Расширяющиеся и безусадочные цементы

Бетоны на основе ранее рассмотренных гидравлических вяжущих при твердении на воздухе уменьшаются в объеме, т.е. их твердение вызывает усадку — крайне негативное явление, сказывающееся на качестве готовых конструкций.

Объемные усадочные деформации — одна из главных причин появления в бетоне трещин, снижающих долговечность инженерных сооружений. В связи с этим в настоящее время применяют новые виды цементов, процесс твердения которых в начальный период сопровождается либо увеличением объема цементного камня (так называемые расширяющиеся цементы), либо компенсированием усадки цемента (безусадочные цементы).

Суть этих явлений заключается в следующем. При гидратации всех минеральных вяжущих их абсолютный объем вследствие химической контракции уменьшается. В случае же применения расширяющегося цемента его объем при затворении водой увеличивается. Такое «неожиданное» увеличение объема может происходить только при условии соблюдения следующего неравенства:

где Ц — масса цемента, г; рц — плотность цемента, г/см3; В — масса воды, г; Цх — масса цемента, не вступившего в реакцию с водой, г; Вх — масса воды, не вступившей в реакцию с цементом, г; рг — средняя плотность продуктов гидратации цемента, г/см3; а — объем пор цементного камня, см3.

Из приведенного неравенства следует, что расширение цементного камня должно сопровождаться увеличением объема пор вследствие «раздвижки» гидратирующих цементных зерен, что и учитывается увеличивающимся объемом пор цементного камня (а). По мнению П.П. Будникова и И.В. Кравченко, такая раздвижка вызывается значительным кристаллизационным давлением растущих кристаллов «цементной бациллы» — гидросульфоалюмината кальция (ЗСа0А1203 • 3CaSO • 31Н20).

Известно, что необходимый компонент «бациллы» — гидроалюминаты кальция (ЗСа0А1203 • 6Н20) — образуется при твердении глиноземистого цемента. Поэтому расширяющиеся и безусадочные цементы в своем составе обязательно содержат глиноземистый цемент. Другим «стандартным» компонентом является двуводный гипс. Остальные компоненты состава расширяющегося цемента могут быть представлены портландце- ментным клинкером или другими активными минеральными добавками. Название расширяющегося цемента зависит от его состава (табл. 4.7):

  • ? гипсоглиноземистый цемент;
  • ? быстросхватывающийся расширяющийся портландцемент;
  • ? водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ);
  • ? напрягающий цемент.

Виды расширяющегося цемента и их параметры

Таблица 4.7

Цемент

Состав

Линейное

расширение

Проч

ность,

МПа

Основные

компоненты

Специальные

компоненты

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент

Глиноземистый цемент 70 %, двуводный гипс 30 %

1 сут. — 0,15 %; 28 сут. — 0,3... 1 %

R3 сут.

  • 40
  • 50

Быстросхваты- вающийся расширяющийся портландцемент

Портландцементный клинкер 69...75 %, полуводный гипс 9... 11 %

Сульфоалю- минатный продукт 16...20 %

Водонепроницаемый расширяющийся цемент

Цементный клинкер

  • 60.. .65 %, двуводный гипс 7... 10 %, активная минеральная добавка
  • 20.. .25 %

Высокоглиноземистые доменные шлаки 5...7 %

1 сут. — 0,15 %; 28 сут. — 0,3... 1 %

^28 сут.

  • 40
  • 50

Напрягающий

цемент

Портландцемент 65... 75 % , двуводный гипс 10... 16 %

Глиноземистый цемент 13...20 %

До 4 %

^28 сут.

40...50

Наибольшее применение нашли гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, расширяющийся портландцемент и напрягающий цемент.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент — быстродействующее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом высокоглиноземистых доменных шлаков (70 %) и природного двуводного гипса (30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, конец — не позднее 4 ч от начала затворения.

Гипсоглиноземистый цемент расширяется только при твердении в воде; при твердении на воздухе он является безусадочным.

Предел прочности при сжатии через 1 сут. твердения должен быть 35 МПа (марка 400) и 50 МПа (для марки 500). Марки цемента соответствуют трехдневному возрасту.

Данный цемент применяют для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, для гидроизоляционных штукатурных работ, для укрепления скважин и др.

Расширяющийся портландцемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака, двуводного гипса и доменного гранулированного шлака.

Цементный камень на расширяющемся портландцементе в начальный период твердения увеличивается в объеме на 0,3... 1,2 %, в связи с чем бетоны и растворы на этом вяжущем обладают большей водопроницаемостью по сравнению с бетонами на обычном цементе.

Бетоны на таком цементе позволяют сокращать сроки их пропаривания для получения проектной отпускной прочности.

Расширяющийся портландцемент применяют при изготовления бетонов и растворов для заделки стыков и омоноличи- вания железобетонных конструкций.

Напрягающий цемент (НЦ) — быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера (65...70 %), двуводного гипса (8... 15 %) и высокоглиноземистого компонента (10...20 %). Тонкость помола не менее 4000 см2/г. Срок начала схватывания — не ранее 30 мин, конца схватывания — не позднее 4 ч. Характеризуется повышенными показателями водо- и газонепроницаемости, морозостойкости, прочности на растяжение и изгиб. Обладает способностью к значительному расширению (до 3,5...4 %) при твердении. Марки цемента 400 и 500.

В железобетоне НЦ создает после отвердевания предварительное напряжение арматуры, что используется при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций. Этот вид цемента используют также для гидроизоляции шахт, подвалов, зачеканки швов, для строительства дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >