Материал: 1129

Длина кристаллов может достигать нескольких десятков и даже сотен нанометров. Удельная поверхность этих частиц составляет 250 – 380 м2/г, характеризуется повышенными прочностными показателями.

С повышением основности тонкие лепестки, напоминающие фольгу, начинают скручиваться, образуя волокна с внутренней полостью, в которой могут размещаться молекулы воды. Такая вода относится к адсорбционной; вода, которая входит в состав кристаллогидратов и размещается между слоями кристаллической решетки, назы-

вается химически связанной.

Гидросиликаты группы C-S-H(II) имеют более высокие отношения CaO:SiOz и называются высокоосновными. Такие гидросиликаты кристаллизуются в виде отдельных волокон и пучков, характеризуются более низкими прочностными показателями [14, 15, 16].

Примечание. Ц – портландцемент; ПЦ – пуццолановый цемент; Т0 – тепловлажностная обработка.

Из табл.3 видно, что большинство гидросиликатов кальция представляют собой основные или смешанные кисло-основные соли – силикаты или полисиликаты различных гидроксокальциевых катионов, и только тоберморит является по своей структуре подлинным гидросиликатом (кислой солью).

Силикаты алит и белит содержат мономерные ортосиликатанионы SiO44- (рис. 3, а). Поэтому существенной составной частью

33

процесса твердения силикатных компонентов клинкера является реакция поликонденсации кремнекислородных анионов.

Особенно значительный вклад в прочность цементного камня вносят гидросиликатные новообразования с цепочечными и ленточными анионами (иносиликаты, см. рис. 3, б, в, г, д). Отдельные фрагменты цепочечных структур тоберморита (см. рис. 2) и дженнита с числом атомов кремния в анионе от 2 до 5 представляют собой основу строения слабо закристаллизованных волокнистых гидросиликатов C-S-H (I) и C-S-H (II) и вносят важнейший вклад в суммарную механическую прочность гидросиликатных новообразований, а следовательно, и затвердевшего цементного камня как целого. По мере развития процесса твердения степень полимеризации кремнекислородных анионов в этих структурах увеличивается, что способствует нарастанию прочности камня. На поздних стадиях твердения, особенно в присутствии пуццолановых добавок, возможен также частичный переход к двумерной полимерной структуре (типа гиролитовой) путем сшивания тоберморитовых цепочек в поперечном направлении силоксановыми связями [14, 15].

Рис.3. Строение кремнекислородных анионов в силикатах: а – ортосили- кат-анионы SiO44-; иносиликаты: б – пироксеновая цепочка Si2O64-; в –

волластонитовая цепочка Si3O96; г – амфиболовая лента Si4O116-; д – ксонотлитовая лента Si6O1710-

Тонкость помола цемента

Оценивается по стандарту:

- просеиванием предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (около 4900 отверстий на 1 см2 с размером ячеек в свету 0,08 мм), должно проходить не менее 85% массы просеиваемой пробы. Средний размер частиц цемента составляет

34

15…20 мкм; - удельной поверхностью зерен, содержащихся в 1 г цемента.

Удельная поверхность цемента составляет обычно 2500 – 3500 см2/г (суммарная площадь зерен цемента в 1 г).

Истинная плотность

Истинная плотность портландцемента (без минеральных добавок) составляет 3,05 – 3,15 г/см3. Насыпная плотность зависит от уплотнения: у рыхлого цемента составляет 1100 кг/м3, а у сильно уплотненного – до 1600 кг/м3.

Водопотребность

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр-пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5 – 7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Водопотребность портландцемента – в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) водопотребность цемента повышается и может достигнуть 32 – 37%.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема

Сроки схватывания и равномерность изменения объема цемента определяют в тесте нормальной густоты.

Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты.

Началом схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1 – 2 мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее

45 мин.

Конец схватывания – время от начала затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1 – 2 мм. Конец схватывания должен наступить не позднее 10 ч от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватывания при помоле клинкера

35

на цементном заводе вводят добавку двуводного гипса.

Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного из-

менения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободной СаО и периклаза MgO вследствие их гидратации. По стандарту изготовленные из теста нормальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

Активность и марка портландцемента

Активность и марку определяют испытанием стандартных образ- цов-призм размером 4x4x16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и В/Ц = 0,4 при консистенции раствора по расплыву конуса 106 – 115 мм.

Через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут – в воде комнатной температуры), образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм – на сжатие. Портландцемент разделяют на марки 400, 500, 550, 600. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточная.

Выделение тепла при твердении

Тепловыделение цемента зависит от минерального состава цементного клинкера, типа введенных добавок и тонкости помола. Гидратация цемента сопровождается выделением тепла. Тепловыделение внутренней части массива гидратированного цемента может иметь температуру 40 0С. Снаружи массив остывает быстрее, чем внутри, возникают температурные напряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне. Наибольшие тепловыделения – у трехкальциевого алюмината, затем у трехкальциевого силиката, у остальных значительно меньше. Необходимо стремиться использовать низкотермичные цементы, снижать расход цемента в бетоне.

Правила приемки цементов

Цемент отгружают и принимают партиями. Размер партии уста-

36

навливают в пределах от 300 до 4000 т в зависимости от годовой мощности цементного завода.

Завод производит паспортизацию цемента и назначает его марку на основании данных текущего контроля производства. В паспорте указываются: полное название цемента, его гарантированная марка, вид и количество добавки, нормальная густота цементного теста, средняя активность цемента при пропаривании. Для проверки качества отгружаемой продукции поставщик производит физические и механические испытания цемента, определяя его прочность в возрасте 3 и 28 сут. По требованию потребителя поставщик сообщает потребителю результаты физико-механических и химических испытаний цемента в 10-дневный срок после их окончания.

Цемент отгружают навалом или в бумажных многослойных мешках, массу мешка указывают на упаковке. При транспортировании и хранении цемент должен защищаться от воздействия влаги и загрязнения. Цементы хранят раздельно по видам и маркам, смешивание разных цементов не допускается.

В производстве клинкерных цементов широко используют побочные продукты других отраслей промышленности: доменные гранулированные шлаки, шлаки электротермического способа производства фосфора и т.д. Такого рода продукты зачастую обладают гидравлической активностью при быстром охлаждении и последующем тонком измельчении, особенно в присутствии активизаторов твердения. Это предопределяет высокую технико-экономическую эффективность использования таких продуктов в промышленности вяжущих веществ.

При производстве, в частности, шлакопортландцемента очень важным является вопрос о количестве шлака в цементе, так как оно определяет стоимость, прочность и коррозионную стойкость цементов. С целью получения наибольшей прочности и плотности шлакопортландцементного камня важно определить наиболее благоприятные условия его твердения, так как шлакопортландцементы имеют пониженную скорость гидратации при нормальных условиях [8, 13].

Выбор марки цемента

Выбор марки цемента зависит от требуемой прочности бетона. Для низкомарочных бетонов (до В10) клинкерный цемент целесообразно разбавлять тонкомолотыми добавками и золой ТЭС. Для высокомарочных бетонов (более В22,5) рационально предусматривать до-

37