Цементи, їх різновиди та основні властивості та застосування

В якості в’яжучих для бетону основне застосування знаходять портландцемент з його різновидами (пластифікований і гідрофобний портландцементи, швидкотвердіючий і тампонажний портландцементи, суль — фатостойкий і магнезіальний портландцементи), йшла — копортландцемент і пуцолановий портландцемент.

По міцності (активності) портландцемент ділиться на чотири марки: 300, 400, 500 і 600. Портландцемент застосовують для бетонних і залізобетонних надземних, підземних і підводних конструкцій, в тому числі і для конструкцій, що піддаються поперемінному заморожуванню і відтаванню. Не можна застосовувати портландцемент для конструкцій, що піддаються впливу агресивних вод, без спеціальних заходів захисту.

Швидкотвердіючий портландцемент (БТЦ) являє собою різновид портландцементу, відрізняється швидким наростанням міцності в ранні терміни (1−3 дні). Межа міцності при стисненні стандартних зразків через 3 доби повинен бути не нижче 250 кгс/см2.

Пластифікований портландцемент — різновид портландцементу. Його одержують додаванням у процесі помелу клінкеру пластифікуючої поверхнє-активної добавки (сульфітно-дріжджової бражки) у кількості 0,15−0,25%, яка надає розчинів і бетонів на цьому цементі підвищену рухливість і легкоукладальність. Застосування пластифікованого портландцементу підвищує міцність і морозостійкість розчинів і бетонів, дає можливість скоротити на 5−8% витрата цементу в бетоні, зберегти задану рухливість бетонної суміші при меншому водоцементному відношенні.

Гідрофобний (не змочуваний водою) портландцемент є продуктом спільного помелу цементного клінкеру і поверхнево-активної речовини в кількості 0,1−0,2% (милонафт, олеїнова кислота), що надає цементу гідрофобні і пластифікуючі властивості. Гідрофобний портландцемент застосовують замість звичайного цементу щоб уникнути втрати цементом його активності при тривалому зберіганні і далеких перевезеннях.

Сульфатостійкий портландцемент відрізняється підвищеною стійкістю до сульфатної агресії, тобто при зведенні бетонних і залізобетонних конструкцій, що піддаються впливу сульфатних вод, містять розчини сірчанокислих солей, шкідливо діють на звичайний портландцемент.

Магнезіальний портландцемент містить підвищену кількість (до 10%) окису магнію. По своїм властивостям цей цемент відповідає звичайного портландцементу. Застосовується при зведенні бетонних і залізобетонних надземних і підземних конструкцій, захищених від впливу ґрунтових вод. Магнезіальний портландцемент можна використати: для конструкцій, що піддаються впливу грунтових вод, для підводних конструкцій та при виробництві бетонних робіт з пропарюванням.

Тампонажний цемент є різновидом портландцементу, що володіє високою міцністю в початкові терміни тверднення, необхідною при тампонування нафтових і газових свердловин; застосовується у вигляді цементного тіста (без наповнювачів) з/Д=0,4г-0,5.

Шлакопортландцемент являє собою здатне тверднути у воді і на повітрі терпка речовина, що отримується в результаті спільного помелу цементного клінкеру, доменного гранульованого шлаку і гіпсу чи ретельного змішування тих же матеріалів, подрібнених роздільно.

Шлакопортландцемент характеризується наступними властивостями:

• а) уповільненим порівняно з портландцементом твердінням, особливо при низьких позитивних температурах;
• б) при твердінні виділяє менше тепла, ніж портландцемент;
• в) поступається портландцементу щодо морозостійкості.

По міцності шлакопортландцемент ділиться на чотири марки: 200, 300, 400 і 500.

Пуцолановий портландцемент відрізняється від звичайного портландцементу підвищеним вмістом активних мінеральних добавок (трепелу, діатоміту, пемзи, туфу та ін.), які здійснюються при помелі портландцементного клінкеру. Пуцолановий портландцемент характеризується наступними властивостями:

• а) найкраще твердне у воді і у вологих умов;
• б) при твердінні на повітрі дає велику усадку і менший зростання міцності в порівнянні зі звичайним портландцементом;
• в) при твердінні виділяє менше тепла, ніж звичайний портландцемент.

Бетони на пуццолановом портландцементі відрізняються високою водостійкістю, підвищеною водонепроникністю, зниженою морозостійкістю. По міцності пуцолановий портландцемент ділиться на чотири марки: 200,-300, 400 і 500. Його застосовують при зведенні бетонних і залізобетонних підземних і підводних конструкцій, що піддаються впливу прісних вод, а також для бетонних і залізобетонних надземних конструкцій, що знаходяться в умовах підвищеної вологості. Не можна застосовувати пуцолановий портландцемент для зведення конструкцій, що піддаються швидкому висиханню і змінному вологісного і температурним режимам.

Глиноземистий цемент являє собою високоміцне в’яжучу, що отримується випаленням до спікання суміші матеріалів, багатих глиноземом з вапном (або вапняком), і подальшим тонким помелом.

Глиноземистий цемент володіє наступними властивостями: .

• а) швидко твердне, особливо в перші 24 год після його замішування водою;
• в) у першу добу твердіння виділяє велику кількість тепла;
• в) надає бетонів більш високу (у порівнянні з портландцементом) щільність і водонепроникність, а також високу стійкість у мінералізованих водах.

На відміну від бетону на портландцементі, швидко набирає міцність при високих температурах, бетон на цементі глиноземистом значно знижує свою міцність при підвищеній температурі (понад 25° С) і також при температурі понад 40° С (навіть при твердінні в умовах вологого середовища). Глиноземистий цемент з міцності ділиться на три марки: 400, 500 і 600. Глиноземистий цемент застосовується переважно для бетонів високих марок, коли потрібне швидке й ведення конструкцій в експлуатацію; для конструкцій, що піддаються впливу вуглекислих вод чи 12−917 177 поперемінному впливу води й морозу; при аварійних роботах, а також в зимових умовах.

Додавання до глиноземистому цементу інших в’яжучих речовин не допускається.

Контроль якості цементів полягає: по зовнішньому огляді (на око, на дотик), встановлює, що цемент не відсирів і не містить помітних на око сторонніх домішок;

у перевірці строків схоплювання цементного тесту; у перевірці на рівномірність зміни об'єму; перевірки міцності (активності) цементу. Наведені вище перевірки проводяться в будівельних і польових лабораторіях у відповідності з вказівками відповідних стандартів.

При перевірці строків схоплювання спочатку визначають нормальну густоту цементного тіста на спеціальному приладі (84), в якому маточка діаметром 10 жж і довжиною 50 мм, будучи занурений в цементне тісто, заповнює кільце висотою 40 мм і має форму усіченого конуса з середнім діаметром 70 мм, не досягає дна на 5−7 мм Густота цементного тіста визначається кількістю води у відсотках від маси цементу. Звичайні портландцементи вимагають 23−26% води, пуццоланові - 27−32%.

Ніж нормальна густота цементного тіста більше, тим більше (при інших рівних умовах) буде потрібно води для отримання бетонної суміші заданої рухливості.

Замінюючи маточка в стандартному приладі голкою діаметром 1,1 мм, визначають терміни схоплювання. Початком схоплювання цементного тесту вважається час, що минув з моменту приготування до моменту, коли голка не дійде до дна на 0,5−1 мм. Час від моменту затворі - ня тесту до моменту, коли голка проникає у тісто не більше ніж на 1 мм, вважається кінцем тужавлення цементу. За стандартом потрібно, щоб початок-схоплювання цементного тесту наступало не раніше 45 хв, а кінець — не пізніше 12 год після замішування.

Рівномірність зміни обсягу перевіряється кип’ятінням у протягом 4 год коржів з цементного тесту після добового їх зберігання під вологому повітрі. Наявність на коржиках тріщин, що йдуть від країв до середини, вспучувань і відшарувань і глухий звук цих коржів при постукуванні свідчать про непридатність цементу.

Марка цементу визначається виготовленням та випробуванням до руйнування стандартних зразків-балочок розміром 40X40X160 мм на вигин і отриманих після цього половинок балочок випробуванням на стиск. Зразки виготовляються з розчину 1 :3 (за вагою) з «нормальним» (Вольським) піском пластичної консистенції, що визначається згідно з вимогами ГОСТ 310- 60. Міцність цементного розчину на стиск визначає активність цементу, по якої він належить до тієї або іншої марки. Так, наприклад, активність 330 кгс/см2 дозволяє віднести до цемент марки 300, активність 415 кгс/см2 — до марки 400 і т.п. Крім того, міцність балок на згин повинна бути не нижче 35, 45, 55, 60 і.

65 кгс1см2 відповідно для цементів «марок 200, 300, 400, 500 і 600.

При тривалому зберіганні активність цементу знижується. Тому при зберіганні цементу понад двох місяців повинна проводитися повторна перевірка його якості.

Організація цементного господарства на будівництві повинна забезпечувати правильну приймання і зберігання різних сортів цементу, а також мінімум перевантажень цементу до вживання його в справу.

Цемент повинен зберігатися строго за марками та видами. Забороняється змішувати в одному засіку, бункері або силосі цементи різних партій. Розвантаження цементу і подача його в склади, а також подача його з складів до бетонозмішуючої установок повинні бути механізовані. Для полегшення механізації вантажно-розгрузочних робіт з цементом застосовуються інвентарні силоси для цементу ємністю 15 і 25 т (85). Інвентарний склад двох силосів по 25 г може забезпечити роботу бетонного заводу продуктивністю 150 — 200 м/добу. Завантаження силосів проводиться з автоцементовозов ємністю 3,5 м³, перевозять цемент в герметично закритій тарі, через спеціальну трубу, вивантаження — через шиберний затвор, розташований у низу силосу.