Ответы к экзаменам вяжущие


№ 3 Иван Андреев
Активность гранулированных доменных шлаков в нормальных условиях твердения, при пропаривании и запаривании в автоклавах.
Почти все шлаковые минералы, содержащиеся в передельных шлаках черной металлургии при обычных температурах не взаимодействуют с водой. Однако при тепловлажном воздействии в автоклавах гранулированные шлаки гидратируются и твердеют. Гранулированные шлаки проявляют значительную активность только при автоклавной обработке.
№ 10 Давид Кадиев
Твердение воздушной извести: карбонатное, гидратное, гидросиликатное.
Различают три типа твердения извести: карбонатное, гидратное и гидросиликатное.
В растворах на гашеной извести при обычной температуре и давлении идет карбонатное твердение. При карбонатном твердении одновременно протекают два процесса: кристаллизация Са(ОН)2 из насыщенного водного раствора и образование СаСОз по реакции Кристаллы образующегося СаСОз срастаются друг с другом, частичками Са(ОН)2 и песка и создают искуственный камень. Процессы карбонатного твердения протекают весьма медленно.
Гидра т п о е г вер ден ие извести идет при затворении водой негашеной молотой извести и создании определенных условий гидратации. Молотая негашеная известь растворяется в воде с образованием пересыщенного раствора. Эффект твердения вызывается взаимным сцеплением и срастанием образующихся при быстром пересыщении частиц гидроксида кальция.
Гидросиликатное твердение извести происходит в известково-песчаных и других силикатных изделиях в условиях повышенной температуры и давления водяного пара, т. е. в автоклавах. Сущность его сводится к взаимодействию гидроксида кальция, кремнезема и воды и образованию новых соединений — гидросиликатов, цементирующих зерна песка. На гидросиликатном твердении извести основано получение силикатного кирпича и силикатных бетонов.
Важнейшими достоинствами извести являются высокая пластичность, придающая растворам и бетонам на ее основе хорошую удобоукладываемость, и водоудерживающая способность, предотвращающая расслаивание смесей.Средняя плотность комовой негашеной извести при нормальной температуре обжига составляет 1600—1700 кг/м . По мере повышения температуры и длительности обжига она возрастает до 2900 кг/м3. Средняя плотность молотой негашеной извести в рыхлонасыпном состоянии 900—1100 кг/м3, извести-пушонки 400—500 кг/м3, известкового теста 1300—1400 кг/м3.
Гашеная известь схватывается очень медленно. Образцы растворов на ее основе можно расформовывать лишь через 5—7 сут. Процесс схватывания растворов на молотой негашеной извести завершается через 15—60 мин после затворения. При твердении на воздухе известковые растворы на гашеной извести дают значительную усадку.
Прочность материалов и изделий на основе извести и стойкость их к воде и попеременному замораживанию и оттаиванию зависит от характера твердения. Наибольшее значение показатели этих свойств имеют при гидросиликатном и наименьшее при карбонатном твердении.Через месяц твердения при обычной температуре (10—20° С) растворы на гашеной извести приобретают прочность 0,5— 1,5 МПа, на молотой негашеной извести — 2—3 МПа. При гидросиликатном твердении возможно получение известково-пес-чаных (силикатных) бетонов с прочностью при сжатии до 30— 40 МПа и более.
Негашеную комовую известь транспортируют в крытых вагонах навалом или в контейнерах. Перевозку молотой негашеной и гидратной извести осуществляют в бумажных битуминизиро-ванных мешках, в герметичных контейнерах или автоцементовозах. В период перевозки и хранения известь следует предохранять от увлажнения. Длительность хранения молотой негашеной извести должна быть не более 20 сут, так как активность ее быстро снижается за счет взаимодействия с влагой воздуха.
Строительная воздушная известь находит применение для растворов и бетонов низких марок, работающих в воздушно-сухих условиях; плотных и ячеистых силикатных изделий автоклавного твердения; смешанных гидравлических вяжущих и известковых красок.
№13 (Когут Андрей)
Известково-шлаковый цемент: состав, сырьё, схема производства. Свойства цемента и применение.
Известково-шлаковое вяжущее — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением негашеной извести, гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака с добавкой небольшого количества гипса (не более 5 % по массе смеси), относящееся к группе известесодержащих. Состав и свойства его регламентируются ГОСТ 2544—76. Содержание извести в вяжущем устанавливают в зависимости от качества шлака в пределах 10—30 % массы смеси. Иногда его называют цементом. В ряде случаев при введении в него большого количества негашеной извести (более 20%) наблюдается чрезмерно быстрое схватывание и даже неравномерное изменение объема при твердении. Для устранения таких явлений применяют замедлители схватывания извести или прибегают к повторному перемешиванию бетонной или растворной смеси, приводящему, однако, к некоторому снижению прочности бетона или раствора. Иногда целесообразно бывает уменьшить содержание извести в вяжущем. Лучшими шлаками для известково-шлакового цемента являются основные и слабокислые с повышенным содержанием глинозема и низким содержанием закиси марганца (не более 3—4 %)
Технология известково-шлакового вяжущего значительно проще, чем шлакопортландцемента, и включает обычно следующие операции: складирование сырьевых материалов, сушку шлака, дробление извести, дробление гипса, дозирование сырьевых материалов перед помолом, совместный помол, складирование и отправку потребителям готового цемента. Р1звесть хранят в закрытых складах, а шлак и гипс можно складировать и под навесами. Применение негашеной извести-кипелки при небольшой влажности шлака (3—4%) позволяет исключить сушку из технологического процесса. В этом случае вода, содержащаяся в шлаке, при совместном помоле с известью идет на ее гашение и шлак становится сухим. Для тонкого помола цемента применяют и шаровые мельницы. Измельчают его до остатка 3—5 % на сите № 008, что способствует повышению его активности. Желательно удельную поверхность известково-шлакового вяжущего доводить до 3500—5000 см2/г, а удельную поверхность шлака, содержащегося в цементе,—до 3500—4000 см2/г. Большое значение для качества вяжущего имеют свойства гранулированного шлака. Использование шлака (по возможности одного и того же завода) одинакового химического состава и цвета, той же средней плотности—обязательное условие производства высококачественного продукта. Простота технологии определяет высокую технико-экономическую эффективность известково-шлакового цемента. На изготовление 1 т расходуется примерно 50— 60 кг условного топлива и 70—80 кВт-ч электроэнергии. Для производства известково-шлакового. и других бесклинкерных шлаковых цементов целесообразны помольные установки мощностью 100, 200—500 тыс. т в год. Известково-шлаковый цемент твердеет под влиянием щелочного возбуждения шлака оксидом кальция, содержащимся в извести. При этом в основном протекают те же процессы и образуются те же цементирующие соединения, что и при взаимодействии шлака с водой в шла-копортландцемеите. Гипс, активизирующе действуя на глиноземистые составляющие шлака, ускоряет твердение известково-шлакового вяжущего.
Истинная плотность известково-шлакового цемента 2,5—2,9 г/см3 и зависит в основном от вида и содержания в нем извести. Плотность в рыхлопасыпном состоянии 800—900, а в уплотненном состоянии—1200— 1400 кг/м3. Водопотревность известково-шлакового вяжущего несколько выше, чем шлакопортландцемента, и зависит, главным образом, от содержания извести. Начало схватывания известково-шлакового вяжущего по ГОСТ 2544—76 должно наступать не ранее 25 мин, конец — не позднее 24 ч от начала затворения. Обычно начало схватывания наступает через 2—4, а конец — через 4—8 ч. При использовании в качестве исходного материала 20—30 % молотой негашеной извести и глиноземистых шлаков происходит иногда чрезмерно быстрое схватывание, препятствующее нормальному использованию известково-шлакового цемента. Этот недостаток уменьшается по мере постепенного гашения извести влагой воздуха при хранении.
По прочности известково-шлаковое вяжущее подразделяется на марки 50, 100, 150 и 200. Их определяют по пределу прочности при изгибе балочек размером 40Х X 40X160 мм и на сжатие их половинок через 28 сут. Образцы готовят из раствора состава 1:3с нормальным песком. Прочность и скорость твердения известково-шлакового вяжущего при увеличении тонкости его помола резко возрастают. При тепловой обработке растворы и бетоны на этом цементе через 8—10 ч приобретают прочность, достигаемую при твердении в нормальных условиях в течение 1—2 мес. Прочность известково-шлакового цемента при твердении в воздушно-сухой среде обычно ниже, чем при твердении в воде или во влажной среде. Иногда прочность бетонов, находящихся в воздушно-сухой среде, через 8— 12 мес несколько снижается, что объясняется влиянием усадочных деформаций при сильном высыхании, а возможно и разложением некоторых цементирующих новообразований углекислотой воздуха. В связи с этим необходимы тщательный уход за бетоном и предохранение его от высыхания в течение 3—4 недель. Равномерность изменения объема известково-шлакового цемента зависит в основном от содержания в негашеной извести трудногасящихся зерен. При значительном их содержании возможно неравномерное изменение объема. При гидратации известково-шлакового вяжущего при обычной температуре и водотепловой обработке при 90— 95 °С возникают соединения преимущественно в виде высокодисперсных гелевидных образований, поэтому данный цемент отличается от других шлаковых цементов повышенными показателями усадки и набухания. При твердении на воздухе бетоны на этих цементах следует тщательно оберегать от преждевременного высыхания. Усадка и набухание бетонов на известково-шлаковом цементе, запаренных в автоклаве, значительно уменьшаются вследствие перекристаллизации цементирующих новообразований и образования структуры с более крупными кристаллами. Низкая основность новообразований, возникающих при твердении этого вяжущего в условиях пониженного содержания Са(ОН)2, предопределяет повышенную его стойкость против действия мягкой пресной, морской и сульфатных вод. Известно, что некоторые морские сооружеиия, возведенные 50 —70 лет назад, находятся в хорошем состоянии. Сохранность стальной арматуры в бетоне на извест-ково-шлаковом цементе такая же, что и в бетоне на шлаковом портландцементе со значительным содержанием шлака (до 60—70 %). Морозостойкость известково-шлакового вяжущего вследствие его повышенной водопотребности ниже, чем шлакового портландцемента: она достигает обычно 25— 50 циклов замораживания и оттаивания, поэтому в отличие от известково-пуццолановых цементов известково-шлаковый цемент можно применять для изготовления наружных стеновых и других ограждающих конструкций, а также тех частей гидротехнических сооружений, которые подвергаются нечастым периодическим воздействиям замораживания и оттаивания. Для повышения морозостойкости этого вяжущего в него вводят иногда портландцемент (15—20 % по массе смеси).
№14 Александр Крючков
Молотая негашеная известь

До недавнего времени воздушную известь применяли в строительстве только в гашеном виде. В 30-х годах И. В. Смирнов предложил применять известь в тонкоизмельченном негашеном виде. Он, а затем Б. В. Осип показали, что при определенных условиях возможно гидратное твердение негашеной извести, т. е. твердение при взаимодействии с водой с образованием гидроксида кальция подобно твердению портландцемента или гипса при реакции с водой с возникновением гидратных новообразований.
Тонкоизмельченная негашеная известь имеет ряд преимуществ при изготовлении растворов и бетонов перед гидратной известью в виде порошка или теста. В этом случае нет отходов и все компоненты тоикоизмельченной извести рационально используются во время твердения (в том числе силикаты, алюминаты, ферриты и карбонат кальция). Молотая негашеная известь характеризуется меньшей водопотребностью, чем гашеная известь. Удельная поверхность молотой негашеной извести обычно значительно меньше удельной поверхности гидратной извести, поэтому требуемую удобоукладываемость растворной или бетонной смеси на молотой негашеной извести получают при пониженном количестве воды. Снижение же водопотребности растворных и бетонных смесей способствует увеличению их прочности при твердении. Кроме того, негашеная известь, гидратируясь в уже уложенных в дело растворах и бетонах, связывает большое количество воды, переходящей в твердую фазу. Как известно, оксид кальция при переходе в гидрат связывает 32,13 % воды. Все это способствует получению растворов, бетонов и изделий на молотой негашеной извести повышенной плотности и прочности по сравнению с получаемыми на гашеной извести.
При гидратном твердении молотой негашеной извести выделяется значительное количество теплоты, поэтому изделия на такой извести при температурах ниже нуля твердеют более спокойно и имеют лучшие показатели прочности, так как окружающие условия способствуют быстрому отводу теплоты и уменьшению термических напряжений.
Указанные преимущества молотой негашеной извести способствуют ее применению в производстве различных строительных материалов и изделий.
Благоприятные результаты при гидратном твердении молотой негашеной извести можно получить лишь при следующих условиях: применение извести тонкого помола; соблюдение определенного водо-известкового отношения; отвод теплоты или использование других приемов, не допускающих разогревания твердеющего раствора или бетона до температур, вызывающих интенсивное испарение воды (особенно при кипении); прекращение перемешивания растворной или бетонной смеси на определенном этапе гидратации извести.
№15 Никита ЛенточкинМолотая негашеная известь: получение, свойства и особенности её применения.
Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСОз и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.)
Молотую негашеную известь получают из комовой негашеной извести (кипелки). Процесс производства включает дробление комовой негашеной извести, тонкое измельчение в шаровой мельнице (иногда с введением добавок), упаковку и отгрузку потребителю. Молотую негашеную известь можно хранить на складе не более 5÷10 дней, так как происходит ее гашение парами воды воздуха и карбонизация. Свойства молотой не гашеной извести регламентированы ГОСТом 9179-77. По стандарту она подразделяется на 3 сорта в зависимости от содержания активных СаО и МgО (не менее 90, 80 и 70% - для 1-го, 2-го и 3-го сортов), содержания СО2 и непогасившихся зерен.
Обжиг является основной технологической операцией в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Целью обжига являются:
1) возможно полное разложение СаСО3 и MgCO3 . CaCO3 на СаО, MgO и СО2;
2) получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор.
Обжигают известняк в различных печах: шахтных, вращающихся и кипящего слоя; используют также установки для обжига известняка во взвешенном состоянии и т. д.
Молотая негашеная известь характеризуется меньшей водопотребностью, чем гашеная известь. Удельная поверхность молотой негашеной извести обычно значительно меньше удельной поверхности гидратной извести, поэтому требуемую удобоукладываемость растворной или бетонной смеси на молотой негашеной извести получают при пониженном количестве воды. Снижение же водопотребности растворных и бетонных смесей способствует увеличению их прочности при твердении. Кроме того, негашеная известь, гидратируясь в уже уложенных в дело растворах и бетонах, связывает большое количество воды, переходящей в твердую фазу. Как известно, оксид кальция при переходе в гидрат связывает 32,13 % воды. Все это способствует получению растворов, бетонов и изделий на молотой негашеной извести повышенной плотности и прочности по сравнению с получаемыми на гашеной извести.
Молотая негашеная известь (кипелка) обладает существенными преимуществами по сравнению с гидратной:
а) имеет более низкую водопотребность, что объясняется меньшей удельной поверхностью; это приводит к повышению прочности изделий;
б) в процессе гидратации СаО химически связывает сравнительно много воды (32,16% от массы СаО), что уменьшает количество свободной (испаряющейся) воды и объем пор, образующихся за счет испарения. Снижение пористости приводит к росту прочности изделий;
в) растворные смеси на молотой негашеной извести (кипелке) сравнительно быстро схватываются и твердеют, в то время как при применении гидратной извести (известкового теста) конец схватывания смесей наступает через несколько суток;
г) в процессе твердения негашеной извести выделяется значительное количество тепла, поэтому растворы быстрее высыхают. Растворные смеси на молотой негашеной извести целесообразно применять при отрицательных температурах воздуха.
Строительная известь применяется:
В штукатурных и кладочных растворах, работающих в условиях, когда относительная влажность воздуха не превышает 65%. Известковые растворы характеризуются высокой связностью и удобоукладываемостью, поэтому известь является одним из основных вяжущих, используемых в строительных растворах.
Для производства бетонов низких марок, работающих при относительной влажности воздуха не выше 65%.
В автоклавных (силикатных) изделиях, плотных и пористых, на основе извести и кварцевого песка.
При производстве смешанных гидравлических вяжущих веществ – известково-шлаковых, известково-пуццолановых и др. цементов.
В известковых красках для наружной и внутренней отделки.
16.Николай Манаев Твердение воздушной извести: карбонатное, гидратное, гидросиликатное.
В зависимости от вида извести и условий, в которых происходит её твердение, различают три типа твердения: карбонатное, гидратное и гидросиликатное.
Карбонатное твердение.
Твердение растворов на гашёной извести называется карбонатным твердением. Это твердение обусловлено протеканием двух процессов: кристаллизации Са(ОН)2 при высыхании растворов и карбонизации гидроксида кальция по реакции:
Са(ОН)2 + СО2 + nН2О = СаСО3 + (n + 1) Н2О.
Этот процесс протекает в первую очередь в поверхностных слоях. Карбонизация глубинных слоёв длительна, поскольку, во-первых, количество СО2 в атмосфере составляет лишь 0,04%, а, во-вторых, образующаяся плёнка СаСО3 обладает низкой проницаемостью. Поэтому в центральной части хорошо уплотнённых растворов долгое время сохраняется значительное количество Са(ОН)2. Испарение воды из раствора также способствует увеличению прочности. Образование СаСО3 обуславливает повышение прочности и водостойкости изделий. Реакция между кварцевым заполнителем и Са(ОН)2 при нормальных температурных условиях практически не протекает. Однако, если вместо песка в качестве заполнителя использовать активные добавки, наряду с образованием карбонатов возможно появление и гидросиликатов кальция, повышающих прочность растворов. Образованием значительного количества гидросиликатов, улучшающих сцепление вяжущего с заполнителем, и объясняется высокая прочность известково-цемяночных растворов. Заметное взаимодействие извести с кварцевым песком возможно также и при введении песка в тонкомолотом состоянии.
Искусственная карбонизация для повышения прочности известковых растворов использовалась на некоторых предприятиях в послевоенные годы. Карбонизация наиболее интенсивно протекает при влажности изделий 5-8%. При полном высыхании изделий, как и при черезмерном их увлажнении, процесс прекращается. На практике для карбонизации бетонных известково-песчаных блоков в специальные камеры подают газ из известково-обжиговых печей с концентрацией СО2 около 30%.
Гидратное твердение.
Постепенное превращение в твёрдое тело растворов на негашёной извести в результате взаимодействия СаО с водой, возникновения и кристаллизации гидратных образований называется гидратным твердением. Процесс гидратного твердения отличается от карбонатного тем, что на его первом этапе гидратируется безводный оксид кальция. Этот процесс может проходить как топохимически, так и через раствор. Но независимо от механизма процесса Гидроксид кальция выделяется в коллоидном состоянии. Коллоидные частички агрегируются, создавая коагуляционную структуру, которая постепенно переходит в кристаллизационную. Вначале возникает немного кристаллических зародышей, затем их количество увеличивается, начинается процесс роста отдельных кристаллов и на определённом этапе наблюдается взаимное сцепление и срастание некоторых из них. В основе твердения вяжущих материалов лежат два противоположных процесса – создание кристаллического сростка устойчивого гидратного образования и возникновение и частичная релаксация внутренних напряжений, появляющихся в результате дальнейшего роста более крупных кристаллов и растворения термодинамически неустойчивых более мелких кристаллов. Первый процесс ведёт к созданию определённой структуры твердения, благодаря чему возрастает прочность твердеющего конгломерата. Второй процесс может привести к разрушению уже возникшей структуры и снижению прочности. Особую опасность при этом представляют места, где кристаллическая решётка искажена и поэтому термодинамически неустойчива. Такие участки имеют более высокую растворимость по сравнению с хорошо выкристаллизовавшимися крупными кристаллами Са(ОН)2. Поэтому уже сформировавшийся камень перекристаллизовывается, в результате чего растут правильные и растворяются мельчайшие кристаллы Са(ОН)2 в местах контактов. Это приводит к возникновению внутренних напряжений и необратимому снижению прочности.
Величина спада прочности зависит от водотвёрдого отношения (В/Т) в твердеющей пасте. Чем больше это отношение, тем значительнее снижается прочность уже сформировавшегося твердеющего известкового вяжущего.
Если раствор хранят в сухих условиях, прочность не уменьшается, так как вода в порах испаряется и Са(ОН)2 переходит в устойчивый карбонат.
Гидросиликатное твердение.
Известково-песчаные изделия в условиях автоклавной обработки твердеют благодаря образованию гидросиликатов кальция. Такое твердение называется гидросиликатным. Тепловлажностная обработка проходит обычно в автоклавах при давлении 0,9-1,6 МПа, что соответствует температуре 174,4-200оС. Известно, что растворимость Са(ОН)2 уменьшается с повышением температуры. В то же время растворимость SiO2 резко возрастает, начиная со 150оС. Так при 25оС растворимость SiO2 составляет 0,006, а при 175оС – 0,18 г/л, т. е. превышает растворимость Са(ОН)2. Следовательно, до температуры 100-130оС жидкая фаза известково-кремнеземистых изделий будет насыщена в основном гидроксидом кальция, а при дальнейшем повышении температуры произойдёт её насыщение и SiO2. При взаимодействии кварца с известью разрываются связи Si – O – Si и под действием гидроксила образуются группы ≡ SiOH, которые в последующем образуют с ионами кальция гидросиликаты кальция. Сначала возникают высокоосновные гидросиликаты кальция (1,8-1,5) СаО *SiO2 * (1-1,25) Н2О. Этот гидросиликат представляет С2SН (А). Кристаллизуется он в форме призматических пластинок размером до 10-20 мкм. На этом же этапе появляется и гидросиликат (1,5-2)СаО *SiO2 * nН2О, обозначаемый С2SН2. В дальнейшем при понижении концентрации Са(ОН)2 в растворе и увеличении концентрации SiO2, создаются условия для образования менее основных гидросиликатов кальция. Возникают гидросиликаты (0,8-1,5)СаО * SiO2 * (0.5-2) H2O или CSH (B). Низкоосновные гидросиликаты кристаллизуются в виде тончайших пластинок, которые свёртываются в трубки, имеющие вид волокон. При длительной автоклавной обработке образуется тоберморит 5СаО * 6SiO * 5H2O (C5S6H5).
Гидросиликатное твердение используется для получения силикатного кирпича и силикатных бетонов.
№ 20 (Терентьева Анастасия)
Способы получения гипсового вяжущего α - модификации. Применяемое для этого оборудование. Свойства и область применения.
• Гипсовое вяжущее α-модификации можно получать различными способами.Их сущность состоит в том, что сырье (в виде мелкой щебёнки или порошка) первоначально подвергают тепловой обработке (107-125°С и выше),при которой из двуводного гипса выделяется кристаллизованная вода в капельно-жидком состоянии и он переходит в α-полугидрат,имеющих вид крупных плотных кристаллов. Затем полученный материал сушат в условиях,исключающих возможность гидратации полугидрата,после чего его измельчают.
Тепловая обработка двуводного гипса с получением α-полугидрата может осуществляться в автоклавах в среде насыщенного пара при давлении 0,15-0,3МПа и в водных растворах некоторых солей пр атмосферном давлении 105-110°С.

Способ получения Ф.Т.Садовского и А.С.Шкляра: гипсовый камень в виде щебня с размером кусков 10-40 мм пропаривают и сушат в автоклаве-запарнике(пар образуется в аппарате испарением воды из гипса во время его нагревания).Он представляет собой вертикально установленный стальной резервуар высотой около 4м и диаметром 2,2 м с геометрически закрывающимся люками для загрузки и разгрузки щебенки.
В загруженный запарник первоначально подают насыщенный пар для тепловой обработки сырья под давлением 0,13МПа при 124°С в течение 5ч.В это время из двуводного гипса выделяется вода в жидком состоянии, причем образуется полугидрат в виде кристаллов.Вода, получающаяся из двуводного гипса во время тепловой обработки отводится через спец.устройство. По окончанию прогрева гипса давление пара снижается до атмосферного. Далее в запарник подаются горячие топорные газы для сушки полученного полугидрата при 120-140°С в течение 3-5ч. Весь цикл обработки 10-12ч.высушенный материал размалывают в шаровых мельницах. Недостаток способа- значит-ая продолжительность тепловой обработки и повышенных расход топлива.
Способ самозапаривания Б.Г.Скрамтаева и Г.Г.Булычева отличается от предыдущих тем,что предусматривает создание избыточного давления в запарника в результате испарения из гипсового камня гигроскопической и части гидратной воды. Для этой цели были разработаны два типа самозапарников (вертикальный и вращающийся горизонтальный).
Способ получения А.С.Разоренов и М.Т.Власова : получение гипсовых изделий тепловой обработкой двуводного гипса в автоклавах. Двугидрат измельчают в порошок, смешивают с заполнителями и водой, из получаемой смеси формуют изделия,
запариваемые в формах.При этом двугидрат переходит в полугидрат.После термообработки изделия извлекают из автоклава и они остываю в формах.
В это время полугидрат связывается с водой, образуется двуводный гипс, что сопровождается твердением изделий.
Способ Г.Н.Богданович: α-полугидрат получается варкой с перемешиванием водной суспензии порошка двуводного гипса в автоклаве под давлением 0,15-0,3МПа (отн.) в теч.1,5-2ч. При этом в суспензию вводят ПАВ-ССБ(3% по массе двугидрата) или мылонафт для модификации кристаллов полугидрата. Полученная водная суспензия полугидрата с В/Г= 0,4…0,6 после охлаждения до 100°С из автоклава направляется на изготовление изделий. Этот способ отличается кратковременным циклом ,исключения потерь сырья в виде отходов мелочи, а так же сушки продукта,а часто и изделий.
•Свойства.
α –и β модификации полуводного гипса по своим основным свойствам во многом одинаковы. Главное различие состоит преимущественно в показателях прочности. Все определения свойств гипсовых вяжущих производятся по ГОСТ 23789—79.
Истинная плотность этих разновидностей колеблется в пределах 2,6—2,75 г/см3. Насыпная плотность в рыхлом состоянии обычно составляет 800—1100, в уплотненном—1250—1450 кг/м3.
По ГОСТ 125—79 дисперсность гипсовых вяжущих оценивается по остатку на сите с размерами ячеек, в свету 0,2 мм (в % по массе от просеиваемой пробы). При этом различают следующие виды дисперсности: грубый помол (индекс I), остаток на сите не более 23%; средний помол (индекс II) — 14%; тонкий помол (индекс III) — 2 %.
Водопотребность. Теоретически для гидратации полуводного гипса с образованием двуводного необходимо 18,6 % воды по массе вяжущего вещества. Практически же для получения теста стандартной консистенции по ГОСТ 23789—79 (нормальная густота) для а-полугидрата требуется 35-45% воды.Стандартной консистенции соответствует расплыв массы до диаметра 180±5 мм.
Затвердевший гипс представляет собой твердое тело с высокой пористостью, достигающей 40—60 % и более. Естественно, что с увеличением количества воды затворения пористость гипсового изделия возрастает, а прочность уменьшается.
Водопотребность гипса увеличивается с повышением степени его измельчения. Вместе с тем измельчение его до удельной поверхности примерно 2500—3000 смг даже при некотором увеличении водопотребности смеси приводит к повышению прочности гипсовых отливок, поэтому целесообразно измельчать гипс тоньше, чем это предусмотрено стандартом.
Водопотребность гипса значительно снижается при введении с водой затворения замедлителей схватывания в количестве до 0,1—0,3% массы вяжущего. С помощью этих веществ удается снизить нормальную густоту строительного гипса на 10—15%, что способствует увеличению прочности гипсовых изделий.
Сроки схватывания гипса зависят от свойств сырья, технологии изготовления, длительности хранения, количества вводимой воды, температуры вяжущего вещества и воды, условий перемешивания, наличия добавок и др. Быстрее всех схватывается полуводный гипс, содержащий некоторое количество частичек неразложившегося двугидрата, являющихся центрами кристаллизации и вызывающих ускоренную гидратацию полуводного гипса. Схватывание гипса значительно ускоряется при за-творении его пониженным количеством воды по сравнению с тем, какое требуется для теста нормальной густоты, и наоборот.
Повышение температуры гипсового теста до 40—, 46 °С способствует ускорению его схватывания, а выше этого предела, наоборот, — замедлению. При температуре гипсовой массы 90—100°С схватывание и твердение прекращаются. Это объясняется тем, что при указанных и более высоких температурах растворимость полуводного гипса в воде становится меньше растворимости двугидрата. В результате прекращается переход полугидрата в двугидрат, а следовательно, и связанное с ним твердение. Схватывание замедляется, если гипс применяют в смеси с заполнителями — песком, шлаком, опилками и т. д.
Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки.
Прочность. По ГОСТ 125—79 прочность (3- и а-полу-водного гипса определяют испытанием образцов-балочек размером 4X4X16 см из гипсового теста стандартной консистенции (нормальной густоты). Балочки испытывают через 2 ч после изготовления на изгиб, а их половинки — на сжатие,
Прочность гипсовых вяжущих определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 23789—79. Для этих вяжущих применяется условное обозначение с учетом их марки по прочности, сроков схватывания и дисперсности, например Г-5АП -— гипс прочностью 5 МПа, быстротвердеющий (А), среднего помола (индекс II).
Вяжущие высшей категории качества должны характеризоваться маркой не ниже Г-5 и максимальным остатком на сите № 02 не более 12 % по массе просеиваемой пробы. Они отмечаются в документах Знаком качества.
Для изготовления форм и моделей фарфорово-фаяи-совой, керамической и других отраслей промышленности гипсовые вяжущие выпускаются со сроками схватывания: начало схватывания не ранее 6 мин, конец — не позднее 30 мин (по ГОСТ 23789—79 — индекс Б — нор-мальнотвердеющий). Тонкость помола должна характеризоваться остатком на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм не более 1 %. Кроме того, объемное расширение при твердении гипса должно быть не более 0,15 % и водопоглощение не менее 30 %. Вяжущие высшей категории качества для фарфорово-фаянсовой промышленности должны иметь марку не ниже Г-10. Эти вяжущие отпускаются только в мешках.
Свойства изготовленного полуводного гипса при хранении на складах изменяются. В частности, в течение первых двух—четырех недель наблюдаются уменьшение его водопотребиости и повышение прочностных показателей. Это объясняется образованием на поверхности частичек полуводного гипса под действием влаги воздуха пленок двугидрата. Пленки, защищая полугидрат от быстрого взаимодействия с водой, способствуют уменьшению водопотребиости материала и замедлению сроков схватывания. Однако длительное выдерживание гипса на складах приводит к значительной гидратации полугидрата, что вызывает увеличение водопотребиости, сокращение сроков схватывания и резкое падение прочности.
Прочность затвердевшего гипса в большой мере зависит от того количества воды, которое было взято при его затворении (водогипсовое отношение). По данным А. Г. Панютина, уменьшение водогипсового отношения с 0,7 до 0,4 позволяет увеличить прочность изделий из строительного гипса в 2,5—3 раза.
Прочность полуводного гипса при осевом растяжении в 6—9 раз меньше прочности при сжатии. Изделия из а- и р-полугидрата, изготовленные при одинаковом водогипсовом отношении, имеют близкие значения прочности.
Прочность на сжатие затвердевшего гипсового вяжущего и изделий из него в большой степени зависит от их влажности. В частности, даже сорбционное увлажнение до 0,5—1 % сухого гипсового образца, находящегося в воздухе с относительным содержанием паров воды 80— 100 %, снижает его прочность до 60—70 % прочности в высушенном состоянии. Дальнейшее влагонасыщение образна до 10—15 % уменьшает прочность примерно до 50 %, а полное водонасыщение — до 35—40 % прочности в высушенном состоянии. Это относится к образцам, изготовленным с водогипсовым отношением 0,5—0,7. Прочность образцов, более плотных, полученных при пониженных водогипсовых отношениях, при увлажнении снижается несколько меньше. Высушивание гипсовых изделий приводит обычно почти к полному восстановлению первоначальной прочности.
Такое влияние воды на прочность затвердевшего гипса можно объяснить растворением двуводного гипса в местах контакта кристаллических сростков в его структуре, вызывающим уменьшение его прочности.
Зависимость прочности гипса и гипсовых изделий от влагосодержания является их существенным недостатком. Эта зависимость определяется так называемым коэффициентом размягчения.
Прочность изделий из полуводного гипса снижается в той или иной мере при введении в них заполнителей. При этом органические заполнители (опилки, костра, торф) вызывают более значительное снижение прочности, чем минеральные.
Деформативность. Полуводный гипс при схватывании и твердении в первоначальный период обладает способностью увеличиваться в объеме приблизительно на 0,5— 1 %• Такое увеличение объема еще не окончательно схватившейся гипсовой массы не имеет вредных последствий..Способность строительного гипса расширяться зависит от содержания в нем растворимого ангидрита. Установлено, что полугидрат расширяется при твердении на 0,5—0,15%, а растворимый ангидрит — на 0,7—0,8%. Поэтому гипс, обожженный при повышенных температурах и содержащий повышенное количество растворимого ангидрита, характеризуется большим расширением при твердении. Для уменьшения расширения в гипс при помоле вводят до 1 % негашеной извести, что снижает коэффициент расширения при твердении с 0,3 до 0,08— 0,1 %. Расширение гипса уменьшается с увеличением содержания в тесте воды, а также при введении в него замедлителей схватывания.
После первоначального расширения, как показывают опыты В. В. Помазкова, гипсовые изделия при последующем высыхании дают усадку в размере около 0,05— ОД % в результате уменьшения влажности с 5—10 до 1—2 %. Для уменьшения усадки целесообразно применять гипс в смеси с минеральными заполнителями в виде гипсобетона.
Гипсовые вяжущие а- и β-модификаций в затвердевшем состоянии, а также изделия из них проявляют большие пластические (остаточные) деформации, особенно при длительном действии изгибающих нагрузок (ползучесть). Эти деформации относительно невелики, если изделие полностью высушено. Однако увлажнение гипса до 0,5—1 %, а особенно до 5>—10 % и более вызывает значительное усиление необратимых пластических деформаций, которые с течением времени могут затухать лишь при небольших нагрузках, составляющих небольшую долго предела призмениой прочности изделия. Особенно резко проявляется ползучесть гипса под действием изгибающих нагрузок. Значительная подверженность затвердевшего гипса к деформациям ползучести в сильной степени ограничивает возможности его применения в конструкциях, работающих на изгиб.
Склонность изделий из полуводного гипса к большим пластическим деформациям под действием нагрузок объясняется скольжением кристаллов двуводного гипса в структуре затвердевшего изделия при его увлажнении, а также растворением двугидрата в местах контакта кристаллических сростков.
Ползучесть гипсовых изделий значительно уменьшается при введении в него портландцемента совместно с пуццолановыми (гидравлическими) добавками.
Долговечность. Изделия из β- и а-полуводиого гипса характеризуются большой долговечностью при службе их в воздушно-сухой среде. При длительном воздействии воды, особенно при низких температурах, когда изделия в водоиасыщенном состоянии систематически то замерзают, то оттаивают, они разрушаются.
Гипсовые изделия выдерживают обычно 15—20 и более циклов замораживания и оттаивания.
Водостойкость изделий можно несколько повысить: применением интенсивных способов уплотнения гипсобетонных смесей при формовании.Наиболее же эффективным оказалось применение смешанных вяжущих, представляющих собой композиции из полуводного гипса, портландцемента или доменных гранулированных шлаков и пуццолановых добавок.
Гипсовые изделия огнестойки. Они прогреваются относительно медленно и разрушаются лишь после 6—8 ч нагрева, т. е. при такой продолжительности пожара, которая маловероятна. Поэтому гипсовые изделия часто рекомендуют в качестве огнезащитных покрытий.
Стальная арматура в гипсовых изделиях в условиях нейтральной среды (рН = 6,5...7,5), особенно при значимой их пористости, подвергается интенсивной коррозии.
•Области применения. Гипсовые вяжущие применяют главным образом для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, элементов заполнения междуэтажных и чердачных перекрытий зданий, вентиляционных коробов и других деталей, используемых в конструкциях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 60%. Из гипса изготовляют разнообразные архитектурные, 'огнезащитные, звукопоглощающие и тому подобные изделия.
а-полуводный гипс, изготовляемый по более сложной технологии, чем β-полугидрат, с повышенными капиталовложениями и затратами энергоресурсов, должен использоваться при изготовлении таких изделий и конструкций, в которых его применение экономически оправдано. В частности, он является хорошим компонентом при изготовлении гипсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ) высоких марок, пригодных для производства армированных сталью бетонных изделий и конструкций, не требующих термообработки для ускорения их твердения.
№23 Февралев Илья
Ускорители и замедлители твердения гипсовых вяжущих. Механизмы действия таких добавок
для ускорения схватывания и твердения ангидритовых вяжущих вводят вещества основного характера (известь или портландцемент в количестве менее 7 % массы; сульфаты – 3 % массы; смесь веществ основного характера и солевых - менее 5 % массы).
При использовании формовочного гипса (например, в керамической промышленности) в качестве замедлителей схватывания применяют лимонную кислоту и ее соли. Эффективным замедлителем эстрих-гипса является вискомин. Ускорить процесс схватывания эстрих-гипса можно за счет более тонкого помола или добавкой квасцов и некоторых других солей.
Недорогим и доступным замедлителем гипсовых вяжущих является технический лигносульфат (ЛСТ), сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) и упаренная последрожжевая барда (УПБ) и др.
В качестве замедлителя схватывания гипсовых вяжущих можно применять также этилендиамин, отход производства лимонной кислоты -упаренный фильтрат (БелГТАСМ), а также порошкообразный замедлитель на основе костного клея, обработанный кремнийорганической добавкой (ВНИИ горноспасательного дела).
По П. Роланду присутствие в гипсовых вяжущих добавок, которые способствуют повышению или понижению их растворимости, создает условия для ускорения или замедления процесса гидратации. При этом скорость гидратации зависит как от природы растворенного вещества, так и от концентрации его в растворе. Как правило, вещества, повышающие растворимость гипсового вяжущего, являются ускорителями, а вещества, понижающие растворимость, - замедлителями. Большинство замедлителей и ускорителей схватывания отрицательно влияют на конечную прочность.
Более эффективное воздействие на (неводостойкие и водостойкие) гипсовые вяжущие вещества оказывают добавки суперпластификаторов в виде сульфированных меламино-формальдегидных смол (например, НИЛ-10 лаборатории НИЛФХМиТП и 10-03 лаборатории ВНИИЖелезобетона) и добавка в виде сульфированной нафталинформальдегидной смолы С-3.
Для регулирования процесса твердения во времени используют также различные полимеры, иногда совместно с ПАВ и стабилизаторами (Ж.П. Докукина, И.М. Баранов) или комплексные добавки (Я.Л. Арадовский, В.Ф. Коровяков, В.В. Соколов, Г.Ю. Строева, А.В. Ферронская и др.).
Применение сополимеров дикарбоновых кислот замедляет сроки схватывания и способствует после полимеризации образованию сетчатой структуры, положительно влияющей на физико-механические свойства затвердевшего гипсового вяжущего.
Необходимо также отметить, что замедлители обычно вызывают усадку затвердевших гипсовых вяжущих, а ускорители, наоборот, приводящие к раннему образованию жесткого структурного каркаса, способствуют расширению.
Зная характер действия химических добавок, можно не только регулировать сроки схватывания и процесс твердения, но и управлять процессом структурообразования.
25. Александр Волков
Структура цементного камня, её влияние на свойства бетона.
Цементный камень включает:
непрореагировавшую часть клинкерных зерен, содержание которых с течением времени уменьшается;
гель, состоящий из частичек гидратных новообразований размером 5—20-Ю-3 мкм и более и гелевых пор диаметром от 1—3 10—3 мкм до МО-1 мкм. Объем гелевых пор при твердении цемента в нормальных условиях, по Т. Пауэрсу, составляет 0,28 общего объема геля с порами. Это составляет 0,28/(1—0,28) =0,39 объема твердой фазы геля. При твердении цемента при повышенных температурах под давлением объем гелевых пор, по данным Д. Рой, может уменьшаться до 0,22. Объем пор между частицами гидратных новообразований других вяжущих может значительно отличаться от тех, какие свойственны цементному камню. Так, минимальный объем.пор в гипсовом камне, образующемся при взаимодействии полуводного гипса с водой, составляет 0,15—0,17 объема твердой фазы двугидрата с порами (при условии твердения системы без набухания);
относительно крупные кристаллы таких новообразований, как Са(ОН)2, видимые в микроскоп и не обладающие свойствами коллоидов;
капиллярные поры размером в поперечнике от 0,1 до 20 мкм;
сферические воздушные поры размером от 50— 100 мкм до 2 мм; они образуются в небольшом количестве (2—5 %) вследствие вовлечения воздуха при изготовлении теста.
Такая структура цементного камня позволила В. Н. Юнгу образно назвать его «микробетоном». По представлениям И. А. Рыбьева, подобные структуры являются конгломератными.
Объемы непрореагировавшей части цемента, гелевых и капиллярных пор в значительных пределах изменяются во время твердения цемента. Так, зерна цемента размером до 5 мкм почти полностью гидратируются в течение 1—3 сут, а через месяц полная гидратация наступает и у частичек до 10 мкм. При этом, естественно, возрастает объем самого геля и гелевых пор.
При изготовлении цементного теста, раствора или бетона воды берется обычно 40— 70 % массы цемента, т. е. значительно больше, чем химически связывается. Избыточная вода размещается в гелевых порах, а также в промежутках между непрореагировавшей частью цементных зерен. После испарения свободной, не вошедшей в реакцию с цементом воды образуются поры, называемые капиллярными. С увеличением продолжительности твердения цемента объем капиллярных пор уменьшается, так как они заполняются гидратными новообразованиями. В зависимости от количества воды, введенной в тесто или в бетон при их изготовлении (В/Ц), а также от продолжительности твердения объем капиллярных пор в цементном камне колеблется в широких пределах — от 0 до 40 % и более. Таким образом, цементный камень характеризуется сложной тонкопористой структурой, оказывающей решающее влияние на многие его свойства (прочность, проницаемость, стойкость против действия агрессивных факторов, упруговязкопластические свойства и т. д.).
Рассмотрение капиллярных и иных пор по размеру позволяет классифицировать их следующим образом: микропоры, диаметр которых не превышает 0,01 мкм, переходные поры диаметром от 0,01 до 0,1—0,2 мкм, макропоры диаметром более 0,2 мкм.
Поры относятся к капиллярным, если их диаметр не превышает 20—30 мкм. В них вода удерживается силами поверхностного натяжения, причем поверхность мениска имеет вогнутую форму. Пустоты в цементном камне диаметром более 20—40 мкм не являются капиллярными и заполняются водой под действием гидростатического давления.
Объем пор определяют различными приемами —насыщением жидкостями, отсасыванием воздуха из пор и др. Распределение пор по размерам устанавливают методами капиллярной конденсации паров воды, ртутной по-рометрни при высоком (до 130 МПа) и низком (до 0,1 МПа) давлении, вытеснением газом жидкости из капилляров, оптической микроскопией.
Основной объем пор (70—80 %) в цементном камне месячного возраста обычно занимают капилляры диаметром меньше 1 мкм. Дифференциальные кривые распределения пор по размерам характеризуются наличием максимумов в пределах 0,01—0,1 мкм.
Рассматриваемая структура цементного камня обусловливает его исключительно высокую водонепроницаемость. Так, цементный камень, полученный из теста с В/Ц 0,4...0,45, характеризуется примерно такой же водонепроницаемостью, что и плотный естественный камень с объемом пустот до 2—3 %. Это объясняется огромным сопротивлением прохождению молекул воды через тончайшие микрокапилляры. Увеличение В/Ц до 60 % и более приводит к резкому росту водопроницаемости затвердевшего цемента. В десятки раз повышается водопроницаемость камня и после его высыхания. Последующее же водонасыщение не обеспечивает полного восстановления начальной непроницаемости, по-видимому, вследствие необратимых усадочных процессов, нарушающих тонкую капиллярную структуру цементного камня.
Бетоны и растворы характеризуются более высокой водопроницаемостью, чем цементный камень, что объясняется их меньшей однородностью и наличием крупных неплотностей, трещин и пор, возникающих в местах контакта цемента с заполнителями вследствие седиментационных явлений, а также различия показателей усадки и т. п. Введение в цемент хлоридов кальция, натрия и железа (2—5 %) и некоторых других веществ, по данным Ю. В. Чеховского, способствует значительному уменьшению как объемов и размеров макропор, так и проницаемости цементного камня.
Важно отметить большое влияние на свойства цементного камня сферических пор, образующихся в результате вовлечения воздуха при изготовлении теста и размещающихся в общей массе новообразований. Они являются или замкнутыми, или сообщающимися с капиллярами. Вследствие значительных размеров этих пор водяные пары в них не конденсируются. Расчленяя капилляры, поры препятствуют перемещению по ним воды.

28. (Екатерина Александрова) Морозостойкость портландцемента, влияние на неё минералогического состава клинкера, вида добавок, В/Ц отношения. Пути повышения морозостойкости.
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.
Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины и некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При этом обеспечивается преимущественное содержание в нем высокоосновных силикатов кальция (70—80 %). Гипс в портландцемент добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характеризуется пониженными техническими свойствами.
Свойства портландцемента определяются прежде всего качеством клинкера. Вводимые в него добавки предназначены для их регулирования.
Характеристику клинкера по минеральному составу устанавливают, определяя процентное содержание в нем основных клинкерных минералов: C3S (алита), CyS (белита), С3А и C4AF—главных носителей вяжущих свойств портландцемента.
Цементы с повышенным содержанием в клинкере C3S и С3А твердеют особо быстро и используются для изготовления быстротвердеющих портландцементов. Цементы с высоким содержанием C2S и C4AF твердеют медленно, но выделяют при твердении мало теплоты и идут на изготовление цементов с умеренной экзотерми-ей. Цементы с высоким содержанием СзА быстро схватываются и твердеют в ранние сроки, но обладают пониженной морозостойкостью и стойкостью в минерализованных, в частности, сульфатных водах.
Пластифицированный портландцемент
Пластифицированный портландцемент отличается от обыкновенного содержанием поверхностно-активной пластифицирующей добавки, повышающей подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси и придающей затвердевшим бетонам высокую морозостойкость. В качестве пластифицирующих добавок применяют сульфитно-спиртовую барду, которую можно вводить как при помоле цемента, так и непосредственно в бетонную смесь во время ее приготовления.
Сульфитно-спиртовая барда является эффективной добавкой для повышения морозостойкости бетонов, что объясняется главным образом получением цементного камня большей плотности.
Гидрофобный портландцемент
Гидрофобный портландцемент отличается от обыкновенного содержанием поверхностно-активной гидрофобизующей добавки
При приготовлении бетонов гидрофобизующие добавки вовлекают . в бетонную смесь большое количество мельчайших пузырьков воздуха -- до 30--50 л на 1 м3 смеси (3--5% по объему). Вовлеченный воздух улучшает .подвижность и удобоукладываемость смеси, а наличие в отвердевшем бетоне мельчайших замкнутых пустот способствует повышению его морозостойкости.
Сульфатостойкий портландцемент
Сульфатостойкий портландцемент применяют для получения бетонов, работающих в минерализованных и пресных водазу Изготовляют его из клинкера нормированного минералогического состава.
Цемент делится на марки -- 200, 300 и 400, характеризуется пониженной морозостойкостью
Дорожный портландцемент: Для дорожного бетона применяют портландцемент марки не ниже 300 при испытании в пластичных растворах. Для повышения морозостойкости дорожного бетона полезно введение воздухововлекающих добавок.
Билет №31(Александра Бортяш)
Теория твердения портландцемента при его взаимодействии с водой
Интенсивность твердения смеси вяжущего вещества с водой и достигаемая при этом прочность системы в начальный и последующие периоды времени зависят от многих факторов — свойств исходных материалов, содержания их в смеси, добавок и температурно-влажностных условий протекания физических и физико-химических процессов и др.
Взаимодействие воды с частичками портландцемента начинается с адсорбции ее молекул на поверхности клинкерных фаз, сопровождаемой в последующем хемосорбциоиными процессами, обусловливающими возникновение первичных гидратных новообразований различного состава как на поверхности зерен, так и в пространстве между ними.
На поверхности цементных частичек в начальной стадии образуется гелевая пленка из гидратов, включающая в первую очередь первичный гидросиликат C3SH.V. Вследствие гидролиза первичных гидратов, растворения в воде как их, так и безводных соединений, диффузии растворенных веществ в пространство между зернами цемента в пределах их начального контура возникает в виде тончайших лепестков вторичный, «внутренний» гидрат С—S—Н (I), по X. Тейлору, или CSH (В), по Р. Боггу. В пространстве же между зернами создаются условия для взаимодействия с продиффундировавшими сюда ионами Са2+, ОН~ и кремнекис-лоты с образованием третичных («внешних») гидросиликатов кальция состава (1,5—2)CaO-Si02-ftH20 [С—S— —Н (II), по Тейлору, или C2SH2, по Р. Боггу]. Последние выделяются в виде волокон и игл и отличаются более высокой степенью кристаллизации по сравнению с С—S—Н (I). Одновременно идет образование эттринги-та C3A-3CaS04-32H20 и выделение кристаллов Са(бН)^ из его пересыщенных растворов. В результате формируется гелевидная структура цементного камня.
Описанные процессы взаимодействия цемента с водой базируются на результатах многих исследований. В частности, по Т, Пауэрсу, первичные гидраты образуются при реакции компонентов в переходной зоне размером в 1—3-10~''' мкм между границей исходного материала и образовавшейся гелевндной пленкой, обволакивающей зерно. Эта зона заполнена пересыщенным водным раствором Са(ОН)2, кремнезема, глинозема и других веществ. При этом но мере прохождения процессов образующиеся гидросиликаты кальция отлагаются преимущественно на внутренней поверхности гелевой оболочки, обусловливая ее рост внутрь зерна; часть же веществ диффундирует через оболочку и выделяется из раствора в пространство между зернами.
Т. Пауэре считает, что гель состоит из частичек новообразований размером 5—20-Ю-3 мкм и гелевых пор 1,5—2-Ю-3 мкм. Гель пронизывают более крупные капиллярные поры, заполненные водой или воздухом. При полной гидратации цемента объем твердой фазы вместе с гелевыми порами увеличивается в 2—2,2 раза (по сравнению с исходным объемом твердой фазы). По мнению Т. Паузрса, объем гелевых пор при самой плотной укладке частичек новообразований не может быть меньше 28 % общего объема геля. По другим данным, объем пор может снижаться до 24 % и даже меньше.
Если взять суспензию с водоцементиым отношением меньше 38—40 %, то в ней даже при самых благоприятных условиях полная гидратация цементных частичек, по Т. Пауэрсу, не может быть достигнута. Это объясняется тем, что объем взятой для затворения воды заполняется гелем. Дальнейшая гидратация прекращается из-за отсутствия свободного пространства в виде капиллярных пор для размещения новых порций гидратных соединений. Гелевые же поры слишком малы, чтобы в них могли отлагаться даже ничтожные по размеру частички новообразований.
Однако, по другим данным, диаметр гелевых пор взависимости от размера частичек новообразований может колебаться в более широких пределах—1—100Х
ХЮ~3 мкм.
Ю. С. Малинин с сотрудниками в результате исследований процессов твердения цемента пришел к следующим важным выводам. Алит растворяется в воде за-творения инконгруэитно, т. е. разлагаясь на Са(ОН)2 и гель кремнекислоты. При этом концентрация СаО в растворе достигает 500—1500 мг/л, а концентрация Si02 не превосходит 15—30 мг/л, т. е. во много раз меньше, чем необходимо по стехиометрическим соотношениям. Не-растворившийся кремнезем остается в пределах контура исходного зерна. На основании этого можно полагать, что в начале взаимодействия цемента с водой алит дает Са(ОН)2 и кремнезем (в виде свободных радикалов SiOj"). В последующем между Са(ОН)2 и этими радикалами, находящимися в твердой фазе, идет реакция с образованием гидросиликатов кальция приближенного состава 1,8 CaO-Si02- 1,9H20. Избыток же Са(ОН)2 отлагается в межзерновом пространстве.
Частички новообразований характеризуются высокой дисперсностью. Удельная их поверхность достигает 200—400 м2/г, т. е. кристаллиты гидросиликатов кальция достигают толщины только двух-трех элементарных слоев. Частички могут иметь форму лепестков, волокон или иголок, что, по некоторым данным, зависит от состава новообразований и условий их возникновения. При указанной величине кристаллитов гидросиликатов кальция от половины до 2/з всех слагающих их атомов и ионов находится на поверхности и, следовательно, они характеризуются наличием свободной энергии, обусловливающей связь частичек новообразований и твердение всей системы.
Как уже отмечалось, гидросиликаты кальция группы С—S—Н (I), по X. Тейлору, или CSH (В), по Р. Боггу, а также гексагональные формы гидроалюминатов кальция имеют слоистую кристаллическую решетку и способны отдавать и принимать обратно определенное количество воды, заключенной между элементарными слоями решетки, без ее нарушения. Это сопровождается деформаниями усадки и набухания, что необходимо учитывать при использовании цемента в бетонах.
В связи с накоплением большого объема экспериментальных данных всевозрастающее число исследователей склоняется к гипотезе о смешанном механизме взаимодействия вяжущих веществ с водой, когда гидратация их протекает одновременно как топохимически, т. е. на поверхности раздела твердой и жидкой фаз, так и с растворением исходного вещества (А. В. Волженский, Ю. С. Малинин, С. Д. Окороков, А. А. Пащенко, М. М. Сычев, Н. Декамп, Р. Коидо и С. Узда, Р. Маиьян, Г. Функ и др.).По А. В. Волженскому [14], механизм образования цементирующих соединений зависит от свойств вяжущих веществ и от условий их взаимодействия с водой. Взаимодействие это может проходить одновременно как при прямом присоединении воды к твердой фазе, т. е. по схеме А. А. Байкова, так и через водную фазу с растворением веществ, т. е. по схеме А. Ле Шателье. По его мнению, предпосылок к прямому присоединению воды к твердой фазе тем больше, чем реакционноспособиее вяжущее при взаимодействии с водой, чем больше внешняя и внутренняя поверхности его частичек, чем меньше воды в смеси, чем выше температура реагирующей смеси.Разная степень воздействия и противоречивая «игра» основных факторов, влияющих на механизм реакций, должны предопределять, по какой схеме будут преимущественно образовываться новые соединения, обусловливающие твердение системы. Не исключена вероятность того, что в начале твердения системы гидратация будет идти в основном по одной схеме, в дальнейшем же возможны изменения из-за иных условий реакции (уменьшения количества воды, изменения температуры и т. п.).
Но механизм возникновения гидратных новообразований важен не сам по себе. Он должен очень сильно влиять на свойства затвердевшей системы.
Можно предполагать, что чем интенсивнее будет взаимодействие вяжущего с водой в твердой фазе, тем выше окажется степень дисперсности частичек ценообразований и тем больше дефектов будет в их структуре. Образование же гидратных соединений в окружающей водной среде особенно при избытке воды по схеме А. Ле Шателье должно приводить к появлению менее дисперсных частичек с более упорядоченной структурой. Частички предельно высокой дисперсности со структурой, едва распознаваемой рентгеноскопически, должны характеризоваться исключительно развитой удельной поверхностью и соответственно большим потенциалом поверхностной энергии. Это должно предопределять не только адсорбцию частичками новообразований большого количества воды, но и ярко выраженную связующую способность вновь образовавшейся твердой фазы при повышенной склонности к необратимым пластическим деформациям.
Достаточно распространенное мнение о том, что прочность затвердевшего вяжущего тем выше, чем крупнее слагающие его частички, ошибочно. Можно полагать, что связующая способность одного и того же вяжущего вещества тем выше, чем больше удельная поверхность частичек новообразований при оптимальной их концентрации в единице объема. Это вытекает из того, что чем выше дисперсность частичек, тем больше точек соприкосновения и тем выше взаимосвязь между ними вследствие ван-дер-ваальсовых и электростатических сил физического порядка, обусловливающих начальный эффект твердения. Несомненно, на связующую способность новообразований должна сильно влиять и форма их частичек. В то же время развиваются и чисто химические связи, прочно соединяющие частички новообразований с помощью основных и побочных валентностей. С увеличением времени твердения связи химического порядка между частичками новообразований цементного камня все более активно участвуют в создании прочности.
В соответствии со сказанным увеличение прочности твердеющей смеси вяжущего с водой при уменьшении водовяжущего отношения обусловливается не только уменьшением капиллярной пористости камня, но и благоприятным изменением структуры частичек новообразований, приобретающих тем большую дисперсность и связующую способность, чем меньше В/В. Это явление, в частности, выявлено в опытах с полуводным гипсом (см. главу 1).
Большая дисперсность частичек новообразований, обусловливая их повышенную связующую способность, оказывает на нее и отрицательное влияние вследствие адсорбции частичками значительного количества воды. Водные оболочки, возникая на поверхности частичек, расчленяют их и, погашая действие сил физического порядка, ухудшают взаимосвязи между частичками, обусловливая снижение прочности твердеющего вяжущего. Вместе с тем водные оболочки уменьшают концентрацию твердой фазы и увеличивают ползучесть цементного камня. Прочность затвердевших вяжущих во влажном состоянии определяется преимущественно более устойчивыми химическими связями.
По мере высыхания твердеющего вяжущего все большую роль в повышении прочности начинают играть ван-дер-ваальсовы силы, освобождающиеся по мере удаления водных оболочек с поверхности частичек новообразований.
Возникновение частичек новообразований по той или иной схеме должно сопровождаться процессом их укрупнения или за счет отложения новых порций вещества из раствора, или за счет перекристаллизации наиболее мелких и дефектных из них (по структуре), особенно в тех участках системы, где взаимодействие исходного материала с водой уже завершается. Как известно, перекристаллизация ускоряется и размеры более крупных частичек увеличиваются тем больше, чем выше растворимость новых соединений при данной температуре системы.
Таким образом, через некоторое время при твердении вяжущих, особенно полиминеральных, система должна состоять не только из не прореагировавших с водой частичек исходного вещества, но и из частичек новообразований самых различных размеров в зависимости от их растворимости, количества жидкой фазы, температуры системы и некоторых других факторов. И если в вяжущем наиболее растворимые из образовавшихся соединений, например Са(ОН)2, через некоторое время будут иметь вид кристаллов, обнаруживаемых с помощью оптического микроскопа, то мало-растворимые в воде (а особенно в насыщенном растворе Са(ОН)2] гидросиликаты кальция к этому времени будут еще весьма дисперсными частичками. Они нераспознаваемы с помощью оптического микроскопа и откосятся к гелям (размеры их меньше 0,2—0,1 мкм). Однако и эти полукристаллические частички гелевидных гидросиликатов кальция могут иметь разные размеры — от 0,005—0,02 до 0,1—0,2 мкм.
Отсюда следует, что и так называемые гели в затвердевшем цементном камне могут существенно различаться по величине слагающих их частичек, а следовательно, по связующей способности и по многим техническим свойствам. Гели, только что возникшие при взаимодействии исходного вяжущего с водой, будут состоять из частичек с предельно малыми размерами; гели же, образовавшиеся раньше, должны характеризоваться более грубой структурой, слагаемой более крупными частичками с меньшей удельной поверхностью и связующей (клеящей) способностью.
Таким образом, в ходе взаимодействия вяжущего вещества с водой и твердения всей системы проявляется влияние двух противоположных тенденций, в разные сроки твердения с разной интенсивностью сказывающихся на конечном результате — технических свойствах затвердевшего камня.
В начальный период твердения системы, когда с большой скоростью идет накопление высокодисперсных продуктов реакции вяжущего с водой, механическая прочность в основном определяется количеством новообразований, возникающих к тому или иному моменту, преимущественно в виде гелей. Одновременно идет и процесс старения гелей, при этом частички укрупняются, а следовательно, ухудшаются и связующие свойства вследствие уменьшения точек соприкосновения между частичками. Однако в целом система продолжает набирать прочность, так как ухудшение связующих свойств с избытком компенсируется вначале образованием дополнительных количеств гндратных соединений с высокой степенью дисперсности. Но с течением времени взаимодействие вяжущего с водой может уменьшиться, например, из-за возникновения экранирующих пленок из продуктов гидратации на частичках исходного материала или гидратации наиболее реакционноспособных тонких фракций последнего. В этот период значение суммарной поверхности частичек новообразований вследствие преобладания процесса укрупнения частичек над процессом их образования начнет уменьшаться, перейдя через максимум. Одновременно станет уменьшаться и связующая способность новообразований. Это сопровождается падением прочности затвердевшей системы, которая также должна пройти через максимум. Такие процессы более интенсивно должны протекать при завершении гидратации того или иного вяжущего, что характеризуется полным или почти полным израсходованием исходного материала.
Время от начала взаимодействия вяжущего с водой, через которое система достигнет максимальных показателей прочности и удельной поверхности и начнет деградировать, зависит от ряда причин, основные из которых: свойства вяжущего, его дисперсность, степень растворимости новообразований в жидкой фазе, а также температура твердеющей системы и наличие жидкой фазы.
Деградация должна, по-видимому, затухать во времени вследствие постепенного исчезновения в затвердевшей массе наиболее дисперсных и дефектных по структуре гпдратироваиных частичек, а также прогрессивного нарастания химических связей в массе новообразований.
Изложенные представления к настоящему времени подтверждаются экспериментами автора, А. А. Пащенко, В. Э. Лейриха, М. И. Стрелкова и 3. П. Митрофаио-вой и других исследователей.
С учетом современных данных автор следующим образом классифицирует основные факторы, обусловливающие прочностные и деформативные свойства, а также долговечность затвердевших смесей вяжущих веществ с водой.
1. Свойства и содержание (концентрация) по массе и абсолютному объему вяжущего вещества в единице объема исходной слитной смеси его с водой, обусловливающие начальную пористость системы.
2. Содержание (концентрация) по массе и абсолютному объему негидратированной части вяжущего и гид-ратных новообразований в объеме твердеющей системы, зависящее от степени гидратации вяжущего и обусловливающее характер и объем его пор.3. Свойства частичек гидратных новообразований, предопределяющие микроструктуру затвердевшей системы (степень конденсации кремний-кислородных анионов, дисперсность и конфигурация, отражаемые удельной поверхностью, адгезионные и когезионные свойства, прочность частичек и др.).
4. Удельная теплота, скорость гидратации и тепловыделения вяжущих веществ.
5. Температура твердеющей смеси вяжущего с водой и заполнителями.
6. Характер среды (водной или парогазовой), в которой протекает твердение (в частности, наличие в ней агрессивных веществ).
7. Наличие в твердеющей смеси различных добавок (регуляторов скорости твердения, пластифицирующих, гидрофобизмругощих и др.).
А. В. Волженский и Ю. Д. Чистов рассмотрели зависимость прочности и пористости затвердевшего в разных условиях цемента от дисперсности частичек гидратных новообразований, а также от их объемной концентрации. При этом объемная концентрация продуктов гидратации в образце N' (см3/см3) определялась по показателям истинной плотности (удельной массы) исходного цемента и затвердевшей смеси его с водой (камня). Она представляет отношение абсолютного объема новообразований к общему объему образца затвердевшего цемента за вычетом из последнего абсолютного объема оставшейся негид-ратированной части цемента.
Удельная поверхность частичек новообразований в цементном камне может устанавливаться с помощью различных методов, например методом сорбции водяных паров в воздушной среде при относительной ее влажности 40—35 % и температуре около 20 °С. При этих условиях практически исключается гидратация цемента, поверхность же частичек новообразований в один слой покрывается молекулами воды. По показателям сорбции воды и данным о площади, занимаемой молекулой воды на поверхности частичек новообразований, рассчитывается их удельная поверхность (метод БЭТ — С. Бруиа-уэра, П. Эмметта и Е. Тэллера).
Для определения удельной поверхности по методу БЭТ применяют также жидкий азот. В этом случае для цементного камня получают обычно значительно меньшие показатели удельной поверхности по сравнению со случаем использования водяного пара. В описываемых опытах применялся метод сорбции водяных паров.
Удельная поверхность может быть определена в квадратных метрах на 1 г затвердевшего цемента или же на 1 г новообразований, возникших к тому или иному сроку твердения образца.
По мере увеличения степени гидратации портландцемента возрастает степень заполнения новообразованиями (взятыми в их абсолютном объеме) свободного объема в исходном образце, а также удельная поверхность возникших частичек при ее расчете на единицу массы (грамм) затвердевшего вяжущего.
Особенное внимание при этом привлекает уменьшение удельной поверхности частичек новообразований по мере удлинения сроков твердения. Частички гидратов становятся крупнее, их клеящая способность ухудшается, ио это перекрывается дополнительной гидратацией цемента. Однако рост клеящей способности протекает в затухающем темпе по мере приближения к объемной концентрации новообразований, равной 0,65—0,7. При этом в системе может оставаться еще до 40—45 % негидратированных частичек цемента. Причины этого явления описаны в главе 7.
В настоящее время принято характеризовать вяжущие свойства цементов показателями предела прочности при сжатии, получаемыми при испытании образцов через определенные сроки их твердения (1,3, 7, 28 и более суток) . В этом случае строятся кривые прочности, подобные тем, какие, например, получены при испытании образцов из цемента (C3S = 52 %, C3A = 8,4 %), подвергнутого разной степени измельчения ( 37). По этим кривым рост прочности цементов с течением времени затухает, прочность образцов, изготовленных с повышенным содержанием воды (В/Ц=0,35), оказывается значительно ниже прочности образцов с В/Ц=0,25 в одинаковые сроки испытаний. Если же прочность на сжатие цемента выразить в виде зависимости от объемной концентрации новообразований, то выявится прямая пропорциональность в пределах ее значений от 0,3—0,35 до 0,65—0,7. При этом следует учитывать, что одни цементы, например тонкоизмельченные алитовые, достигают значительных величин объемной концентрации (0,6—0,7 см:]/см3) в короткие сроки. Белитовым же цементам необходимы длительные сроки взаимодействия с водой для достижения тех же показателей объемной концентрации.
Зависимость предела прочности при осевом растяжении от объемной концентрации новообразований носит иной характер. Вначале прочность при растяжении цементов приблизительно до показателей объемной концентрации 0,55—0,65 см3/см3 растет, а затем значительно уменьшается, проходя через максимум.
Увеличение водоцементного отношения теста приводит к понижению показателей прочности на растяжение. Разница прочности при сжатии у разных цементов при одинаковых концентрациях обусловливается повышенной дисперсностью частичек цемента и новообразований, их формой и малоизученными их когезиониыми и адгезионными свойствами. Поэтому сопоставление вяжущих свойств разных цементов должно осуществляться с изготовлением образцов при одинаковом водовяжущем отношении и одинаковой исходной дисперсности порошков. Это диктуется тем, что, как указано ранее, их повышенная дисперсность и пониженное водовяжущее отношение создают предпосылки к образованию высоко-дисперсных частичек новообразований и, следовательно, к увеличенной прочности камня даже при одинаковой объемной концентрации образующихся гидратов. Следовательно, вяжущее грубого помола, хотя и активное по своему минеральному составу, может оказаться в группе пониженной категории качества. Кроме того, в соответствии с новыми исследованиями изучение вяжущих свойств портландцемента и его разновидностей по описанной методике следует проводить с водоцемеитиыми отношениями не менее 0,25 и в сроки до 2—6 мес и более.
Степень гидратации и концентрации новообразований отражает количественную сторону процесса взаимодействия вяжущего с водой. Это один из главных, но не единственный фактор, определяющий основные свойства системы. Важно отметить, что при одинаковом содержании новообразований по массе в различных затвердевших цементах (или в других вяжущих) степень заполнения свободного объема при прочих равных условиях будет тем больше, чем меньше истинная плотность возникающих при твердении веществ.
Рассмотрение показателей удельной поверхности новообразований, рассчитанной на единицу массы (см. табл. 13), показывает их значительное уменьшение, особенно в первые сутки твердения цемента. Это свидетельствует об укрупнении частичек новообразований и уменьшении их связующей способности. Отрицательное влияние «старения» гелевидиой фазы на прочность и плотность цементного камня особенно интенсивно проявляется в процессе его тепловлажностной обработки при различных температурах
Тепловлажностная обработка портландцемента при повышенных температурах (80—200°С) вызывает не только ускорение процессов его твердения, но и большие изменения в химическом составе и структуре новообразований. При повышенных температурах клинкерные минералы образуют гидратные соединения с пониженным количеством молекул воды, например возникающие при обычной температуре гидросиликаты кальция с 2,5— 4 молекулами воды переходят в соединения с 1—0,5 молекулами, гидроалюминаты кальция, содержащие 19 и 12 молекул воды, переходят в соединения с 6 молекулами и меньше. Уменьшение содержания воды в гидратах сопровождается одновременно увеличением их истинной плотности. Тепловлажностная обработка способствует увеличению размеров частичек новообразований и тем в большей степени, чем выше температура и длительнее ее воздействие на твердеющий цемент. Все это снижает прочностные характеристики и повышает пористость цементного камня при одинаковой степени гидратации исходного вяжущего.
Приведенные результаты подтверждают очень важный вывод о том, что прочность, пористость и ряд других свойств цементного камня определяются не только степенью гидратации и, следовательно, количеством новообразований, но и их качественными характеристиками и, в частности, степенью дисперсности частичек гид-ратных соединений.
Тепловлажностная обработка цемента при твердении тем слабее отражается на его прочности, пористости и некоторых других свойствах, чем раньше она проведена после затворения вяжущего водой при прочих равных условиях. Это объясняется улучшением структуры камня при дальнейшем взаимодействии непрореагировавшей части цемента с водой в нормальных условиях.
Таким образом, тепловлажностная обработка цементных бетонов, способствуя ускорению твердения, может приводить к некоторому недоиспользованию потенциальных возможностей цементов, полнее проявляющихся при обычном твердении. Лишь автоклавная обработка, при которой в реакции твердения вовлекаются и тоикодис-персные, «инертные» заполнители или специально вводимые, в частности кремнеземистые добавки, способна компенсировать отрицательное влияние огрубления структуры новообразований и обеспечить получение бетонов высокой прочности.
Л. Г. Шпынова и В. И. Синенькая изучили механизм начального образования гидратов в виде отдельных бугорков роста- на зернах p-QS и портландцемента при их автоклавной обработке в течение 8—72 ч. Из бугорков начинают расти волокнистые, игольчатые, пластинчатые; кристаллы, со временем образующие отдельные блоки, имеющие асбестоподобную структуру. Авторы [еще раз подтвердили результаты более ранних исследований: для получения цементного камня с повышенной ррочностыо необходимо создание при автоклавной обработке тоикодисперсиой микроструктуры новообразований, чему, в частности, способствует добавка к цементу молотого песка, золы и т. п.Старение гелей, обусловливаемое увеличением размеpa их частичек, в большой мере отражается не только на прочности, но и на других строительных свойствах цементного камня и, следовательно, бетона. В частности, параллельно «огрублению» гелей идет непрерывное уменьшение показателей усадочных деформаций системы при изменениях ее влажности, а также деформаций ползучести. Так, обработка бетона в автоклаве, сопровождаясь уменьшением удельной поверхности новообразований, уменьшает усадочные деформации примерно в два раза.
Старение гелей сопровождается повышением упругих свойств цементного камня и уменьшением способности к необратимым деформациям. Затухание деформаций ползучести бетонов с течением времени следует объяснить не только увеличением их прочности, но и старением гелей с одновременным уменьшением сорбционной способности. Следовательно, степень и характер упруговязко-пластических деформаций бетонов определяются не только количественным соотношением гелевидных и кристаллических фаз цементного камня (видимых в оптический микроскоп), но и меняющейся во времени структурой гелей.
Таким образом, физические, прочностные, деформа-тивные и другие свойства затвердевших цементов и бетонов предопределяются не только степенью гидратации вяжущего. Они зависят также от состава и тонкой структуры гелевидной части новообразований, обусловленных видом вяжущего, условиями и длительностью твердения.
№ 32 Екатерина ДанчинаФизико-химические процессы твердения портландцемента.
Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцовбалочек размером 40x40x160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3 (1 ч. по массе цемента, 3 ч.— нормального Вольского песка) при водоцементном отношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченного конуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним —100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106...115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытанна проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этом случае после 20 с вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) км.
Твердение цемента. Твердение портландцемента — сложный физикохимический процесс При затворении цемента водой основные минералы, растворяясь, гидратируются по уравнениям:
ЗСаО • S1O2 + 5Н2О = 2СаО • SiO2 • 4Н2О + Са(ОН)2;
2СаО • SiO2 + 4Н2О 2СаО • SiO2 • 4Н2О;
ЗСаО • А12Оз + 6ЩО = ЗСаО • AI2O3 • 6Н2О;
4СаО • А12Оз • Fe2O3 + Н2О = 4СаО • А12О3 • Fe2O3 • Н2О
Образующиеся новообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадая в осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности (схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процесса при растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуя гидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворения и гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса, тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но сами выкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации, поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличии водной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.
Цемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. С течением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие много белита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенно схватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чем быстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, как правило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкциях алитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву до высокой температуры (70...80 °С), появлению трещин и даже потере воды, что в итоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же время применение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность, а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую для твердения температуру в зимних условиях.
При твердении цемента на воздухе происходит небольшая усадка, а в воде - набухание.
Твердение портландцемента
При смешивании портландцемента с водой образуется пластичное, легко формуемое клейкое тесто, постепенно густеющее и переходяти камневидное состояние.
Твердение цемента—сложный процесс, включающий ряд химических и физических явлений. При затворении минералы цемента реагируют и дают различные новообразования.
В присутствии гипса и воды трехкальциевый алюминат образует эттрингит — гидросульфоалюминат кальция, замедляющий схватывание и твердение цемента.
Механизм твердения цемента очень сложен. Химические реакции начинают протекать сразу после смешивания цемента с водой. Частицы портландцемента начинают растворяться, одновременно с этим совершаются гидратация и гидролиз продуктов растворения.
Первыми гидратными новообразованиями являются эттрингит и гидроксид кальция.
Компоненты цемента растворяются слабо, медленно, образуется насыщенный раствор, заполняющий пространства между зернами. Затем образуются очень мелкие гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция, практически нерастворимые в воде. Раствор становится перенасыщенным, быстро переходящий в коллоидное состояние. В виде мельчайших частиц из него выпадают гидратные соединения, образуется гель, обладающий клеящими свойствами.
В процессе дальнейшей гидратации в цементном тесте уменьшается количество свободной воды, клейкость геля увеличивается. Тесто густеет, происходит его схватывание. Затем новообразования начинают кристаллизоваться.
Образующиеся кристаллы сращиваются между собой, обрастают длинными игольчатыми кристаллами, в результате чего создается кристаллический сросток, т. е. наступает конец схватывания цемента. В дальнейшем цементный камень уплотняется за счет продолжающихся реакций взаимодействия между цементом и водой, частичного обезвоживания и дальнейшей кристаллизации.
При твердении цемента на воздухе цементный камень дополнительно упрочняется в результате карбонизации гидроксида кальция.
Затвердевший цементный камень представляет собой весьма прочный кристаллический каркас, заполненный гелем, внутри которого находятся не затронутые реакцией внутренние слои цементных зерен. Поры в цементном камне заполнены воздухом и капиллярной водой.
Из-за малой растворимости компонентов процесс твердения портландцемента протекает длительное время — годами. Однако нарастание прочности цемента с течением времени замедляется. Поэтому качество цемента принято оценивать по его прочности, набираемой через 28 сут твердения.
Схватывание и твердение портландцемента зависят от ряда факторов: химического и минерального состава клинкера, содержания добавок, тонкости помола, температуры и влажности окружающей среды и пр. Понижение температуры от 20° до 5 °С замедляет твердение цемента почти в три раза; повышение температуры до 80 °С ускоряет гидратацию в шесть раз.
Цемент нормально твердеет лишь при достаточной влажности среды; повышение температуры не должно сопровождаться высушиванием. Ускорение процессов твердения портландцемента при тсплопой обработке — запаривании, пропаривании, электропрогреве — позволяет получать в короткий срок бетонные и железобетонные изделия требуемой отпускной прочности.
№ 35 (Анастасия Заболотская)
Химическая коррозия цементного камня.(Тема вашего вопроса)
Бетонные и железобетонные конструкции должны характеризоваться не только механической прочностью и устойчивостью под действием рабочих нагрузок, но и надлежащей долговечностью (стойкостью) под разрушающим (агрессивным) влиянием разнообразных внешних химических и физических факторов.В зданиях и сооружениях бетоны могут подвергаться отрицательному воздействию, в первую очередь, воды и водных растворов различных веществ, в том числе и газов, вызывающих химическую коррозию; различных неорганических и органических веществ в жидком и газообразном состоянии (химическая коррозия); многократно повторяющихся процессов увлажнения и высыхания, а также замерзания и оттаивания, часто в водонасыщенном состоянии (физическая коррозия); различных веществ, отлагающихся в порах и капиллярах цементного камня и бетона в результате капиллярного подсоса минерализованных вод и их испарения; кристаллизуясь, они могут вызывать вредные напряжения (физическая коррозия).Следует подчеркнуть, что разрушающее влияние на бетон различных агрессивных факторов часто усиливается его напряженным состоянием, возникающим под действием механических нагрузок.Портландцемент и различные его производные, а следовательно, и бетоны на их основе характеризуются относительно высокой стойкостью против действия многих агрессивных факторов, наиболее часто встречающихся при эксплуатации зданий и сооружений. Тем не менее при неблагоприятных условиях они могут быстро разрушаться, и необходимы мероприятия, защищающие бетонные и железобетонные конструкции от преждевременного износа.Различные виды цементов характеризуются различной стойкостью против действия тех или иных агрессивных факторов. Например, цементы с низким содержанием алюминатов кальция характеризуются повышенной стойкостью против действия гипса и других сульфатов и называются поэтому сульфатостойкими. Пуццолановые портландцементы отличаются повышенной водостойкостью и т.д. Поэтому выбирать цементы для бетонов различного назначения следует с учетом не только их прочностных показателей, но и стойкости против действия тех агрессивных сред, в которых должны работать бетонные конструкции.В этой главе рассматриваются вопросы, связанные преимущественно с воздействием на цементы и бетоны мягких и минерализованных вод.Проблема долговечности цементов и бетонов еще с конца XIX в. изучалась отечественными учеными, установившими причины и факторы коррозии и предложившими эффективные меры по увеличению стойкости (А. Р. Шуляченко, В. И. Чарномским, А. А. Байковым, В. А. Киндом, В. Н. Юигом и др.).В. М. Москвин разделяет коррозионные процессы, возникающие в цементных бетонах при действии водной среды, по основным признакам на три группы. К первой группе (коррозия I вида) он относит процессы, протекающие в бетоне под действием вод с малой временной жесткостью. При этом некоторые составляющие цементного камня растворяются в воде и уносятся при ее фильтрации сквозь толщу бетона.Ко второй группе (коррозия II вида) относятся процессы, развивающиеся в бетоне под действием вод, содержащих вещества, вступающие в химические реакции с цементным камнем. Образующиеся при этом продукты реакций либо легкорастворимы и уносятся водой, либо выделяются на месте реакции в виде аморфных масс, не обладающих вяжущими свойствами. К этой группе могут быть отнесены, например, процессы коррозии, связанные с воздействием на бетон различных кислот, магнезиальных и других солей.В третьей группе (коррозия III вида) объединены процессы коррозии, вызванные обменными реакциями с составляющими цементного камня, дающими продукты, которые, кристаллизуясь в порах и капиллярах, разрушают его. К этому же виду относятся процессы коррозии, обусловленные отложением в порах камня солей, выделяющихся из испаряющихся растворов, насыщающих бетой.Обычно на бетонные конструкции одновременно воздействуют многие агрессивные факторы, но один из них обычно является основным. Чаще всего это процессы, вызывающие коррозию II вида.В. В. Кинд дает более подробную классификацию основных видов коррозии бетона под действием природных вод: 1) коррозия выщелачивания, вызываемая растворением гидроксида кальция, содержащегося в цементном камне, и выносом его из бетона;2) кислотная коррозия — результат действия кислот при значениях показателя рН менее 7;3) углекислотная коррозия, обусловленная действием на цементный камень углекислоты и являющаяся частным случаем кислотной коррозии;4) сульфатная коррозия, подразделяемая на суль-фоалюмииатиую, вызываемую действием на цемент ионов SCXf при их концентрации от 250—300 до 1000 мг/л; сульфоалюминатно-пшсовую, также возникающую главным образом под действием сульфатных ионов SO-f» но. при концентрации их в растворе более 1000 мг/л, и гипсовую, которая происходит под действием воды, содержащей большое количество Na2S04 или KaSO4;5) магнезиальная коррозия, подразделяемая на собственно магнезиальную, вызываемую действием катионов магния при отсутствии в воде ионов S04 и сульфатно-магнезиальную, происходящую в цементном камне при совместном действии на него ионов Mg2+ и SO4.Все эти виды коррозии возможны в результате действия не только природных, но и промышленных и бытовых сточных вод. Кроме приведенных видов коррозии может иметь значение и кислотно-гипсовая коррозия под действием серной кислоты, а также сероводородная коррозия, имеющая свои особенности.В условиях службы в промышленных, сельскохозяйственных и других зданиях и сооружениях бетоны могут подвергаться и другим разнообразным видам коррозии (действию щелочей и других веществ, животных жиров, растительных масел, углеводов, спиртов, фенолов и т.п.), что надо учитывать при использовании бетонов в конструкциях и защите их от повреждений. В СНиП П-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии» установлены показатели степени агрессивности воды-среды с учетом содержания в ней бикарбонатов, а также плотности бетона и условий эксплуатации сооружений (фильтруемость грунтов, напор воды). Так, для бетонов «нормальной» плотности, изготовленных при В/Ц==0,6 и характеризующихся маркой по водонепроницаемости В-4, в условиях сильиофильтрующих грунтов вода-среда становится слабоагрессивной при би-карбонатной щелочности в пределах 1,4—0,7 мг«экв/л (или 4—2°). Увеличение ее содержания или плотности бетона уменьшает опасность коррозии 1-го вида.Присутствие в водном растворе NaCl и Na2S04 повышает растворимость Са(ОН)2 в воде, который следовательно, быстрее вымывается из бетона.Кислотная коррозия возникает под действием различных неорганических и органических кислот, вступающих в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, а также с другими соединениями цементного камня. Этот вид коррозии в зависимости от силы той или иной кислоты, определяемой показателями концентрации ионов водорода рН, может протекать очень интенсивно. Следует помнить, что цемент характеризуется высокой химической основностью составляющих и, следовательно, способен энергично взаимодействовать не только с кислотами,   но   и с   такими   солями,   как А12(804), (NH4)2S04, FeCl3 и др., гидролизующимися с образованием сильных кислот.Под действием той или иной кислоты на цементный камень образуются кальциевая соль и аморфные бессвязные массы §i02-aq, А1(ОН)з, Fe(OH)3. Для примера можно привести схему действия соляной кислоты на C3S2H3—основной гидросиликат цементного камня: 3CaO-2Si02-3H20 + mHCl-^3CaCl2 + 2Si02-a<7 + яН20. Так же действуют азотная, уксусная и другие кислоты.Образовавшиеся продукты, растворимые в воде, выносятся ею из бетона, нерастворимые же в виде рыхлых масс остаются. Все это сопровождается снижением прочности бетона, а в последующем и полным его разрушением.Отрицательное воздействие кислых вод на бетон нормальной плотности в безнапорных сооружениях становится заметным при рН^:6,5, а на особо плотный бетон—при рН^4,9...4. Защищать бетон от действия сильных кислот очень трудно, поэтому изготовляют бетоны, предназначенные для службы в агрессивных кислых средах, на специальных кислотостойких цементах с использованием соответствующих заполнителей.Углекислая коррозия развивается при действии на цементный камень и бетон воды, содержащей углекислый газ СО?. При этом вначале идет реакция между Са(ОН)2 цемента и углекислотой с образованием малорастворимого СаС03 по схеме: Са(ОН)2 + С02+Н20 = = СаСОз + 2Н20. Дальнейшее воздействие H2CQ3 на цемент приводит, однако, к образованию более растворимого гидрокарбоната: СаС03 + Н2С03ч=*Са(НС03)2.В этой обратимой реакции следует различать углекислоту, связанную в гидрокарбонате Са(НС03)2. Для предотвращения его разложения и обратного перехода в СаСОз необходимо присутствие в растворе определенного количества так называемой «равновесной» неагрессивной углекислоты. Появление же в растворе  «сверхравновесного» количества углекислоты вызывает растворение новых порций СаСОз и образование Ca(HCQ3h. Эта избыточная углекислота называется агрессивной. Углекислая коррозия воздействует на бетон тем слабее, чем больше в водном растворе гидрокарбонатов кальция и магния.Сульфоалюминатная коррозия — разновидность сульфатной. Она возникает при действии на портландцемент-иый камень и бетон вод, содержащих более 300 мг/л сульфатных ионов БОГ" и ионов хлора менее 1000 мг/л. При большем их содержании в растворах эта коррозия переходит в сульфоалюмииатно-гипсовую. Изготовление бетона на сульфатостойкбм портландцементе резко повышает его стойкость против действия этих веществ.Коррозия бетонов под действием природных или промышленных вод, содержащих то или иное количество таких солей, как CaS04, Na2S04, MgS04, наблюдается достаточно часто. Морская вода, содержащая ряд хлористых и сернокислых солей, также вызывает сульфатную и магнезиальную коррозию. Среднее содержание различных солей в воде «мирового океана» составляет (по Дитмару): NaCI —27,2; MgCI2—3,8; MgSQ4—1,7; CaS04—1,2 г/л.Сульфоалюминатная коррозия является следствием взаимодействия гипса с высокоосновными алюминатами кальция, содержащимися в цементном камне, по схеме ЗСаО - А1203 • 6H20 + 3CaS04 + 25Н20 = ЗСаО-А1203-.3CaS04-31H20.Образование малорастворимой трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) из твердого С3АН6 и растворенного в воде гипса сопровож,-. дается' увеличением твердой фазы (по сравнению с С3АН6) примерно в 4,76 раза. Это вызывает возникновение сильных напряжений в цементном камне, приводящих к нарушению его структуры, деформациям и снижению прочности.Если в агрессивном растворе содержится сульфат натрия, то вначале с ним реагирует Са(ОН)2 по схеме Ca(OH)2 + Na2S04^CaS04+2NaOH. В последующем идет образование эттрингита из гипса и алюмината кальция.Следует обратить внимание на то, что эттрингит образуется только при наличии четырех- или трехкальцие-вого алюмината, устойчивых при концентрациях гидроксида кальция в окружающем водном растворе соответственно не ниже 1,08 и 0,4—0,46 г/л (считая на СаО).При более низких концентрациях Са(ОН)2 в растворе они разлагаются, образуя двухкальциевый гидроалюминат, образование эттрингита исключается. На этом основано защитное действие активных (пуццолановых) минеральных добавок, которые вводят в портландцемеиты для предотвращения сульфоалюмииатной коррозии. Активный кремнезем добавок вступает в реакцию с гидрокси-дом кальция, выделяющимся из C3S и отчасти из C2S во время их взаимодействия с водой при твердении цемента, образуя CSH (В) и снижая концентрацию СаО от 1,2—1,3 до 0,06—0,08 г/л, поэтому растворы CaS04, N2SO4 и MgS04 с концентрацией этих солей в воде примерно до 0,5 % для бетонов на пуццолановых портланд-цементах не опасны. На степень агрессивности этих сульфатов влияет присутствие в растворе NaCl, СаС12 и др. Они уменьшают возможность образования эттрингита.Водные растворы с концентрацией MgS04 более 0,5 % разрушают бетоны даже на пуццолановых портландцементах вследствие чисто магнезиальной коррозии, о чем сказано ниже. При действии на бетон водных растворов с большим содержанием в них Na2S04 и K2SO4 наступает преимущественно гипсовая коррозия, причем бетон разрушается вследствие отложения двуводного гипса в порах и капиллярах цементного камня, что приводит к изменению его структуры и разрушению (III вид коррозии по Москвину).Магнезиальная коррозия. Чисто магнезиальная коррозия цементного камня и бетона наступает под действием на них растворимых солей магния, кроме MgS04. В этом случае между гпдроксидом кальция цементного камня и, например, хлористым магнием происходит реакция по схеме: Ca(OHh+MgCl2==CaCl2-t-Mg(OHh.Гидроксид магния очень мало растворим в воде, поэтому такая реакция идет до полного израсходования Са(ОН)2 и перехода его в ту или иную растворимую соль, вымываемую из бетона. Гидроксид магния образуется в виде бессвязной массы, не. обладающей вяжущими свойствами. Под воздействием солей магния возможно разложение гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Все это сопровождается разрушением бетона. Коррозия цемента под действием MgCl2 становится значительной, если концентрация его в воде превышает 1,5—2 %. При содержании ионов Mg2+ менее 500 мг/л вода считается неагрессивной.Сульфатно-магнезиальная коррозия — следствие воздействия на цементный камень сульфата магния. В этом случае начальная реакция идет между Са(ОН)2 и MgS04 по схеме: Ca(OH)2+MgS04 + 2H20==CaS04-.2H20+Mg(OH)2.Образование рыхлых масс Mg(OH)2 и кристаллов двуводного гипса особенно тяжело отражается на целостности цементного камня, а следовательно, и бетона. Как уже отмечалось, эта соль начинает оказывать особенно сильное корродирующее влияние на цементы при концентрации ее в водном растворе более 0,5—0,75%.Близки по своему действию на цементный камень водные растворы сернокислого алюминия Al2(S04b. Растворы же сульфата аммония (NH4)2S04 более агрессивны даже по сравнению с MgSG4. Так, если бетоны на сульфатно-шлаковом цементе достаточно устойчивы против действия 2 %-ных растворов MgS04 и A12(S04)3, то их коррозия возникает уже в растворах (NH4)2S04 с концентрацией 0,5 %.Влияние на цементный камень растворов хлоридов натрия, калия и кальция (но не аммония) при умеренных их концентрациях не сказывается отрицательно, однако растворы СаС12 высокой концентрации действуют агрессивно. Все хлориды, накапливаясь в бетоне, вызывают коррозию стали. Это показывает, что при оценке влияния различных веществ на коррозию цементного камня следует учитывать их действие на стальную арматуру. Растворы гидроксидов натрия и калия при концентрациях до 5 % заметно не влияют на бетон нормальной плотности.Для определения стойкости цементов против действия минерализованных вод В. В. Киид предложил соответствующую методику, по которой нз цементно-песчано-го раствора состава 1:3,5 по массе (цемент: мелкая фракция Вольского песка) прессованием готовят приз-мочки размером 1X1X3 см. Часть этих образцов после 14-суточиого твердения в нормальных условиях помещают в воду, а другую часть в агрессивную среду на 6 мес. После этого образцы испытывают на излом, по результатам которого устанавливают коэффициент стойкости КСв, представляющий собой отношение прочности образцов, хранившихся в агрессивной среде, к прочности образцов водного хранения. Цемент признается стойким при действии исследуемого раствора, если показатель КС6 близок к единице.Часто стойкость цемента в агрессивном растворе определяют на балочках размером 4X4X16 см, изготовляемых из раствора нормальной подвижности (при 30 встряхиваниях на столике) состава 1 :3 по массе (с Вольским песком). Часть образцов после 28 сут нормального твердения (по ГОСТ 310.4—81) помещают в агрессивный раствор, другую часть — в воду (питьевую). Через 6 мес после этого образцы испытывают на изгиб и сжатие (половинки). Коэффициент стойкости КС6 определяют делением показателей предела прочности при изгибе (и отдельно при сжатии) образцов, хранившихся в агрессивном растворе, на показатели прочности образцов водного твердения.Агрессивность природных вод по отношению к бетонам на различных цементах оценивают по СЫиП 11-28-73* «Защита строительных конструкций от коррозии», учитывая при этом содержание в них вредных веществ, скорость фильтрации воды через бетой и толщину конструкций. В СНиП даны также рекомендации по защите бетонных конструкций от коррозии.  Коррозия под действием концентрированных растворов щелочей, особенно при последующем высыхании, возникает в результате образования соединений, кристаллизующихся с увеличением в объеме (например, соды или поташа при насыщении бетона едким натром или едким кали). В слабощелочной среде цементный камень не подвергается коррозии.Причиной разрушения бетонных конструкций могут быть некоторые газы, иногда содержащиеся в атмосфере. К их числу относятся сернистый ангидрид, сероводород и др. Присутствие их даже в сотых долях миллиграмма в 1 л воздуха сообщает ему агрессивные свойства. Растворяясь во влаге, конденсирующейся на поверхности конструкций, газы образуют растворы сернистой, сероводородной и некоторых других кислот, вызывающих коррозию бетона. Для его защиты обычно применяют многослойные лакокрасочные покрытия, которые приходится периодически возобновлять (через 3—4 года).Защита бетона и других материалов от коррозии вызывает большие расходы. Например, при строительстве химических заводов на антикоррозионную защиту зданий и аппаратов расходуется около 10...15% от общей стоимости строительства. Поэтому при строительстве зданий и сооружений необходимо прежде всего определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить нужные меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему: 1) правильный выбор цемента,2) изготовление особо плотного бетона, 3) применение защитных покрытий.
№37 Кислотная коррозия цементного камня(Новикова Мария
Кислотная коррозия возникает под действием различных неорганических и органических кислот, вступающих в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, а также с другими соединениями цементного камня. Этот вид коррозии в зависимости от силы той или иной кислоты, определяемой показателями концентрации ионов водорода рН, может протекать очень интенсивно. Следует помнить, что цемент характеризуется высокой химической основностью составляющих и, следовательно, способен энергично взаимодействовать не только с кислотами,   но   и с   такими   солями,   как А12(804), (NH4)2S04, FeCl3 и др., гидролизующимися с образованием сильных кислот.Под действием той или иной кислоты на цементный камень образуются кальциевая соль и аморфные бессвязные массы §i02-aq, А1(ОН)з, Fe(OH)3. Для примера можно привести схему действия соляной кислоты на C3S2H3—основной гидросиликат цементного камня: 3CaO-2Si02-3H20 + mHCl-^3CaCl2 + 2Si02-a<7 + яН20. Так же действуют азотная, уксусная и другие кислоты.Образовавшиеся продукты, растворимые в воде, выносятся ею из бетона, нерастворимые же в виде рыхлых масс остаются. Все это сопровождается снижением прочности бетона, а в последующем и полным его разрушением.Отрицательное воздействие кислых вод на бетон нормальной плотности в безнапорных сооружениях становится заметным при рН^:6,5, а на особо плотный бетон—при рН^4,9...4. Защищать бетон от действия сильных кислот очень трудно, поэтому изготовляют бетоны, предназначенные для службы в агрессивных кислых средах, на специальных кислотостойких цементах с использованием соответствующих заполнителей.
От слабой кислотной коррозии (рН=4...6) бетоны защищают кислотостойкими материалами (окраской, пленочной изоляцией и т. п.). При сильной кислотной коррозии (рН>4) вместо обычного бетона на портландцементе используют бетон на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях или бетон на основе полимерных связующих.
№45 Янкина Любовь
Контракция при твердении портландцемента.Её роль в формировании структуры цементного камня.
•Вместе с тем сравнение абсолютных объемов исходной системы и системы, возникшей при гидратации, позволяет отметить еще очень важное положение. Так, при реакции ЗСаО • А1203+6Н20 = ЗСаО • А1203+6Н20 абсолютный объем смеси алюмината кальция с водой составил 196,97 см3, а абсолютный объем гидроалюмииата оказался равным 150,11 см3. Следовательно, в результате реакции произошла контракция (стяжение) системы на 196,97—150,11 =46,86 см3, или на 23,79 %. Контракция наблюдается и у других веществ при их взаимодействии с водой, например при реакции трехкальциевого силиката с водой она достигает 9,14 %.
Ранее уже отмечалось, что при гидратации цементов вначале образуются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция с повышенным содержанием воды, которые с течением времени переходят в гидраты с пониженным числом молекул воды. Так, образующийся при обычных температурах 2Ca0-SiO2-(2,5—4)Н20 переходит в 3CaO-2Si02-3H20, а 4СаО- А1203-13Н20 — в ЗСаО-АЬОз-бНгО и т. п. Этот переход сопровождается значительным уменьшением абсолютных объемов твердых фаз при одновременном выделении воды в жидком состоянии. Несомненно, такое явление приводит к снижению напряжений расширения в твердеющей системе. . Уменьшение объемов той или иной системы дано в миллилитрах на 100 г клинкерного минерала. Приведенные данные свидетельствуют о том, что наибольшая контракция в течение 28 сут характерна для систем, включающих трех-кальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмофер-рит. Поэтому портлаидцемеиты, содержащие разные минералы, характеризуются разной контракцией при твердении.
По данным В. В. Некрасова и других, значения относительной контракции для обычных цементов достигают 5—8 мл на 100 г или в среднем 6—7 л на 100 кг цемента. Повышенными показателями контракции характеризуются цементы с увеличенным содержанием алюминатов и алюмоферритов кальция, а также более тонко измельченные. Показатели контракции с возрастанием водоцементного фактора, принятого при изготовлении бетона, значительно увеличиваются вследствие более интенсивной гидратации цемента.
Под влиянием контракции объем цементного камня должен бы уменьшиться, однако в действительности этого не происходит. В начале взаимодействия цемента с водой, когда тесто еще достаточно пластично и могло бы уменьшиться в объеме, контракция незначительна. В последующем с увеличением степени гидратации контракция возрастает, но объем затвердевшей системы не уменьшается. Вследствие этого результатом контракции является лишь увеличение пористости портландцемеит-. итого камня, которая через 28 сут твердения составляет обычно 4—7 % его объема. Это зависит от свойств цемента, а также в большой мере от исходного водоцемеит-.ного отношения.
При образовании пор в системе возникает вакуум, под влиянием которого они заполняются водой или воздухом в зависимости от условий твердения цементного камня или бетона. Иногда контракцию называют химической усадкой.
•Структура бетона образуется в результате затвердевания (схватывания) бетонной смеси и последующего твердения бетона. Определяющее влияние на ее формирование оказывают гидратация цемента, его схватывание и твердение.
Под структурой бетона мы подразумеваем сумму параметров характеризующих расположение в пространстве элементов каркаса цементного камня и частиц заполнителей, вид и свойства контактов кристаллов и коллоидных частиц в составе каркаса, а также данные о форме, размере и количестве пор или промежутков между частицами твердой фазы.
По современным воззрениям в начальный период при смешивании цемента с водой в процессе гидролиза трехкальциевого силиката выделяется гидрооксид кальция, образуя перенасыщенный раствор. В этом растворе также находятся ионы сульфата, гидрооксида, щелочей, а также небольшое количество кремнезема, глинозема и железа. Высокая концентрация гидрооксидов и сульфатов наблюдается непродолжительное время, так как уже через несколько минут из перенасыщенного раствора начинают выделяться новообразования – гидрооксид Ca – Ca(OH)2 и эттрингит 3CaOAl2O33CaSO431H2O или ГСАК.
Приблизительно через час наступает вторая стадия гидратации, для которой характерно образование мелких гидросиликатов кальция CSH. Так как в реакции участвуют только поверхностные слои частиц цемента, то размер частичек уменьшается незначительно. Вновь образовавшиеся гидратные фазы, называющиеся цементным гелем (гидросиликатным) характеризуются чрезвычайно тонкой гранулометрией. Но в первую очередь они появляются также на поверхности частиц. С увеличением количества новообразований и плотности их упаковки пограничный слой становится малопроницаемым для воды (2–6 часов).
Вторую стадию медленной гидратации называют «скрытым, или индукционным, периодом» гидратации цемента. В течение этого периода цементное тесто представляет собой плотную суспензию, стабилизированную действием флоккулообразующих сил, но силы притяжения между цементными частицами малы. Тесто приобретает связность и подвижность.
В течение скрытого периода происходит постепенное поглощение поверхностными оболочками цементных зерен воды, толщина прослоек между зернами уменьшается, постепенно понижается подвижность теста и бетонной смеси. В гелевых оболочках появляется осмотическое давление. Внутренние слои цементных зерен, реагируя с водой, стремятся расшириться. В результате наступает разрушение гелевых оболочек, отмечается доступ воды к внутренним слоям цементных зерен, ускоряется процесс гидратации.
Наступает 3-я стадия, характеризуемая началом кристаллизации Ca(OH)2 из раствора. Процесс этот происходит интенсивно так как в свободном пространстве между частицами цемента, заполненном первоначально только водой, происходит свободный рост частичек Ca(OH)2 и ГСАК в виде длинных волокон, которые образуются одновременно и как бы делят крупную пору на более тонкие с помощью волокнистых «мостков». Возникают пространственные связи, усиливающие сцепление между гидратными фазами и зернами цемента. С увеличением количества гидратных фаз между ними возникают непосредственные контакты, число их множится – цементное тесто схватывается и затвердевает, образуя цементный камень.
Образовавшаяся жесткая структура сначала является очень рыхлой, но постепенно она уплотняется: в заполненных водой порах непрерывно появляются новые гидратные фазы. Объем пор и их размеры уменьшаются, возрастает количество контактов кристаллов и коллоидных частиц, утолщаются и уплотняются гелевые оболочки на зернах цемента, срастающиеся в сплошной цементный гель с включением непрореагировавших частиц цемента. В результате возрастает прочность цементного камня и бетона
№ 46 (Анастасия Якшина)
Быстротвердеющий и особобыстротвердеющий портландцемент. Особенности производства. Свойства и области применения.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обыкновенного более интенсивным нарастанием прочности в начальной период твердения. Получить его можно либо путем более тонкого помола обычного клинкера, либо применением клинкера определенного минералогического состава. Однако повышать тонкость помола цемента невыгодно, так как это снижает производительность помольного оборудования и увеличивает расход электроэнергии. Поэтому более выгодный путь получения быстротвердеющего цемента - регулирование минералогического состава клинкера.
Цементы с высоким суммарным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (не менее 60%) оказываются, как правило, быстротвердеющими. При этом содержание C3S должно быть не менее 50-52%, а С3А - 8-10%.
Ускорению твердения цемента в начальный период способствует также уменьшениељ содержания в нем активных минеральных добавок. Содержание последних в быстротвердеющем портландцементе не должно превышать 10%; исключение составляют доменные гранулированные шлаки, которые обладают некоторыми вяжущими свойствами, а потому их содержание в быстротвердеющем портландцементе допускается не более 15%.
По ГОСТ 10178-62 БТЦ через 3 суток твердения в стандартных условиях в растворе 1 : 3 должен иметь предел прочности при изгибе не менее 40 кгс/см2 . 28-суточная прочность быстротвердеющего портландцемента не регламентированная и характеризуется примерной маркой 400. Тонкость помола БТЦ выше, чем у обычного портландцемента (2500-3000 см/г2), и составляет 3500-4000 см/г2.
Разновидностью быстротвердеющего портландцемента является особо быстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ). Отличается он от БТЦ еще более интенсивным темпом нарастания прочности в начальной период твердения.Особобыстротвердеющий портландцемент
Этот цемент получают совместным помолом клинкера быстротвердеющего портландцемента и хлористого кальция. Количество хлористого кальция не должно превышать 2%. Поскольку хлористый кальций является гигроскопическим веществом, особобыстротвердеющий цемент необходимо хранить в сухих условиях и использовать в течение месяца с момента его изготовления.
Применение особобыстротвердеющего цемента является особенно целесообразным при бетонировании в холодных условиях, а также в тех случаях, когда требуется очень высокая прочность в раннем возрасте, а использование глиноземистого цемента является нежелательным. Прочность особобыстротвердеющего цемента выше, чем быстротвер-деющего цемента, примерно на 25% в возрасте 1—2 суток и на 10—20% в возрасте 7 суток.
Сроки схватывания особобыстротвердеющего цемента меньше нормальных: в зависимости от температуры они колеблются от 5 до 30 мин; поэтому укладку бетона на этом цементе необходимо проводить в максимально короткие сроки.
Усадка особобыстротвердеющего портландцемента зачительно превышает усадку быстротвердею-щего портландцемента. При отсутствии особобыстротвердеющего цемента можно использовать быстротвердеющий портландцемент, скорость твердения которого повышают путем добавки в его состав хлористого кальция непосредственно перед перемешиванием бетонной смеси. В этом случае хлористый кальций можно рассматривать как ускоритель; его влияние на свойства цемента рассмотрено ниже.
№47 Михаил Янов
Физико-химические процессы, протекающие при твердении портландцемента.
Превращение цементного теста в камневидное тело обусловлено сложными химическими и физико-химическими процессами взаимодействия клинкерных минералов с водой, в результате которых образуются новые гидратные соединения, практически нерастворимые в воде.
Процесс гидролиза и гидратации трехкальциевого силиката выражается уравнением:
2 (ЗСаО- SiO2) + 6НаО = 3CaO.2SiO2.3HX> + ЗСа(ОН)2
В результате образуется практически нерастворимый в воде гидросиликат кальция и гидроксид кальция, который частично растворим в воде.
При твердении цемента на воздухе рассмотренные выше реакции дополняются карбонизацией гидроксида кальция, протекающей на поверхности цементного камня.
Описанные химические превращения протекают параллельно с физико-химическими процессами микроструктурообразования, выражающимися в процессах молекулярного и коллоидного растворения, коллоидации и кристаллизации. В своей совокупности эти процессы приводят к превращению цемента при затворении водой сначала в пластичное тесто, а затем в прочный затвердевший камень. Ввиду сложности и недостаточной изученности указанных физико-химических процессов существует различное теоретическое толкование об их характере и последовательности.
В соответствии можно выделить три периода.
В первом периоде происходит растворение клинкерных минералов с поверхности цементных зерен до образования насыщенного раствора, в котором начинают возникать первичные зародыши новых фаз (Са(ОН)2, эттрингита и иглы геля C-S-H).
Во втором периоде в насыщенном растворе идут реакции гидратации клинкерных минералов в твердом состоянии (топохимически), т. е. происходит прямое присоединение воды к твердой фазе вяжущего без предварительного его растворения. Образующиеся гидросиликат и гидроферрит кальция почти нерастворимы в воде и выделяются в коллоидном состоянии на поверхности цементных частиц. Гидроксид кальция и трехкальциевый гидроалюминат, обладая небольшой растворимостью, быстро образуют насыщенный, а в дальнейшем и пересыщенный раствор. Поэтому при продолжающейся химической реакции новые порции гидроксида кальция и трехкальциевого гидроалюмината также выделяются в коллоидном состоянии. В результате вокруг поверхности цементных зерен образуется оболочка коллоидного геля (студня), обладающего клеящим свойством. Через некоторое время цементные зерна оказываются в контакте друг с другом через такие оболочки, образуя так называемую коагуля-ционную структуру цементного теста. При этом цементное тесто начинает густеть и теряет пластичность — оно схватывается.
Характерной особенностью коагуляционной структуры цементного теста является ее тиксотропность, т. е. способность обратимо разрушаться (разжижаться) при механических воздействиях (перемешивание, встряхивание и т. д.).
В третьем периоде происходит переход некоторой части новообразований в кристаллическое состояние с последующим ростом отдельных кристалликов и образованием кристаллических сростков (формируется кристаллизационная структурная сетка). Быстрее других кристаллизуются трехкальциевый гидроалюминат и ги-дроксид кальция. Их микрокристаллы пронизывают гель и, срастаясь между собой, повышают прочность цементного камня. Одновременно гель, состоящий теперь главным образом из гидросиликата и гидроферрита кальция, уплотняется в результате отсоса воды внутрь цементных зерен на дальнейшую гидратацию, а при твердении цемента на воздухе — и за счет ее испарения. Частицы геля гидросиликата, имеющие первоначально игольчатую форму, продолжая расти, ветвятся, становятся древовидными, что является одной из причин соединения частиц геля гидросиликата в агрегаты, имеющие характерную форму «снопов пшеницы» или в виде плотно агломерированных листков. Тонкие слои геля получаются и между кристаллами Са(ОН)2, образуя с ними сросток, упрочняющий цементное тесто. Эти процессы идут медленно и обусловливают длительный рост прочности цементного камня.
№52 Мирзаев Залимхан Основным минералом глиноземистого цемента как по количественному содержанию, так и по вяжущим свойствам является однокальциевый алюминат СаО-•А12Оз(СА). В сравнительно небольших количествах в нем содержатся другие низкоосновные алюминаты кальция (5СаО-ЗА12Оз и СаО-2А12Оз). Силикаты кальция обычно представлены небольшим количеством бели-та 2CaO-SiO2.
Процесс твердения глиноземистого цемента протекает по схеме, аналогичной твердению портландцемента. Главный минерал глиноземистого цемента — однокальциевый алюминат, реагируя с водой, вначале образует СаО-• АЬОз- 10Н2О(САН10), который сравнительно быстро (в течение нескольких часов) переходит в гель, не обладающий существенной прочностью. В этот период происходит схватывание глиноземистого цемента приблизительно с такой же скоростью, как и у портландцемента. Получающийся гель десятиводного гидрата (САНю) неустойчив и, кристаллизуясь, быстро переходит в более устойчивый 2СаО-А12Оз;8Н2О(С2АН8) в кристаллической форме с одновременным выделением гидроксида алюминия в виде гелевидной массы. Переход СА в конечные продукты гидратации можно представить следующей схемой:
2 (СаО- А12О3) + 11НаО = 2СаО. А12О, -8Н2О + 2А1(ОН)3
Твердение глиноземистого цемента протекает настолько интенсивно, что уже через сутки достигается около 90 % конечной прочности, рост которой к 3 сут практически завершается.
Глиноземистый цемент образует цементный камень высокой плотности, пористость которого почти в 2 раза меньше, чем лортландцементного. Это связано с тем, что при твердении он химически связывает воды примерно в 2 раза больше, чем портландцемент, а промежутки между кристаллами двухкальциевого гидроалюмината заполнены гидроксидом алюминия, который имеет плотное строение.
№53 Тимур АгалаевПуццолановый цемент, собирательное название группы цементов, в состав которых входит не менее 20% активных минеральных добавок. Термин "пуццолановый цемент" происходит от названия рыхлой вулканической породы- пуццоланы, применявшейся ещё в Древнем Риме в качестве добавки к извести для получения гидравлического вяжущего, т. н. известково-пуццоланового цемента. В современном строительстве основной вид пуццоланового цемента - пуццолановый портландцемент, получаемый совместным помолом портландцементного клинкера (60-80%), активной минеральной добавки (20-40%) и небольшого количества гипса. От обычного портландцемента он отличается повышенной коррозионной стойкостью (особенно в мягких и сульфатных водах), меньшей скоростью твердения и пониженной морозостойкостью. Основная область где применяется цемент пуццолановый: бетонирование конструкций, работающих во влажной среде. Это фундаменты зданий, подземные и подводные сооружения. Бетон на пуццолановом цементе обладает пониженной морозостойкостью, в связи с чем не рекомендуется его использование в конструкциях, подвергающихся попеременному увлажнению и замораживанию.
Билет № 55 Николай Третьяков
ВНВ, ТМЦ и другие виды смешанных малоклинкерных и бесклинкерных цементов. Физико-химические и экономические предпосылки к их производству и применению в строительстве.
Вяжущее (цемент) низкой водопотребности (ВНВ или ЦНВ получают помолом портландцементного клинкера совместно с добавками гипса, сухого суперпластификатора и минеральными добавками, или домолом заводского цемента совместно с суперпластификатора (и минеральными добавками). В качестве суперпластификаторов используют в основном три группы веществ: конденсаты сульфонатмеламиноформальдегида, конденсат сульфонатнафталиноформальдегида, некоторые модификации лигносульфонатов. Дозировка суперпластификаторов составляет 0,1—1,2 % массы цемента. При помоле цемента в присутствии суперпластификатора, обычно С-3 в количестве до 3 %, происходит «микрокапсулирование» цементных частиц тончайшими оболочками из суперпластификатора. При этом достигаются чрезвычайно низкая водопотребность (15-18 %), быстрый набор прочности в ранние сроки (через сутки 25-30 МПа), высокая конечная прочность (до 80-100 МПа). Марки ВНВ характеризуют содержание клинкера (остальное – минеральные добавки): ВНВ-100 (100 % клинкера), ВНВ-80 (80 % клинкера), ВНВ-50 (50 % клинкера), ВНВ-30 (30 % клинкера). С увеличением содержания минеральных добавок прочность ВНВ снижается, оставаясь тем не менее достаточно высокой (для ВНВ-30 – на уровне рядового портландцемента), что объясняется механохимической активацией составляющих ВНВ в процессе их совместного сухого помола совместно с суперпластификатором. Использование ВНВ позволяет существенно сократить сроки строительства при возведении монолитных сооружений изготовлять железобетонные конструкции в заводских условиях без использования термообработки.
Заметным преимуществом применения бетонов на ВНВ является снижение температуры изотермического прогрева или полный отказ от тепловой обработки. Так, при изготовлении объемных блоков из мелкозернистого бетона при температуре прогрева 35-50 С выявлена возможность сокращения ТВО в два раза, причем проектная прочность достигалась уже в возрасте 1 суток, а в возрасте 28 суток фактическая прочность превышала проектную на 50-70 % и более. Наряду с этим эффективность использования ВНВ обусловлена снижением расхода вяжущего при изготовлении 1 м3 равнопрочных бетонов: коэффициент использования вяжущего по данным промышленной апробации составляет 1,7-2,4 для тяжелого бетона и 1,3-1,4 - для мелкозернистого (коэффициент использования портландцемента - 0,6-0,9, т. е. каждому килограмму расхода портландцемента соответствует 0,06-0,09 МПа прочности бетона). Особенностью ВНВ является многовариантность составов, и соответственно свойств вяжущих, дающая возможность наиболее полно реализовать потенциал портландцементного клинкера в зависимости от конкретных требований, предъявляемых технологией производства и условиями эксплуатации бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Известно, например, что использование на практике принципов механохимической активации позволило получить вяжущие, качество которых при содержании в них 50-70 % минеральных добавок не уступает качеству цементов марок 500-600 (класса 45 по ЕN). При замене гипса в ВНВ на химические регуляторы схватывания и твердения, а также с применением специальных добавок, понижающих точку замерзания воды в бетоне, получена широкая гамма вяжущих для ведения бетонных работ при отрицательных температурах.
^ Тонкомолотые цементы (ТМЦ) получают совместным тонким помолом портландцементного клинкера или готового портландцемента, активной минеральной добавки (зола-унос, пуццоланы, шлак и т.д.), гипсового камня (гипс). От ВНВ или ЦНВ тонкомолотые цементы отличаются отсутствием суперпластификатора. Механохимическая обработка (тонкий помол) при получении ТМЦ позволяет синергетически усилить полезные свойства компонентов комплексного вяжущего: активность клинкерной части увеличивается в 1,5-2 раза, а частицы наполнителя выполняют роль упрочняющего компонента на микроуровне и являются структурообразующими центрами для новообразований цементного камня. Использование этих принципов позволяет ТМЦ при содержании до 70 % минеральных добавок (ТМЦ-80, ТМЦ-50, ТМЦ-30) по качеству не уступать портландцементам марок 400-500, а иногда и превосходить их. При замене гипса в ТМЦ на химические регуляторы схватывания и твердения, а также с применением специальных добавок, понижающих точку замерзания воды в бетоне, получена широкая гамма вяжущих для ведения бетонных работ при отрицательных температурах.
Принципы технологии ТМЦ использованы при получении новых гипсовых, гипсоцементнопуццолановых и пробужденных безклинкерных вяжущих, бетоны на которых характеризуются повышенными по сравнению с традиционными материалами прочностью и стойкостью при воздействии внешних факторов, а также значительно меньшей энергоемкостью.Бесклинкерный цемент – шлако-щелочный цемент, который может употребляться в тех же сферах внедрения, что и обычный цемент. Физико-химические характеристики шлако-щелочного цемента подобны свойствам обычного цемента. А строительный раствор и бетон из такового цемента различаются высочайшей износостойкостью даже в брутальной среде, таковой как морская вода, также владеет низкой температурой гидратации.
База шлако-щелочного цемента - шлак. Получить его может быть 2-мя методами:
1) Главные составляющие – Al2O3, SiO2, CaO – смешиваются в пропорции, которая дозволяет получить лучший состав консистенции для получения качественного шлака опосля расплава компонентов. В качестве сырья на выбор могут быть применены:
•зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
•известняк, известковая глина, карбонат кальция либо доломитизированный известняк
•песок, глина содержащая песок либо известь содержащая песок
•минеральные отходы, содержащие кальций, алюминий, кремний.
2) Готовый доменный шлак, приобретенный в процессе производства чугуна.
1) Создание цемента на базе специального гидравлического шлака
Процесс производства бесклинкерного цемента на базе специального гидравлического шлака состоит из 3-х шагов, которые различаются от шагов производства обычного портландцемента: плавление, остывание расплава, помол цемента.
Физико-химические характеристики цемента/строительного раствора Обыденный цемент, сопоставимый со качествами портландцемента Измененныйудобоукладываемость 0 ++температура гидратации ++ +крепкость при сжатии в возрасте 1 день ++ +крепкость при сжатии в возрасте 28 дней 0 ++устойчивость к проникновению воды 0 +устойчивость к действию CO2 0 +коррозиестойкость 0 0сульфатостойкость ++ +++устойчивость к действию серной кислоты + ++устойчивость к действию хлора + +
0 идиентично 

+ незначительно превосходит 

++ превосходит

+++ намного превосходит
Кроме больших потребительских черт создание бесклинкерным методом оказывает наименьшее действие на окружающую среду по сопоставлению с традиционными способами производства цемента.
При производстве цемента обычным методом сырье традиционно добывается из земли в огромных количествах и трансформируется в цементирующий материал через обжиг, спекание либо плавление и помол. Данные процессы являются очень энергоемкими и оказывают негативное влияние на окружающую среду.
Кроме добычи сырья выброс в атмосферу отработанных газов и загрязнение атмосферы пылью тоже негативно сказываются на состоянии окружающей среды. Хотя создание бесклинкерного цемента не свободно от выделения в атмосферу газов и пыли, оно все таки служит наиболее экологически незапятнанным по сопоставлению с созданием обычного портландцемента.Тоже в производстве бесклинкерного цемента употребляется вторичное сырье, такое как зольная пыль, что дозволяет экономить природные ресурсы планетки.
Сравнительная черта параметров бесклинкерного цемента и обычного портландцемента
Потребление сырья (кг) на тонну производимого цемента ASCEM ПортландцементИзвестняк 400 1200Глина 50 200Гипс 0 50Зольная пыль 650 100Активизатор 100 0Всего 1200 1550Потребление энергии ASCEM ПортландцементПервичное потребление энергии (гигаДжоуль) 1,7 3,2Электричество(кВт/ч) 180 100Общее потребление энергии 2,4 3,6Выбросы газов и пыли в атмосферу ASCEM Portland CementCO2 (мг/Нм2) 175 528No2 (мг/Нм2) 200 - 300 600 - 2200SO2 (мг/Нм2) 35 35Пыль(мг/Нм2) <50 <50
Источник: по данным компании ASCEM BV
Стоимость производства описанного бесклинкерного цемента складывается из числа тех же частей, что и стоимость производства обычного цемента. Размер инвестиций в создание такового цемента не намного различается от размера инвестиций в создание обычного цемента (из расчета суммы инвестиций на тонну производимого цемента), но создание бесклинкерного цемента быть может доходно даже на заводах с маленькими мощностями, таковыми как 120000 - 350000 тонн в год. Это дозволяет основать создание цемента даже в тех регионах, где уже находятся изготовители обычного цемента. Потенциальные изготовители шлакового цемента могут занять место на рынке меж маленькими изготовителями обычного цемента(30.000-80.000 т/г) и большими изготовителями (начиная с 700.000 т/г).
Не считая того, для производства бесклинкерного цемента на базе специального шлака подступает наиболее широкий ассортимент первичного и повторного сырья, чем для производства обычного цемента, таковым образом, изготовитель может выбрать наиболее доступное сырье для производства.

Приложенные файлы

  • docx 23696844
    Размер файла: 119 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий