Видове цимент
Бързо втвърдяващият се Портланд цимент (BTC) се различава от обикновения цимент с по-интензивно увеличаване на якостта в началния период на втвърдяване.
Може да се получи или чрез по-фино смилане на обикновен клинкер, или чрез използване на клинкер с определен минералогичен състав. Въпреки това е нерентабилно да се увеличи фиността на смилането на цимента, тъй като това намалява производителността на оборудването за смилане и увеличава консумацията на енергия. Следователно по-изгоден начин за получаване на бързо втвърдяващ се цимент е да се контролира минералогичният състав на клинкера.
Съгласно GOST 10178-62 BTC след 3 дни втвърдяване при стандартни условия в разтвор от 1: 3 трябва да има якост на огъване най-малко 40 kgf / cm2. 28-дневната якост на бързо втвърдяващия се портланд цимент не е регулирана и се характеризира с приблизителна степен 400. Фиността на смилане на BTC е по-висока от тази на обикновения портланд цимент (2500-3000 cm / g2) и е 3500-4000 cm / g2.
Разновидност на бързо втвърдяващия се портланд цимент е особено бързо втвърдяващият се портланд цимент (OBTC). Той се различава от BTC в още по-интензивен темп на нарастване на якостта в началния период на втвърдяване.
Портландциментът с висока якост (HPC) трябва да има якост на натиск от 600 kgf/cm2 или повече на 28-дневна възраст.
При използване на бързо втвърдяващ се портланд цимент и портланд цимент с висока якост за производството на строителни части се намалява консумацията на цимент, намалява се размерът на елементите и масата на конструкциите.
Портланд шлаков цимент и пуцоланови портланд цимент, имащи подобни физични и механични свойства, се получават чрез фино смилане на портландциментов клинкер с повишено количество активни минерални добавки. Разликата между тези цименти се определя от вида на добавката: пуцолановият портланд цимент се получава тънъксмилане на клинкер с естествена активна минерална добавка и портланд шлаков цимент с гранулирана шлака от доменни пещи. Якостта на портландския шлаков цимент и пуцолановия портланд цимент е малко по-ниска от якостта на обикновения портланд цимент; пуцолановият и шлаковият портланд цимент имат степени 200, 300, 400 и 500.
Възможността за използване на активни минерални добавки в Портланд цимент в големи количества без значително намаляване на якостта на цимента се определя от процесите на взаимодействие на добавката с продуктите на хидратация на клинкерни минерали. Сред тези продукти основната роля принадлежи на калциевия оксид хидрат Ca (OH) 2, който се освобождава в свободна форма по време на хидратацията на трикалциевия силикат.
Активните минерални добавки се състоят, както беше отбелязано, от вещества, които лесно влизат в химично взаимодействие с Ca (OH) 2, докато се образуват калциеви хидросиликати и хидроалуминати, подобни по състав на продуктите на хидратация на клинкерни минерали и притежаващи адхезивна способност.
естествени добавки в пуцоланови портланд цименти: вулканичен произход (пемза, туф, пепел) - не по-малко от 25 и не повече от 40%; седиментен произход (диатомити, триполи, колби) - не по-малко от 20 и не повече от 30%;
гранулирани шлаки от доменни пещи в шлакопортландцимент - не по-малко от 30 и не повече от 60%.
Замяната на най-скъпата част от портландцимента - клинкер - с естествена добавка или промишлени отпадъци - шлака, намалява цената на цимента с 10-12%, което е от голямо икономическо значение.
В същото време трябва да се има предвид, че когато добавката се въведе в цимента, нейните свойства се променят както към по-добро, така и към по-лошо. По този начин пуцолановите портланд цименти и шлаковите портланд цименти имат повишена водоустойчивост и ниско генериране на топлина, което е важно при изграждането на хидравлични конструкции.конструкции и масивни стоманобетонни конструкции. Но те бавно се втвърдяват в началния период (въпреки че до 28 дни силата им се доближава до силата на обикновения портланд цимент) и имат малко по-ниска устойчивост на замръзване и устойчивост на въздух.
Разновидности на пуцоланов портланд цимент и шлаков портланд цимент са:
сулфатоустойчив пуцоланов портланд цимент, получен чрез фино смилане на клинкер, съдържащ не повече от 8% трикалциев алуминат и естествена хидравлична добавка; количеството на добавката е същото като за пуцоланов портланд цимент. Този цимент се предлага в степени 200, 300, 400; в противен случай свойствата му са подобни на пуцолановия портланд цимент;
Бързо втвърдяващият се Портланд шлаков цимент има по-интензивно увеличение на якостта в началния период на втвърдяване от обикновения Портланд шлаков цимент. Това се постига чрез използване на бързо втвърдяващ се портландциментов клинкер и високоосновни шлаки в количество най-малко 30 и не повече от 50% от теглото.
Пробите, направени от 1 час от този цимент и 3 часа пясък, след три дни на втвърдяване, трябва да имат якост на огъване най-малко 35 kgf / cm2 и якост на натиск най-малко 200 kgf / cm2, на възраст от 28 дни, якост на натиск най-малко 400 kgf / cm2. В противен случай свойствата на бързо втвърдяващия се портланд шлаков цимент са подобни на тези на обикновения портланд шлаков цимент.
Сулфатоустойчивият портландцимент се различава от обикновения цимент по по-високата си устойчивост на сулфатни води.
Причината за разрушаването на втвърдения цимент във вода, съдържаща разтворени сулфати, е взаимодействието на калциев сулфат с трикалциев алуминат според реакцията
C3AH6 + 3CaSO4 * 2H2O + 19H2OC3A * 3CaSO4 * 31H2O.
Полученият калциев хидросулфоалуминат, т.нарпоради разрушителното си действие като "сулфоалуминатен бацил", той значително увеличава обема си спрямо общия обем на изходните материали - трикалциев алуминат и гипс - поради добавянето на голямо количество вода. Това причинява появата на напрежения на опън в циментовия камък и последващото му разрушаване.
Един от основните начини за получаване на сулфатоустойчив цимент е да се намали съдържанието на трикалциев алуминат в клинкера, на първия етап на взаимодействие с вода, който се образува с липса на гипс.
Сулфатоустойчивостта и водоустойчивостта на портландцимента намаляват с високо съдържание на трикалциев силикат в клинкера, който освобождава лесно разтворим хидрат на калциев оксид по време на хидратация. Поради тези причини сулфатоустойчивият портландциментов клинкер трябва да съдържа не повече от 50% трикалциев силикат; трикалциев алуминат не повече от 5%, а сумата от трикалциев алуминат и тетракалциев алуминоферит не трябва да надвишава 22%.
Сулфатоустойчивият портланд цимент се произвежда в два класа - 300 и 400. Въвеждането на активни минерални добавки в този цимент не е разрешено, тъй като те намаляват устойчивостта на замръзване на бетона.
Портланд цимент с умерена екзотермичност. Близък до сулфатоустойчив цимент по отношение на минералогичния състав на клинкера и свойствата е портланд цимент с умерена екзотермичност (отделяне на топлина). При втвърдяване той има, в сравнение с обикновения портландцимент, намалена екзотермичност и леко повишена сулфатоустойчивост и водоустойчивост.
Нискотемпературните цименти са необходими при изграждането на масивни бетонни конструкции, в противен случай в последните се образуват пукнатини. Това се случва поради причината, че при голямо отделяне на топлина чрез втвърдяване на цимент, вътрешнослоевете на масивна бетонна конструкция се нагряват, докато външните слоеве се охлаждат от околния въздух. При нагряване всяко вещество се разширява, а при охлаждане се свива. При висока екзотерма на цимента, вътрешните нагрети слоеве на бетонната конструкция, поради разширение, ще разрушат външните студени слоеве, образувайки пукнатини в тях.
Портланд циментът с умерена екзотермия се произвежда в степени 300 и 400. Този цимент, както и устойчив на сулфат, не трябва да съдържа активни минерални добавки; иначе свойствата му са същите като тези на обикновения портланд цимент.
Пластифицираният портланд цимент се получава чрез въвеждане на пластифициращи повърхностноактивни добавки по време на смилането на обикновен портланд цимент. Като повърхностноактивни добавки се използват концентрати от сулфитно-алкохолна каша (SDB), които отговарят на изискванията на MRTU 13-04-35-66.
Основните свойства на пластифицирания портланд цимент и изискванията, наложени към тях от стандарта, са същите като тези на обикновения портланд цимент, с изключение на изискването за неговата пластичност.
Разтвор от смес от пластифициран портланд цимент с нормален пясък със състав 1: 3 при съотношение вода-цимент 0,40 трябва да има такава пластичност, че разпространението на конуса от този разтвор след 30 разклащания да е най-малко 125 mm. Обикновеният портланд цимент при същите условия дава широчина на конуса от 105-110 mm.
Хидрофобният портланд цимент се получава чрез въвеждане на хидрофобна добавка по време на смилането на обикновен портланд цимент. Тези добавки включват: азидол, азидол-милонафт, милонафт (GOST 13302-67), олеинова киселина или окислен вазелин.
Изискванията на стандарта за хидрофобен портландцимент остават същите като за обикновения цимент, но в допълнение,хидрофобният цимент трябва да има специално свойство - не трябва да абсорбира вода в рамките на 5 минути.
Хидрофобният портланд цимент се различава от обикновения цимент по своята намалена хигроскопичност. Намалената хигроскопичност позволява на цимента да остане активен при дългосрочно транспортиране и съхранение дори във влажна среда и предотвратява слепването на бучки при краткотрайно излагане на вода. В допълнение, хидрофобните цименти придават на бетона повишена устойчивост на замръзване и водоустойчивост. При използване на хидрофобен портланд цимент мобилността и обработваемостта на бетонните смеси се увеличават леко.
Пътният портланд цимент е предназначен за бетонови настилки на пътища и летища.
Изискванията към този цимент произтичат от изискванията за бетонови пътища и условията за производство на пътни работи. Пътният цимент трябва да има висока якост и устойчивост на замръзване, устойчивост на абразия и удар.
По време на строителството на пътища се налага транспортирането на бетонови смеси на значително разстояние. Поради тази причина началото на свързването на пътния портланд цимент трябва да настъпи не по-рано от 2 часа (обикновеният портланд цимент не по-рано от 45 минути).
В противен случай свойствата на пътния портландцимент са подобни на тези на обикновения цимент.
Белият портланд цимент, за разлика от обикновения цимент, има повишен силикатен модул (3,0-3,8) и много висок модул на двуалуминиев оксид (10 или повече), а коефициентът на насищане е по-нисък от този на обикновения цимент - 0,80-0,87. в съответствие с това белият портландциментов клинкер има следния минералогичен състав: C3S 38-44%; C2S 35-37%; C3A 15-16%; C4AF 1-2% т.е. практически не съдържа калциеви алуминоферити. Изпичането на бял портландциментов клинкер се извършва при повече отвисока температура поради ниското съдържание на потоци.
За да се увеличи белотата на цимента, клинкерът се "избелва" при излизане от пещта, като се охлажда бързо с вода до температура 500-6000 C или се излага на безкислородна редуцираща среда при температура 800-10 000 C, последвано от охлаждане в безкислородна среда до 200-3000 C.
При рязко охлаждане и в резултат на действието на редуцираща среда степента на белота на клинкера се увеличава поради прехода на част от оксидното желязо към двувалентно желязо, а също и поради образуването на калциев алуминоферит, който свързва по-голямо количество Fe2O3, C6AF2.
В съответствие с изискванията на GOST 965-66, белият портланд цимент се разделя на степени 300, 400 и 500, а според степента на белота се разделя на три степени: най-високата, BTs-1 и BTs-2, определена от коефициента на яркост спрямо BaSO4. Белият портланд цимент трябва да съдържа не повече от 6% бял диатомит и не повече от 10% инертна минерална добавка (варовик, кварцов пясък). Магнезиевият оксид в клинкера трябва да бъде не повече от 4%. Останалите изисквания са същите като за обикновения портланд цимент.
На базата на бял цимент се приготвят цветни цименти чрез добавяне при смилане на бял клинкер на пигменти - фино смлени минерални багрила: мумия (червен пигмент), умбра (кафява), охра (жълта), хромен оксид (зелена), сажди (черна), ултрамарин (синьо).
Портланд цимент за производство на азбестоциментови продукти. Азбестоциментовите продукти под формата на тръби, керемиди и листове за покриви, облицовъчни материали се получават чрез формоване от мокра азбестоциментова маса, състояща се от средно 10-20% азбест и 90-80% портланд цимент. Тези продукти имат висока якост и огъване (250 kgf/cm2 или повече) в сравнение с други материали от изкуствен камък. Постига сепоради много високата якост на опън на азбестовите влакна (до 8-10 хиляди kgf / cm2) и много силната адхезия на азбестовите влакна към цимента.
Съгласно GOST 9835-66 портландциментът за производство на азбестоциментови продукти трябва да съдържа най-малко 50% C3S и не повече от 3% C3A. Произвеждат се два вида цимент 400 и 500 - началото на настройката трябва да настъпи не по-рано от 1 час и 30 минути, а краят - не по-късно от 12 часа от началото на смесването. Фиността на смилане на цимента трябва да бъде такава, че при пресяване през сито - 008 да преминава не по-малко от 88% и не повече от 93% от масата на пробата. Други свойства и показатели на този цимент са подобни на тези на обикновения портландцимент.
Портландциментът за производство на азбестоциментови продукти не трябва да съдържа активни или инертни минерални добавки. Съдържанието на добавки е разрешено със съгласието на потребителя и само в количество не повече от 3% за подобряване на свойствата на цимента, както и не повече от 0,5% специални добавки, които улесняват смилането и не влошават свойствата на цимента. Въвеждането на голям брой добавки е забранено поради влошаване на филтрируемостта на азбестоциментовия филм в тяхно присъствие.
Пясъчният портланд цимент се получава чрез съвместно фино смилане на клинкер, добавяне на гипс и приблизително 40% кварцов пясък. Отличителна черта на този цимент е намаленото отделяне на топлина по време на хидратация.
При втвърдяване на карбонатен портланд цимент се отделя по-малко топлина, отколкото при хидратиране на обикновен портланд цимент. В допълнение, той се характеризира с повишена устойчивост във въглеродна среда поради защитния ефект на калциевия карбонат.