Безусадочные и расширяющиеся цементы. Особенности состава цемента, виды применяемых добавок, Механизм расширения.

Расширяющийся ПЦ

Усадка цементного камня вызывает растягивающие напряжения, которые часто превосходят прочность бетона и приводят к образованию трещин. При ремонте строительных конструкций (омоноличивание трещин), герметизации участков сопряжения двух и более конструктивных элементов не возможно достичь высокого качества работ из-за того что как правило применяют высокоподвижные ремонтные составы, усадка которых значительна. На площади контакта «нового» бетона со «старым» возникают растягивающие напряжения, значительно снижается прочность контактного слоя.

Цементы, растворы на основе которых дают приращение объема, называют расширяющимися. Все расширяющиеся цементы являются смешанными: состоят из вяжущего и расширяющей добавки.

Механизмы расширения:

1. Оксидное- в результате гидратации MqO или CaO до образования Mq(OH)2, Ca(OH)2. Расширение обуславливается двукратным увеличением объема при гидратации до гидрооксида.

2. Сульфоалюминатное при образовании гидросульфоалюминатов кальция.

3. Расширение вызвано присутствием в составе цемента веществ, образующих газовую фазу

По показателям свободного расширения цементного теста при твердении в воде, цементы классифицируют:

Безусадочные, в котором расширение полностью компенсирует усадку…….2-5 мм/м

Слегка расширяющиеся…………………………………………………………….5-6

Средне расширяющиеся…………………………………………………………….8-10

Сильно расширяющиеся……………………………………………………………12-15

Расширение бетонов (при содержании цемента 250-300 кг/м3 составляет 10% от расширения теста, при содержании цемента 400 кг/м3 – 20%, при содержании цемента 600 кг/м3 расширение достигнет 45% от возможного расширения теста.

Показатель расширения зависит от многих факторов: минерального состав цемента, типа расширяющей добавки ее количества, условий твердения цемента.

В качестве расширяющих добавок применяют:

высококальциевые алюминаты 4СаО ∙Al2O3 ∙13Н2О, 4СаО∙3Al2O3∙CaSO4

минералы с высоким количеством глинозема (глиноземистый цемент, глиноземистый шлак),

Характеристики цемента: Тонкость помола Т 02 не >1%, Т 008 не >7%,

Начало схватывания не ранее 30 мин, конец не позднее 12 час

Степень расширения 0.4%

Марки 400,500,600. Прочность в возрасте 28 суток превалирует над прочностью портландцемента на 7-8МПа, нет сброса прочности к 28 суткам.

Цемент можно пропаривать,

Расширяющиеся цементы имеют высокую водо-, сульфато-, морозостойкость. Камень имеет высокие марки по водонепроницаемости. Расширяющиеся цементы применяют при усилении железобетонных конструкций, т.к. при отсутствии усадки увеличивается прочность сцепления нового бетона со старым.

Расширяющиеся цементы получают на основе глиноземистого цемента или портландцемента. Це­менты на основе глиноземистого цемента быстро схваты­ваются и твердеют, цементы же на основе портландцемента твердеют медленнее.

По Ляфюма, деформации расширения и усадки обыкно­венных, безусадочных и расширяющихся цементов в раз­личных условиях твердения характеризуются схемой, при­веденной на рис. 52.

В качестве расширяющихся добавок предложено зна­чительное количество веществ, среди которых более изу­ченными в отношении возможности их применения явились алюминаты и сульфаты кальция, а также окиси кальция и магния. Практическое применение нашли почти исклю­чительно материалы, содержащие алюминаты и сульфаты кальция. Их преимущественное использование обусловле­но интенсивным и достаточно хорошо регулируемым объем­ным расширением бетонов на цементах с этими добавками, возникающим вследствие быстрого образования гндротри- сульфо алюминат а кальция ЗСаО*AI₂03*3CaS0₄*32H₂0. В настоящее время используют синтетические сульфоалюминатные клинкеры, получаемые обжигом при температу­ре около 1300° С соответствующих сырьевых смесей. При этом одним из компонентов клинкера является 3(CA)*CaS0₄, обусловитивающий расширение цемента при взаимодействии с водой. Изготовление расширяющегося цемента в этом случае сводится к совместному помолу обыч­ного портландцементного клинкера с клинкером, содер­жащим сульфоалюминат кальция, и гипсом. Соотноше­ния между компонентами подбирают таким образом, что­бы получить продукт с требуемым объемным расширением в зависимости от свойств исходных компонентов.

Одним из представителей расширяющихся цементов, разработанных И. В. Кравченко, является гипсоглинозе­мистый цемент (ГОСТ 11052—64). Получают его совмест­ным помолом высокоглиноземнаых шлаков и двуводного гипса. Компоненты берут в соотношении 0,7:0,3 по массе. Вяжущее это характеризуется интенсивным твердением в водной и воздушной среде. Для его изготовления приме­няют высокоглиноземистые шлаки с большим содержанием однокальциевого алюмината. Вяжущее измельчают до ос­татка на сите № 008 не более 10%. Начало его схватывания должно наступать не ранее 20 мин, а конец должен насту­пать не позднее 4 ч.

По прочности цемент разделяют на марки 400 и 500, ус­танавливаемые испытанием на сжатие образцов по ГОСТ 310—76 из растворов 1:3 и испытанных через 3 сут твердения.