Свойства портландцемента. Основные свойства строительных материалов

Содержание

1. Свойства портландцемента

2. Физико-технические свойства строительных материалов

3. Основные направления решения экологических проблем в стройиндустрии

4. Задача № 3

5. Литература

1. Свойства портландцемента

Портландцементомназывают порошкообразный материал, полученный в результате совместного помола клинкера, продукта спекания см

еси известняка и глины при температуре 1400–1500°С, гипса и минеральных добавок.

В качестве сырьяпри производстве портландцемента используют чистые известняки и глину в соотношении 3:1, а также мергели с корректировкой состава до заданного.

Производство портландцемента состоит из следующих основных технологических процессов: добычи известняка, глины или мергеля; измельчения сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава; обжига подготовленной массы до спекания с получением клинкера; охлаждения и помола клинкера с гипсом (3 – 5 %) и минеральными добавками.

Обжиг до спекания подготовленного сырья сопровождается сложными физическими (испарение свободной и кристаллизационной воды) и химическими процессами (разложение минералов на оксиды, образование новых соединений), в результате которых из исходных компонентов получается спекшийся материал – клинкер, состоящий в основном из следующих четырех минералов: 3СаО⋅SiО2 (С3S) – трехкальциевого силиката – алит (45 – 60%); 2СаО⋅SiО2 (С2S) – двухкальциевого силиката – белит(10 – 30 %); 3СаО⋅Al2О3 (С3А) – трехкальциевого алюмината – целит(5 – 12 %); 4СаО⋅Al2О3⋅Fe2О3 (С4АF) – четырехкальциевого алюмоферрита –(10 – 20 %) и стекловидной застывшей массы.

После обжига полученный клинкер направляют в специальные холодильники для быстрого охлаждения материала.

С увеличением степени размола клинкера повышается активность получаемого цемента. Обязательными определяемыми значениями для общестроительных цементов являются также активность цемента, сроки схватыванияцементного теста нормальной густоты (начало – не ранее 45 мин, конец – не позднее 10 час). На основании полученных результатов цементу присваивают марку (300, 400, 500, 550, 600), численно равную активности – среднеарифметическому значению предела прочности на сжатие в кгс/см2 с учетом прочности на изгиб образцов-балочек размером 40х40х160 мм, состава по массе Ц : П = 1 : 3 с подобранным количеством воды, твердевших 28 суток во влажных естественных условиях. Классы цемента по гарантированной прочности на сжатие 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5 МПа. Насыпная плотность цемента составляет 1300 кг/м³, истинная 3100 – 3200 кг/м³.

Качество цементов оценивают по основным и рекомендуемым показателям.

К основнымотносятся следующие:

− химический вещественный и минералогический состав;

− предел прочности на сжатие и изгиб;

− равномерность изменения объема в процессе гидратации;

− удельная эффективная активность естественных радионуклидов;

− активность цемента при пропаривании для портландцементов с добавками;

− нормальная густота цементного теста (НГ), представляющая водоцементное отношение, выраженное в процентах, при котором достигается заданная (нормируемая) пластичность цементного теста.

К рекомендуемымотносятся как показатели общего характера: сроки схватывания, тонкость помола, так и специального назначения: коррозионная стойкость, содержание свободной СаО, огнеупорность, гидрофобность и т.д.

Для рационального использования цемента при производстве сборного железобетона введено определение прочности (активности) после термовлажностной обработки в специальных пропарочных камерах по заданному режиму. На основании полученных данных делают вывод о степени эффективности использования цемента на предприятиях стройиндустрии при получении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций или в монолитном строительстве на строительной площадке.

При смешивании портландцемента с водой составляющие его минералы гидратируют с образованием новых кристаллических соединений, обусловливающих твердение цементного теста и прочность искусственного камня. Состав новообразований зависит от минералогического состава цемента, влажности и температуры окружающей среды. Так, алит гидратирует с образованием кристаллических гидросиликатов кальция – ГСК и гидроксида кальция, придающих начальную прочность и стойкость цементному камню. Определенная концентрация гидроксида в растворе не только обеспечивает стабильность образованным в результате гидратации соединениям, но и коррозионную стойкость стальной арматуры, применяемой при получении железобетона. Гидратация белита протекает постепенно на протяжении всех 28 суток с образованием ГСК. Наиболее активен по отношению к воде трехкальциевый алюминат. Именно этот минерал влияет на сроки схватывания цемента. Продукты его гидратации представляют собой крупнокристаллические нестабильные соединения, повышающие начальную прочность, но снижающие морозостойкость и коррозионную стойкость цементного камня. Гидратация четырехкальциевого алюмоферрита протекает аналогично двухкальциевому силикату.

Все реакции гидратации сопровождаются выделением тепла. По экзотермическому эффекту минералы клинкера располагаются в следующей последовательности: С3А – С3S – С4АF – С2S. Зная минералогический состав цемента, можно сделать предварительные, ориентировочные выводы по его применению. Так, цементы с повышенным содержанием С3S и С3А будут обладать высоким тепловыделением и скоростью набора прочности. Следовательно, их рационально использовать при низких температурах бетонирования или при производстве сборного железобетона, уменьшив температуру и продолжительность термообработки. Однако эти цементы из-за высокого тепловыделения нельзя использовать при бетонировании массивных фундаментов и гидротехнических сооружений, так как резкий перепад температуры внутри твердеющего бетона и на поверхности конструкции вызовет деформации, приводящие к появлению трещин. Нельзя эти цементы применять и при наличии сульфатосодержащих агрессивных сред. Так называемые белитовые цементы с повышенным содержанием С2S медленно твердеют, более коррозионностойки. Следовательно, их эффективно использовать при летнем монолитном строительстве, при опасности коррозионного воздействия.

Структура цементного камня оказывает определяющее влияние на такие свойства, как водонепроницаемость, воздухостойкость, морозостойкость. Если циклы высыхания и увлажнения, сопровождающиеся усадкой и набуханием цементного камня, повторяются, то это приводит к накоплению остаточных деформаций, появлению трещин и, как следствие, снижению прочности. К недостаткам цементного камня относится также ползучесть, которая проявляется в увеличении деформаций под влиянием длительно действующих постоянных по величине нагрузок. Одним из важнейших эксплуатационных свойств цементного камня является его морозостойкость. Разрушающее действие воды, переходящей в лед с увеличением в объеме до 9 %, зависит в первую очередь от ее количества, следовательно за счет снижения В/Ц и повышения содержания резервных замкнутых воздухонаполненных пор, недоступных проникновению воды, возможно регулирование этого свойства в широких пределах.

 Скачать реферат