ГЛАВА 6

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

6.1. Общие сведения

Неорганические вяжущие вещества – порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное затвердевать и переходить в камневидное состояние в результате физикохимических процессов.

В зависимости от способности твердеть в определенной среде неорганические вяжущие вещества делят на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие способны затвердевать и сохранять прочность только в воздушно-сухих условиях (при температуре 18…20 0С, влажности 60…70 %). К ним относятся гипсовые, магнезиальные вяжущие, воздушная известь, жидкое стекло, кислотоупорный цемент.

Гидравлические вяжущие твердеют и сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде (гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности, глиноземистый, расширяющиеся цементы и др.).

В отдельную группу выделяют вяжущие автоклавного твердения, ко-

торые способны твердеть только при автоклавной обработке. Условия автоклавной обработки: температура 175…210 0С, влажность насыщенного пара до

100%, давление 0,8…1,6 МПа (8...16 атм.).

Ктаким вяжущим относятся известково-кремнеземистые, известковозольные, известково-шлаковые и др.

6.2. Воздушные вяжущие вещества

6.2.1. Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые – воздушные вяжущие вещества, состоящие в основном из полуводного гипса (CaSO4 0,5Н2О) или ангидрита (CaSO4) и полученные тепловой обработкой сырья и помолом.

Сырьем для получения гипсовых вяжущих служит гипсовый камень (CaSO4 2Н2О), природный ангидрит (CaSO4), а также отходы промышленности (фосфогипс, борогипс).

В зависимости от температуры обработки различают низкообжиговые и высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества.

Низкообжиговые получают тепловой обработкой при температуре 130…180 0С природного гипса:

CaSO4·2H2O → CaSO4·0,5H2O + 1,5H2O↑.

56

Взависимости от условий, в которых осуществляется нагревание, полуводный гипс может иметь различное строение. При удалении воды в виде перегретого пара (например, в установках открытого типа – сушильном барабане, гипсоварочном котле) получают мельчайшие плохо выраженные кристаллы гипса β-модификации.

Вусловиях, когда вода из сырья выделяется в жидком состоянии, что осуществимо в установках закрытого типа (автоклаве, запарочном котле), образуются крупные кристаллы гипса α-модификации.

Для вяжущегоα -модификации требуется меньшее количество воды для получения теста нормальной густоты, чем для β-модификации.

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный (представляет собойβ-модификацию), формовочный (β-модификация более тонкого помола) и высокопрочный (α-модификация) гипс.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие применяют для изготовления гипсовых и гипсобетонных изделий (камней, перегородок), сухой штукатурки (панелей, состоящих из гипсового сердечника, оклеенного картоном или другим материалом), а также получения гипсоцементнопуццолановых вяжущих (ГЦПВ).

При затворении гипсовых вяжущих водой образуется пластичное тесто, которое быстро загустевает и переходит в камневидное состояние:

CaSO4·0,5H2O + 1,5H2O → CaSO4·2H2O.

Этот процесс твердения условно можно разделить на 3 этапа:

1 этап – присоединение к полуводному гипсу определенного количества воды и переход его в двуводный гипс; эта реакция происходит в растворе, растворимость которого меньше исходного, что характеризуется образованием пересыщенного раствора и выпадением в осадок в виде отдельного кристаллического двуводного гипса;

2 этап – прямое присоединение воды к твердому веществу с образованием гелевидной или коллоидной фазы (этот этап соответствует схватыванию гипсового теста);

3 этап – интенсивный рост кристаллов и образование кристаллических сростков (этот этап характеризуется интенсивным набором прочности).

Высокообжиговые гипсовые вяжущие получают обжигом природного гипса или ангидрита при температуре 600…1000 0С. К ним относятся ангидритовый цемент и эстрих-гипс.

Ангидритовый цемент (ангидритовое вяжущее) состоит преимущественно из ангидрита CaSO4. Его изготавливают обжигом природного гипса при температуре 600…700 0С:

CaSO4·2H2O → CaSO4 + 2H2O↑

или при тонком помоле природного ангидрита.

57

Полученный CaSO4 вяжущими свойствами не обладает. Для его твердения при помоле в качестве активизаторов твердения добавляют вещества, отличающиеся щелочным характером (известь, обожженный доломит, основные доменные шлаки и др.).

Эстрих-гипс получают обжигом двуводного гипса или ангидрита при температуре 800…1000 0С:

CaSO4·2H2O → CaSO4 + CaO + SO3 + 2H2O↑.

Эстрих-гипс состоит в основном из безводного сульфата кальция, но в нем также присутствует небольшое количество оксида кальция (3…5 %), который образуется в результате термического разложения части сульфата кальция. При этом СаО выполняет роль катализатора при твердении.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества применяют для устройства бесшовных полов, для приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонов, искусственного мрамора.

6.2.2. Воздушная известь

Воздушную известь получают путем обжига при температуре 900…1200 0С кальциево-магниевых карбонатных горных пород (известняков, известняков ракушечников, мела СаСО3, доломита CaCO3·MgCO3 и др.) с содержанием глины до 6 %:

CaCO3 → CaO + CO2↑,

MgCO3 → MgO + CO2↑.

Обжиг сырья ведут в шахтных или вращающихся печах.

Известь состоит в основном из CaO и MgO. В зависимости от содержания оксида магния различают: кальциевую известь с содержанием MgO до 5 %, магнезиальную – 5…20 % и доломитовую – 20…40 %.

Чем выше содержание основных оксидов, тем выше качество извести, ееактивность и сорт. По содержанию активных CaO и MgO известь делится на 3 сорта:

1 сорт (CaO+MgO)акт ≥ 90%;

2 сорт (CaO+MgO)акт ≥ 80%;

3 сорт (CaO+MgO)акт ≥ 70%.

После обжига получают продукт в виде пористых кусков различной величины, который называют комовой негашеной известью.

При высоких температурах обжига образуются крупные, плотные кристаллы оксидов кальция и магния и полученный продукт медленно взаимодействует с водой («пережог»), что может привести к растрескиванию изделий

58

(штукатурки) в процессе эксплуатации. При недостаточно высокой температуре обжига или когда куски сырья имеют крупные размеры возможно образование «недожога», то есть неразложившегося углеоксидного кальция, который отощает известь, ухудшает ее пластичность.

Комовая негашеная известь является полуфабрикатом, который для превращения в вяжущее предварительно измельчают в шаровых мельницах, получая молотую негашеную известь, или гасят водой, получая гашенную известь.

СаО + Н2О → Са(ОН)2 + Q (65,5 кДж),

MgО + Н2О → Mg(ОН)2.

Впроизводственных условиях гашение извести осуществляется в гасильных ямах (низкое качество из-за неполного гашения), в гасильных барабанах, в фрезерных струйных мельницах (быстрая скорость гашения).

Взависимости от количества воды, добавляемой к комовой извести, можно получить гидратную известь («пушонку») в виде порошка (50…70 % воды), известковое тесто (120…250 %) или известковое молоко (более 400 %).

Твердение извести может происходить по нескольким механизмам: 1) гидратное твердение

СаО + Н2О → Са(ОН)2 → СаО·Н2О; 2) карбонатное твердение

Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 + Н2О; 3) гидросиликатное твердение (в автоклавах)

CaO + nSiO2 + mH2O → CaO·nSiO2·mH2O.

Применяется известь очень широко:

-в строительстве (кладочные и штукатурные растворы, производство силикатного кирпича, силикатного бетона плотной и ячеистой структуры);

-в металлургии при выплавке стали как флюсующая добавка;

-в химии (производство соды, щелочей и т.д.);

-в пищевой промышленности (при производстве сахара);

-в бумажной промышленности;

-в энергетике;

-для дезинфекции сточных вод.

59

6.3. Гидравлические вяжущие вещества

6.3.1. Гидравлическая известь

Гидравлическую известь получают обжигом в шахтных печах при температуре 1100…1200 0С кальциево-магниевых карбонатных горных пород с содержанием глины 6…20 %.

При обжиге происходит образование оксидов Са, а также SiO2, Al2O3 и Fe2O3, которые соединяются между собой с получением низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция (2CaO·SiO2, CaO·Al2O3, CaO·Fe2O3). Именно эти соединения обеспечивают гидравлические свойства извести.

Для твердения гидравлической извести вначале необходимы, как и для воздушной извести, воздушно-сухие условия (первые 7 суток), а затем влажные, чтобы обеспечить гидратацию силикатов, алюминатов и ферритов кальция.

СаО + Н2О → Са(ОН)2, 2CaO·SiO2 + Н2О → CaO·SiO2·Н2О, CaO·Al2O3 + Н2О → CaO·Al2O3·Н2О, CaO·Fe2O3 + Н2О → CaO·Fe2O3·Н2О.

Гидравлическую известь применяют для изготовления строительных растворов, бетонов не высоких марок и бетонных камней.

6.3.2. Романцемент

Романцемент (римский цемент) получают обжигом при температуре 1200…1250 0С известняков, содержащих более 25 % глины, с последующим помолом в тонкий порошок.

Минералогический состав романцемента почти целиком состоит из низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция, которые придают ему способность твердеть и сохранять прочность в воде. Свободного СаО в продуктах обжига практически нет.

Процесс гидратации и твердения обеспечивается следующим:

2CaO·SiO2 + 2Н2О → 2CaO·SiO2·Н2О, 3CaO·Al2O3 + 3Н2О → 3CaO·Al2O3·Н2О,

4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 4Н2О → 3CaO·Al2O3·Н2О + CaO·Fe2O3·Н2О.

Романцемент выпускают трех марок: М50, М100 и М150.

Романцемент применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, бетонов, смешанных вяжущих и др.

60

6.3.3. Портландцемент

6.3.3.1. Получение портландцемента

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое помолом портландцементного клинкера с добавкой природного гипса (3…5 %), а иногда и со специальными добавками.

Портландцементный клинкер представляет собой продукт обжига при температуре 1450 0С до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (известняка, мела, известнякового туфа, мрамора) и алюминатов (глин, суглинка, глинистых сланцев) или некоторых других сырьевых материалов (мергеля, доменного шлака и др.).

Внешне клинкер представляет собой спекшиеся зерна размером 10…60 мм, состоящие из нескольких кристаллических фаз и небольшого количества стекла.

Существуют три основных способа подготовки сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера: сухой, мокрый и комбинированный.

При сухом способе измельчение и смешивание сухих или предварительно высушенных компонентов осуществляется в шаровых мельницах путем совместного помола. Продуктом является сырьевая мука. Этот способ эффективен тем, что затраты на обжиг в 1,5…2 раза меньше, чем при мокром способе, но изза большого запыления требуется мощная система аспирации, которая состоит из фильтров, циклонов и различных систем осаждения. Данный способ применяется, если в качестве сырья используются плотные материалы (сланцы).

При мокром способе измельчение и перемешивание происходит в водной среде. Для этого используются шаровые мельницы мокрого помола, а продуктом является шлам влажностью 35…45 %. Полученный шлам хранится в шламбассейнах, в которых одновременно осуществляется его корректировка и усреднение.

Мокрый способ эффективнее, чем сухой, так как расход энергии снижается на 30 %. Однако на стадии обжига энергозатраты повышаются из-за дополнительного расхода теплоты на испарение влаги.

При комбинированном способе помол ведется по мокрому способу, затем смесь обезвоживается (до влажности 20 %) в результате чего получается влажная масса. Из этой массы формуют гранулы и подсушивают, а затем они направляются на обжиг. Комбинированный способ позволяет на 20…30 % сократить расход топлива.

Обжиг подготовленных сырьевых материалов происходит во вращающихся печах, которые представляют собой длинный металлический цилиндр, футерованный изнутри огнеупорными материалами. Печь установлена на опоры под углом 3…5 ° в сторону разгрузочного устройства; имеет электрический привод для вращения (1…2 оборота в мин). Длина печи может быть 95, 180 и 230 м, диаметр – 5…7 м.

Вращающаяся печь работает по принципу противотока (горячие газы по-

61

ступают навстречу сырью). Степень загрузки печи сырьевыми материалами составляет 15…25 %.

Вращающуюся печь можноусловно разделить на пять температурных зон: 1 - зона испарения (сушки), в этой зоне сырьевая смесь подсушивается,

температура 70…80 °C;

2- зона подогрева, в этой зоне удаляется физико-химически связанная вода (400 °C), выгорают органические примеси, глинистые минералы распадаются на оксиды (до 700 °C);

3- зона кальцинирования (700…1100 °C), в этой зоне происходит полная

декарбонизация карбонатов, свободная окись кальция CaO взаимодействует с оксидами глины Al2O3, SiO2, Fe2O3;

4 - зона экзотермических реакций (1100…1250 °C), в этой зоне происхо-

дит образование минералов цементного клинкера, при этом выделяется большое количество теплоты;

5 - зона спекания (1300…1450 °C), при этой температуре образуется частичный (20…30 % от массы) расплав и из этого расплава и имеющейся в свободном виде CaO образуется основной минерал цементного клинкера – алит.

Полученный клинкер после обжига охлаждается в холодильнике до температуры 100…200 °C, а затем отправляется на склад и складируется в силосах. В этих складах клинкер выдерживается в течение 1…2 недель.

После вылеживания осуществляется помол клинкера в шаровых мельницах. При помоле к клинкеру обязательно добавляют добавки:

-гипсовый камень (фосфогипс, борогипс) для замедления сроков схватывания;

-инертныедобавки (песок) для получения портландцемента различных марок;

-активные добавки (шлак, аморфный кремнезем).

После помола получают портландцемент. Для хранения цемента используют склады закрытого типа (силосы), представляющие собой металлические или железобетонные банки диаметром от 8 до 15 м и высотой 25…30 м. Транспортируют цемент в машинах-цементовозах и вагонах или пневматическим методом.

Портландцемент применяется при изготовлении бетонов и железобетона в монолитных и сборных конструкциях, для надземных и подводных сооружениях, устройства бетонных дорожных и аэродромных покрытий, укрепления грунтов, приготовления кладочных и штукатурных растворов.

6.3.3.2. Химический и минеральный составы портландцементного клинкера

Химический состав портландцементного клинкера представлен:

-CaO – 63…66 %;

-SiO2 – 21…24 %;

-Al2O3 – 4…8 %;

-Fe2O3 – 2…4 %.

62

Основными минералами портландцементного клинкера являются:

-трехкальциевый силикат (алит) 3CaO·SiO2 (C3S) – 45…60 %;

-двухкальциевый силикат (белит) 2CaO·SiO2 (C2S) – 20…30 %;

-трехкальциевый алюминат 3CaO·Al2O3 (С3А) – 3…15 %;

-четырехкальциевый алюмоферрит (целит) 4CaO·Al2O3·Fe2O3 (С4AF) – 10…20 %.

Кроме вышеуказанных основных минералов, в составе клинкера присутствует клинкерное стекло 5…15 %, состоящее преимущественно из CaO, Al2O3

иFe2O3. В нем же в свободном состоянии могут присутствовать CaO (0,5…1 %)

иMgO (< 5 %).

Каждый из клинкерных минералов имеет свои специфические свойства. C3S – основной минерал портландцемента. Он определяет высокую проч-

ность, быстроту твердения, высокую гидравлическую активность. Повышенное его содержание обеспечивает получение из такого клинкера высокомарочного цемента.

C2S – после затворения водой твердеет медленно, выделяя малое количество теплоты. С течением времени (спустя 1…2 года) белит становится активнее алита. Прочность его неуклонно растет со временем.

С3А – характеризуется высокой активностью. В первые сутки твердения он выделяет наибольшее количество теплоты гидратации и быстро твердеет. Однако продукты его твердения имеет высокую пористость и не придают цементному камню прочности. Трехкальциевый алюминат входит в состав быстротвердеющих цементов. Является причиной сульфатной коррозии бетона.

С4AF – характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность продуктов его гидратации в ранние сроки ниже, чем у алита, и несколько выше, чем у белита.

6.3.3.3. Твердение цемента

Процесс твердения цемента после затворения его водой проходит в три стадии:

1 - растворение клинкерных минералов, происходит с поверхности зерен с образованием пересыщенных растворов (по отношению к гидратным образованиям);

2 - коагуляция – реакции гидратации путем прямого присоединения воды к твердой фазе. В результате образуются гидратные соединения, находящиеся в коллоидном виде на поверхности зерен. По мере прохождения этих реакций толщина коллоидных оболочек увеличивается, и, соприкасаясь друг с другом, эти частицы образуют коллоидную структуру (студень). При этом цементное тесто начинает загустевать и схватываться. Данная структура называется коллоидной (или коагуляционной) и характеризуется тиксотропией и невысокой прочностью;

63

3 - кристаллизация (то есть переход из коагуляционного состояния в кристаллизационное) гидросиликата кальция из пересыщенных растворов и гелей. Дальнейший рост кристаллов и образование кристаллических сростков. Кристаллизация довольно длительный процесс, который характеризуется ростом прочности.

При этом сразу после затворения цемента водой начинаются химические реакции

2(3CaO·SiO2) + 6Н2О → 3CaO·2SiO2∙3Н2О + 3Ca(OH)2, 2(2CaO·SiO2) + 4Н2О → 3CaO·2SiO2∙3Н2О + Ca(OH)2.

Взаимодействие С3А с водой протекает очень быстро:

3CaO·Al2O3 + 6Н2О → 3CaO·Al2O3∙6Н2О.

Получаемый гидроалюминат кальция образует в цементном камне рых-

лый слой.

4CaO·Al2O3∙Fe2O3 + mН2О → 3CaO·Al2O3∙6Н2О + CaO∙Fe2O3∙nН2О.

Для замедления схватывания цемента при помоле клинкера добавляют небольшое количество природного гипса (3…5 % от массы цемента):

3CaO·Al2O3∙6Н2О + 3(CaSO4∙2H2O) + 26H2O → 3CaO·Al2O3∙3CaSO4∙32Н2О.

Образующийся гидросульфоалюминат кальция (эттрингит) является труднорастворимым веществом. Сначала он выделяется в коллоидном тонкодисперсном состоянии и осаждается на минералах С3А, замедляя их гидратацию и продлевая сроки схватывания цемента.

Кристаллы эттрингита обусловливают раннюю прочность затвердевшего цемента и повышают его механическую прочность, потому что предотвращают образование слабых мест в виде рыхлого слоя гидроалюминатов кальция.

6.3.3.4. Коррозия цементного камня и методы защиты от нее

Бетонные изделия, в которых вяжущим является портландцемент, в процессе эксплуатации подвержены влиянию различных факторов окружающей среды. Под действием этих факторов в цементном камне могут происходить процессы, вызывающие его изменение и даже разрушение (коррозия).

Различают три основных разновидности коррозионных процессов. Коррозия первого вида – разрушение цементного камня в результате

растворения и вымывания некоторых его составных частей (коррозия выщелачивания). При действии воды растворяется и уносится водой свободный гидро-

64

ксид кальция Ca(OH)2, образовавшийся при гидролизе С3S и C2S. Затем начинается разложение гидросиликатов, а после гидроалюминатов и гидроферритов кальция. В результате повышается пористость цементного камня и снижается его прочность.

С целью уменьшения коррозии выщелачивания необходимо применять портландцемент с умеренным содержанием С3S (до 50 %), а также проводить выдерживание бетонных изделий на воздухе для того, чтобы на поверхности прошел процесс карбонизации и образовалась корка из CaCO3. С этой же целью рекомендуется вводить в портландцемент активные добавки (трепел, диатомит

идр.), которые связывают Ca(OH)2 в малорастворимый гидросиликат кальция.

Кмеханическим способам защиты относятся: установка экранов, облицовка поверхности и др.

Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень агрессивных веществ, которые вступают во взаимодействие с составными частями цементного камня и образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой соединения, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами.

Различают кислотную коррозию под действием растворов кислот:

Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O.

Образовавшийся хлористый кальций CaCl2 является легкорастворимым соединением. От кислотной коррозии бетон защищают с помощью защитных кислотостойких материалов.

Магнезиальная коррозия возникает под действием на цементный камень морской воды, воды солевых озер, а также вод, содержащих MgCl2.

Ca(OH)2 + MgCl2 → CaCl2 + Mg(OH)2.

Хлористый кальций CaCl2 обладает хорошей растворимостью и быстро вымывается, а гидроксид магния Mg(OH)2 представляет собой аморфное вещество, не обладающее связующими свойствами.

Коррозия может происходить под действием органических кислот (льня-

ного, хлопкового масла, рыбьего жира). Нефть и нефтепродукты не опасны для цементного камня. Разрушают цементный камень уксусная, стеариновая, молочная, винная кислоты, так как они омыляются под действием Ca(OH)2.

Разрушение цементного камня может происходить и под действием минеральных удобрений. Особенно вредны для бетона аммиачные удобрения (сульфат аммония, аммиачная селитра), фосфорные удобрения (суперфосфат):

Ca(OH)2 + 2NH4NO3 + 2H2O → Ca(NO3)2·4H2O + 2NH4.

Образующийся нитрат кальция Ca(NO3)2·4H2O хорошо растворим в воде и легко вымывается из цементного камня.

65

Меры борьбы с этим видом коррозии – покрытие кислотостойкими материалами (окраска, пленочная изоляция и т.п.), использованием кислотоупорного цемента.

Третий вид коррозии характеризуется прониканием в цементный камень растворов солей, которые при взаимодействии с составляющими цементного камня образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакций. Это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание. Чаще всего этот вид коррозии имеет место при действии CaSO4, MgSO4, Na2SO4, входящих в состав большинства природных грунтовых и сточных вод. Образование новых соединений в порах протекает по реакциям:

Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O → CaSO4·2H2O + Mg(OH)2;

3CaO·Al2O3 6H2O + 3(CaSO4·2H2O) + 26H2O → 3CaO·Al2O3 3CaSO4 32H2O.

Образующийся при этом труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, кристаллизуясь с большим количеством воды, увеличивается в объеме в 2,5 раза, что влечет за собой растрескивание бетона, затем начинается коррозия арматуры и разрушение конструкции.

Защита цементного камня от коррозии осуществляется главным образом за счет применения специальных сульфатостойких цементов, введения необходимого количества активных минеральных добавок, создания бетонов плотной структуры, применения защитных покрытий и облицовок (битумных, полимерных пленок, стекла, керамики).

6.3.4. Разновидности портландцемента

Для получения различных видов портландцемента используется три основных метода:

1 - регулирование минералогического состава клинкера на стадии изготовления;

2 - регулирование тонкости помола портландцемента; 3 - введение в состав активных минеральных или органических добавок,

позволяющее направленно изменять свойства самого вяжущего и бетонов на его основе.

6.3.5. Портландцемент с активными минеральными добавками

Портландцементы с активными добавками получают совместным помолом портландцементного клинкера и активных минеральных добавок или тщательным смешиванием компонентов. В результате происходит взаимодействие активной минеральной добавки с Са(ОН)2, образовавшимся в результате гидратации портландцемента. При этом Са(ОН)2 связывается в нерастворимый в воде

66

гидросиликат кальция и полученный продукт более стоек к коррозии:

Са(ОН)2 + SiO2 + mH2O → CaO∙SiO2∙nH2O.

В качестве природных активных добавок используют вещества магматического (вулканические пеплы, туфы, пемзы) и осадочного (диатомиты, трепелы, опоки) происхождения. В качестве искусственных активных добавок используют гранулированные доменные шлаки, топливные шлаки, золы и др.

Пуццолановый портландцемент (ППЦ) приготовляют совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Количество вводимой добавки зависит от ее вида. Так, добавок вулканического происхождения и топливной золы должно быть не менее 25 и не более 40 % от массы.

Применяют ППЦ главным образом в сооружениях, подвергающихся воздействию пресных вод (порты, каналы, плотины, шлюзы и др.), в водопроводных сооружениях, при строительстве туннелей, кладке фундаментов и подвалов зданий, для изготовления сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Шлакопортландцемент (ШПЦ) получают тонким совместным измельчением портландцементного клинкера с 20…60 % доменного гранулированного шлака и гипса. ШПЦ можно получить также путем тщательного смешения раздельно измельченных компонентов. Этот цемент относят к медленно твердеющим. При пониженных температурах он твердеет заметно медленнее, а при повышенной температуре (+ 80…90 0С) во влажной среде значительно ускоряет твердение. ШПЦ обладает высокой морозостойкостью и повышенной прочностью на изгиб и растяжение.

ШПЦ эффективен для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся тепловлажностной обработке, а также в наземных, подземных и подводных сооружениях, при производстве кладочных и штукатурных растворов, в условиях сульфатной агрессии. Стоимость ШПЦ на 15…20 % ниже стоимости ПЦ.

Вопросы для самостоятельного изучения

1.Представьте общую технологическую схему получения неорганических вяжущих веществ.

2.Назовите основные свойства строительного гипса.

3.Перечислите главные недостатки гипсовых вяжущих веществ.

4.Какие вещества относятся к магнезиальным вяжущим? Опишите их особенности и основные свойства.

5.Что представляет собой жидкое растворимое стекло?

6.Назовите основные свойства строительной воздушной извести.

7.Опишите технологию получения портландцемента.

67

8.Напишите реакции взаимодействия основных минералов портландцементного клинкера с водой.

9.Перечислите основные свойства портландцемента.

10.Какие существуют разновидности портландцемента?

11.Дайте характеристику быстротвердеющим и высокопрочным цементам.

12.Охарактеризуйте сульфатостойкие цементы.

13.Как получить белый и цветной портландцемент?

14.Что представляет собой глиноземистый цемент? Его основные свойства и область применения в строительной практике.

15.Что представляют собой расширяющиеся и безусадочные цементы?

Библиографический список рекомендуемой литературы

Основная литература

1.Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества / А.В. Волжен-

ский. – М., 1986. – 464 с.

2.Микульский, В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): учеб. пособие / В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. – М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.

3.Домокеев, А.Г. Строительные материалы / А.Г. Домокеев. – М.: Высшая школа, 1982. – 384 с.

4.Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение: учеб. пособие для вузов / И.А. Рыбьев. – М.: Высшая школа, 2003. – 701 с.

5.Горчаков, Г.И. Строительные материалы / Г.И. Горчаков, Ю.М. Баженов. – М.: Стройиздат, 1986. – 687 с.

6.Испытания вяжущих веществ для бетонов и растворов: метод. указания к выполнению лаб. работ / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: В.В. Власов, А.И. Макеев, С.В. Черкасов. – Воронеж, 2008. – 36 с.

Дополнительная литература

1.Сулименко, Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе. – 3-е изд., перераб. и доп. / Л.М. Сулеменко. – М.: Высшая школа, 2000. – 303 с.

2.Кравченко, И.В. Высокопрочные и особобыстротвердеющие портландцементы: учеб. / И.В. Кравченко [и др.]. – М., 1971. – 354 с.

68

Варианты тестовых заданий

Вопрос №1		Варианты ответов
К воздушным вяжущим веществам не от-		строительный гипс;
носится		романцемент;
		магнезиальное вяжущее;
		воздушная известь.
Вопрос №2		Варианты ответов
Гидравлическим вяжущим веществом не		портландцемент;
является		романцемент;
		глиноземистый цемент;
		растворимое жидкое стекло.
Вопрос №3		Варианты ответов
К гидравлическим вяжущим веществам		романцемент, алюминаты;
относятся:		известково-шлаковые, известково-кремнеземистые вяжущие;
		магнезиальные вяжущие;
		гипсовые вяжущие, жидкое стекло.
Вопрос №4		Варианты ответов
Сырьем для производства гипса может		известняк;
являться:		ангидрит;
		мергель;
		бокситы.
Вопрос №5		Варианты ответов
Марка гипса по прочности устанавливает-		2 ч;
ся на стандартных балочках в возрасте …		24 ч;
		3 сут;
		28 сут.
Вопрос №6		Варианты ответов
Магнезиальные вяжущие вещества ис-		приготовления штукатурных растворов;
пользуют для …		изготовления фибролита;
		изготовления асбестовых изделий;
		приготовления бетонных смесей.
Вопрос №7		Варианты ответов
Воздушную известь получают обжигом		не более 6…8 %;
карбонатных горных пород (известняки,		8…20 %;
доломит, мел) с содержанием глинистых		более 20 %;
примесей …		более 40 %.
Вопрос №8		Варианты ответов
При получении извести после обжига по-		гашенную известь;
лучают		известь-пушонку;
		молотую негашеную известь;
		комовую негашеную известь.
Вопрос №9		Варианты ответов
Химический состав негашеной извести		Ca(OH)2;
описывается формулой …		CaO;
		CaCO3;
		CaSO4.
Вопрос №10		Варианты ответов
Химический состав гашеной извести опи-		CaCO3;
сывается формулой …		Ca(OH)2;
		CaO;
		CaSO4∙2H2O.
Вопрос №11		Варианты ответов
Гидравлическую известь получают путем		более 40 %;
обжига карбонатных горных пород с со-		более 20 %;
держанием примесей глины		8…20 %;
		не более 6…8 %.

69

Вопрос №12		Варианты ответов
Клинкер портландцемента получают об-		известняка и доломита;
жигом сырьевых материалов		известняка и мергеля;
		известняка и песка;
		известняка и глины.
Вопрос №13		Варианты ответов
Минерал портландцементного клинкера		3CaO∙Al2O3;
двухкальциевый силикат (белит) имеет		4CaO∙Al2O3∙Fe2O3;
формулу …		2CaO∙SiO2;
		3CaO∙SiO2.
Вопрос №14		Варианты ответов
Марка цемента – это …		активность цемента;
		прочностная характеристика, определенная по стандарту
		через 28 суток твердения;
		прочностная характеристика, определенная по стандарту
		через 3 суток твердения;
		прочностная характеристика, определенная в зависимости
		от условий твердения.
Вопрос №15		Варианты ответов
Быстротвердеющий портландцемент не		бетонировании массивных конструкций;
применяют при …		аварийно-восстановительных работах;
		производстве сборных железобетонных конструкций;
		зимнем бетонировании.
Вопрос №16		Варианты ответов
Для подводной зоны эксплуатации в каче-		быстротвердеющий портландцемент;
стве вяжущего в гидротехническом бетоне		сульфатостойкий портландцемент;
не применяется …		пуццолановый портландцемент;
		шлакопортландцемент.
Вопрос №17		Варианты ответов
Глиноземистый цемент изготовляют плав-		не более 1000 0С;
лением сырьевой смеси при температуре		1000…1200 0С;
		1450 0С;
		более 1450 0С.
Вопрос №18		Варианты ответов
Глиноземистый цемент не применяют для		зимнего бетонирования;
…		бетонных изделий, изготовляемых пропариванием;
		изготовления жаростойкого бетона;
		быстрого твердения.
Вопрос №19		Варианты ответов
Сроки схватывания минеральных вяжущих		пенетрометр;
веществ определяют на приборе …		Вика;
		вискозиметр Суттарда;
		гидравлический пресс.

70