Влияние гипса на твердение цементного теста и автоклавного газосиликата в частности - Технологические особенности производства автоклавных газобетонов
Применение гипса как обязательной составляющей портландцемента и цементов на его основе объясняется наличием в них минерала трехкальциевого алюмината (С3А). Отсутствие гипса в цементе легко распознается по резкому ускорению сроков схватывания цементного теста (растворных и бетонных смесей). Следовательно, такие цементы - так называемые быстряки не удается использовать для приготовления бетонов. В ряде случаев, когда на строительство поступал такой цемент, приходилось вводить в смесь больше воды, что снижало качество бетона.
Гипс вводят в растворы не только для регулирования сроков загустевания смесей на портландцементах и бетонах на их основе, но для регулирования их технических свойств, вследствие чего заметно повышается качество бетона. Поэтому следует рассмотреть причины, повышающие прочность, морозостойкость, сульфатостойкость и другие свойства бетона. Требуется пояснить результаты реакции гидратации минерала С3А, например:
3САО * Аl2О3 + 6Н2О = 3СаО * Аl2О2 * 6Н2О.
Кроме указанных в формуле шести молекул химически связанной воды (или иных количеств в аналогичном по свойствам соединении) значительно большая масса воды физически связывается с гидратированным трехкальциевым алюминатом.
Каркасом, образующим ячейки системы, служат новообразования из зерен цемента (в данном случае из трехкальциевого алюмината) и непрореагировавшие минералы полиминерального и полидисперсного цемента, а заполняет ячейки вода.
Высокое водоудержание в коагуляционных структурах гидратированного трехкальциевого алюмината объясняется особенностями кристаллических новообразований.
Процесс загустевания теста из порошка минерала С3А и воды (водных растворов) начинается через несколько минут. Загустевание теста связано с увеличением количества таких кристаллов, а не с изменением их формы. При затворении водой образуются кристаллики в виде тонких пластинчатых шестиугольников толщиной 10-12 мкм.
Прочность цементного камня из синтетического порошка С3А изменяется при его увлажнении, что показывает на особенность связей в этом соединении, во многом схожей со свойством природных глин.
В опытах было показано, что потеря связности и прочности имеет обратимый характер. Прочность образцов увеличивается с уменьшением их влажности, что позволяет после неоднократного разрушения затвердевших образцов снова их затворять водой, превращая в тесто. Последнее вновь превращается в прочный камень в условиях воздушного твердения.
Перечисленные особенности свойства минерала С3А позволили нам назвать этот минерал не гидравлическим, а глиноподобным. Иначе говоря, портландцемент имеет в своем составе кроме минералов, для которых влажные условия являются оптимальными при твердении, и такие минералы, которые в этих условиях не упрочняются. В частности, по этой причине необходимо нормировать в цементе содержание минерала С3А.
Гипс обеспечивает разрушение глиноподобных коагуляционных структур, образующихся при гидратации минерала С3А. В этом случае при реакции образуются высокосульфатная или низкосульфатная формы гидросульфоалюмината кальция:
- 3СаО * АI2О3 + 3CaSО4 * 2Н2О + 25Н2О = 3СаО * Аl2О3 * 3CaSО4 * 31Н2О 3СаО * Аl2О3 + CaSО4 * 2Н2О + 10H2О = 3СаО * Аl2О3 * CaSО4 * 12Н2О
Опыты проводились на образцах из гидросульфоалюмината размерами 1х1х1 и 1х1х3 см, изготовленных из пластичных смесей состава 1:3 на чисто кварцевом речном песке с зернами размером 0,15-0,25 мм, с разными значениями В/Ц. Высокосульфатная форма гидросульфоалюмината образуется при увеличении в два раза количества этого новообразования против исходных продуктов. Следовательно, этот процесс протекает в тот период, когда окружающие его новообразования из минералов цемента будут пластично деформироваться при воздействии на них усилий от формирующего гидросульфоалюмината 3СаО * АI2О3 * 3CaSО4 * 31Н2О. В случае изменения состояния новообразований - среды для этого соединения при переходе их в хрупкое тело, произойдет потеря сплошности и разрушение образца.
По этой причине для регулирования сроков схватывания цемента заводского помола количество вводимого в мельницу гипса строго лимитируется. Оно составляет не более 3,5% в расчете на SО3, что для химически чистого гипсового камня составит 7% от массы цемента.
Расчет содержания гипса по ангидриду серной кислоты ведут потому, что гипсовый камень - осадочная порода, в которой кроме CaSО4 и 2Н2О содержится (в зависимости от месторождения) различное количество примесей, не вступающих в реакцию с С3А. Следовательно, определение для цемента необходимого количества гипса достигается указанным приемом расчета.
В случае использования гипсового камня с содержанием в нем 50% примесей, необходимо вводить в цемент 14% последнего при помоле клинкера. Для полного связывания минерала С3А в цементе при реакции с водой в гидросульфоалюминат требуется добавлять больше гипса. Для образования высокосульфатной формы гидросульфоалюмината на весовую единицу С3А нужно примерно 2 единицы массы чистого гипса (CaSО4 * 2Н2О), что можно подсчитать из формулы этого соединения.
В сульфатостойком портландцементе содержание минерала С3А ограничивается 5%, а в сульфатостойком пуццолановом портландцементе 8%. В соответствии с указанным расчетом в этих цементах должно содержаться 10 и 16% химически чистого гипса или 5 и 8% в расчете на серный ангидрид (SО3). В случае же применения сульфатостойкого портландцемента с минимальным содержанием минерала С3А (по сравнению с другими портландцементами) не все количество минерала С3А будет связано с гипсом в гидросульфоалюминате. Это позволяет считать, что в бетонах на таких цементах он может образоваться в длительный период эксплуатации сооружений в агрессивной сульфатной среде. Несомненно, в сульфатной среде наиболее сульфатостсек тот бетон, в котором не было как исходного, так и гидратированного минерала С3А.
Наличие в цементном камне несвязанного с гипсом гидратированного трехкальциевого алюмината объясняется недостаточной тонкостью измельчения клинкера в заводских мельницах. При таком измельчении не все количество минерала С3А вскрывается для последующей реакции с водой. Опыты по тонкому измельчению клинкера с водой "мокрым помолом" показывают, что даже в цементах, содержащих значительно большее количество минерала С3А против количеств, допускаемых в сульфатостойких цементах, удается связать практически все количество минерала С3А.
Доказательством полного связывания минерала С3А гипсом служили: отсутствие разрушения образцов при длительном твердении при параллельном сравнении с образцами-эталонами, в которых использован тот же клинкер, размельченный в цементный порошок обычным сухим способом, и испытание на длительную морозостойкость.
Указанные цементы по составу исходных минералов цемента приближаются к цементам типа гипсосиликатных, технические свойства цементного камня в которых определяются группой минералов цемента - силикатов кальция С3S и C2S, минералом С3А и гипсом - CaSО4 * 2Н2О.
При разных способах измельчения клинкера с увеличением дисперсности цемента создаются условия для вовлечения в реакцию с водой и гипсом большего количества минерала С3А. В клинкере с 11% этого минерала при мокром измельчении не удалось вскрыть все количество минерала для реакции образования гидросульфоалюмината в период, когда тесто находилось в упруго-вязко-пластичном состоянии. Возникновение этой реакции, когда образуются прочные и хрупкие кристаллические связи из гидратированных силикатов кальция, а также продуктов гидратации алюмоферрита, приводит к разрушению образцов.
Следовательно, как и при сульфатной коррозии, возможно аналогичное разрушение бетона в воздушно-влажной и в воздушной среде при твердении с повышенным количеством гипса в цементе заводского помола.
При создании препятствий для увеличения объема образца из-за такого процесса образования гидросульфоалюмината удается получать бетоны с высокой водо - и бензинонепроницаемостью или (при высокой дисперсности цемента) с напряжением арматуры в железобетоне. Отметим, что при 15% гипса получается максимальный эффект упрочнения на дальние сроки твердения цемента из высокоалюминатного клинкера (кгс/см2):
R3 = 191; R7 = 274; R28 = 275; R90 = 431; R180 = 432; R360 = 405.
Неустойчивость высокосульфатной формы гидроалюмината имеет важное значение в строительном деле. Изучением стабильности высокосульфатной формы гидросульфоалюмината занимались ряд исследователей в СССР и за рубежом, но она нуждается в дальнейшем изучении.
Содержащийся в цементе трехкальциевый алюминат гидратируется очень быстро. В отсутствие сульфатных ионов он образует коллоиды с большим содержанием воды, вызывающие быстрое схватывание цементного раствора или бетона.
В присутствии гипса в отличие от этого образуются крупнокристаллические кальцийсуль-фоалюминатные фазы, препятствующие преждевременному образованию коллоидов.
Трехкальциевый алюминат цемента влияет не только на схватывание, но также и на прочность цементного камня. По данным Бога, образование гидроалюминатов кальция вызывает пористость структуры цементного раствора или бетона и снижает ее прочность.
В результате реакций с гипсом вместо гидроалюминатов кальция образуются гидросульфоалюминаты кальция, не вызывающие снижения прочности. Известно, что образование сульфоалюминатных фаз протекает с изменениями объема, понижающими прочность бетона.
При этом решающую роль играет три-сульфоалюминат, в то время как моносульфоалюминат, по-видимому, не оказывает никакого влияния.
Если эти изменения объема происходят еще в пластичном растворе или бетоне, то они не снижают его прочности. Опыты показали, однако, что при определенных условиях трисульфоалюминат может образоваться также в затвердевшем растворе или бетоне и что он при этом также может не оказывать вредного влияния на прочность и постоянство объема. А именно тогда, когда он образуется из C4AF и гипса в цементах с высоким содержанием C4AF, не содержащих С3А. При повышении температуры твердения к цементу, чтобы он мог достигнуть максимальной прочности, приходится добавлять больше гипса, но с увеличением периода твердения оптимальное содержание гипса не изменяется.
Роль гипса заключается в том, что он входит, с одной стороны, в комплексные новообразования, легко кристаллизующиеся и армирующие искусственный камень и, с другой стороны, активизирует систему. Количество гипса при этом должно быть оптимальным, так как оно тесно связано с активностью глинитного компонентна, содержанием золы и дисперсностью вяжущего. Природный гипсовый камень и обожженный гипс в виде полугидрата действуют одинаково, поэтому целесообразно применять более дешевый гипсовый камень.
Также, добавка гипса интенсифицирует взаимодействие оксида кальция и кремнезема (извести и золы), что приводит к повышению прочности газобетона. Кроме того, по данным зарубежных производителей, введение гипса способствует снижению усадки при высыхании. В технологическом плане, гипсовый камень замедляет гашение извести, что имеет особое значение при использовании извести с короткими сроками гашения.
Для большинства пород оптимальной добавкой является 3-5% двуводного гипса.
Положительная роль гипса при твердении вяжущих в условиях гидротермальной обработки отмечалась многими исследователями. Были изучены вяжущие с использованием зол и шлаков, горелых пород и речного песка с глинистыми, примесями. Имеются также данные, указывающие на некоторое снижение прочности изделий с введением в состав вяжущих гипса. Исследованы вяжущие с использованием некоторых глин и суглинков месторождений Белоруссии. Как при пропаривании, так и при автоклавной обработке при 8 атм добавка гипса вызывала значительное повышение прочности образцов.
Похожие статьи
-
Вяжущее Для изготовления автоклавного газобетона в качестве вяжущих применяется цемент и известь. Портландцемент должен отвечать требованиям ГОСТ...
-
Добавки, Вода - Технологические особенности производства автоклавных газобетонов
С целью улучшения технических свойств бетонных смесей и бетона в состав смесей вводят различного рода добавки. Эти добавки можно разделить на следующие...
-
Кремнеземистый компонент - Технологические особенности производства автоклавных газобетонов
Традиционным сырьем в качестве кремнеземистого компонента в производстве газобетона служит кварцевый песок, однако, возможно применение и более дешевых...
-
Определение ячеистого бетона. Место автоклавного газобетона (отличие от других видов). Бетон ячеистый - искусственный камневидный пористый строительный...
-
Вода, обратный шлам и алюминиевая суспензия подаются в дозатор насосом. Во избежание засора трубопровода на производстве создано 2 трубопровода, по...
-
Газообразователь - Технологические особенности производства автоклавных газобетонов
Наиболее распространенным газообразователем является алюминиевая паста (ГОСТ 54940). Опыт показывает, что при производстве газобетона лучше всего...
-
После формования автоклавного поезда массивы транспортируются в автоклав. Транспортирование происходит по передвижному автоклавному мосту и массивы...
-
Выпускается 12 марок гипса строительного. Обычно выделяют: * Строительный гипс ( Г4, Г5). Он используется для строительных элементов, для штукатурных...
-
После предварительного выдерживания форма, с залитой в нее газобетонной смесью, отправляется на пост распалубки. Происходит откидывание торцевых и...
-
Поступление сырьевых компонентов на производство Сырьевые компоненты поступают на завод автотранспортом. Цемент и зола, обладающие повышенной...
-
Твердение гипса, Виды и свойства - Гипсовые вяжущие вещества и их применение в строительстве
Существует много различных теорий твердения вяжущих веществ, но наиболее распространенной является теория А. А. Байкова. Согласно его теории весь процесс...
-
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...
-
Портландцемент самоотвердевание строительный Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением...
-
Включает следующие направления: - контролирование влажности заполнителей до начала и в процессе работы и внесение необходимых корректировок в рецептуру;...
-
Бетоны термосного твердения - Виды бетона
Задачи проектирования состава бетона при выдерживании конструкции методом термоса преследуют цель определить такое соотношение компонентов бетонной...
-
Бетоны термосного твердения - Виды бетонов
Задачи проектирования состава бетона при выдерживании конструкции методом термоса преследуют цель определить такое соотношение компонентов бетонной...
-
Влияние сухого жаркого климата на технологию бетона Районы с сухим жарким климатом характеризуются большими перепадами температуры, относительной...
-
Бетономешалка - это один из обязательных атрибутов любой строительной площадки, который помогает частично автоматизировать процессы приготовления...
-
Описание технологии производства газобетона - Ячеистые бетоны
Бетоны с ячеистой структурой могут быть получены способом газообразования. Такие автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны получают на основе...
-
Особенности производства каменных работ в зимнее время - История каменных работ
Твердение цементного раствора происходит при взаимодействии зерен цемента с водой, при этом образуется цементный гель, превращающийся затем в камень. С...
-
Технологический регламент на изготовление ребристых плит перекрытия разработан в соответствии: ГОСТ 22701.0 "Плиты железобетонные ребристые...
-
Таблица 1 - Производственная программа. Изделие Производительность, м3 В час В смену В сутки В год ПК 60.12 - 8 1,1 8,9 17,8 4500 ПК 57.12 - 8 0,98 7,9...
-
Номенклатура продукции Базовым изделием проектируемого предприятия является плита перекрытия ПК 60.12-8, ПК 57.12-8, ПК 42.12-8. Плиты перекрытий...
-
Известно, что основными преимуществами пенобетона являются: экологическая чистота, влагостойкость, низкая теплопроводность, монолитность, негорючесть....
-
Строительный гипс: технология производства, свойства и область применения - Строительные материалы
Технологический процесс состоит из отдельных стадий производства: 1. дробления исходного сырья 2. его помола и сушки 3. обжига гипсовой мучки в котлах...
-
Основные части любого бетона - это щебень, песок, цемент и вода. Процесс бетонирования - процесс перехода бетона из жидкой фазы в твердую. Но для...
-
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...
-
Сырье для изготовления керамзитобетонной смеси - Расчет производства керамзитобетонных панелей
Для изготовления керамзитобетонной смеси применяют следующие основные материалы. - вяжущее (цемент); - мелкий заполнитель (керамзитовый песок); - крупный...
-
После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ. Качество железобетонных изделий контролируют...
-
Задач - Характеристика ячеистых бетонов и газобетона
Рассчитать состав газобетонной смеси. Средняя плотность газобетона 500 кг/м3. Вяжущее - шлакощелочное. Содержание извести 15 %, гипса 5%. Вибрационная...
-
Особенности бетонирования в зимний период. - Технология и организация строительных процессов
Возведение монолитных железобетонных сооружений в настоящее время осуществляют круглогодично. Но при этом бетонирование в зимних условиях имеет...
-
Структура - Расчет производства керамзитобетонных панелей
По структуре (степени пористости) бетона различают плотный, крупнопористый (беспесчаный) и поризованный керамзитобетон. Для повышения прочности и модуля...
-
Изготовление изделий из неавтоклавного пенобетона Технология производства пенобетона достаточно проста. Ячеистая структура может быть получена на основе...
-
История возникновения бетона. Виды бетонных смесей Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко вглубь...
-
Подбор технологического оборудования Выбор и краткая характеристика основного технологического оборудования для проектируемого предприятия производятся...
-
Удельный расход сырьевых материалов (кг) на 1смеситаблица 2.3 П:Ц Материал Цемент (Ц), кг Песок (П), кг Вода (В), кг 1:2.5 510 0.42 1275 0.857 240 0.24 -...
-
Производительность, 25 Характеристика готовой продукции (бетона, раствора) Раствор строительный цементный марки 150 Характеристика сырья Ц:П=1:2,5 Фонд...
-
Исследование влияния состава и температуры на свойства бетонной смеси. Из анализа литературных данных следует отметить, что большинство авторов считают,...
-
Результатом выполненных авторами за 12 лет (1995-2006) теоретических исследований и прикладных работ стало создание комплексной инновационной технологии...
-
Выбор способа и технологической схемы производства Рисунок 1 Выбор технологического способа производства При выборе технологии производства ячеистого...
Влияние гипса на твердение цементного теста и автоклавного газосиликата в частности - Технологические особенности производства автоклавных газобетонов