Гидрофобный портландцемент

· Гидрофобные добавки:

· Асидол

· Мылонавт

· Олеиновые кислоты

66. Активные минеральные добавки в цементы (состав и назначение).

67. Пуццолановый и шлакопортландцементы (получение, основные характеристики и применение).

Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент, имеющие сходные физико-механические свойства, получают тонким измельчением портландцементного клинкера с повышенным количеством активных минеральных добавок. Различие этих цементов определяется видом добавки: пуццолановый портландцемент получают тонким измельчением клинкера с природной активной минеральной добавкой, а шлакопортландцемент с доменными гранулированными шлаками. Прочность шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента несколько ниже прочности обыкновенного портландцемента; пуццолановые и шлакопортландцементы имеют марки 200, 300, 400 и 500.

Возможность применения в портландцементе активных минеральных добавок в большом количестве без существенного снижения прочности цемента обусловливается процессами взаимодействия добавки с продуктами гидратации клинкерных минералов. Среди этих продуктов основная роль принадлежит гидрату окиси кальция Са (ОН)2, выделяющемуся в свободном виде при гидратации трехкальциевого силиката.

Активные минеральные добавки состоят, как отмечалось, из веществ, легко вступающих в химическое взаимодействие с Са(ОН)2, при этом образуются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, сходные по составу с продуктами гидратации клинкерных минералов и обладающие клеящей способностью.

Оптимальное љљсодержание добавки в цементе зависит от ее активности, т.е. способности химически поглощать Са(ОН)2, а также от количества Са(ОН)2, выделяющегося при твердении цемента; последнее определяется в основном содержанием в клинкере трехкальциевого силиката. Следовательно, чем выше активность добавки, тем меньше требуется ее для связывания Са(ОН)2, так как каждый цемент выделяет строго определенное количество гидрата окиси кальция. С уменьшением содержания в клинкере трехкальциевого силиката оптимальная величина добавки уменьшается, и наоборот.

Приведенное справедливо для портландцемента с природными добавками, не обладающими способностью самостоятельного твердения. Применение же доменных гранулированных шлаков, имеющих по своему химическому составу некоторое сходство с портландцементным клинкером и обладающих, хотя и небольшой, способностью самостоятельно твердеть при затворении водой, позволяет увеличить содержание шлаков в цементах по сравнению с природными добавками.

ГОСТ 10178-62 устанавливает следующее содержание активных минеральных добавок от массы цемента:

природных добавок в пуццолановых портландцементах: вулканического происхождения (пемза, туф, пепел) - не менее 25 и не более 40%; осадочного происхождения (диатомиты, трепелы, опоки) - не менее 20 и не более 30%;

доменных гранулированных шлаков в шлакопортландцементных не менее 30 и не более 60%.

Замена наиболее дорогой части портландцемента - клинкера - природной добавкой или промышленными отходами - шлаками на 10-12% снижает стоимость цемента, что имеет большое экономическое значение.

В то же время следует учитывать, что при введении добавки в цемент его свойства изменяются и в лучшую и в худшую сторону. Так, пуццолановые портландцементы и шлакопортландцементы обладают повышенной водостойкостью и низким тепловыделением, что важно при возведении гидротехнических сооружений и массивных бетонных конструкций. Но они медленно твердеют в начальной период (хотя к 28 сутками прочность их приближается к прочности обыкновенного портландцемента) и имеют несколько меньшую морозостойкость и воздухостойкость.

Разновидностями пуццоланового портландцемента и шлакопортландцемента являются:

сульфатостойкий пуццолановый портландцемент, получаемый тонким измельчением клинкера, содержащего трехкальциевого алюмината не более 8% и природную гидравлическую добавку; количество добавки принимается то же, что и для пуццоланового портландцемента. Этот цемент выпускается марок 200,300, 400; в остальном его свойства аналогичны пуццолановому портландцементу;

быстротвердеющий шлакопортландцемент обладает более интенсивным, чем обычный шлакопортландцемент, нарастанием прочности в начальный период твердения. Это достигается применением клинкера быстротвердеющего портландцемента и шлаков высокой основности в количестве не менее 30 и не более 50% по массе.

Образцы, изготовленные из 1 ч. этого цементаљ и 3 ч. песка, через трое суток твердения должны иметь предел прочности при изгибе не менее 35 кгс/см2 и при сжатии не менее 200 кгс/см2, в возрасте 28 суток предел прочности при сжатии должен быть не менее 400 кгс/см2. В остальном свойства быстротвердеющего шлакопортландцемента аналогичны свойствам обыкновенного шлакопортландцемента.

68. Сульфатостойкие портландцементы (получение, основные характеристики и применение).

Сульфатостойкий цемент производят из клинкера нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5% трехкальциевого алюмината и не более 50% трехкальциевого силиката. Предельно низкое содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов, находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает.

Сульфатостойкий цемент отличается от обычного пониженным содержанием трехкальциевого силиката и трех кальциевого алюмината, повышенной стойкостью в агрессивной среде, пониженной экзотермией, в связи с чем в течение первых 28 суток твердения, механическая прочность нарастает медленно. В качестве исходного сырья должна использоваться глина с низким содержанием глинозема. Исходное сырье должно содержать железо в ограниченном количестве. Этот цемент не должен содержать ни активных, ни инертных минеральных добавок. Сырье, удовлетворяющее указанным требованиям, не распространенно - это и препятствует расширению производства сульфатостойкого портландцемента.

По вещественному составу сульфатостойкие цементы подразделяют на виды: сульфатостойкий портландцемент; сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками; сульфатостойкий шлакопортландцемент; пуццолановый портландцемент. В сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками допускается использовать смеси шлака и пуццоланы, общее количество которых не должно превышать 20%. В сульфатостойком шлакопортландцементе допускается замена шлака пуццоланой или золой (кислой) в количестве не более 10% массы цемента. Содержание ангидрида серной кислоты в цементе не должно превышать 3-4%. Допускается вводить в цемент при помоле пластифицирующие и гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки в количестве не более 0,3% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки. Подвижность цементно-песчаного раствора, состава 1:3, из пластифицированных цементов всех видов, должна быть такой, чтобы при водоцементном отношении, равном 0,4, расплыв стандартного конуса был не менее 135 мм.

Сульфатостойкие цементы предназначены для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, наружных зон гидротехнических сооружений, применяться при бетонировании подземных и подводных массивов, одновременном систематическом попеременном увлажнении и высыхании или замораживании и оттаивании, обладающих коррозионной стойкостью при воздействии сред, агрессивных по содержанию в них сульфатов. Этот цемент обычно выпускают двух марок: 300 и 400, введение активных минеральных добавок в этот цемент не допускается, так как они снижают морозостойкость бетона.

69. Глиноземистый, безусадочный, расширяющиеся и напрягающий цементы (получение, основные характеристики и применение).

Глиноземистый цемент. Представляет собой быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, изготовляемое путем тонкого измельчения клинкера, полученного обжигом до спекания сырьевой смеси, богатой глиноземом. Сырьем служат известняк и породы с высоким содержанием глинозема А1203, например бокситы. Глиноземистый цемент имеет серо-зеленый, коричневый или черный цвет. Выпускают его трех марок: 400, 500 и 600. Для этого цемента характерен интенсивный набор прочности в начальный период твердения. Так, через 1 сут прочность достигает 80—90% заданной. Из глиноземистого цемента получают быстротвердеющие и жаростойкие бетоны и растворы, а также изготовляют конструкции с повышенной соле-, водо- и морозостойкостью. Глиноземистый цемент нельзя подвергать тепловлажностной обработке. При его применении необходимо помнить, что глиноземистый цемент в 3—4 раза дороже обычного портландцемента.

Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются способностью при твердении во влажных условиях несколько увеличиваться в объеме или не давать усадки.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) является быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим, который получают тщательным смешиванием глиноземистого цемента, полуводного гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция примерно в следующих соотношениях (): глиноземистого цемента 70, гипса 20, гидроалюмината кальция 10. ВРЦ характеризуется способностью быстро схватываться: начало схватывания не ранее 4 мин, а конец не позднее 10 мин с момента затворення. Линейное расширение через 28 сут составляет 0,3—1. Применяют его для зачеканки труб, швов тюбингов, а также для заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях.

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВВЦ) — характеристика та же, что и ВРЦ, с некоторым изменением соотношения компонентов (): глиноземистого цемента 75, гипса 7, гидроалюмината кальция 18. Начало схватывания цемента не ранее 1 мин, конец не позднее 5 мин с момента затворения. Линейное расширение через 1 сут — 0,01—0,1. Применяют для создания торкретного слоя на поверхности гидротехнических сооружений.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистого клинкера или шлака и природного двухводного гипса. Этот цемент обладает способностью расширяться при твердении в воде. Величина линейного расширения через 1 сут 0,15%. Идет для приготовления безусадочных водонепроницаемых растворов и бетонов.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) — гидравлическое вяжущее — получают совместным тонким измельчением клинкера портландцементного (58—63%) и глиноземистого (5—7%), двуводного гипса (7—10%), доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки (23—28%). Отличительные свойства РПЦ — способность расширяться во влажных условиях, высокая плотность и водонепроницаемость, быстрое твердение при кратковременном пропаривании.

70. Белый и цветные портландцементы (получение, основные характеристики и применение).

Белый портландцемент получают путем совместного тонкого помола белого маложелезистого клинкера, активной минеральной добавки — белого диатомита, содержание которого должно быть не более 6%, и необходимого количества гипса. Можно вводить до 10% белой инертной минеральной добавки. Гипс, активные и минеральные добавки в измельченном состоянии должны иметь белизну, определяемую коэффициентом яркости по BaS04 (%). для белого цемента высшего сорта 80 и более, для БЦ-1 76 и для БЦ-ll не менее 72.

Цветной портландцемент получают путем совмест ного тонкого помола белого маложелезистого или цветного цементного клинкера, активной минеральной добавки — бетого диатомита, гипса и красковой руды или пигмента. Количество минеральных пигментов должно быть не более 15%, а органических добавок — не более 0,3% массы клинкера. В зависимости от цвета портландцемент имеет следующие основные разновидности: светло-желтый, желтый, желто-золотистый, оранжевый, светло-розовый, розовый, красный, светло-коричневый, темно-коричневый, зеленый и черный.

Белый и цветные цементы используют для архитектурно-отделочных работ, для покрытия стеновых панелей цветным фактурным слоем, а также для изготовления облицовочных плиток.

71. Хранение и транспортирование портландцемента.

При тарировании цемента, а также при погрузке его в вагоны для отправки навалом проверяют температуру цементного порошка и отбирают контрольные пробы из каждой партии цемента для проведения физико-механических испытаний. По результатам этих испытаний составляют паспорт на каждую партию цемента. При упаковке цемента в мешки контрольную пробу отбирают из шнека, транспортирующего цемент к упаковочной машине. Если цемент оставляют на складе в мешках и хранят больше месяца, то перед отгрузкой его снова отбирают пробы (в количестве 20 кг) для испытаний — по 1 кг из каждого мешка.

При отправке навалом в вагонах пробы отбирают из каждого вагона в период загрузки вагона цементом, а при отправке автомобильным транспортом — по 1 кг от каждых 10 т цемента. Пробу, отобранную в период упаковки от каждой партии цемента, делят на две части: одну-10 кг — подвергают физико-механическим испытаниям, а вторую оставляют в герметически закрытой: таре для контрольной проверки. При отправке цемента в таре на последней должны бить обозначены: название завода, марка, номер заводской партии, год и месяц насыпки.Систематически осуществляют контроль за тем, чтобы при хранении и транспортировании цемент был защищен от действия влаги и от загрязнения.

Каждая отправляемая с завода партия цемента должна быть снабжена паспортом, составленным согласно требованиям ГОСТ.

72. Положительные и отрицательные свойства древесины как строительного материала.

Широкое распространение и назем и ость древесных растений обусловливают легкость добывания и сравнительную дешевизну древесины. Почти повсеместное распространение древесных растений до некоторой степени ослабляет отрицательное значение малой транспортабельности древесины, так как допускает возможность пользоваться для переброски крупных масс древесины самым дешевым видом транспорта - сплавом (россыпью или в плотах), не применимым для других материалов.

Большим достоинством древесины является ее возобновляемость; хозяйственное значение этого фактора станет особенно ясным, если учесть наличие таких быстрорастущих пород, как. например, тополь.

Древесина обладает высокой прочностью при небольшом весе, что дает ей существенное преимущество перед другими материалами. По коэфициентам качества (отношение предела прочности к объемному весу) древесина выдерживает сравнение с металлами и в некоторых случаях даже превосходит их. Однако древесина, в отличие от металлов, не обладает текучестью (пластические деформации весьма малы); в то же время она хорошо сопротивляется ударным и вибрационным нагрузкам.

В связи с анизотропностью строения для древесины характерна неравномерность свойств вдоль и поперек волокон (например, усушка вдоль волокон в несколько десятков раз меньше, а прочность при растяжении значительно больше, чем поперек волокон, и т. д.). Растительное происхождение древесины обусловливает большую изменчивость ее свойств (например, предел прочности при сжатии вдоль волокон древесины сосны колеблется от 240 до 625 кг/см2, а древесины дуба - от 320 до 690 кг/см2 и т. д.). Своеобразным свойством древесины, особенно ценным в горном деле, является ее способность «предупреждать» (треском) о скором разрушении.

Древесина обладает гигроскопичностью (способностью поглощать влагу из окружающего воздуха), что влечет за собой увеличение ее веса и размеров (разбухание), а также снижение прочности; при высыхании же древесины вес и размеры ее уменьшаются (усушка), а прочность возрастает. Следствием изменения размеров могут быть формоизменяемость (коробление) и растрескивание. Эти явления представляют отрицательные особенности древесины, однако в некоторых случаях разбухание используется как положительное свойство (тара под жидкие товары, деревянные трубы и т. п.).

Пористое строение древесины придает ей высокие теплоизоляционные свойства, вследствие чего деревянные стены жилых строений могут быть в 2, 5 раза тоньше кирпичных.

Ничтожное расширение от тепла позволяет при возведении протяженных сооружений отказаться от температурных швов, обязательных при других материалах (металл, железобетон).

Древесина хорошо сопротивляется действию кислот и газов. Поэтому для перекрытия помещений некоторых химических производств, паровозных депо, вокзальных перронов рекомендуется преимущественное применение деревянных конструкций, так как металлы быстро разъедаются выделяемыми нарами и газами.

Древесина способна гореть, что обусловливает ее легкую возгораемость. Однако при пожарах деревянные конструкции, в отличие от металлических, рушатся не сразу.

Как вещество органического состава, древесина может служить пищей для низших организмов (грибы), откуда проистекает ее способность загнивать при определенных условиях и подвергаться поражению насекомыми (червоточина).

Весьма ценными особенностями древесины, широко используемыми в практике, являются ее способность склеиваться и возможность быстрого соединения деталей из древесины гвоздями (гвоздимость). К крупным преимуществам древесины как строительного материала относится также го, что она допускает перестройки и применение сборно-разборных конструкций, удобных для транспорта и монтажа. Легкость обработки и соединения гвоздями делает возможным ускоренную обработку сырья и широкую механизацию при производстве элементов конструкций, что уменьшает сроки строительства и стоимость сооружений. Так называемая «сезонность» для древесины не имеет значения: деревянные конструкции можно изготовлять и собирать в любое время года, что имеет исключительное значение для бесперебойного строительства.

Неудивительно, что перечисленные выше достоинства древесины как материала, несмотря на отмеченные недостатки (многие из которых могут быть ослаблены), обусловили чрезвычайно разнообразное и весьма широкое ее применение и во времена глубокой древности и в настоящее время.

73. Характеристика основных пород древесины, применяемых в строительстве.

Хвойные породы.

Широкое применение в строительстве хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, меньше — кедра и пихты) объясняется их большой территориальной распростра­ненностью, высотой и прямизной стволов, повышенным по сравнению с некоторыми лиственными породами ка­чеством, в частности стойкостью против загнивания.

· Сосна — ядровая порода, ядро буроватокрасного цвета, заболонь желтоватобелого. Различают рудовую сосну, растущую на возвышенных песчаных местах, и мяндовую, растущую на низменных местах. Рудовая сосна имеет плотную мелкослойную смолистую древеси­ну. У мяндовой сосны древесина крупнослойная, рыхлая с широкой заболонью и поэтому ниже качеством, чем у рудовой сосны. Сосну используют для изготовления деревянных несущих конструкций, столбов, свай, шпал, столярных изделий, фанеры и т. д.

· Ель занимает ’/в покрытой лесом площади. Наибольшее хозяйственное значение имеют два вида ели — европейская (обыкновенная) и сибирская. Древесина ели имеет однородный белый цвет со слабым желтова­тым оттенком, широкую заболонь и спелую древесину, не отличающуюся по цвету от заболони. Древесина ели мягкая, легкая, как у сосны, но с меньшим содержанием смолистых веществ, что снижает сопротивляемость ее загниванию. Наличие в древесине ели большого количе­ства твердых сучков затрудняет ее механическую обра­ботку. Применяют ель для тех же целей, что и сосну, но с учетом ее пониженной стойкости к загниванию.

· Лиственница имеет ядро красноватобурого цвета и узкую заболонь белого цвета. Древесина лиственницы мелкослойная. Прочность, твердость и средняя плотность лиственницы выше, чем у сосны и ели, примерно на 30 %. Она отличается повышенной глиностойкостью, но склонна к растрескиванию. Лиственница особенно це­нится в гидротехническом строительстве и мостостроении; из нее изготовляют шпалы и рудничные стойки. Листвен­ница произрастает главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке, что ограничивает ее использование в центральной зоне страны.

· Кедр имеет ядро светлобурого цвета и широкую заболонь, мало отличающуюся по цвету от ядра. Древе­сина кедра мягкая и легкая, ее механические свойства ниже, чем сосны. Применяют кедр в виде круглого леса и пиломатериалов, для столярных изделий и отделки ме­бели — в виде декоративной фанеры.

· Пихта по древесине схожа с елью, но не имеет смоляных ходов. Легко загнивает, поэтому в строитель­стве применяют наравне с елью, но не используют во влажных условиях эксплуатации.

Лиственные породы.

Лиственные породы имеют стволы менее правильной формы и более сбежистые, чем хвойные. В строительстве более широкое применение получили дуб, ясень, береза, осина, ольха, бук, липа, тополь.

· Дуб — кольцесосудистая порода, имеющая ярко выраженное ядро от светло до темнобурого цвета и уз­кую светложелтую заболонь. Древесина дуба характе­ризуется высокой прочностью и стойкостью против гние­ния, красивой текстурой и цветом, но дает значительную усушку и склонна к растрескиванию. В строительстве дуб используют для изготовления ответственных конст­рукций в гидротехнических сооружениях, в мостострое­нии, а также для изготовления паркета, ножевой фане­ры столярых изделий (оконные переплеты, двери и т.п.) и ответственных деталей несущих конструкций, в особен­ности работающих под нагрузкой, направленной поперек волокон (опорные подушки, прокладки, шпонки и др.). Для отделочных и декоративных работ ценным является мореный дуб черного или темносерого цвета, который получают при длительном выдерживании дуба под во­дой..

· Ясень — ядровая порода, по виду и строению дре­весины напоминает древесину дуба, но более светлой окраски. Древесина ясеня отличается высокой прочно­стью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, красивой текстурой, хорошо сохраняется на воздухе и в воде, но легко загнивает в условиях переменной влажности. Применяют наравне с дубом, но в условиях, не опасных для гниения.

· Береза является самой распространенной в наших лесах лиственной породой. Порода заболонная, имеет дре­весину белого цвета с легким желтоватым или красно­ватым оттенком, твердую и прочную, но легко загниваю­щую, особенно в условиях повышенной влажности. Из нее изготовляют фанеру, некоторые столярные изделия и т. п. Карельскую березу, имеющую свилеватое распо­ложение волокон, широко используют в отделочных ра­ботах и мебельном производстве.

· Осина — заболонная порода, как и береза, произ­растает повсеместно. Древесина осины однородного бе­лого цвета, мягкая, легкая, менее прочная, чем у березы. При высыхании не коробится и мало трескается, но во влажном состоянии легко загнивает. В строительстве ее используют для возведения временных сооружений, а так­же для получения фанеры.

· Бук — спелодревесная порода. Древесина бука бе­лого цвета с красноватым оттенком, очень прочная, с красивой текстурой на радиальном разрезе, хорошо гнется, но подвержена загниванию в условиях повышен­ной и переменной влажности, а при высушивании — ко­роблению и растрескиванию. Бук применяют для изго­товления паркета, фанеры, шпал и т. п., а также в мебельном производстве.

· Ольха — заболонная порода с мягкой древесиной, склонной к загниванию. Используют как и березу.

· Другие лиственные породы (липа, клен, тополь) в строительстве используют как местные материалы и главным образом для временных и неответственных построек и подсобновспомогательных изделий, а также в других отраслях народного хозяйства.

74. Микроструктура древесины

Микроструктурой называют строение ствола дере­ва, видимое под микроскопом.

Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную ее массу составляют клетки ве­ретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т.е. поперек основных кле­ток (клетки сердцевинных лучей).

В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвига­ется влага от корней к кроне. По распределению сосудов в поперечном сечении лиственные породы разделяют на кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) и рассеяннососудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.)

У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами. У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоляные ходы — межклеточные пространства, заполненные смолой.

Одинаковые по форме и функциям группы клеток объ­единяются в ткани, имеющие различное назначение в жизни древесины: проводящие, запасающие, механические.

Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и ядро. Срубленная древесина состоит из отмерших клеток, т. е. только из клеточных оболочек.

Оболочки клеток сложены из нескольких слоев очень тонких волоконец, называемых микрофиб­риллами, которые компактно уложены и направлены по спиралям под разным углом к продольной оси клетки в каждом слое (сходство с канатом). Иногда микрофибриллы ориентированы по встречным спиралям. Микрофибрилла состоит из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы — высокомолекулярного природного полимера со сложным строением макромолекул. Макромолекулы целлюлозы эластичны и сильно вытянуты.

Клетки проводящей ткани

У хвойных пород трахеиды весеннего слоя, веретенообразные клетки, вытянутые вдоль ствола, имеют широкую полость и тонкую стенку. Оболочки клеток имеют поры, через которые клетки сообщаются друг с другом.

У лиственных пород крупные полые клетки, стенки которых пронизаны мелкими отверстиями, образуют древесные сосуды в виде овальных трубочек, идущих вдоль ствола.