От гипсоглиноземистого расширяющегося цемента к напрягающему цементу. Изменение кинетики расширения
В ХХ веке в нашей стране получили распространение два основных типа расширяющихся вяжущих: гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ) и напрягающий цемент В. В. Михайлова (НЦ).
Как известно, ГГРЦ [2] состоит из глиноземистого клинкера (ГЦ) и гипсового камня, молотых совместно в пропорции 70:30, что обеспечивает компенсацию усадки или даже незначительное расширение. Кроме того ГГРЦ обладает такими положительными свойствами как высокая водонепроницаемость и скорость твердения. Однако, для получения самонапряжения в железобетонных конструкциях ГГРЦ, как правило, не применяется. Сферой его применения ограничивается в основном устройством водонепроницаемых конструкций и заделкой всевозможных щелей и трещин, что вызвано кроме всего прочего высокой стоимостью основного компонента - глиноземистого клинкера.
Основным материалом для получения самонапряженных железобетонных конструкций исторически служит НЦ В. В. Михайлова [7], состоящий из портландцементного клинкера (ПЦ) и расширяющей добавки (РД) в пропорции примерно 75:25. РД аналогична по составу ГГРЦ при несколько меньшем содержании глиноземистого клинкера и возможном содержании извести до 2%. В отличие от ГГРЦ, расширение которого происходит в основном в пределах первых трех суток, длительность процесса расширения НЦ может очень сильно варьироваться в зависимости от состава. При сохранении пропорции компонентов РД, аналогичной пропорции компонентов ГГРЦ, расширение НЦ может происходить достаточно быстро, но оставаться в пределах 0,1-0,2%. В тоже время попытки увеличить итоговое значение относительного расширения, заключающиеся в некотором смещении массового отношения компонентов РД в сторону увеличения доли гипса или внесения до 2 % извести приводят к затягиванию процессов расширения и достижения проектных величин за пределами возраста 28 суток при отсутствии возможности ТВО.
В тоже время за рубежом уже очень давно применяются расширяющиеся и напрягающие сульфоалюминатные вяжущие [9], состав которых по существу отличается от состава ГГРЦ лишь наличием извести. Это еще раз подтверждает, что именно известь, образующаяся как продукт гидратации ПЦ или вносимая в чистом виде, отвечает за активизацию процесса расширения РД. К сожалению, избыток извести, способный при характерном для НЦ содержании РД оказывать некоторый положительный эффект в виде увеличения итоговой величины расширения приводит не только к затягиванию этих процессов[5], но и к снижению итоговой прочности цементного камня.
Соответственно на ряду с поисками механизма нейтрализации избыточной извести в НЦ [4,5,6], позволяющего с одной стороны затормозить процессы расширения до формирования минимально прочности цементного камня для восприятия внутреннего распора, а с другой ограничить их развитие марочным возрастом, возникает проблема поиска диапазона оптимального массового отношения ПЦ и РД с точки зрения получения проектного расширения в первые дни твердения. Так изменение пропорции между глиноземистым клинкером и гипсовым камнем до верхней границы диапазона, характерного для РД НЦ (путем уменьшения содержания ГЦ при сохранении его избытка) без добавки ПЦ приводит к замедлению набора прочности и избыточному расширению вплоть до саморазрушения.
В тоже время из рис. 1 очевидно, что действуя как ускоритель твердения, небольшое количество извести 2-4% стабилизирует систему "ГЦ + гипсовый камень", обеспечивая набор некоторого минимума прочности для восприятия внутреннего распора от образования эттрингита. Дальнейшее увеличение доли извести в системе приводило к активизации процессов расширения после погружения образцов в воду, что при отсутствии сдерживающей матрицы в виде продуктов гидратации ПЦ являлось причиной разрушения. До погружения образцов в воду четко прослеживался эффект ускорения схватывания и твердения с увеличением дозировки извести.
Рис.1. Влияние массовой доли извести на кинетику расширения гипсоглиноземистого вяжущего начиная с момента распалубки и погружения образцов в воду при соотношении масс ГЦ и гипсового камня 65:35.
Самонапряженный конструкция глиноземистый вяжущий
Соответственно представляется логичным ввести нижний порог диапазона отношения масс ПЦ:РД из условия выделения в процессе гидратации ПЦ количества извести необходимого для стабилизации набора прочности РД, чтобы РД не являлась лишь источником исходных продуктов для образования эттрингита, но и вносила соответствующий вклад в набор прочности системы. Исходя из аналогичных побуждений, следует определять и верхний порог рассматриваемого диапазона, чтобы образование извести при гидратации минералов ПЦ не было избыточным и образование эттрингита не носило выраженный деструктивный характер для всей системы.
При подобном подходе следует учитывать, что количество и интенсивность выделения извести при гидратации ПЦ зависят от содержания основных минералов, таких как алит и белит, и будут индивидуальны для ПЦ различных заводов. Соответственно при стремлении к удешевлению продукта, т. е. минимизации массовой доли ГЦ как компонента РД в его составе следует предпочесть ПЦ с пониженным содержанием алита.
Достижение верхнего порога диапазона отношения масс ПЦ:РД при очень четко прослеживается по изменению характера кинетики расширения композиции (рис.2).
Рис.2. Влияние массовой доли ПЦ (завод "Пролетарий" в НЦ и пропорции компонентов РД (глиноземистого цемента Isidac-40 (ГЦ) и двуводного гипса (Г) ГЦ:Г 65:35 до 46:54): а) НЦ-1-1 - НЦ1-4: при доле ПЦ от 15% до 40% составы обладали минимальным сроком расширения с четкой последующей стабилизацией, б) НЦ2-1, НЦ-2-2: при доле ПЦ от 40% до 67% большая часть составов имела значительно более длительный срок расширения, в) НЦ3-1: при доле ПЦ 67% и более многие составы показали обратную кривизну графика расширения при длительном деформировании.
Для приведенного примера, очевидно, что доведение уровня содержания ПЦ до 67% и более может представлять определенную опасность при неконтролируемом увлажнении системы за пределами марочного возраста. Соответственно при проектировании составов, способных достигать проектную величину расширения в возрасте до 10 суток с последующей стабилизацией собственных деформаций наиболее простым способом является ограничение уровня содержания ПЦ завода "Пролетарий" на уровне 15-40% с поправкой на конкретную пропорцию масс компонентов РД. Очевидно, что использование данного цемента не позволяет минимизировать расход ГЦ для поставленных целей без дополнительных усилий по физико-химическому регулированию процессов расширения.
Тем не менее, составы, описанные выше обладают большей экономической эффективностью, чем гипсоглиноземистое вяжущее с добавкой извести, а их собственные деформации носят более предсказуемый характер вследствие меньшего влияния погрешности дозировки компонентов.
Литература
- 1. Виноградова Е. В. Высокопрочный быстротвердеющий бетон с компенсированной усадкой: Дисс. ...канд. техн. наук: 05.23.05. - Ростов-на-Дону, 2006. - 216 с. 2. ГОСТ 11052-74. Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся 3. Моргун. В. Н. Роль расширяющих добавок в управлении свойствами пенобетонов [Электронный ресурс] // "Инженерный вестник Дона", 2009, №3. - Режим доступа: http://ivdon. ru/magazine/archive/n3y2008/90 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. Рус. 4. Резван И. В. Самоуплотняющийся высокопрочный напрягающий бетон для трубо-бетонных колонн // Строит. материалы. - 2012. - № 6. - С. 60-62. 5. Резван И. В., Резван А. В. О возможности физико-химического регулирования кинетики самонапряжения НЦ [Электронный ресурс] // "Инженерный вестник Дона", 2012, №4, часть 1. - Режим доступа: http://www. ivdon. ru/magazine/archive/n4p1y2012/1128 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. Рус. 6. Резван И. В. Трубобетонные колонны из высокопрочного самоуплотняющегося напрягающего бетона: Дисс. ...канд. техн. наук: 05.23.05, 05.23.01. - Ростов-на-Дону, 2012. - 203 с. 7. ТУ 5732-072-46854090-98. Цемент напрягающий 8. Чмель Г. В. Модифицирование расширяющихся вяжущих веществ с целью управления собственными деформациями и прочностью бетонов: Дисс. канд. техн. наук: 05.23.05. - Ростов-на-Дону, 2004. - 179 с. 9. Matusumoto S. Expansive Additive for Cement. CEER (May 1970) P. 220 10. Yan Fu, Jian Ding, J. J. Beaudoin. Expansion characteristics of a compounded-expansive additive and pre-hydrated high alumina cement based expansive additive // Cement and Concrete Research, Volume 25, Issue 6, August 1995.- P. 1295-1304
Похожие статьи
-
Шлакопортландцемент - Виды цементов на основе портландцементного клинкера. Свойства и применение
Доменные шлаки для изготовления различного рода строительных материалов используются уже больше 100 лет. В 1865 г., вскоре после того, как стали...
-
Рассмотрена возможность повышения адгезионных свойств гипсовых вяжущих систем при применении калийсиликатного цемента в сочетании с органическими...
-
Портландцемент самоотвердевание строительный Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением...
-
Белый портландцемент - Виды цемента
Это продукт тонкого измельчения маложелезистого клинкера с необходимым количеством гипса при небольшой добавке диатомита. Клинкер получается в результате...
-
Технология получения и применения ГЦ - Глиноземистый цемент
В зависимости от метода обжига различают два способа производства глиноземистого цемента: А) по методу спекания; Б) по методу плавления. При производстве...
-
Глиноземистый цемент - Глиноземистый цемент
Глиноземистым цементом называется быстро твердеющее гидравлическое вяжущее вещество, состоящее из моноалюмината кальция(СаО * AlO) и получаемое путем...
-
Пуццолановый портландцемент - Виды цемента
Это гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и активной...
-
Задач - Характеристика ячеистых бетонов и газобетона
Рассчитать состав газобетонной смеси. Средняя плотность газобетона 500 кг/м3. Вяжущее - шлакощелочное. Содержание извести 15 %, гипса 5%. Вибрационная...
-
Применение гипса как обязательной составляющей портландцемента и цементов на его основе объясняется наличием в них минерала трехкальциевого алюмината...
-
История возникновения бетона. Виды бетонных смесей Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко вглубь...
-
Прочность Ї основное свойство любого цемента. Она может варьироваться от 30 до 60 МПа при сжатии и от 4,5 до 6,5 МПа при изгибе. Цементы с прочностью от...
-
Вяжущее Для изготовления автоклавного газобетона в качестве вяжущих применяется цемент и известь. Портландцемент должен отвечать требованиям ГОСТ...
-
Характеристика применяемых материалов При выполнении исследования для сопоставления результатов при определении свойств бетонных смесей и бетонов в...
-
Использование в дорожном строительстве зол и шлаков ТЭС - Технология строительства дорожного полотна
Одним из основных потребителей топливных зол и шлаков является дорожное строительство, где они используются для устройства подстилающих и нижних слоев...
-
Виды тяжелого бетона - Развитие технологии тяжелого бетона
В строительстве наиболее широко используют обычный тяжелый бетон плотностью 1600 -2500 кг/куб. м. на заполнителях из горных пород (граните, известняке,...
-
Введение - Глиноземистый цемент
Строительные материалы -- материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений. Наряду со "старыми" материалами, такими как древесина, камень и кирпич,...
-
Отличается от быстротвердеющего значительно более высокой ранней прочностью. Так, например, через 6 часов после затворения водой фиксируется прочность в...
-
Виды бетонов их свойства, Свойства бетонов и основные термины - Развитие технологии тяжелого бетона
Свойства бетонов и основные термины Бетон - это искусственный камневидный строительный материал, получаемый в результате затвердевания предварительно...
-
Дорожные и гидротехнические бетоны - Виды бетона
Характерными представителями бетонов с комплексом нормируемых свойств являются дорожные и гидротехнические бетоны. Эти виды бетонов объединяют обычно...
-
Дорожные и гидротехнические бетоны - Виды бетонов
Характерными представителями бетонов с комплексом нормируемых свойств являются дорожные и гидротехнические бетоны. Эти виды бетонов объединяют обычно...
-
Порядок выполнения работы, Пример расчета состава бетона - Расчет состава тяжелого бетона
1. На лабораторном занятии студенты изучают теоретические предпосылки и этапы расчета состава тяжелого бетона по методу абсолютных объемов. 2. Каждый...
-
Технологический процесс изготовления ППУ - Теплоизоляционные изделия из пенополиуретана
Технологический процесс изготовления ППУ предусматривает следующие технологии: заливка в формы и напыление. Заливка в формы - основная технология...
-
Для укрепления естественных и техногенных грунтов применяют следующие основные минеральные вяжущие материалы: - портландцемент, шлакопортландцемент по...
-
Для устройства дорожных оснований из грунтов, укрепленных шламонефелиновыми вяжущими, разрешается применять все виды и разновидности крупнообломочных,...
-
Описание свойств материалов в составе бетона - Изготовление железобетонных колонн
Цемент Портландцемент (англ. Portland cement ) -- гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид...
-
Экология водоотведения - Городское строительство и хозяйство
Экология водоотведения является составной частью экологии водного хозяйства, в ней рассматривается воздействие на окружающую среду и взаимосвязь жидких...
-
Факторы, влияющие на свойства бетонной смеси и бетона - Изготовление железобетонных колонн
Существует множество факторов, влияющих на прочность и другие свойства бетона (к примеру, состав цемента и его марочная прочность, очень часто...
-
Для обеспечения стабильности земляного полотна необходимо, чтобы напряженно-деформированное состояние его основной площадки и других элементов находилось...
-
Определение свойств газа - Расчет городской, внутриквартальной и внутридомовой системы газоснабжения
Состав газа: СН4=97,2 %; С2Н6=1,5 %; С3Н8=0,3 %; С4Н10=0,2 %; C5Н12 = 0,1 %; СО2=0,2 %; N2=0,5 %. При известном составе газообразного топлива его...
-
Расчет по бетонам Определить расход материалов для приготовления 1 м3 бетона, его среднюю плотность и увеличение пористости, вызванную добавкой СНВ, если...
-
Технология кладки в зимнее время - Технология кладки в зимнее время
Зимними условиями в строительстве принято считать такие условия, когда среднесуточная температура наружного воздуха составляет ?5°С, а минимальная...
-
Выбор способа и технологической схемы производства Рисунок 1 Выбор технологического способа производства При выборе технологии производства ячеистого...
-
Бетономешалка - это один из обязательных атрибутов любой строительной площадки, который помогает частично автоматизировать процессы приготовления...
-
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ - Цех по производству пенобетонных изделий
Пенобетон должен соответствовать требованиям настоящих технических условий и ГОСТ 25192. Пенобетон подразделяют: - по назначению; - по условиям...
-
Сырье для изготовления керамзитобетонной смеси - Расчет производства керамзитобетонных панелей
Для изготовления керамзитобетонной смеси применяют следующие основные материалы. - вяжущее (цемент); - мелкий заполнитель (керамзитовый песок); - крупный...
-
Основные части любого бетона - это щебень, песок, цемент и вода. Процесс бетонирования - процесс перехода бетона из жидкой фазы в твердую. Но для...
-
Описание технологии производства газобетона - Ячеистые бетоны
Бетоны с ячеистой структурой могут быть получены способом газообразования. Такие автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны получают на основе...
-
Cтены из мелких блоков - Перекрытия гражданских зданий
Мелкие блоки для наружных и внутренних стен имеют большое разнообразие, обусловленное как видом применяемых материалов, так и их формами и размерами. В...
-
Основные процессы производства тяжелого бетона Производство тяжелых бетонов Пропорции для производства тяжелого бетона могут отличаться друг от друга в...
-
Ячеистые теплоизоляционные бетоны. Общие характеристики - Ячеистые бетоны
Ячеистые бетоны классифицируются в первую очередь по способу получения пористой структуры на газобетоны и пенобетоны. Получение пористой структуры...
От гипсоглиноземистого расширяющегося цемента к напрягающему цементу. Изменение кинетики расширения