Нормальная густота цементного теста портландцемент

Нормальная густота цементного теста портландцемент

Сэндвич-панели производство и продажа

• Контакты:

• Материалы и комплектующие

Портландцемент

Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3 . 7 %), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10 . 15 %). Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75 % карбоната кальция (обычно известняка) и 25 % глины. Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера.

Химический состав портландцемента. Портландцемент характеризуется довольно постоянным химическим составом. Содержание основных составляющих окислов в нем колеблется в сравнительно небольших пределах, %: СаО (64 . 67), SiО 2 (19 . 24), А l 2 О 3 (4 . 7), Fе 2 О 3 (2 . 6), MgO (не более 5), SО 3 (не менее 1,5 и не более З,5).

Минералогический состав портландцемента. В процессе обжига сырьевой смеси перечисленные окислы вступают в химическое взаимодействие:

Минералогический состав портландцемента

Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каронатных (75 . 78 %) и глинистых пород (25 . 22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых — глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс.

Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.

Производство портландцемента. Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси — получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента.

По характеру подготовки сырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовления цемента. При мокром способе сырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помол осуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях — болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей в шламбассейнах. В этом случае подготовленная смесь — цементный шлам — содержит до 40 % и более воды.

При сухом способе тонкое измельчение исходного сырья — помол — осуществляют в сухом состоянии. Тщательное смешивание производят в специальных смесителях. В строительстве наиболее распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошей гомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает получение цемента с более высокими и стабильными качествами. В связи с созданием оборудования, обеспечивающего хорошую гомогенизацию в смеси тонкомолотых порошков, сухой способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарение воды) и, следовательно, перспективный находит все большее применение. В РФ действует несколько крупных цементных комбинатов, работающих по сухому способу.

Обжиг смеси производится во вращающихся печах, представляющих собой металлические цилиндры, обложенные внутри огнеупорной футеровкой. Печь укладывают на специальные катки с небольшим уклоном к поверхности земли, за счет чего по мере вращения сырьевая смесь продвигается по печи от приподнятого конца к опущенному. Длина печи достигает 180 м, а иногда доходит до 250 м, диаметр — до 6 м. По мере продвижения смесь подсушивается, скатывается в шарики и под действием высокой температуры (1450 . 1500 ° С) спекается в гранулы размером 5 . 20 мм и более. Затем гранулы охлаждаются сначала в печи, в зоне охлаждения, впоследствии — в специальных устройствах — холодильниках.

Существует и достаточно прогрессивный способ обжига клинкера. В печи силикатный расплав заменен расплавом на основе хлористого кальция. Существенно снижается температура обжига (1100 . 1150 ° С), в 3 .. .4 раза облегчается помол, но в цементе появляется минерал — алинит, содержащий алюмохлоридсиликат кальция. Этот цемент быстрее твердеет в начальные сроки.

Остывший клинкер подвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собой металлические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до 15 . 20 м, которые выложены изнутри бронированными плитами. Мельницы имеют 2 . 3 камеры, отделенные друг от друга металлическими перегородками с отверстиями для прохождения размалываемого материала.

Размол клинкера и постепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении за счет наклона мельницы. По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают на склад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточное для стабилизации. Необходимость выдержки обусловливается тем, что при помоле, особенно если осуществляется помол еще не совсем остывшего клинкера (максимальная температура клинкера, подаваемого в шаровую мельницу, не должна превышать 50 ° С), происходит дегидратация вводимого гипса, получаемый при этом цемент будет обладать нестандартными сроками схватывания (ложное
схватывание).

Свойства портландцемента. К основным техническим свойствам портландцемента относятся: истинная плотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальная густота (водопотребность цемента), равномерность изменения объема цементного теста, прочность затвердевшего цементного раствора. Истинная плотность цемента находится в пределах 3000 . 3200 кг/м3, плотность в рыхлом состоянии — 900 . 1300 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) — 1200 . 1300 кг/м3.

Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. Согласно ГОСТ через сито № 08 должно проходить не менее 85 % массы пробы, удельная поверхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500 . 3000 см2/г.

Нормальная густота цементного теста (количество воды в % от массы цемента) определяется погружением пестика, укрепляемого на штанге прибора Вика, и колеблется в пределах 21 . 28 %. Она зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида цемента, сроков и условий твердения он присоединяет воды 15 . 25 % от своей массы. При использовании цемента в растворах и бетонах расходуемое количество воды значительно больше (40 . 70 %), оно, в частности, зависит и от нормальной густоты цементного теста. Излишки воды со временем испаряются, оставляя поры, что ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона.

Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементном тесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТ начало схватывания должно быть не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч (нормально — 2 . 3 ч), однако по согласованию с потребителями эти сроки могут существенно отличаться. О равномерности изменения объема цементного теста в процессе твердения судят по характеру трещин на образцах-лепешках, изготовленных по методике, изложенной в ГОСТ.

Если в цементе в результате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется много свободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворении цемента водой будет протекать замедленно (температура обжига клинкера значительно выше температуры обжига при получении извести-кипелки, процесс гашения которой протекает довольно быстро). Это явление может привести к разрушению уже затвердевшего цементного камня. Для предотвращения подобных явлений при оценке качества цемента и проводят испытание на равномерность изменения объема.

Одним из основных свойств цемента является прочность, которая определяется в положенные сроки испытанием образцов (балочек) размером 40 х 40 х 160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3 (1 ч. по массе цемента, 3 ч.- нормального вольского песка) при водоцементном отношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4. Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимости корректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченного конуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним — 100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106 . 115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытания проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этом случае после 20 секунд вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) мм.

Твердение цемента. Твердение портландцемента — сложный физико-химический процесс. При затворении цемента водой основные минералы, растворяясь, гидратируются по уравнениям:

Образующиеся новообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадая в осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности (схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процесса при растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуя гидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворения и гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса, тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но сами выкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации, поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличии водной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.

Цемент твердеет тем быстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. С течением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие много белита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастание прочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенно схватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чем быстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, как правило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкциях алитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву до высокой температуры (70 . 80 ° С), появлению трещин и даже потере воды, что в итоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же время применение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность, а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую для твердения температуру в зимних условиях.

Определение нормальной густоты цементного теста

Настоящий стандарт распространяется на цементы всех видов и устанавливает методы испытаний для определения нормальной густоты, сроков схватывания цементного теста, а также равномерности изменения объема цемента.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА

1 — цилиндрический металлический стержень; 2 — обойма станины; 3 — стопорное устройство; 4 — указатель; 5 шкала: б—пестик; 7—игла

Прибор Вика с иглой и пестиком.

Кольцо к прибору Вика.

Мешалка для приготовления цементного теста.

1.1.1. Прибор Вика (черт. 1) имеет цилиндрический металлический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопорное устройство 3. Стержень снабжен указателем 4 для отсчета перемещения его относительно шкалы 5, прикрепленной к станине. Шкала имеет цену деления 1 мм.

При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть стержня вставляют металлический цилиндр-пестик 6.

При определении сроков схватывания пестик заменяют иглой 7.

Пестик должен быть изготовлен из нержавеющей стали с полированной поверхностью. Игла должна быть изготовлена из стальной жесткой нержавеющей проволоки с полированной поверхностью и не должна иметь искривлений. Поверхность пестика и иглы должна быть чистой.

Массу перемещающейся части прибора сохраняют взаимной перестановкой пестика и иглы. Отдельные детали перемещающейся

Издание официальное Перепечатка воспрещена

© Издательство стандартов, 1976 © ИПК Издательство стандартов, 2003

части прибора подбирают таким образом, чтобы их общая масса находилась в пределах (300 + 2) г.

Размеры иглы и пестика должны соответствовать указанным на черт. 2 и 3.

1.1.2. Кольцо к прибору Вика и пластинка, на которую устанавливают кольцо, должны быть изготовлены из нержавеющей стали, пластмассы или другого не впитывающего воду материала. Форма и размеры кольца должны соответствовать указанным на черт. 4.

1.1.3. Мешалка для приготовления цементного теста должна отвечать требованиям соответствующих технических условий.

1.1.4. При отсутствии в лаборатории механизированной мешалки для приготовления цементного теста применяют чашу сферической формы (черт. 5), изготовленную из нержавеющей стали.

Рабочая часть иглы Рабочая часть пестика

Определение нормальной густоты цементного теста

Нормальной называют густоту цементного теста, обеспечивающую его удобоукладываемость. Нормальная густота характеризует водопотребность цемента. Чем меньше водопотребность цемента для получения теста нормальной густоты, тем выше прочность цементного камня, так как большое количество воды в составе цементного теста, испаряясь при твердении, оставляет много пор и капилляров, что снижает прочность затвердевшей системы. В связи с этим при производстве цемента, а также при его использовании необходимо применять меры, обеспечивающие снижение его водопотребности.

Для определения нормальной густоты цементного теста используют прибор Вика (рис. 2.3), к стержню которого прикрепляют пестик. Масса стержня с пестиком должна составлять 300 г.

Принцип работы прибора заключается в следующем. Берут 400 г цемента и засыпают в чашу со сферическим дном, предварительно протертым влажной тряпкой. С помощью мастерка делают углубление в цементе и заливают туда воду в количестве 25 % от массы пробы. Углубление заполняют цементом и через 30 секунд после этого массу перемешивают мастерком во взаимно перпендикулярных направлениях сначала медленно, а затем интенсивно. Время перемешивания составляет 5 мин, считая с момента затворения цемента водой.

Приготовленное тесто в один прием закладывают в кольцо прибора Вика и уплотняют путем постукивания (5…6 раз) о стол. Затем поверхность теста заглаживают ножом, смоченным водой, кольцо устанавливают под стержнем прибора, пестик доводят до касания с поверхностью теста и закрепляют винтом. После этого быстро освобождают винт и свободно опускают пестик в тесто. Через 30 с фиксируют глубину погружения пестика в тесто по шкале прибора. Если расстояние между концом пестика и стеклянной пластинкой под кольцом составляет 5…7 мм, то приготовленное тесто обладает нормальной густотой. Содержание воды в тесте в процентах от массы цемента обозначает нормальную густоту цементного теста (иногда нормальную густоту выражают в долях единицы), вычисленную по следующей формуле с точностью до 0,25 %:

где НГ – нормальная густота цементного теста, %; m

в – масса воды, содержащейся в тесте, г;
m
ц – масса цемента, г.

При погружении пестика в тесто на глубину менее или более указанных выше величин количество воды увеличивают или уменьшают и опыт повторяют. Результаты опыта заносят в таблицу (форма табл. 2.8).

Форма таблицы 2.8

Результаты определения, нормальной густоты цементного теста

Нормальная густота теста портландцемента, шлакового портландцемента, алюминатного цемента находится обычно в пределах 22…28 %, пуццоланового портландцемента – 32…36, романцемента – 30…50, известково-шлакового цемента – 28…40, известково-пуццоланового цемента – 30…60 %.

2.3.2. Определение равномерности изменения объема цемента при твердении

Неравномерность изменения объема цементного камня может быть обусловлена несколькими причинами:

во-первых, избыточным содержанием в цементе свободной извести. Свободная СаО из-за постепенного гашения и увеличения собственного объема создает внутреннее напряжение в теле уже структурированного камня – в результате образуются трещины;

во-вторых, повышенным содержанием в цементе MgO, механизм влияния которого аналогичен описанному выше механизму гашения СаО;

в-третьих, избыточным содержанием гипса в цементе.

Равномерность изменения объема цементного теста при твердении определяют путем кипячения образцов в воде (при содержании MgO в клинкере не более 5 %) или испытания в автоклаве под давлением 20 атм.

Метод кипячения образцов в воде заключается в следующем.

Из теста нормальной густоты отвешивают четыре образца по 75 г каждый, придают им форму шарика и укладывают на стеклянные пластинки, смазанные тонким слоем машинного масла. Пластинку несколько раз слегка обстукивают об стол, в результате чего образцы принимают форму лепешки. Диаметр лепешек должен быть 7…8 см, а толщина в центре около 1 см. Поверхность лепешек заглаживают смоченным ножом от краев к центру, после чего устанавливают ванну с гидравлическим затвором.

Ванна с гидравлическим затвором обеспечивает хранение образцов в замкнутом пространстве. Для этого в ванну заливают воду до уровня чуть ниже решетки. Температура в ванне должна быть стабильной, а относительная влажность воздуха в ней – 90…95 %. Образцы выдерживают в ванне при температуре 20 ± 2 °С в течение 24 ± 2 ч.

Затем образцы снимают с пластинок и укладывают в бак из оцинкованного листового железа на решетку, установленную на высоте 2 см от дна. Бак заполняют водой и кипятят 4 ч. Уровень воды в баке должен быть выше на 4…6 см уровня образцов.

Затем образцы охлаждают в баке до комнатной температуры, извлекают из воды и сразу осматривают. Если при этом на образцах не обнаруживают радиальных трещин, доходящих до краев лепешек, сетки мелких трещин, наблюдаемых невооруженным глазом или под лупой, искривлений, а также разрушений, то считается, что испытуемый цемент изменяет свой объем при твердении равномерно. Искривления определяют путем наложения линейки на плоскую поверхность образца. Наличие хотя бы одного из перечисленных признаков на поверхности образца свидетельствует о неравномерности изменения объема при твердении цемента, и он считается непригодным для использования.

Цемент считается пригодным для использования в том случае, если на обратной поверхности образцов не обнаружены радиальные трещины, доходящие до краев, и при условии появления звонкого звука при соударении образцов.

На рис. 2.4 и 2.5 приведен внешний вид образцов-лепешек из цементного теста, выдержавших и не выдержавших испытания на равномерность изменения объема при твердении.

Рис. 2.4. Внешний вид образцов-лепешек, выдержавших испытания на равномерность изменения объема цементного теста: а

,
б
– поры;
в
,
г
– трещины усыхания

Рис. 2.5. Внешний вид образцов-лепешек, не выдержавших испытания на равномерность изменения объема цементного теста: а

– искривления;
б
– разрушения;
в
– радиальные трещины

Влияние ускорителей на свойства цементного раствора

Развитие и усовершенствование технологий химического производства. Условия производства бетонных и железобетонных изделий. Применение добавок-ускорителей для схватывания и твердения изделий и конструкций. Определение нормальной густоты цементного теста.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра технологии строительных материалов и метрологии

Влияние ускорителей на свойства цементного раствора

цементный бетонный схватывание твердение

1. Теория ускорителей

1.1 Теория твердения глиноземистого цемента

2. Методика проведения испытаний

2.1 Определение нормальной густоты цементного теста

2.2 Определение сроков схватывания цементного теста

3. Постановка эксперимента и его результат

Список используемой литературы

Развитие и усовершенствование технологий химического производства в последние пол века послужило причиной активного использования различных добавок, которые облегчают труд рабочих, как на строительной площадке, так и на заводе по производству строительных материалов. Из всего многообразия химических веществ, способных придавать вяжущим веществам и бетонным смесям необходимые строителям свойства, наиболее значимыми, на мой взгляд, являются ускорители схватывания и твердения.

Значительный эффект от использования добавок-ускорителей имеет место и в технологии сборного бетона и железобетона. Сокращение сроков схватывания цемента и интенсификация его твердения актуальны как для бетонов нормально-влажностного твердения, так и подвергаемых тепло-влажностной обработке, причем не только для бетонов на плотных, но и на пористых заполнителях. При производстве сборных конструкций в условиях полигона, когда тепловая обработка не предусматривается, добавки-ускорители твердения позволяют сократить выдержку отформованных изделий в формах и, таким образом, уменьшить требуемое количество форм, а, следовательно, и металлоемкость производства. Кроме того, сокращается производственная площадь, необходимая для выдерживания отформованных изделий.

В заводских условиях производства сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций применение добавок-ускорителей схватывания и твердения позволяет сократить время тепло-влажностной обработки, что ускоряет оборачиваемость форм и тепловых агрегатов. Это способствует снижению металлоемкости производства и сокращению энергетических затрат на тепловую обработку. Благодаря введению добавок-ускорителей удается снизить расход цемента. Таким образом, применение добавок-ускорителей схватывания и твердения является эффективным технологическим приемом, позволяющим снизить себестоимость продукции и улучшить технико-экономические показатели деятельности предприятия.

Другим важным направлением использования добавок-ускорителей схватывания и твердения является бетонирование конструкций при отрицательной температуре. В этом случае роль добавок заключается в ускорении процессов гидратации и твердения цементного теста с целью формирования бетона с достаточной «критической» прочностью, которая могла бы обеспечить его сопротивляемость давлению замерзающей в порах воды и формирование мелкопористой структуры цементного камня и бетона, т.е. повысить его морозостойкость (способность бетона сопротивляться попеременному замораживанию и оттаиванию при насыщении его пресной или морской водой). Это дает возможность замораживания бетона до температур ниже расчетной без опасности его размораживания, так как в бетоне резко сокращается количество свободной воды, а формирующаяся мелкопористая структура исключает возможность замерзания воды в порах при обычных зимних температурах. Действие добавок, участвующих в обменных реакциях, многообразно. В их присутствии возрастает, удельная поверхность цементного камня и уменьшается средний размер пор. Одновременно с развитием микропористой структуры происходит более интенсивное связывание влаги адсорбционными силами. Количество адсорбционо-связанной влаги в присутствии добавок увеличивается в 1,1. ..1,3 раза в зависимости от вида и концентрации добавки.

В данной работе мы рассмотрим влияние добавки глиноземистого цемента в количестве 0,5%, 1% и 1,5% от массы портландцемента на изменение скорости схватывания последнего.

1. Теория ускорителей

Действие добавок-ускорителей схватывания и твердения бетона заключается в активизации процесса гидратации цемента, приводящей к ускоренному образованию гелей, которые захватывают в свои ячейки большое количество жидкой фазы и вследствие этого вызывают быстрое схватывание и последующее интенсивное упрочнение цементного камня. Основным критерием эффективности добавок-ускорителей схватывания бетонных и растворных смесей является ускорение процесса схватывания на 25 % и более. Для добавок-ускорителей твердения бетона по требованиям надежности необходимо повышение прочности бетона на 20 % и более в возрасте 1 суток нормального твердения. После затворения, в начале гидратации цемента, образуется коагуляционная структура, обладающая тиксотропностью. Во время перемешивания теста контакты, возникшие между гидратными новообразованиями коллоидных фракций цемента, нарушаются, и тесто сохраняет подвижность, несмотря на постепенное нарастание связности. Чем дольше длится гидратация, тем больше становится гидратных новообразований и выше плотность структуры.

Время, в течение которого образуется непрерывно уплотняющаяся и коагуляционная структура, является периодом схватывания, т. е. формирования структуры. Таким образом, схватывание цемента следует рассматривать как первоначальную стадию общего процесса твердения. По ГОСТ начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин и заканчиваться не позднее 12 ч с момента затворения, однако, введение ускорителей схватывания и твердения в цементный раствор может существенно сократить этот промежуток.

1.1 Теория твердения глиноземистого цемента

Процесс твердения глиноземистого цемента и прочность образующегося цементного камня существенно зависят от температуры твердения. При нормальной температуре (до + 25 °С) основной минерал цемента СА взаимодействует с водой с образованием кристаллического гидроалюмината кальция и гидроксида алюминия в виде гелевидной массы:

При гидратации глиноземистого цемента образуются большие количества геля, что объясняется реакцией между водой и СА, а также устойчивой и неустойчивой модификациями С5А3. Это гелеобразное аморфное вяжущее вещество является носителем высокой прочности твердеющего цементного теста в раннем возрасте, в результате чего цемент приобретает значительную часть своей конечной прочности уже в первые сутки. Пористость камня из глиноземистого цемента ниже (приблизительно в 1,5 раза). Это связано с тем, что при одинаковой с портландцементом водопотребности глиноземистый цемент при твердении химически связывает 30…45 % воды от массы цемента (портландцемент — около 20%).

Минерал С₁₂А₇ очень активно взаимодействует с водой и схватывается уже по истечении нескольких минут. Раствор гидратации С₁₂А₇ уже в начальный период характеризуется высоким пересыщением и из него кристаллизуются высокоосновные гидроалюминаты кальция С₄АH₁₃ и С₃АH₁₂.

2. Методика проведения испытаний

2.1 Определение нормальной густоты цементного теста

Цементным тестом называют смесь цемента и воды. Густоту цементного теста (ГОСТ 310.3-76*) определяют на приборе Вика с пестиком.

Перед началом испытания проверяют, свободно ли опускается металлический стержень прибора в направляющих втулках и, если необходимо, смазывают его маслом. Осматривают пестик и очищают его влажной тканью, а также проверяют положение указателя, который должен быть на нуле при опирании пестика о стеклянную пластинку. Кольцо и пластину смазывают тонким слоем машинного масла.

Для приготовления цементного теста берут 400 г цемента и высыпают его в сферическую металлическую чашу, предварительно протертую влажной тканью. В цементе делают углубление, в которое в один прием выливают воду в количестве, необходимом (ориентировочно) для получения теста нормальной густоты. Обычно для первого пробного затворения берут 25. 26 % воды от массы цемента, т.е. около 100 мл. Воду отмеряют с погрешностью не более 0,5 мл. Углубление заполняют цементом с помощью стальной лопатки и через 30 с после приливания воды сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой. Общая продолжительность перемешивания и растирания 5 мин. Цементное тесто можно приготовить также на механической мешалке. Готовое цементное тесто в один прием укладывают в кольцо, установленное на стеклянной пластинке, и 5. 6 раз встряхивают его, постукивая пластину о поверхность стола. Избыток теста срезают увлажненным ножом. Затем кольцо на стеклянной пластине ставят под стержень прибора Вика, и пестик приводят в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца. Закрепляют стержень стопорным винтом, после чего быстро освобождают его и дают возможность стержню с пестиком свободно погружаться в тесто. Через 30 с от начала погружения производят отсчет глубины погружения пестика по шкале прибора.

В том случае, если пестик не доходит до стеклянной пластины на 5. 7 мм, густота теста считается нормальной. Если пестик погружается на большую или меньшую глубину, приготовляют новые порции цементного теста соответственно с меньшим или большим количеством воды. Количество воды для получения теста нормальной густоты, выражаемое в процентах от массы цемента, определяют с погрешностью не более 0,25 %.

2.2 Определение сроков схватывания цементного теста

Схватывание цемента — процесс загустевания цементного теста вследствие взаимодействия цемента с водой. Сроки схватывания определяют на цементном тесте нормальной густоты с помощью прибора Вика, но вместо пестика на конце стержня закрепляют иглу 4, а пестик устанавливают сверху; при этом масса подвижной части остается равной (300 ± 2) г. Перед началом испытаний проверяют, свободно ли опускается стержень прибора, чистоту поверхности иглы и отсутствие ее искривлений, а также нулевое показание прибора. Цементное тесто готовят по методике, описанной в предыдущем пункте, из 400 г цемента и воды, взятой в количестве, которое соответствует нормальной густоте цементного теста. Готовое тесто помещают в кольцо прибора Вика и устанавливают на столик прибора. Стержень опускают до соприкосновения иглы с поверхностью теста и в этом положении закрепляют винтом. Затем винт освобождают, давая стержню с иглой свободно погружаться в тесто. В начале испытания, пока тесто находится в жидком состоянии, во избежание сильного удара иглы о пластину рекомендуется слегка придерживать ее при погружении в тесто. Иглу можно свободно опускать, как только тесто загустеет настолько, что опасность повреждения иглы будет исключена. Момент начала схватывания определяют при свободном опускании иглы. Иглу погружают в тесто через каждые 10 мин, при этом кольцо после каждого погружения передвигают таким образом, чтобы игла не попадала в прежнее место. После каждого погружения иглу вытирают.

Во время испытаний прибор должен находиться в затененном месте, где нет сквозняков, и не должен подвергаться сотрясениям. Началом схватывания цементного теста считается время, прошедшее от начала затворения теста (момента приливания воды к цементу) до момента, когда игла не доходит до пластины на 1. 2 мм; концом схватывания — время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1. 2 мм.

3. Постановка эксперимента и его результат

Проверим, эффективность добавки глиноземистого цемента, оценкой сроков схватывания различных составов с добавкой в количестве 0,5%, 1% и 1,5% от массы портландцемента, которые будем определять на приборе Вика после предварительного определения нормальной густоты контрольного образца по выше описанным методикам. Так же проверим сроки схватывания контрольного образца (без добавки). Все опыты проводились одним испытателем в один и тот же день с одинаковой интенсивностью и с использованием одних и тех же материалов для уменьшения влияния человеческого фактора и погрешностей на конечный результат.

Нормальная густота цементного теста Ї 25,75%.

Получили таблицу влияния концентрации добавки на начало схватывания портландцемента:

Влияние минеральных добавок на свойства портландцемента

Сатыбалдиев, А. К. Влияние минеральных добавок на свойства портландцемента / А. К. Сатыбалдиев, Д. С. Ивчин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 4 (294). — С. 11-14. — URL: https://moluch.ru/archive/294/66751/ (дата обращения: 27.11.2021).

В статье авторы рассматривают влияние минеральных добавок, а именно метокаолина и известняка, на свойства портландцемента.

Ключевые слова: портландцемент, минеральная добавка, метокаолин, известняк.

Цементные бетоны являются самым распространенным материалом в современном строительстве. Они занимают лидирующую позицию на рынке строительных материалов, и их стоимость напрямую зависит от стоимости компонентов, самым дорогим из которых является цемент.

Производство цемента существенно выросло в течение последних десятилетий и на сегодняшний день является третьим по величине источником выбросов углекислого газа в мире. Снижение удельного количества выбросов парниковых газов и удешевление конечной продукции — это приоритетные задачи для технологов цементной промышленности.

Одним из путей выполнения этих задач является уменьшение содержания клинкера в цементе путем использования минеральных добавок. Это позволяет как уменьшить количество выбросов парниковых газов в атмосферу, так и снизить конечную стоимость цемента для потребителей.

Минеральная добавка — это дисперсный неорганический материал природного или техногенного происхождения, вводимый в бетонную или растворную смесь в процессе их приготовления в целях направленного регулирования их технологических свойств и/или строительно-технических свойств бетонов и/или придания им новых свойств. Минеральные добавки могут быть как техногенного, так и природного происхождения.

Основными эксплуатационными свойствами цемента и изделий на его основе являются: водопотребность, тонкость помола, тепловыделение, прочность, пористость и морозостойкость.

Для регулирования и улучшения свойств цементных бетонов, а также удешевления, используют различные минеральные добавки.

Одним из минеральных наполнителей, обладающих высокой реакционной способностью, является метакаолин — продукт дегидратации обогащенных природных каолинов. Известно, что метакаолин рекомендуется как добавка для получения высокопрочных бетонов, улучшающая структуру цементного камня и позволяющая получить повышенную прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Несмотря на то, что эффективность метакаолина как минеральной добавки с высокой активностью подтверждается рядом исследователей, использование его в производстве бетона остается ограниченным. Причиной такой ситуации является недостаточная информированность производителей бетона об основных преимуществах этой добавки, а также изученность технологических условий эффективного ее применения.

Дляпроведенияработыбыл использован портландцемент ЦЕМ Ӏ 42,5 Н (далее ЦЕМ1) производства ООО «ХайдельбергЦемент Рус».