Властивості ГЦ, застосування в будівництві, економічні показники.

Схематично гідратацію ГЦ можна відобразити наступною схемою:

СА ! САН10 ! С2АН8 + Аl(OH)3 ! С3АН6 + Al(OH)3.

Процеси перекристалізації гідроалюмінатів відбуваються значно швидше ніж гідросилікатів у ПЦ, що викликає значні коливання міцності.

Оскільки швидкість гідратації безводних алюмінатів висока, швидко зменшується кількість матеріалу, здатного сприяти самозаліковуванню дефектів цементного каменю, що виникають під час перекристалізації, і міцність уже не відновлюється.

Чим вище температура і вологість навколишнього середовища, тим швидше відбудуться процеси перекристалізації і тим раніше починає зменшуватись міцність. Різке падіння міцності, що досягає 40-60 % початкової міцності може бути через 10-15 років тверднення.

Однак за умов сухого і холодного клімату протягом 30-40 років експлуатації споруд спад їх міцності майже відсутній. Для зменшення спаду міцності є багато пропозицій по введенню додаткових добавок, які здатні утворювати більш стабільні сполуки, що не переходять в С3АН6. Також допомагає введення гіпсу або ангідриту до 25 - 30 %, що супроводжується утворенням гідросульфоалюмінату кальцію, який забезпечує стабільність тверднучої системи при коливаннях температури.

Ангідритоглиноземистий цемент характеризується нормальним зростанням міцності при температурі 50-700С.

Властивості.Забарвлення ГЦ змінюється залежно від характеру середовища у випалювальному апараті. У відновлювальному середовищі добувають продукт світло-сірого забарвлення, в окислювальному - від коричневого до чорного. Густина ГЦ дорівнює 3,0-3,2 г/см3, середня густина в не ущільненому стані - 1000-1300, а в ущільненому - 1600-1800 кг/см3. Водопотреба ГЦ така сама, як в ПЦ (23-28%). У високоосновних ГЦ ТНГ - 30-32%. Він має нормальні строки тужавлення і йому не потрібні регулятори тужавлення. Початок повинен бути не раніше 30 хв, а кінець - не пізніше 12 годин з моменту замішування. Для цементів вищої категорії якості початок тужавлення повинен наступати не раніше 45 хв.

Головною перевагою ГЦ порівняно з ПЦ є швидке нарощування механічної міцності під час тверднення. ГЦ у пластичних розчинах 1:3 має марки 400, 500 та 600 за ГОСТ 969 після зберігання у воді. Світові виробники гарантують марочну міцність через 24 години. Через 15-18 годин будівлі та споруди, збудовані з використанням ГЦ можуть бути введені в експлуатацію.

Окрім того, слід пам'ятати про небезпеку спадів міцності: чим швидше відбувається гідратація, тим більше зменшення міцності в часі. Допускається зниження міцності на розтяг у віці 28 діб лише на 10 % порівняно із зразками, що тверділи 3 доби.

Відповідно до швидкого наростання міцності характерною особливістю ГЦ є велика швидкість тепловиділення, хоча загальна кількість теплоти перебуває приблизно в тих же межах, що і ПЦ. Протягом першої доби виділяється 70-80 % загальної кількості теплоти, при цьому температура бетону значно підвищується, що є позитивним при зимовому бетонуванні. За звичайних умов підвищення температури призводить до зниження міцності.

Бетони на ГЦ більш щільні і водонепроникні, ніж на ПЦ. Це є наслідком того, що ГЦ зв'язує значно більше води і тому має нижчу капілярну пористість. Тому затверділий ГЦ має значно більшу стійкість проти агресивних середовищ, ніж звичайний ПЦ. Він стійкіший у розчинах сульфатів і хлоридів кальцію помірної концентрації, що звичайно легко руйнують бетон на ПЦ.

Порівняно з іншими цементами ГЦ має підвищену стійкість проти дії мякої, морської та деяких поширених мінеральних вод, у тому числі води, що містить СО2.

ГЦ стійкіший за ПЦ проти дії деяких органічних речовин: цукру, молочної, яблучної, мурашиної та деяких інших кислот. Однак за стійкістю в неорганічних кислотах та лугах він значно поступається перед ПЦ. ГЦ виявляє також підвищену стійкість при контакті із сплавами алюмінію і свинцю. У цілому, бетони на ГЦ стійкіші в агресивних середовищах, порівняно з бетонами на звичайному ПЦ.

На основі ГЦ можна добути жаростійкі бетони. У поєднанні з шамотним заповнювачем такі бетони можуть експлуатуватись при температурі до 13000С, а з хромітом - при температурі до 14000С. Жаростійкість ГЦ зростає із збільшенням вмісту Al2O3. При додаванні до ГЦ понад 8 % вапна або портландцементу термін тужавлення його скорочується, а міцність різко падає, що пояснюється переходом низькоосновних гідроалюмінатів у С3АН6. Змішування ГЦ з ПЦ недопустиме. Не можна використовувати ГЦ, коли температура бетону під час тверднення піднімається понад 25-300С. Висока вартість ГЦ, що перевищує в 4-5 разів вартість ПЦ, обмежує його застосування.

Швидке наростання міцності і високі її кінцеві значення роблять ГЦ цінним в'яжучим матеріалом для проведення аварійних ремонтів гребель, доріг, мостів при терміновому спорудженні фундаментів і оборонних споруд. Широкого поширення набув ГЦ на багатьох підприємствах харчової, шкіряної, паперової та інших галузей промисловості, застосовується він для торкретування і зимового бетонування. Значна частина ГЦ застосовується для добування вогнетривкого бетону і як основа розширних цементів.

Цементи, що розширюються на основі ГЦ.Бетони та розчини на ПЦ та інших гідравлічних в'яжучих під час тверднення дають усадку, що викликає тріщиноутворення, підвищену проникність для води, зниження морозостійкості, корозійної стійкості. В наш час все ширше впроваджуються розширні та напружувальні цементи, що мають підвищені водонепроникність і тріщиностійкість. За здатністю до розширення цементи поділяються на безусадкові, розширювані та напружувальні.

Безусадкові - розширення до 0,1 %, що компенсує усадку.

Розширювані - розширення понад 0,1 % для омонолічування ЗБК, зачеканки швів тюбінгів, спорудження доріг та аеродромів, виготовлення ЗБ труб.

Напружувальні - мають велику енергію розширення, яка застосовується при виготовленні ЗБК з арматурою, що напружується при розширенні твердіючого цементу.

Основою ефекту розширення є приріст об'єму твердої фази або направлене зростання кристалів. За природою добавки, що викликає розширення, розширнювані цементи поділяються на цементи на сульфоалюмінатній основі і цементи на основі гідроксидів кальцію та магнію.

Усі розширювані цементи є змішаними в'яжучими і складаються з основного в'яжучого і розширюваної добавки, до складу якої може входити кілька компонентів. Внаслідок взаємодії розширюваної добавки з частиною основного в'яжучого відбувається розширення, яке на певній стадії припиняється або закінчується повністю внаслідок гідратації основного в'яжучого і розвитку в ньому при цьому усадочних явищ.

Як основне в'яжуче в розширюваних цементах використовується ГЦ або ПЦ. Зараз відомо до 50 композицій таких цементів.

Найбільш відомі водонепроникний розширюваний цемент (ВРЦ) В.В. Михайлова: ГЦ -70-76%, гіпс - 20-22 %, гідроалюмінат - 10-11 %. Початок тужавлення 4 хв, кінець - 10 хв.

Гіпсоглиноземистий розширюваний цемент (ГГРЦ) Кравченко І.В., що складається з високоглиноземистого клінкеру і гіпсу у співвідношенні 7:3. Початок тужавлення - не раніше 10 хв, кінець - не пізніше 4 год. Розширення складає не менше ніж 0,1 % і не більше ніж 0,6 % через 3 доби тверднення у воді. Темпи наростання міцності такі ж як і в ГЦ, однак на відміну від ГЦ спадання міцності до 28 діб не спостерігається.

ГГРЦ випускається металургійно-цементними заводами. Він широко застосовується при виготовленні водонепроникних конструкцій, омононлічуванні збірних бетонних споруд, а також при тампонуванні нафтових свердловин, для створення захисту від електромагнітного випромінювання.

Розширюваний ПЦ (РПЦ) створений Кузнецовою І.В. і складається з 60-65 % ПЦ, 5-7 % ГЦ, 7-10 % двогідрати гіпсу, 20-25 % гідравлічної добавка. Розширюються не менше 0,15 % через 1 добу і 0,3-1% через 28 діб. Марки: 400, 500, 600, початок тужавлення - 30 хв, кінець - не пізніше ніж 12 год з моменту замішування.

Напружувальні цементи (ЦН) - призначені для застосування у ЗБК, армованих у двох або трьох напрямах при мінімально допустимому коефіцієнті армування не менше за 0,15 %, а також у бетонах без армування, де він затиснений у жорсткі контури. Під час розширення напружувального цементу відбувається самонапруження арматури в бетоні. Досягнення подібного напруження механічним шляхом пов'язано з великими труднощами.

Залежно від енергії самонапруження цементи поділяються на марки НЦ-20, НЦ-40 та НЦ-60 із напруженням відповідно 2, 4, 6 МПа.

НЦ складається з ПЦ 65-75 %, ГЦ - 13-20% і гіпсу 6-10%. Його отримують сумісним помелом зазначених матеріалів до питомої поверхні 4500 см2/г. Причина розширення - утворення етрінгіту. Початок тужавлення - 2-5 хв, кінець - 4-7 хв.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція 2.9. Глиноземистий цемент	\|	Матеріали

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.