаО-ЗА1203 и Са0-2А1203, а также силикат кальция — 2Ca0-Si02, галенит — 2Ca0-Si02. А1203, феррит кальция — 2Ca0-Fe203. Глинозёмистый цемент получают плавлением в вагранках, электрических и доменных печах при температуре выше 1400° или спеканием во вращающихся печах при температуре 1250—1350°. Клинкер глинозёмистого цемента измельчают до остатка на сите № 008 не более 10%. При твердении, после смешения глинозёмистого цемента с водой, однокальциевый алюминат переходит в двух кальциевый гидроалюминат. Другие составляющие подвергаются также гидролизу или гидратации с образованием гидроалюминатов, гидросиликатов и гидроферритов кальция. Начало схватывания глинозёмистого цемента должно наступать не ранее 30 мин., конец — не позднее 12 час. Глинозёмистый цемент должен обладать равномерностью изменения объема при испытании в кипящей воде и в парах воды. Глинозёмистый цемент выпускается пяти марок: 300, 400, 500, 600 и 700 (пределы прочности при сжатии образцов, изготовленных из раствора жесткой консистенции с нормальным песком в пропорции 1:3 и твердевших в нормальных условиях 3 суток). При испытании в образцах пластичной консистенции эти пять марок будут примерно соответствовать пределам прочности 200, 250, 300, 400 и 500. Удельный вес глинозёмистого цемента 3,0—3,2, объемный вес в рыхлом состоянии 1000—1300, в уплотненном—1600— 1900 кг/м3. Бетоны и растворы на глинозёмистом цементе отличаются большей плотностью, водонепроницаемостью и стойкостью в минерализованных водах, чем на портландцементе. Однако концентрированные растворы сернокислого магния, многие кислоты и растворы щелочей даже слабой концентрации действуют разрушающе. Глинозёмистый цемент нельзя смешивать с портландцементом, т. к. смесь этих цементов очень быстро схватывается и обладает низкой прочностью. При твердении глинозёмистого цемента выделяет большое количество тепла, что приводит к значительному повышению температуры в первые сроки твердения. Это полезно при зимних работах, но нежелательно при сооружении больших бетонных массивов, т. к. вызывает образование вредных напряжений и появление трещин. Кроме того, возможное при температуре выше 25° образование шестиводного трех кальциевого алюмината сильно понижает прочность бетона. Для предотвращения этого в случае твердения при повышенных температурах к глинозёмистому цементу добавляют 25—30% ангидрита, обожженного при температуре 600— 700°. Полученное вяжущее называются АГ-цементом. Аналогично влияет на свойства глинозёмистого цемента и добавка двуводного гипса. ГЦ-цемент менее чувствителен к нагреву, чем портландцемент. В смеси с огнеупорными заполнителями он может быть использован для изготовления жаростойких растворов и бетонов. Глинозёмистый цемент применяют при необходимости быстрого возведения сооружений, для ряда гидротехнических работ, для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или некоторым агрессивным воздействиям, для получения цемента расширяющегося, для аварийных и восстановительных работ, зимнего строительства и других целей.
ЦЕМЕНТ НЕФЕЛИНОВЫЙ — гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением нефелинового шлама, активизаторов твердения (извести или портландцемента) и гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания. Возможно, изготовить нефелиновый цемент путем перемешивания предварительно тонко измельченных тех же компонентов. Основной составной частью нефелинового цемента является шлам нефелиновый — отход производства глинозема из нефелинов, сиенитов и других аналогичных горных пород. Нефелиновый шлам без добавок твердеет медленно; прочность значительно увеличивается при добавлении извести, цемента, гипса и других ускорителей твердения. Оптимальные составы нефелинового цемента (%): 1) нефелинового шлама 75—85, извести 15—25, гипса до 10 (от веса шлама и извести); нефелиновый цемент имеет марки (предел прочности при сжатии) 150—300; 2) нефелинового шлама 15—85, портландцемента 15 и более и гипса до 10 от веса шлама и клинкера; марка этого цемента 250—400. Производство нефелинового цемента складывается из следующих операций: сушка нефелинового шлама при t° 500—800°, совместное измельчение или тщательное перемешивание предварительно измельченных компонентов. Нефелиновый цемент отличается малым тепловыделением, стойкостью в слабо агрессивных водах и достаточной морозостойкостью, что позволяет использовать его для изготовления бетона в гражданском, промышленном и гидротехническом строительстве. Особенно эффективно использование нефелинового цемента в производстве силикатных строительных материалов и изделий с применением автоклавной обработки. Нефелиновый шлам в среде насыщенного пара при высоких давлении и температуре способен реагировать как с известью, образуя при этом более основные гидросиликаты, так и с кремнеземом (кварцевым песком и др.); в последнем случае достигаются особенно высокие прочностные показатели. Поэтому при автоклавном твердении бетонов, содержащих кварцевый песок или другие кремнеземистые материалы, следует применять нефелиновый шлам без добавки извести.
ЦЕМЕНТ РАСШИРЯЮЩИЙСЯ — группа цементов, характеризующихся увеличением в объеме в процессе затвердевания. Это свойство дает возможность применять расширяющийся цемент для замоноличивания сборных железобетонных конструкций путем создания плотных стыков между ними, зачеканки швов между тюбингами в обделке туннелей и стволов шахт, восстановления сооружений, заделки анкерных болтов и щелей при установке машин на фундаментах, устройства безрулонной гидроизоляции подземных сооружений путем создания штукатурного слоя или нанесения его пневматическим способом (торкретирование). Большинство расширяющихся цементов приготавливается путем совместного помола глиноземистого цемента или портландцемента с расширяющейся добавкой, в которой содержится сульфат кальция (гипс различных модификаций). Расширение этих цементов происходит за счет образования в среде гидратирующегося вяжущего высокоосновного гидросульфо-алюмината кальция. Реже применяются расширяющиеся цементы, расширение которых происходит в результате введения в их состав гидрата окиси магния или добавки сульфата алюминия, хлористого кальция, алюминиевого порошка и сульфитно-спиртовой барды, которая добавляется непосредственно к воде затворения бетонной смеси. Отечественная промышленность выпускает расширяющийся цемент водонепроницаемый (ВРЦ) и расширяющийся цемент гипсглиноземистый (ЦРГГ). ВРЦ приготовляется совместным помолом глиноземистого цемента (70%), гипса (20%) и высокоосновного гидроалюмината кальция (10%), получаемого гидратацией глиноземистого цемента и извести с последующей сушкой и измельчением продукта. В состав другого расширяющегося цемента высокоосновной гидроалюминат не вводится, а содержание гипса (или ангидрата) составляет 30%. Оба цемента близки по своим свойствам и являются высокопрочными, быстротвердеющими, гидравлическими вяжущими веществами. Предел прочности при сжатии цементного камня ВРЦ через 6 часов—75 кг/см2, через 3 суток — 300 кг/см2 и через 28 суток — 500 кг/см2. Линейное расширение этих цементов 0,02—0,05% при воздушном твердении и 0,5—1,5% при водном твердении, они водонепроницаемы при давлении в 5 am. ВРЦ имеет короткие сроки схватывания (начало —4 мин., конец — не позже 10 мин.), поэтому работать с ним следует быстро, как, например, при торкретировании, а в случае необходимости добавляются замедлители схватывания. ЦРГГ отличается более медленным схватыванием (начало — не ранее 20 мин., конец — не позже 4 часов), что позволяет применять его для изготовления безусадочных и расширяющихся бетонов. Особой областью применения расширяющегося цемента является изготовление самонапряженных железобетонных конструкций, в которых предварительные напряжения в арматуре и бетоне создаются в результате расширения бетона, приготовленного с применением специального вида расширяющегося цемента — напрягающего (ЦРН). Он отличается от других расширяющихся цементов способностью расширяться после приобретения прочности порядка 150 кг/см2 и значительной величиной расширения в свободном состоянии (до 3%). ЦРН приготовляется совместным помолом портландцемента и глиноземистого цемента или гипса. Примерная дозировка указанных материалов 75:15:10 (по весу). ЦРН обеспечивает получение напряжения арматуры 4—12 тыс. кг/см2 и обжатие бетона до 50 кг/см2 без применения натяжных устройств. Способ силовой калибровки напряжения позволяет повысить обжатие бетона в 2—3 раза. ЦРН водонепроницаем при давлении до 25 am, а также обладает высокой степенью газо - и бензонепроницаемости. Изделия, приготовленные из ЦРН в заводских условиях, подвергаются прогреву в воде при 80°—100° в течение 3—4 часов (при этом проявляется часть полного расширения цемента) с последующим выдерживанием во влажных условиях в течение 5—7 дней. Имеется разновидность ЦРН, которая может применяться без тепловой обработки. Объемное напряженное состояние и водонепроницаемость самонапряженного железобетона определили его применение, в первую очередь, для изготовления напорных труб, производство которых организуется в СССР. Перспективно также применение самонапряженного железобетона в строительстве резервуаров и дорожных покрытий.
Литература: ЭНЦИКЛОПЕДИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ СТРОИТЕЛЬСТВО Хигерович М. П., Гидрофобный цемент и гидрофобно-пластифицирующие добавки, М., 1957. СНиП, ч. 1, разд. В, гл. 2. Вяжущие материалы неорганические и добавки для бетонов и растворов, М., 1962; Справочник по производству цемента, под ред. И. И. Холина, М., 1963, Бутт Ю. М., Технология цемента и других вяжущих материалов, 4 изд., М., 1964.Баженов П. И., Нефелиновый цемент, [Д.], 1946; его же, Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов,1963; Цементы автоклавного твердения и изделия на их основе, под ред. П. И. Баженова, M., 1963. Кравченко И. В., Глиноземистый цемент, М., 1961; Бутт 10. М., Технология цемента и других вяжущих материалов, 4 изд., М., 1964
от: MarinaF,
Скрыть комментарии (0)
Похожие темы:
|
