Тема 4.4. Специальные вяжущие

Специальные виды цементов отличаются от портландцемента используемым сырьем, технологией изготовления и, как следствие, наличием специфических свойств. К этому классу относят глиноземистый, безусадочный, напрягающий, расширяющийся и шлакощелочной цементы.

Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов или высокоалюминатных шлаков и известняка при температуре 1500...1600 °С. Вследствие преобладания в его составе высокоактивных алюминатов кальция, цемент в первые сутки твердения набирает до 90 % марочной прочности, а спустя трое суток — марку 400, 500, 600. Применение этого гидравлического вяжущего приводит к высокому тепловыделению при твердении, морозо-, коррозионно- и термостойкости (до 1400 °С). Поэтому глиноземистый цемент используют при выполнении аварийных бетонных работ, получении долговечных конструкций, работающих в сложных условиях действия мороза и агрессивных сред, и жаростойких бетонов с температурой эксплуатации до 1200 °С. Этот цемент нельзя использовать при бетонировании в жарком климате, термообработке и возведении массивных монолитных конструкций из-за опасности растрескивания бетона.

В зависимости от соотношения компонентов составы на глиноземистом цементе с добавками гипса и гидроалюминатов кальция используют для получения безусадочного, напрягающего и расширяющегося цементов. Первый используют для омоноличивания стыков в крупнопанельном домостроении, второй — при получении труб и изготовлении емкостей для хранения жидкостей, третий — при производстве преднапряженных железобетонных конструкций, что связано со способностью многокомпонентного вяжущего при гидратации расширяться в свободном состоянии на 3...4 %. Если этот процесс происходит в замкнутом объеме, ограниченном формой, бетону передается определенное напряжение, что приводит его в сжатое (преднапряженное) состояние, позволяющее повысить его прочность на изгиб и растяжение.

Шлакощелочной цемент получают путем помола доменного шлака и щелочесодержащего компонента или затворением тонкомолотого шлака концентрированным щелочным раствором. При измельчении шлака возможно введение добавок стеклобоя (до 40 %) или глинистых материалов в естественном или обожженном состоянии (до 25 %). Вследствие высокой щелочности составы на этом гидравлическом вяжущем могут твердеть при отрицательных температурах, в автоклавах и пропарочных камерах нормального давления. Активность (марка) цемента составляет 400...1000 кгс/см2. Бетоны на этом цементе обладают повышенной водо-, морозо- и коррозионной стойкостью, а также способностью увеличивать прочность при эксплуатации во влажной среде, поэтому наиболее рационально применение их в дорожном и гидротехническом строительстве.

Согласно стандарту качество цементов оценивают по основным и рекомендуемым показателям.

К основным относятся:

• химический, вещественный и минералогический состав;

• предел прочности на сжатие и изгиб через 28 суток естественного твердения;

• нормальная густота цементного теста (НГ) — водоцементное отношение (%), при котором достигается нормируемая пластичность, необходимая для определения сроков схватывания и равномерности изменения объема;

• равномерность изменения объема в процессе гидратации;

• активность цемента при пропаривании (для портландцементов с минеральными добавками);

• удельная эффективная активность естественных радионуклидов.

К рекомендуемым относятся показатели общего характера (сроки схватывания, тонкость помола) и специального назначения (коррозионная стойкость, содержание свободного СаО, термостойкость, гидрофобность и т.д.).

На основании полученных результатов, которые должны соответствовать требованиям стандарта, цементу присваивают марку (М300, М400, М500, М600) - численно равную среднеарифметической величине предела прочности на сжатие (кгс/см²) с учетом прочности на изгиб, а также класс цемента по прочности на сжатие при гарантированной обеспеченности 95%, который должен быть соответственно равным 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 (МПа).

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите классификацию минеральных вяжущих веществ.

2. Кратко изложите технологию получения воздушной извести.

3. Из какого сырья, и какими способами получают строительный гипс?

4. Что такое портландцемент, и из каких сырьевых материалов его изготавливают?

5. Назовите виды коррозии цементного камня и меры борьбы с ней.

6. Кратко расскажите об отличительных особенностях различных видов цементов.