Kts23.ru

АЗС оборудование
10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Саморасширяющиеся цементы – специальные строительные смеси

Саморасширяющиеся цементы – специальные строительные смеси

понятие расширяющихся цементов

Основными вяжущими материалами в строительстве являются цементы. Наибольшее распространение получили композиции на основе портландцемента. Несмотря на широкую популярность, иногда их использование нежелательно – дефекты в виде микро- и макротрещин вызывают деформацию и усадку конструкции. Саморасширяющиеся цементы относятся к специальной разновидности вяжущих смесей, не имеющих таких негативных качеств.

Классификация и свойства

Нормальная усадка портландцемента (уменьшение линейных размеров) достигает до 2 мм/м изделия. Пока смесь влажная, её габариты увеличиваются за счет поглощённой воды. Непосредственная усадка происходит при высыхании цементного раствора на воздухе на третьей неделе затвердевания.

В зависимости от состава и требуемых характеристик, материал подразделяется на следующие виды:

  1. безусадочные цементы – расширение равно последующей усадке, что приводит к постоянству размеров;
  2. расширяющиеся цементы – усадка в сухом виде меньше, чем начальное расширение, на 5-6 мм/м готового изделия;
  3. напрягающий цемент – представляет собой расширяющуюся разновидность, которую используют в производстве железобетонных конструкций.

Принцип действия напрягающего цемента основан на механическом взаимодействии бетонного раствора и металлической арматуры. Железобетонный каркас при заливке расширяющейся смеси подвергается растягиванию. Прочность арматуры препятствует дальнейшему натяжению и останавливает расширение цементной смеси.

Такое взаимодействие приводит к одновременному растяжению металлического каркаса и остановке расширения. Арматура стремится сжаться, а бетон – расшириться. Это держит всю конструкцию в напряжении и увеличивает прочность в 1,5-2 раза. Сравнение динамики усадки обычного, безусадочного и расширяющегося цемента показано на рисунке 1.

Рис. 1. Динамика усадки цементов. Обозначения: «1» — обычный портландцемент; «2» — безусадочный цемент; «3» — расширяющийся цемент:

Состав и производство

Различные сферы применения определяют строительные и эксплуатационные параметры материалов. Для их достижения используются различные композиционные схемы производства, включающие широкий ряд компонентов. Рассмотрим принципиальные составы саморасширяющихся цементов.

Составы на основе портландцемента

Существуют композиции для производства обычных саморасширяющихся и напрягающих цементов.

Различия заключаются в составе, который обуславливает параметры схватывания:

  • 65-75 % портландцемента, 6-10 % гипса, 15-25 % высокоглиноземистого шлака. Высокое содержание расширяющегося связующего способствует увеличению скорости схватывания (начало – через 30 минут, окончание – через 4-6 часов после приготовления раствора). Быстрый рост механических напряжений позволяет применять такие составы для производства напрягающих цементов. С увеличением содержания гипса скорость схватывания уменьшается. Это делает возможным применение смесей в бытовых целях (обмазка стыков, штукатурка и др.);
  • 94-95 % портландцемента, 0,1-0,2 % полимерной добавки, 5-6 % негашеной извести. Принцип действия заключается в образовании мельчайших пузырьков газа, сопутствующих гашению извести при добавлении воды. Изначальное расширение такого цемента будет высоким, однако последующая усадка возвращает объём к исходному состоянию. Подобный состав применяется для безусадочных растворов, используемых для заделывания стыков между плитами железобетонных конструкций. Ещё одним направлением является метод «тихого взрыва» (см. ниже), применяющийся при добыче камней;
  • варианты смесей из портландцемента, гипса и других минеральных добавок. В качестве замены высокоглиноземистому шлаку может использоваться алунит – смешанный основной сульфат кальция и алюминия. Дополнительным компонентом, увеличивающим расширение, является негашеная известь.
Читайте так же:
Рецепт от тараканов с цементом

Составы на основе глиноземистого цемента

К ним относятся би-, три- и более компонентные смеси, обязательно содержащие глиноземистый цемент (продукт обжига и помола боксита и известняка) и обводненный сульфат кальция (гипс).

Отличительной особенностью такого цемента является очень высокая скорость схватывания (начало – от 10 минут, завершение – 1 час после приготовления смеси). Для регулирования скорости затвердевания применяют добавку буры или уксусной кислоты.

Гипсоглиноземные цементы применяются для обработки швов и пористых поверхностей, обеспечивая высокую гидроустойчивость. Подобранные безусадочные композиции могут использоваться для обмазки стыков труб, выдерживая давление воды до 10 атм. Преимуществом таких смесей перед портландцементом является более высокая (в 10-20 раз) схватываемость со старым раствором конструкции.

Производство расширяющихся цементов заключается в смешивании подробленных до пылеобразного состояния компонентов или совместном дроблении их смеси. При бытовом производстве саморасширяющихся составов используется смесь портландцемента, гипса и негашеной извести. Полученная композиция применяется для гидроизоляции швов между строительными блоками.

Требования к цементам и методы контроля качества устанавливаются стандартом ГОСТ 30515-97. Ряд специфических параметров может регулироваться отраслевыми нормативными документами и техническими условиями.

Основная масса саморасширяющихся цементов относится к маркам 400, 500 и 600, выдерживая давление не менее 40, 50 и 60 МПа/см2 соответственно. Напрягающие цементы являются наиболее прочными (марка 600).

Расширяющиеся и безусадочные цементы

Твердение всех гидравлических вяжущих веществ в воздушной среде сопровождается уменьшением объема цементного камня (усадкой). Усадочные деформации могут привести к образованию трещин в бетонах, что нарушает монолитность конструкций и снижает их долговечность. Для расширяющихся и безусадочных цементов характерно равномерное приращение объема цементного камня в начальный период твердения, что компенсирует усадочные явления. Линейное расширение у расширяющихся цементов обычно составляет 0,3. 1 %, у безусадочных — 0,01 . 0,1 %.

Многочисленные виды расширяющихся цементов, в разработку которых большой вклад внесли советские ученые (В. В. Михайлов,, Б. Г. Скрамтаев, И. В. Кравченко, П. П. Будников и др.), представляют собой смешанные цементы, состоящие из основного вяжущего вещества (глиноземистый или портландцемент) и компонентов, обеспечивающих увеличение объема цементного камня в начальный период твердения (в большинстве случаев гипс, высокоосновные гидроалюминаты кальция, глиноземистые шлаки).

Наибольшее применение в нашей стране нашли следующие расширяющиеся цементы: на основе глиноземистого цемента — водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ), гиперглиноземистый цемент; на основе портландцемента— расширяющийся портландцемент (РПЦ), а на основе портландцемента и глиноземистого цемента— напрягающий цемент (НЦ).

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают смешиванием или совместным помолом глиноземистого цемента (70%), полуводного гипса (20%) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция 4СаО-А12О3-13Н2О (10%).

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) состоит из тех же компонентов, что и ВРЦ, но взятых в других соотношениях. Эти цементы быстро схватываются (начало схватывания — несколько минут, конец—• не позднее 5. 10 мин) и быстро твердеют, достигая к 3 сут 60. 80 %-ной марочной прочности. Они образуют цементный камень высокой водонепроницаемости (выдерживает давление воды до 0,7 МПа), за что и получили второе название водонепроницаемых цементов. Водонепроницаемые расширяющиеся и безусадочные цементы применяют для заделки и гидроизоляции швов тюбингов, раструбных труб, стыков и трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, подливок под машины и фундаментных болтов и т. п. Нельзя применять эти цементы в конструкциях, эксплуатируемых в среде с недостаточной влажностью или при температуре более 80 °С.

Читайте так же:
Приготовление цементного раствора м300

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают из (% по массе): портландцементного клинкера — 58. 63, высокоглиноземистого доменного шлака — 5. 7, двуводного гипса — 7. 10 и активной минеральной добавки — 20. 25, которые совместно размалывают в тонкий порошок— цемент. РПЦ характеризуется более быстрым нарастанием прочности, чем портландцемент, особенно при кратковременном пропаривании изделий, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня до 1,2 МПа и более. Применяют РПЦ там же, где и другие расширяющиеся цементы, а также в производстве сборных железобетонных изделий, что позволяет сократить время тепловой обработки до 4. 6 ч.

Напрягающий цемент (НЦ) изготовляют на основе клинкеров портландцемента (65. 70%) и глиноземистого цемента (16. 20%) с добавлением двуводного гипса (14. 16%) путем совместного помола до удельной поверхности не менее 3500 см2/г.

Напрягающий цемент быстро схватывается (через 2. 7 мин) и быстро твердеет, приобретая через сутки нормального твердения прочность до 20 МПа. Характерной особенностью этого цемента являются не только значительная величина, но и большая энергия расширения, обеспечивающие самонапряжение камня до 3. 4 МПа. Это свойство НЦ позволяет использовать его для изготовления так называемых самонапряженных железобетонных конструкций, в которых натяжение арматуры возникает при расширении твердеющего цемента. При этом арматура может получить двух- и трехосное напряжение, чего трудно добиться обычными приемами натяжения арматуры.

Напрягающий цемент рекомендуется применять для изготовления напорных труб и других тонкостенных железобетонных изделий и конструкций с напряженной арматурой.

Чем хорош глиноземистый расширяющийся цемент?

Глиноземистый расширяющийся цемент (гипсоглиноземистый) относится к специальным видам цемента и является разновидностью глиноземистого цемента. В общем случае гипсоглиноземистый расширяющийся цемент состоит из 70% тонкодисперсного (измельченного) доменного шлака и 30% тонкодисперсного гипсового камня.

Глиноземистый расширяющийся цемент

Преимущества

  • ЖБИ и конструкции из бетона на основе расширяющегося цемента обладают уникальной способностью схватываться и твердеть на открытом воздухе, под слоем воды и комбинированно: на открытом воздухе, в воде или наоборот;
  • В соответствии с названием смеси на основе расширяющегося цемента под слоем воды твердеют с нулевой усадкой, а на открытом воздухе с усадкой на 50-100% меньшей, чем смеси на основе обычного глиноземистого цемента. В связи с этим для получения нулевой усадки, бетонные конструкции, находящиеся на открытом воздухе нуждаются в течение 72-168 часов в сильном увлажнении;
  • Быстрый набор прочности. Бетоны на гипсоглиноземистом цементе через 24 часа после замешивания набирают до 43% марочной прочности, после 72 часов – 85% марочной прочности. То есть прочность, которую бетоны на основе портландцементов набирают только после 28 суток (672 часа);
  • Более высокая огнестойкость, атмосферная и морозостойкость по отношению к портландцементам;
  • Возможность проведения бетонных работ в условиях низких температур до минус 35 градусов Цельсия;
  • Хорошая стойкость к сульфидно-сульфатным средам.
Читайте так же:
Приготовить раствор цементный для бассейна

Недостатки

Наряду с уникальными свойствами, цемент глиноземистый расширяющийся имеет ряд недостатков, в числе которых:

  • Относительно высокая стоимость. Средняя стоимость отечественного гипсоглиноземистого цемента находится в пределах от 1200 до 1500 рублей за мешок весом 50 кг, в то время как цена на 50 кг мешок обычного портландцемента М500 находится в рамках от 190 до 250 рублей в зависимости от поставщика;
  • Узкоспециальность применения;
  • Огромное количество контрафакта.

Технические и потре6бительские характеристики растворов на основе гипсоглиноземистого связующего

ХарактеристикиПоказания
Предел прочности на сжатие через 72 часа после затворения280 кг/см2
Среднее время начала схватывания10 минут
Среднее время окончания схватывания240 минут (6 часов)
Расширение цементного образца после 72 часовmin 0.1%, max 0,7%

Область применения

Бетоны и растворы на основе гипсоглиноземистых цементов используются для следующих строительных и ремонтных работ:

  • В метростроении: гидроизоляция тоннелей, омоноличивание, ремонт старых конструкций, заделка швов;
  • Возведение емкостей, заделка швов и герметизация раструбов водопроводов работающих под давление до 10 кгс/см2;
  • Возведение гидросооружений;
  • Ликвидация аварий и пробоин;
  • Производство специальных сухих строительных смесей.

Особенности применения

  • Примерный состав 1 м3 бетона на основе гипсоглиноземистого цемента: глиноземистый расширяющийся цемент – 0,52 тонны, песок – 0,64 тонны, гранщебень фракцией 20-40 мм – 1,050 тонны, вода – 200 литров;
  • При использовании расширяющегося бетона для ремонта раковин и местных протечек в старых конструкциях из бетонов на портландцементе необходимо: тщательно очистить ремонтируемый участок от размягченного или поврежденного бетона, сделать насечки на поверхности, обильно смочить водой и тут же нанести на поверхность гипсоглиноземистый раствор;
  • Для затворения бетонов и растворов на расширяющемся связующем нельзя использовать: морскую воду, сточные воды и воду содержащую сахар, соль, масло и прочие примеси;
  • В связи с короткими сроками схватывания, следует через каждые два часа очищать инструмент и оборудование, контактирующее с бетоном от твердеющих остатков;
  • Для получения нулевой усадки следует обеспечить правильный уход за возведенной конструкцией: через 6 засов после заливки, ЖБИ вместе с опалубкой обильно поливают водой, через 24 часа опалубку удаляют и обильно поливают водой само сооружение. При этом незащищенные опалубкой поверхности должны быть закрыты влажной мешковиной или тряпками, которые по мере подсыхания следует регулярно увлажнять;
  • Наружные и внутренние поверхности опалубки под заливку ЖБИ необходимо обильно увлажнить, а гадкую поверхность бетона прилагаемых друг к другу деталей предварительно насекают, очищать и обильно увлажнять.

Отечественные производители гипсоглиноземистого цемента: ООО «БашЦемент» (г. Уфа), ОАО Пашийский металлургическо-цементный завод (г. Пашия), ОАО Кузнецкий цементный завод (г. Новокузнецк). Форма фасовки и отгрузки: 45 и 50 килограммовые бумажные мешки и МКР (биг-бены) массой 1 тонна.

Глиноземистый цемент как альтернатива портландцементу

Глиноземистый цемент представляет собой порошок темного оттенка (реже — серо-зеленого), обладающий вяжущим свойством с быстрым схватыванием. Изделия, выполненные из этого материала, являются водонепроницаемыми, огнестойкими и отлично сопротивляются агрессивным средам.

Читайте так же:
Цементный раствор для проливки керамзита

Для производства этого материала используют рецепт, который предусматривает соединение в определенных пропорциях: оксидов алюминия, кальция, кремния и железа. Основным веществом является оксид алюминия, содержащийся в смеси в объеме от 30 до 50%.

глиноземистый цемент

Помимо указанных ингредиентов, в состав цемента входят геленит и двухкальциевый силикат.

Глиноземистые составы обладают рядом исключительных свойств:

  • способность использования растворов при отрицательных температурах;
  • способность без ущерба выдерживать воздействие агрессивной среды;
  • высокая скорость схватывания раствора и набора расчетной прочности;
  • образование высокопрочного монолита;
  • огнеупорность.

глиноземистый цемент описание

Преимущества и недостатки

  • изделия из этого материала не подвержены коррозии и отлично сопротивляются воздействию агрессивных сред;
  • материал обладает повышенной морозоустойчивостью;
  • скорость схватывания и полного набора прочности значительно превышает такие же показатели для обычного портландцемента;
  • отличная адгезия с металлом, что позволяет эффективно защищать армирующие сетки в бетонных изделиях и закреплять закладные детали или анкера в бетонные элементы;
  • отличное сопротивление воздействию высоких температур и открытому огню;
  • разновидности глиноземистых цементов (высокоглиноземистый и расширяющийся) применяются для выполнения сложных работ, которые невозможно выполнить другими средствами.
  • повышенные требования к оборудованию, которое используется для производства данного материала и самому процессу получения сырья, что отражается на высокой цене глиноземистых цементов;
  • особенность данного материала при наборе прочности выделять тепловую энергию не позволяет использовать растворы для заливки крупных объемов — при попытке залить большую площадь, происходит неравномерное схватывание материала, что приводит к разрушению его целостности;
  • с процессом выделения тепла связано еще одно ограничение использования глиноземных составов — нельзя применять раствор при температуре более +30°С;
  • изделия из этого цемента не могут сопротивляться воздействию щелочной среды и разрушаются.

Отличия от портландцемента

Основное назначение портландцемента и глиноземистого цемента совпадает – эти материалы предназначены для скрепления отдельных элементов конструкций, заделки отверстий и образования монолитного основания, но из-за разницы в составе, существуют заметные отличия:

  • При наборе прочности глиноземистого цемента происходит реакция, которая стимулирует выделение тепла. Этот процесс может длиться почти сутки;
  • Плотность монолита из глиноземистого материала гораздо выше, чем у стандартного цемента;
  • Цемент глиноземистый ГЦ 40 (самая низкая марка) обладает более высокими водонепроницаемыми свойствами, чем портландцемент М400;
  • В отличие от стандартного материала, монолит, образованный из рассматриваемого вида цемента, хуже сопротивляется воздействию щелочи;
  • Главное отличие – время набора прочности. Глиноземистые составы твердеют в течение полусуток, а окончание процесса происходит через трое суток. Для обретения расчетной прочности стандартного материала необходимо 28 дней.

прочность бетонов

Область применения

Для выполнения работ, с которыми не может справиться традиционный цемент, используют глиноземистый. Свойства и области применения этого материала связаны со следующими процессами:

  • восстановление и ремонт отдельных элементов гидротехнических объектов;
  • устранение аварийных протечек на судах;
  • гидроизоляция скважин, используемых при добыче нефти;
  • работы, связанные с необходимостью получения быстрого твердения раствора и обретения прочности;
  • заливка конструкций, эксплуатация которых происходит в условиях агрессивных сред (кроме щелочных);
  • в качестве ускорителя процесса набора прочности в обычных бетонных смесях, а также для придания им повышенной морозоустойчивости и гидрозащиты;
  • глиноземистый расширяющийся цемент требуется для формирования герметичных бесшовных конструкций;
  • надежное укрепление закладных деталей и анкеров;
  • обеспечение антикоррозийной защиты арматурной сетки;
  • возведение емкостей большого объема для хранения агрессивных материалов;
  • устройство огнеупорных сооружений;
  • устранение аварийных протечек на водопроводных и канализационных сетях.
Читайте так же:
Расход цемента при полусухой стяжке

Технические характеристики

При выработке глиноземистых смесей, производители руководствуются требованиями ГОСТ:

  • ГОСТ 11052-74 регулирует цемент гипсоглиноземистый расширяющийся. Технические характеристики данного материала зависят от пропорции бокситов, в данном случае — до 55%;
  • Обычные глиноземистые составы марок 40, 50 и 60, а также высокоглиноземистый цемент, производят на основании ГОСТ 969-91. Содержание бокситов колеблется от 35% для стандартных типов материала и до 82% для цементов с повышенным содержанием бокситов в формуле смеси.

В зависимости от марки цемента, материал должен соответствовать следующим параметрам:

  • прочность при сжатии — от 22,5 до 32,4 МПа в течение первых 24 часов;
  • начало схватывания состава —от 30 до 45 минут;
  • конец твердения наступает от 10 до 15 часов;
  • огнеупорность — от 1580 до 1750°С;
  • начало схватывания высокоглиноземистых марок наступает раньше, но набор прочности длится дольше;
  • разновидности, относящиеся к расширяющимся составам, не дают обычной усадки, а наоборот — происходит увеличение объема в пределах 1%;
  • один кубометр сухого цемента весит 0,85-1,1 тонны.

характеристики

Технология получения

Производство глиноземного цемента осуществляется двумя способами:

  • Методом плавления. В этом случае получение требуемого материала происходит в результате плавления в специальных барабанах шихты. Процесс происходит при определенных значениях температуры, так как этот показатель является самым важным в технологии. Обожженное сырье измельчают до получения мелкого порошка и упаковывают в пластиковые мешки.
  • Методом спекания. Особенность данной технологии заключается в изначальном измельчении сырья до порошкообразного состояния и последующего обжига в печи. Этот способ более быстрый, но качество цемента будет несколько ниже, чем при первом варианте изготовления.

Качество цемента зависит от тонкости помола, которую может обеспечить производитель. Более мелкие частицы лучше схватываются при приготовлении раствора и обладают более высокими прочностными характеристиками.

изготовление методом спекания

Применение в домашнем строительстве

Глиноземистый цементный состав показан к применению в частном домостроении, в частности его используют для оборудования печей и каминов, для устройства дымоходов, в качестве связующего раствора при возведении стен подвалов и погребов.

Перед тем, как разводить смесь для работы, следует изучить инструкцию и постараться тщательно перемешать раствор в короткие сроки, так как глиноземистые составы очень быстро схватываются.

марки глиноземистого цемента

Домашнему мастеру следует помнить, что на строительных рынках часто можно встретить некачественный или даже поддельный продукт, поэтому, во избежание проблем, следует поинтересоваться у продавца о наличии сертификата, и проверить вес упаковки на соответствие заявленному.

Предпочтение рекомендуется отдавать проверенным маркам: Secar, Cimsa Isidac, ГГЦР.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector