Кровельные м-лы 2 страница

Характерной особ-тью минералов портландцемента (алит, белит, трёхкальциевый алюминат, четырёхкальциевый алюмоферрит) явл-ся их спос-ть вступать в реакцию с водой и создавать такие структуры, к-е обладают достаточной силой когезии и адгезии, способны создавать в рез-те твердения монолитное тело, приобретающее с теч. времени выс. прочность. Процессы, происходящие при этом, сложны и м. б. в приближении рассмотрены с 2-х точек зрения – химич. и физ.-хим.

Рассм. х-р осн. хим. процессов при твердении цемента. прежде чем перейти к рассмотрению получаемых продуктов гидратации отдельных минеральных м-лов, отметим, что в нач. момент взаимодействия цемента с водой жидкая фаза с-мы «цемент – вода» быстро обогащается щелочами и известью, получаемыми в рез-те гидролиза минерала C₃S и гипса. Поэтому все процессы происходят в щелочной среде. что предопредляет ход химич. реакций, способствуя получению продуктов гидратации более высокой степени основности. Сразу после затворения цемента водой происходит быстрое взаимодействие алита (C₃S) с водой по схеме:

3CaO · SiO₂ + 6H₂O → 2CaO ·SiO₂ · 4H₂O + Ca(OH)₂ (известь)

Получаемая при гидролизе известь явл-ся причиной низкой водостойкости портландцемента.

Белит только гидратируется:

2CaO · SiO₂ + 4H₂O → 2CaO · SiO₂ · 4H₂O

Реакция протекает медленно. При повышении т-ры возможен гидролиз белита с выделением Ca(OH)₂ и образование низкоосновного гидросиликата кальция типа тоберморита (mCaO· SiO₂· nH₂) m=0, 8 – 1, 5.

Трёхкальциевый алюминат бурно реагирует с водой, образуя гидрат:

3CaO · Al₂O₃ + 6H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 6H₂O

Образуемый гидрат создаёт рыхлую непрочную кристаллическую структуру, к-я выз-т моментальное (ложное) схватыване теста. Для замедления этой реакции в цемент вводят гипс. В рез-те С₃А сначала реагирует с гипсом, образуя ГСАК (гидросульфоалюминат кальция):

3CaO · Al₂O₃ + 3(CaSO₄ · 2H₂O) + 26H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 3CaSO₄ ·32H₂O

Пока гипс полностью не израсходуется, С₃А с водой не реагирует. ГСАК в 2 раза превосходит по объёму исходные продукты, из которых он получается. Четырёхкальциевый алюмоферрит гидратизируется и гидролизуется:

CaO ·Al₂O₃ · Fe₂O₃ + nH₂O → 3CaO ·Al₂O₃ · 6H₂O + CaO · Fe₂O₃ · mH₂O

Образуемый гидроферрит может увеличивать основность, связывая гидроксид кальция, выделяемый при гидролизе С₃S, и переходить в соединение Fe.

Цементный камень после твердения состоит из: гидроксида кальция; гидрата 2-кальциевого силиката с примесью менее основных тобермритподобных силикатов кальция; гидросульфоалюмината кальция; гидроалюмината кальция; гидроалюмоферрита кальция; непрореагировавших остатков зёрен цемента и др.

Состав затвердевшего цементного камня объясняет стойкость камня в той или иной эксплуатационной среде, однако исходя из состава невозможно объяснить причины формирования прочности камня. Поэтому не менее важным в рассмотрении процессов твердения представляется комплексный подход, учитывающий физ.-хим. явления, протекающие при становлении структуры твердеющего цементного камня.

Среди многочисленных работ, посвящённых этому вопросу, в плане его исторического развития, наибольший интерес представляют взгляды Ле Шапелье, Михаэлиса, Байкова, а также современные представления, основанные на последних исследованиях в этой области.

Ле Шапелье выдвинул в 1882 г. кристаллизационную теорию твердения цемента: вяжущее, смешанное с водой, растворяется в ней, образуя гидратные соединения, к-е, будучи менее растворимы, быстро насыщают раствор, выпадая в виде кристаллов, накапливаются, сращиваются, образуя монолит.

Михаэлис выдвинул в 1893 г. коллоидную теорию твердения цемента: растворяются наиболее реакционноспособные минералы, но выделяющиеся из раствора кристаллы играют второстепенную роль в формировании структуры и прочности камня; основное же значение в росте прочности Михаэлис приписывал гидрогелям силикатов кальция, образующимся в рез-те непосредственного присоединения воды к зёрнам цемента (набухания). Твердение цемента происходит за счёт уплотнения гидрогелей (коллоидов) при их постепенном обезвоживании на дальнейшую гидратацию, а в последующем – их перекристаллизации.

По Байкову (1923 г.), набор прочности при твердении цемента объясняется совокупностью процессов коллоидации и кристаллизации: всякое гидратационно твердеющее вяжущее проходит стадию коллоидного состояния, даже если оно в итоге даёт ясно выраженный кристаллический сросток. Байков делил процесс твердения вяжущих на 3 периода:

1)Растворение. Образуются насыщенные растворы, в к-х начинают возникать зародыши новых фаз (ГСАК).

2)Коллоидация (гелеобразование). Ощущается недостаток свободной воды, образуется коллоидная масса, происходит схватывание. Этот этап х-ся прямым присоединением воды к вяжущему и образованием гидратных соединений высокой коллоидной дисперсности.

3)Кристаллизация. Происходит перекристаллизация гелей, образуются кристаллические сростки (монолиты).

Эти периоды наступают не в стройной последовательности, а налагаются друг на друга, т. е. могут протекать //-но, с преобладанием того или иного из них, в соответствии с действующими перенасыщениями.

Дальнейшие исследования процессов твердения цемента идут в 2-х направлениях: 1) исследование механизма и кинетики гидратации цементных соединений; 2) выяснение механизма структурообразования, т. е. механизма синтеза прочности цементного камня.

В 1-ом направлении нет единства мнений о том, идёт ли образование гидрат. соединений только через раствор, или топохимически, или оба процесса имеют место быть. Однако, независимо от понимания механизма образования гидратных соединений, в настоящее время явл-ся установленным и общепринятым, что в цементном камне образ-ся два вида гидратных новообразований. Осн. масса соединений примерно на 75 – 80% представлена гидросиликатами кальция, имеющими весьма высокую степень дисперсности, близкую к коллоидной. Их принято наз-ть гелевидной составляющей цементного камня. Кроме них, образ-ся другие соединения с явно выраженной кристаллической микроструктурой. К ним относят: гидрат окиси кальция, гидросульфоалюминат кальция (ГСАК).

Установлено также, что образующиеся гидраты выделяются в непосредственной близости от пов-ти цемента и по мере развития процессов гидратации новообразования создают вокруг зёрен исходного цемента гидратные оболочки, состоящие в основном из гелевидных гидросиликатов, в среде к-х различаются более крупные кристаллы – гидраты. В рез-те зёрна цемента разбухают, увеличиваются в объёме и через нек-рое время начинают непосредственно контактировать др. с др. Водная прослойка исчезает. В рез-те возникает структура – пространственная сетка, называемая коагуляционной структурой, - и образуется она путём беспорядочного сцепления отдельных сальватированных зёрен цемента с пом. вандервальсовых сил молекулярного притяжения. Этот момент соотв-т началу схватывания. Образовавшаяся структура явл-ся непрочной, её можно легко разрущить механическим встряхиванием, вернуть всё обратно в жидко-текучее состояние, однако сразу после прекращения встряхиваний структура моментально восстанавливается. Такой перевод можно повторить многократно. Это явление наз-ся тиксотропия и на нём основана технология уплотнения бетонной смеси.

Формирование коагуляционной структуры – важный этап структурообразования цементного камня, т. к. в последующем кристаллизационное структурообразование происходит на фоне сложившейся и зафиксированной коагуляционной структуры. Затем следует длительный период твердения с постепенным нарастанием мех. прочности в рез-те уплотнения структуры за счёт увеличения объёма твёрдой фазы и повышения степени кристалличности новообразований. Структура цементного камня, по образному выражению Юнга, представляет собой микробетон, в к-м крупный заполнитель – это остатки зёрен цемента, не вступившие в реакции, гелевое составляющее, кристаллы, раствор. От соотношения всех частей зависят и свойства цемента.

В. Н. Юнг ввел представление о цементном камне как о микробетоне, состоящем из гелевых и кристаллических продуктов гидратации цемента и многочисленных включений в виде негидратированных зерен клинкера. Основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой получается в виде гелевидной массы, состоящей в основном из субмикрокристаллических частичек гидросиликата кальция. Гелеподобная масса пронизана относительно крупными кристаллами Са(ОН)₂. Такое своеобразное «комбинированное» строение предопределяет спе- цифические свойства цементного камня, резко отличающиеся от свойств других материалов: металлов, стекла, гранита и т. п. Например, с наличием гелевой составляющей связана усадка цементного камня при твердении на воздухе и набухание в воде, особенности работы под нагрузкой. и другие свойства.

Цементный камень включает: 1) продукты гидратации иемента: а) гель гидросиликата кальиия и другие новообразования, обладающие свойствами коллоидов; б) относительно крупные кристаллы Са(ОН)₂ и эттрингита, 2) непрореагировавшие зерна клинкера, содержание которых уменьшается по мере гидратации цемента; 3) лоры: а) поры геля (менее 0, 1 мкм); б) капиллярные поры (от 0, 1 до 10 мкм), расположенные между агрегатами частиц геля; в) воздушные поры (от 50 мкм до 2 мм), заполненные воздухом, засосанным вследствие вакуума, вызванного контракцией, либо вовлеченным при добавлении специальных воздухозовлекающих веществ, повышающих морозостойкость.

Классификация пор геля по размерам дана Р. Кондо и М. Даймоном (размер пор в данной классификации характеризуется половиной гидравлического радиуса): 1) очень мелкие поры, пронизывающие частицы геля: межкристаллитные размером менее 0, 6 км, а внутрикристаллитные до 16 нм; 2) более крупные поры между частицами геля – до 0, 1 мкм. Все эти поры структурно присущи цементному гелю, т. е. в геле всегда есть поры, поскольку он является дисперсной системой, состоящей из частиц коллоидного уровня и их агрегатов, разделенных поровым пространством. В зависимости от состава цемента, начального количества воды и технологии пористость геля может составлять 28 – 40 ~ объема геля, причем около '/~ – '/а пористости (т. е. 7 – 12 %) приходится на долю контракционного объема.

Контракция (стяжение) – зто явление уменьшения абсолютного объема системы (цемент+вода) в процессе гидратации. Для примера рассмотрим систему:

ЗСаО А1₂0₃ + 6Н₂О = ЗСаОА1₂0₃6Н₂О

Абсолютный объем реагирующих веществ – СаО и воды – составит 196, 97 см', а объём - гидроалюмината только 150, 11 см'. Следовательно, контракция в данном примере составила 46, 86 см'. Поскольку контракция почти не уменьшает внешний объем системы, ее следствием является образование в гидратированном цементе. контракционного объема. В цементном камне и бетоне возникает вакуум, под влиянием которого эти поры заполняются водой или воздухом в зависимости от среды, в которой твердеет цементное тесто. Контракция для обычных портландцементов, затворенных водой после 28 сут твердения составляет 6 – 8 л на 100 кг цемента, т. е. в 1 м" бетона с расходом вяжущего 300 кг/м' контракционный объем занимает 18 – 24 л.

Каждому минералу цемента свойственна контракция; она начинается после его смешения с водой и достигает максимума при полной гидратации.

Вода является активным элементом структуры цементного камня, участвующим в образовании гидратных соединений и в формировании пор. Пористость цементного камня зависит не только от начального водоцементного отношения, но и от форм связи воды с твердой фазой.

Согласно классификации П. А. Ребиндера, построен- ной по принципу интенсивности энергии связи, выделяют три формы связи воды в цементном камне: химическая связь является наиболее сильной. Химически связанная вода удаляется при прокаливании. Количество химически связанной воды обычно выражают в % или долях от массы цемента; физико-химическая связь характерна для адсорбционно связанной воды, находящейся в порах цементного геля; связь эта нарушается при высушивании; физико-механическая связь – в данном случае капиллярное давление – обусловливает удержание воды в капиллярных порах цементного камня. Адсорбционно связанная и капиллярная вода, удаляемая при высушивании, называется еще испаряемой. Потери при прокаливании высушенной пробы цементного камня определяют химически связанную (неиспаряемую) воду.

Цементный камень, являющийся минеральным клеем, скрепляющим зерна заполнителя, должен обладать достаточной собственной прочностью и адгезией, т. е. хорошо сцепляться (срастаться) с зернами заполнителя. Эти свойства цементного камня зависят от качества и количества новообразований, объема и характера пор.

Коррозия цементного камня.

Бет соор могут разруш-ся под действ.прир.вод. Разруш. нач-ся с прир. камня структурные составляющие кот или раствор. или вступают в хим. взаимодейств. с солями и кослотами содерж-ся в минерализ.воде.Образующ. новые хим. соед. или легкорастворимы в воде или же кристаллиз-ся в цем.камне со значит.увелич.объема приводящим к возникн.внутр.напряж.и к разруш.бетона.Разруш.цем. камня происх. под воздейств.физ. и хим. факторов.Темпер.морозост.камня опр наличие в нем минерала С, А. По аагресс.действию на цем.каменьприр.воды подразд.на мягкие, содерж.агрессив.среду, содерж.сульфаты, содерж.повыш.кол-во солей магния и содерж.свобод.кислоты.Коррозия мягкими водами. В мягких водахсоли кальция и магния присутствуют в незначит.кол-ве, поэт.способны раствор.Са(ОН)2 образ. кристаллич.сросток цем. камня что приводит к его разруш. Коррозия водами содерж.сульфаты.Разруш.бетона на ПЦ водами содерж.сульфаты выз-ся след. причинами: 1)гидрат окиси кальция Са(ОН)2 вступает с сульфатами в обмен реак.Образ-ся гипс реагирует с гидроалюминатом кальция нах-ся в нем камне.Образ.нового соед.гидросульфатоалюмината кальция сопровожд-ся значит.увелич.объема ТВ.фазы цем.камня что приводит к возникн.в нем внутр.-х напряж. и в дальнейшем к разруш.бетона.2)при дост-но высокой концентрации сульфатов в агрессивных водах в порах бетона в рез-те обмен.-х реак.образ-ся гипс.Разруш.цемент.камня вызыв-ся кристаллизац.-м давл.растущих кристаллов двуводного гипса. Магнезиальная коррозия. Труднораствор.гидрат окиси магния осаждается в порах бетона а СаС12вымыв-ся что приводит к разруш.цем.камня. Коррозия водами содерж.свобод к-ты. Приналичии в воде свобод.к-т растворение Са(ОН)2значит ускор-ся т.к.кроме физ.раствор.при этом происходит хим.взаимодейств.С кислотной коррозией цем.камня сущ-т меры борьбы, так для предотвращения коррозии в состав Ц вв спец.гидравл.добавки сост из аморфного кремнезема кот. связ-т выделяющ.при тв Са(ОН)2в нераств проч соед.Для борьбы с сульфат коррозией огранич-т до мин.содерж.минерплов СА а стадии пласт сост теста.Общая мера борьбы явл. исп.технол.премов позвол.получить плотный малопористый цем.камень.

ПЦ не всегда удовл. отд. спец. требованиям, ктр. предъявл. к бетонам стр. р-рам при различных условиях их применения. Поэтому промышл. выпуск. некотр. виды ПЦ: сульфатостойкий с умерен. экзотермией, быстротверд., гидрофобный, пластифицир, и др. Гидрофобный ПЦ изготавл. вводя при помоле клинкера 0.1-0.2% гидрофобизирующих добавок. Эти в-ва адсорбируются на частицах Ц образуют тончайшую мономолекулярную т.е.толщиной в одну молекулу, оболочку. Но эта тончайшая оболочка придаёт Ц особые с-ва. В этом сущность гидрофобизации Ц как метода позволившего в определ. степени управлять св-ми Ц в отнош дейст воды на различных этапах его использ. Этот Ц при перевозках и хранении в очень влажных условиях не портится. Поверхностно активные в-ва содерж в нем оказывают пластифицир действие на БС, а также снижается водонепрониц и повыш корозестойкость и морозост. бетона. Пластифицир ПЦ получают вводя при помоле клинкера около 0.25% сульфитно-спиртовой барды от веса Ц. Это поверхностно-активные в-во пластифицир БС, позволяет внизить В/Ц отношение без ухудшения подвижности смеси и в ряде случаев даёт возможн снизить расход Ц. Вместе с тем повышается морозостойкость отвердевшего бетона. Гидрофобно-пластифицирован.ПЦ получают совместным помолом ПЦ-го клинкера, природного гипса и спец. синтетич добавок.В сравнении с обычным ПЦ применен. этого Ц позволяет уменьшить расход Ц из-за лучшей удобоукладываемости смесей, а также повысить долговечность бетона.

ПЦ не всегда удовл. отд. спец. требованиям, ктр. предъявл. к бетонам стр. р-рам при различных условиях их применения. Поэтому промышл. выпуск. некотр. виды ПЦ: сульфатостойкий с умерен. экзотермией, быстротверд., гидрофобный, пластифицир, и др. Сульфатостойкий ПЦ изготавливают из клинкера нормированного минералогич состава: в клинкере д.б. не более 5% трёхкальц. алюмината и не более 50% трёхкальц. силиката. Низкое предел. содерж. трёхкальц. алюмината требуется потому что сульфат коррозия развивается в рез-те взаимодейст. сульфатов нах-ся в с окруж среде с трёхкальц. гидроалюминатом цем камня. Если в цем камне гидроалюминат присутствует в малом кол-ве, то образ. небольшое кол-во гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не опасен т.к.распредел. в порах бетона вытесняя оттуда воздух или воду и внутрен. напряж. в бетоне не вызывает. В небольших кол-ах гидросульфоалюминат кальция даже иногда полезен т.к. уплотняет бетон. В клинкере сульфатостойкого ПЦ огранич даже содерж. трёхкал. силиката для уменьшения величины тепловыделения Ц. Поэтому сульфатост. ПЦ обладает повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией т.е. качествами необходимыми при изготовл. бетонов в условиях сульфатной агрессии. Этот ПЦ выпускают двух марок 300 и 400.

Активными минеральными добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравлическими добавками) содержат диоксид кремния в аморфном, а следовательно, в химически активном состоянии и способны поэтому взаимодействовать с Са (ОН)2, образуя гидросиликаты кальция.

Активные минеральные добавки могут быть природными (естественными) и искусственными. В качестве природных активных добавок широко используют осадочные горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы – глиежи), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс). Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности. быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелиновый) шлам – отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80% минерала белита (двукальциевого силиката); зола-унос – отход, получаемый при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими устройствами. Использование отходов промышленности для выпуска вяжущих веществ. имеет большое народно-хозяйственное значение.

Активная минеральная добавка химически связывает растворимый в воде гидроксид кальция, выделяющийся при твердении портландцемента, при этом повышается плотность цементного камня, возрастает его сопротивление коррозии. Поэтому активные минеральные добавки применяют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов. Некоторые из них используют для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе. Портландцемент, содержащий активную минеральную добавку в количестве до 5 % и 10 – 20-% (массы цемента), имеет те же марки, что и портландцемент, и близок к нему по другим свойствам.

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20 и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа, глиежа или топливной золы) не менее 25 и не более 40%. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает Са(ОН)2, образующийся при взаимодействии алита с водой:

В ходе этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидросиликат кальция. В результате значительно возрастает стойкость бетона к коррозии первого вида – выщелачиванию Са(ОН)2. Пуццолановый портландцемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводных и подземных частей сооружений). На воздухе бетон на пуццолановом портландцементе дает большую усадку и в сухих условиях частично теряет прочность. Кроме того, бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Пуццолановый портландцемент твердеет медленнее, чем портландцемент, в особенности при низких температурах, поэтому его не следует применять при зимних бетонных работах. Он обладает сравнительно небольшим тепловыделением, а поэтому его часто используют для бетонирования внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзови т. п.).

Шлакопортландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменното (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускаются раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21 и не более 80% (массы цемента). Допускается замена до 10 % шлака трепелом или другой активной минеральной добавкой.

Доменные шлаки по своему химическому составу напоминают цементный клинкер. В них преобладают оксиды, %: СаО 30 – 50; SiO₂ 28 – 30; А1₂0з 8 – 24; МnО 1 –3; МдО 1 – 18; их общее содержание составляет 90 – 95 %. Гидравлическая активность шлаков характеризуется модулями основности (М,) и активности (М,).

Модуль основности- – отношение содержащихся в шлаке основных оксидов к сумме кислотных. В зависимости от модуля основности различают основные шлаки; их М, => 1, и кислые, имеющие М< 1. Более активные – основные шлаки.

Гидравлическая активность доменных шлаков возрастает при увеличении модуля активности. Шлак, применяемый в качестве добавки к цементу, обязательно подвергается быстрому охлаждению водой или паром. Эта операция называется грануляцией, так как в процессе быстрого охлаждения шлаковый расплав распадается на отдельные зерна (гранулы). Быстрое охлаждение препятствует кристаллизации шлака и он переходит в стеклообразное и тонкозернистое химически активное состояние. Поэтому гранулированный шлак, являющийся активным компонентом шлакопортландцемента, взаимодействует с гидроксидом кальция и образует низкоосновные гидросиликаты Сао-%02 2, 5 Н~О и гидроалюминаты 2СаО-А1~Оз 8Н~О кальция. Процесс твердения шлакопортландцемента значительно ускоряется при тепловлажностной обработке, поэтому его эффективно применять в сборных изделиях, изготовляемых с пропариванием.

Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)2 повышает стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента в 2 – 2, 5 меньше, чем портландцемента, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется для надземных, подземных и подводных частей сооружений. Стоимость его на 15 – 20 % ниже стоимости портландцемента. Однако шлакопортландцементу присущ тот же недостаток, что и пуццолановому портландцементу – он медлеино набирает прочность в первое время твердения, в особенности при пониженных температурах. Этот недостаток устраняется в быстротвердеющем шла- копортландцементе, который обладает более интенсивным нарастанием прочности, чем обычный шлакопортландцемент. Обычный шлакопортландцемент имеет марки ЗО0, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент марки 400 за 3 сут твердения должен приобрести предел прочности при сжатии не менее 20 МПа, при изгибе – не менее 3, 5 МПа. Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепловлажностной обработки.

Известково-шлаковый цемент:

Получают на основе смеси извести (5-8℅), шлака(92-95℅) и 7℅ воды. Процесс гашения осуществляется силосным способом. Изделия прессуют под давлением 150-200 и отправляют в автоклав; средняя плотность = 1400-1600 кг/м3, коэффициент теплопроводности = 0, 5-0, 6, прочность на сжатие = 25, 75, 50; применяется в малоэтажном строительстве.

По минеральному составу и техническим свойствам такой цемент сильно отличается от портландцемента. Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Однокальциевый алюминат СаО А1₂0₃ определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. В небольших количествах в нем также содержатся другие алюминаты кальция (СаО-2А1₂0₃) и алюмосиликат кальция – геленит 2СаО А1₂0₃SiО₂. Силикаты кальция представлены небольшим количеством белита.

Для получения клинкера глиноземиетого цемента сырьевую смесь, составленную из известняка СаСО₃ и боксита А1₂0₃ пH ₂ О, подвергают спеканию (при температуре около 1300'С) или плавлению (при 1400'С)'. Глиноземистый клинкер размалывается труднее, чем клинкер портландцемента, поэтому на помол затрачивается больше электроэнергии. Кроме того, бокситы представляют собой ценное сырье, используемое для производства алюминия. Эти и другие обстоятельства повышают стоимость глиноземистого цемента и ограничивают его выпуск. Сырьевая база для выпуска глиноземистого цемента может быть расширена путем использования некоторых отходов промышленности, содержащих в своем составе глинозем. В СССР разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и металлического лома. При этом доменная печь одновременно выдает чугун и шлак, представляющий собой клинкер глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью, если он твердеет при умеренной температуре (не выше 25'С), поэтому глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке. В процессе твердения глиноземистого цемента образуется высокопрочное вещество – двухкальциевый гидроалюминат:

Двухкальциевый гидроалюминат выделяется в виде пластинчатых гексагональных кристаллов, а гидроксид алюминия представляет гелевидную массу. Если же температура бетона превысит 25 – 30'С, то наблюдается переход двухкальциевого гидроалюмината в кубический трехкальциевый гидроалюминат ЗСаО А120з 6Н2О, который сопровождается возникновением внутренних напряжений в цементном камне и понижением прочности бетона в 2 – 3 раза.

Замечательным свойством глиноземистого цемента является его необычно быстрое твердение. Марки глинозе мистого цемента, определяемые по результатам испытания образцов 3-суточного возраста: 400, 500 и 600. Как известно, портландцемент набирает такую.прочность только через 28 сут нормального твердения.

При столь быстром твердении глиноземистый цемент обладает нормальными сроками схватывания, почти такими же, как и портландцемент. Начало схватывания глиноземистого цемента должно наступать не ранее чем через 30 мин (портландцемента не ранее чем через 45 мин), а конец – не позднее чем через 12 ч от начала затворения.

Тепловыделение глиноземистого цемента при твердении примерно в 1, 5 раза больше тепловыделения портландцемента (250 – 370 кДж/кг).

В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержится Са (ОН)2 и трехкальциевого шестиводного гидроалюмината (если температура твердения не превышает 25'С). Этим объясняется высокая коррозионная стойкость бетона на глиноземистом цементе в сульфатных, морской и углекислой водах. Сильные кислоты разрушают глиноземистый цемент так же, как и концентрированные растворы щелочей.