Пределы прочности прн изгибе и сжатнн для портландцементов различных
марок
Наименование портландцементов
Предел прочности при изгибе кгс!см- не менее для цементов марок
Предел прочности при сжатии кгссм не менее для цементов марок
Портландцемент, плас-
тифицированный и гидро-
фобный портландцементы
Сульфатостойкий порт-
ландцемент и с умерен-
ной экзотермией .....
Шлакопортландцемепт
и пуццолановый порт-
ландцемент .......
Сульфатостойкий пуц-
цолановый портландце-
мент ...........
условий их удобоукладываемости при виброуплотнении. В заводских условиях производства сборных железобетонных изделий В/Ц обычно равно 0,4-€,5, снижаясь в отдельных случаях до 035; бетонная смесь для монолитных конструкций имеет более высокую величину водоцементного отношения, достигающую иногда до 0,7-€,75.
Определение активности цемента в пластичных oi6pia3iuax с водоцементным отношением не менее 0,4 ближе отвечает условиям использования .цемента в бетонах. Это значительно упрощает проектирование состава бетона заданной прочности.
Таковы в общих чертах основные причины отказ.а от многолетней методики определения активности цемента на образцах из раствора жесткой консистенции и перехода на испытание в пластических растворах.
Величина отношения активности цемента, полученной в пластичных растворах ?пласт и жестких растворах жестк, в среднем составляет для портландцементов 0,80, а для пуццолановых портландцементов и шлакопортландцементов 0,70. Так, например, портландцемент марки 500, определенной в жестких рас-створах, покажет марку 400 (500-0,8) по новому методу испытания в пластических растворах.
Сроки схватывания портландцемента
Сроки схватывания портландцемента определяют на тесте нормальной густоты, т. е. определенной консистенции. Норм1аль-
пая .густота цементного теста характеризуется количеством воды (от веса цемента), потребной для получения теста стандартной консистенции.
Нормальную густоту цементного теста определяют при помощи прибора Вика. Он состоит из стержня, вертикально перемещающегося в направляющих и заканчивающегося металлическим .цилиндриком (пестик Тетмайера) диаметром 10 мм, длиной 50 мм. Вес стержня с пестиком должен быть равен 300±2г.
Тщательно перемешанное цементное тесто укладывают в металлическое или эбонитовое кольцо, установленное на стеклянную пластинку.
Кольцо с тестом устанавливают в приборе по центру с пестиком и доводят пестик до поверхности теста. Затем стержень с закрепленным в нем пестиком освобождают, и он под действием собственного веса начинает погружаться в .цементное тесто. За нормальную густоту цементного теста принимается такая, при которой пестик не доходит до дна кольца на 57 мм.
При определении сроков схватывания отвешивают 400 г цемента, затворяют его водой в количестве, соответствующем нормальной густоте, и перемешивают.
Сроки схв1атывания определяют также при помощи прибора Вика, но при этом пестик заменяют иглой диаметром 1,1 мм, длиной 50 мм. Для того чтобы вес подвижной части прибора при за.мене пестика иглой сохранялся постоянным и равным 300 г, на стержень устанавливает добавочный, груз весом 27,6 г. Тщательно перемешанное тесто укладывают в кольцо прибора, как указано в предыдущем опыте. Затем острие иглы доводят до соприкосновения с поверхностью теста, стержень освобождают и игла под весом стержня погружается в тесто.
Началом схватывания цементного теста считается время, прошедшее от начала затворения .цемента водой до того момента, когда игла не будет доходить до дна кольца на ;1-2 мм, а концом схватывания считается время от начала затворения цемента до момента, когда игла будет погружаться в тесто не более чем на 1 мм. Портландцемент должен иметь: начало схватывания не ранее 46 мин; конец схватыв1ания не позднее 12 ч.
Равномерность изменения объема портландцемента при твердении
Наличие в портландцементе свободной извести и окиси магния может повлечь образование трещин и искривление цементных образцов, что принято называть неравномерностью изменения объе.ма при твердении. Причиной этого является, как отмечалось, увеличение объема Са.О и MgO .при их взаимодействии
с водой (гашении) и появление в результате этого внутренних растягивающих напряжений в цементном камне, разрывающих или искривляющих образец.
Применяют два метода испытания цемента на равномерность изменения объема: кипячением и выдерживанием в автоклаве при давлении пара 20 ати. Кипячением испытывают портландцемент с содержанием окиси магния до 5%. Метод испытания в автоклаве применяют, когда содержание окиси магния в клинкере портландцемента превышает 5%. В этом случае установить вредное влияние окиси магния только кипячением не удается, так как она, будучи в клинкере сильно пережженной, при температуре кипячения (100°iC) гасится очень медленно. Температура насыщенного пара в автоклаве превышает 200°iC, процесс гашения в этих условиях резко ускоряется.
Испытание кипячением. Из приготовленного указанным.выше способом теста нормальной густоты отвешивают шесть навесок по 75 г и помещают каждую навеску в виде ша,рика на стеклянную пластинку, предварительно протертую машинным маслом. Затем пластинки встряхивают до расплыва шариков в лепешки диаметром 7-8 см и толщиной в середине около 1 см. Приготовленные таким образом лепешки хранят в течение 24±2 ч в ванне с гидравлическим затвором при относительной •влажности воздуха 100%. Затем их помещают в бачок с водой и кипятят в течение 4 ч. После этого лепешки в бачке охлаждают, извлекают .из воды и осматривают. Оставшиеся две лепешки хранят в течение 28 суток.
Цемент считают доброкачественным в отношенной равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешки нет радиальных, доходящих до краев трещин или сетки трещин, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешки. Трещины усыхания (в середине лепешки) допускаются.
Испытание в автоклаве. Две лепешки, выдержавшие испытание кипячением, помещают на решетку автоклава, предварительно на Г2-15% объема наполненного водой, но не доходящей до решетки; затем крышку автокл,ава закрывают, закручивая поочередно противоположные гайки, и включают электронагревательные приборы. Давление в автоклаве поднимают до 20±0,5 ат в течение 3/4-2 ч и поддерживают на этом уровне в течение 3 ч. Затем нагревательные приборы выключают и с помощью клапана давление за 1 ч доводят до наружного. .После остывания автоклава открывают его крышку и осматривают лепешки.
Тонкость помола портландцемента
Тонкость помола портландцемента может быть оценена двумя показателями: - .
количеством цемента в % от веса навески, проходящего через сито с определенным размером отверстий (метод ситового ан.ал.иза);
удельной поверхностью зерен -числом квадратных сантиметров поверхности зерен в 1 г цемента (метод воздухопроницаемости).
Эти два показателя связаны между собой: чем тоньше измельчен цемент, тем больше его пройдет через данное сито при рассеве и тем соответственно больше будет величина удельной поверхности.
Ситовый анализ. Для определения тонкости помола цемента методом ситового анализа отвешивают 50 г цемента, предварительно высушенного в сушильном шкафу в течение 1 ч при температуре 105-110° С, высыпают его на сито и закрывают крышкой. Сито применяют с сеткой № 008 по ГОСТ 3S84-53 (размер ячейки в свету 0,08 мм).
Сетка должна быть хорошо натянута и плотно зажата в цилиндрической обойме диаметром 10-.15 см. На ней не должно быть остатков цемента.
Цемент просеивают с помощью механического прибора либо вруч1ную. Просеивание считается законченным, когда в течение 1 мин сквозь оито при ручном просеивании проходит не более 0,05 г цемента.
По окончании просеивания взвешивают остаток на сите и вычисляют количество цемента в %, прошедшего через сито, по формуле
50-р 50
где 50 - исходная навеска цемента, г; р - остаток на сите, г. Цемент считается доброкачественным, если через сито № 008 проходит не менее 85% от веса пробы или остаток на сите не превышает 16%. Большинство заводских цементов имеет остаток на сите № 008 равный 8-12%.
Метод воздухопроницаемости. Этот метод основан на сопротивлении столбика из цементного порошка прохождению через него воздуха. Сопротивление оказывает поверхность цементных зерен, так как между поверхностью и движущейся струей воздуха возникают силы трения. Таким образом, чем больше поверхность цементных зерен, т. е. выше тонкость помола, тем выше суммарная величина силы трения и меньшую воздухопроницаемость покажет столбик цементного порошка. Для цементов отечественных заводов она равна 2500-3000 см1г.
В качестве прибора для определения удельной поверхности цемента применяют пневматический поверхностномер. Меходи-
ка определения удельной поверхности цемента приведена в ГОСТ 31060.
§ 5. РАЗНОВИДНОСТИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Наряду с обыкновенным портландцементом, пуццолановым •портландцементом и шлакопортландцементом промышленностью выпускаются их разновидности, отличающиеся некоторыми специфическими свойствами. Эти.ми разновидностями являются: быстротвердеющий портландцемент, сульфатостойкий, портландцемент с умеренной экзотермией, дорожный, тампонажный, белый, цветной, пластифицированный, гидрофобный и др.
По своему составу и основным физико-механическим свойствам разновидности портландцемента не имеют существенного отличия от обыкновенного. Однако им присущи некоторые специфические свойства, поэтому такие цементы относятся к специальным.
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обыкновенного более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. ГОСТ 1017(8-612 устанавливает требование, чтобы предел прочности образцов из раствора состава 1 :3 на быстротвердеющем цементе в возрасте трех суток был не менее: при сжатии - 250 кгс/см и при изгибе - 40 кгс1см.
Быстротвердеющий портландцемент можно получить либо с помощью более тонкого помола клинкера, либо применением клинкера определенного минералогического состава. Однако повышать тонкость помола цемента не выгодно, так как это влечет резкое снижение производительности помольного оборудования и увеличивает расход электроэнергии. Поэтому более выгодный путь .получения быстротвердеющего цемента - регулирование минералогического состава клинкера.
Цементы с высоким содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (не менее 60%) оказываются, как правило, быстротвердеющими. При этом содержание 3 СаО SiOa должно быть не менее 150-н52%, а ЗСаО vAlgOa -8-10%.
Способствует также ускорению твердения цемента в начальный период уменьшение содержания в нем активных минеральных добавок. Содержание последних в БТЦ не должно превышать 10% (в обыкновенном 15%); исключение составляют доменные гранулирова.нные шлаки, которые сами по себе обладают некоторыми вяжущими свойствами, а потому их содержание в БТЦ допускается увеличивать до 15%.
Сульфатостойкий портландцемент отличается более высокой стойкостью в сульфатных водах.
Причиной разрушения отвердевшего цемента в воде, содержащей растворенные сульфаты, является взаимодействие серно-
кислого кальция с трехкальциевым алюминатом клинкера по реакции, приведенной на стр. iie. Образующийся при этом гид-,росульфоалюминат кальция, называемый из-за своего разрушающего действия «цементной бациллой», значительно увеличивается в объеме ио сравнению с исходным трехкальциевым алю-.минатом. Это вызывает появление в цементном камне растягивающих напряжений и последующее его разрушение.
Таким образом, одним из основных путей получения сульфа-тостойкого цемента является уменьшение в клинкере трехкальциевого алюмината, а также четырехкальциевого алюм.оферри-та, образующего при взаимодействии с водой трехкальциевый гидроалюминат (см. стр. 18).
Снижает сульфатостойкость и водостойкость портландцемента высокое содержание в клинкере трехкальциевого силиката, который .при .гидратации выделяет легко растворимый гидрат окиси кальция. .По указанным причинам кдинкер сульфатостой-кого портландцемента должен содержать трехкальциевого силиката не более 50 %; трехкальциевого алюмината не более 5%, а сумма трехкальц1}ввого алюмината и четырехкальциевого алю-моферрита должна составлять не более 22%.
Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок - 300 и 400 (см. табл. 1). Введение активных минеральных добавок в этот цемент не допускается.
Пластифицированный .портландцемент отличается от обыкновенного способностью прИдавать бетонным смесям на этом цементе повышенную подвижность (текучесть), что обеспечивает их более легкую укладку и уплотнение при формовании бетонных изделий. Так как .подвижность бетонных смесей зависит в основном от содержания воды, то применение пластифицированного портландцемента позволяет у.меньшить водосодержаше смеси без изменения ее подвижности. Это в свою очередь позволяет сэкономить цемент, повысить прочность и морозостойкость * бетона.
Пластифицированный портландцемент получают введеНием при помоле обыкновенного портландцемента пластифицирующих поверхностно-активных ** добавок. В качестве поверхностно-активной добавки применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды (ОСБ), удовлетворяющей требования.м ГОСТ 85118-57.
Добавка вводится в сухом виде или в виде водного раствора в количестве 0,16-0,26% от веса цемента в пересчете на сухое
* Под морозостойкостью понимают способность материала сопротивляться попеременному замораживанию и оттаиванию в насыщенном водой состоянии. При замерзании воды в пора.х материала она увеличивается в объеме и разрушает стенки пор.
** Вещества, обладающие способностью понижать поверхностное натяжение воды, называются поверхностно-активными,
