Портландцемент

Министерство образования  Российской Федерации

Южно-Уральский государственный  университет

Кафедра «Строительные материалы»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
Реферат по дисциплине «Технология  бетона»

На тему: «Портландцемент».

 
 
 
 
 
 
Выполнила: Кузнецова Н.В. ст.гр АС-425. 
Проверил: Королев А.С.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Челябинск 2007г.

ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА

Портландцемент — вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, добавок (доменного гранулированного шлака) и гипса или путем тщательного смешения тех же, но раздельно измельченных компонентов.

При наличии дешевых глиноземосодержащих  материалов их добавляют в сырьевую смесь с целью повышения содержания С₃А в клинкере. Необходимо, чтобы содержание ангидрида серной кислоты в цементе согласно стандарту не превышало 3,5%. а окиси магния в исходном клинкере — 5%.

Согласно ГОСТ 970—61 количество доменного  гранулированного шлака в шлакопортландцементе должно составлять не менее 30 и не более 70% от веса цемента. Часть шлака (не более 15% от веса цемента) может быть заменена активной минеральной добавкой, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 6269—54.

Размол компонентов может быть совместным или раздельным (при последующем тщательном их смешивании). В настоящее время применяют только схему совместного помола компонентов шлакопортландцемента, более простую и технологичную.

Строгое соблюдение установленных  нормативов по тонкости помола шлакопортландцемента предопределяет качество шлакопортландцемента; согласно стандарту тонкость помола шлакопортландцемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 проходило не менее 85% навески.

Схематически твердение шлакопортландцемента можно себе представить как результат ряда процессов, протекающих одновременно, а именно: гидролиза и гидратации клинкерных минералов; взаимодействия гидрата окиси кальция с глиноземом и кремнеземом, находящимися в шлаковом стекле, с образованием гидросилитов, гидроалюминатов, а , также гидросиликоалюминатов кальция; взаимодействия трехкальциевого гидроалюмината кальция клинкера с сульфатом кальция с образованием гидросульфоалюмината кальция по реакции

3CaOּAl₂O₃ּaq +3(CaSO₄ּ2H₂O)+aq=3CaOּAl₂O₃ּ3CaSO₄ּ31H₂O

Процесс взаимодействия трехкальциевого гидроалюмината с  гипсом в отсутствии шлака, т. е. при твердении обычного портландцемента, протекает иначе, чем при твердении шлакопортландцемента. В данном случае четырехкальциевый гидроалюминат не может образоваться, так как известь непрерывно связывается шлаком, и концентрация ее в жидкой фазе может не достигнуть предельной для четырехкальциевого гидроалюмината (1,08 г/л). Вследствие пониженной концентрации извести при твердении шлакопортландцемента гидросульфоалюминат кальция образуется главным образом в результате взаимодействия реагирующих компонентов в жидкой фазе; кроме того, образуются гидросиликаты более низкой основности, чем при твердении портландцемента.

Шлакопортландцемент твердеет несколько медленнее, чем портландцемент, в особенности при пониженных положительных температурах. Это объясняется значительным содержанием шлака. Однако при тончайшем помоле, в особенности двухступенчатом, и содержании шлака около 30—35% скорость твердения шлакопортландцемента такая же.

Шлакопортландцемент отличается от портландцемента, приготовленного из такого же клинкера и имеющего ту же тонкость помола, несколько меньшей прочностью.

Вследствие меньшего содержания гидрата  окиси кальция продукты гидратации шлакопортландцемента более устойчивы, что обусловливает повышенные в сравнении с портландцементом солестойкость и водостойкость.

Строительно-технические свойства шлакопортландцемента обусловливают и области его практического применения — те же, что и портландцемента аналогичных марок. Его целесообразно использовать для производства монолитных и сборных железобетонных конструкций и деталей, в особенности с применением тепло-влажностной обработки, а также для изготовления строительных растворов.

Шлакопортландцемент предназначен в  основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализованных вод с учетом норм агрессивности воды — среды.

Вследствие пониженного тепловыделения при твердении и малой усадки шлакопортландцемента его можно весьма эффективно применять для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений.

В силу пониженной морозостойкости  шлакопортландцемента его нельзя применять  для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию.

Описание процессов  твердения и набора прочности

Твердение портландцемента  является наиболее важным свойством. Под  твердением понимают процесс превращения пластичного цементного теста, состоящего из смеси цемента с водой, в твердое камневидное тело – цементный камень.

При затворении цемента водой, образуется пластичное тесто, постепенно густеющее и переходящее в камневидное состояние. В процессе твердения происходят сложные физико-химические процессы, являющиеся результатом взаимодействия клинкерных фаз и гипса с водой. Каждая фаза клинкера вступает в реакции гидратации, т.е. реакции, протекающие с присоединением воды, образуя новые соединения. Они могут идти без распада основного вещества или сопровождаться его распадом. При взаимодействии трехкальциевого силиката (алита) с водой происходят одновременно гидратация и гидролиз с выделением большого количества гидроксида кальция. Образующиеся гидросиликаты кальция имеют переменный состав CaO (0.8 – 1.5), SiO2 (1 – 2,5). Чем меньше концентрация CaO в окружающем водном растворе, тем меньше основность (т.е. молекулярное отношение CaO/SiO2) образующегося гидросиликата. Низкоосновные гидросиликаты кальция относятся к серии CSH(B). По структуре они близки природному минералу тобермориту и их называют тоберморитоподобными фазами.

Взаимодействие белита с водой  протекает в среде, насыщенной известью за счет гидролитического расщепления  трехкальциевого силиката. Характер образующихся гидросиликатов близок к  получаемым при гидролизе C3S, однако Ca(OH)2 при этой реакции выделяется значительно меньше.

В первый период после добавления к цементу воды образуется раствор, который пересыщен относительно гидроксида кальция и содержит ионы Ca , SO4 , OH , Na , K. Из этого раствора в качестве первичных новообразований осаждаются гидросульфоалюминат и гидроксид кальция. На этом этапе упрочнения системы не происходит, гидратация минералов носит как бы скрытый характер.

Второй период гидратации (схватывание) начинается примерно через час с образованием вначале очень тонкодисперсных кристаллов гидросиликатов кальция. Гидросиликаты кальция и гидросульфоалюминат растут в виде длинных волокон, проходящих через жидкую фазу в виде мостиков, заполняющих поры. Образуется пористая матрица, которая постепенно упрочняется и заполняется продуктами гидратации. Вследствие этого подвижность твердых частиц снижается и цементное тесто схватывается. Такая высокопористая с низкой прочностью структура, обуславливающая схватывание, состоит главным образом из продуктов взаимодействия с водой C3A и гипса.

В течение третьего периода (твердения) поры постепенно заполняются продуктами гидратации клинкерных минералов. Уплотнение и упрочнение структуры цементного камня происходит в результате образования все большего количества гидросиликатов кальция. Так в современном представлении могут быть представлены механизмы и последовательность процессов твердения (в трех периодах).

В конечном счете, цементный камень представляет собой неоднородную систему – сложный конгломерат кристаллических и коллоидных гидратных образований, непрореагировавших остатков цементных зерен, тонкодисперсных воды и воздуха.