Строительные материалы
Лекция №19
Портландцемент и его разновидности.
Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее как в воде, так и на воздухе и получаемое путём совместного, тонкого помола клинкера и двуводного гипса (гипсового камня).
Клинкер — продукт обжига до спекания (при t>1480 °C) однородной, определённого состава природной или сырьевой смеси известняка или гипса. Сырьевую массу обжигают во вращающихся печах.
Портландцемент как вяжущее вещество используют при приготовлении цементных растворов и бетонов.
Для приготовления цементного клинкера используют известняки или мел (70-78%) и глину (22-25%). Природным сырьем являются известняковые мергели. В состав смеси можно водить корректирующие добавки.
Существуют два способа производства портландцементного клинкера: мокрый и сухой.
По мокрому способу: Дробят известняк в щековых дробилках. Глину измельчают в валковых дробилках, а затем в водной суспензии в болтушках. Все транспортируется в сырьевую мельницу для совместного помола. Затем его с влажностью 32-45% перекачивают вертикальный шламобассейн, где корректируется заданный химический состав, далее – в горизонтальный шламобассейн и потом в печь обжига. Полученный клинкер дробят совместно с гипсом и добавками, направляют для помола в цементные мельницы, затем в силосные склады и далее отгружают потребителям.
При сухом способе обжиг сырьевой массы производится во вращающихся печах (цилиндры Д до 5м и длиной до 200м, изнутри выложены огнеупорным материалом). Для продвижения обжигаемого материала печь устанавливается наклонно. Навстречу движущемуся материалу через форсунки поступают горячие газы. Проходя через несколько температурных зон смесь спекается, превращаясь в гранулы Д 5-40мм - клинкер. На выходе клинкер охлаждают с помощью холодильных устройств.
Сырьевой материал, обжигаясь, претерпевает физико-химические изменения.
После хранения на складе клинкер дробят, вводят добавки для регулирования свойств цемента и отправляют для охлаждения в силосы, гдетоставшаяся свободная известь должна погаситься.
Из силосов цемент упаковывается в мешки из многослойной крафт-бумаги по 50 кг и отправляется потребителю.
Свойства портландцемента. Требования изложены в ГОСТ 10178-85.
Истинная плотность – 3000-3200 кг/мз, насыпная – 900-1300 кг/мз, а в уплотненном состоянии – 1500-2000 кг/мз.
Тонкость помола. Через сито с сеткой №008 (размер отверстий в свету 0,08мм) должно проходить не менее 85% массы просеиваемой пробы.
Нормальная густота и сроки схватывания. Цемент, затворенный водой, называется цементным тестом. Густота определяется на приборе Вика. Нормальной густотой считают такую консистенцию, когда пестик, погруженный в кольцо, заполненные тестом, не доходит на 5-7мм до пластинки, на которой установлено кольцо.
Сроки схватывания тоже определяют на приборе Вика, используя вместо пестика иглу. Сроки схватывания характеризуются началом и концом схватывания теста. Началом считают время, когда игла не доходит до дна кольца на 1-2 мм, а концом – когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм.
Равномерность изменения объема. Цементы в процессе твердения должны равномерно изменять объем. Одной из причин неравномерного изменения объема является присутствие в цементе Сао и МgО, которые гасятся с увеличением объема в уже затвердевшем цементном камне.
Образцы- лепешки из теста нормальной густоты чкрез сутки после их изготовления и хранения при повышенной влажности в ванне подвергают кипячению в воде. После их охлаждения они не должны иметь искривленийи трещин.
Прочность - марка цемента. Определяют, испытывая образцы-балочки размером 40х40х160 мм. Первые сутки образцы твердеют в нормальных условиях, а остальные 27 суток в воде при 20-22°С.
Марка портландцемента — условное обозначение, выражающее минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных, твердевших и испытанных в условиях и в сроки, установленные нормативной документацией (ГОСТ 10178, ГОСТ310). Марку портландцемента получают путём округления в низшую сторону до целых значений (400, 500, 550 и 600) прочностного ряда в кг/см², определяемого соответствующим стандартом (например, в данном случае, ГОСТ 10178), величин прочности при сжатии образцов — половинок призм размером 4×4×16 см, предварительно испытанных на прочность при изгибе в возрасте 28 суток. Образцы изготавливаются (ГОСТ 310) из растворной смеси 1:3 на стандартном нормальном песке при В/Ц близком к 0,40, хранятся до испытаний в течение суток при влажности не менее 90 %, а затем до 28 суток в воде при температуре 20±2 °C.
Для отнесения цемента к определённой марке, кроме нормируемых значений прочности при сжатии в возрасте 28 суток, должны быть также определены нормируемые значения прочности при изгибе, а для быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента, кроме прочности в 28 суток, также нормируемые значения прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 суток.
Активность цемента, используемая для расчётов состава бетона и др. смесей, является показателем прочности на сжатие образца размером 4×4×16 см в возрасте 28 суток.
Кроме предусмотренных ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 и 600, производитель цемента по техническим условиям может выпускать цементы более низких (300, 200) или более высоких марок (700 и выше).
Наряду с характеристикой прочности цемента путём отнесения его к той или иной марке, нормативные документы (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108) предусматривают возможность отнесения цемента к определённому классу прочности.