Vorota-21.ru

Стройка и Ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент размер частиц

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Влияние дисперсности портландцемента на его свойства. Многие свойства портландцемента, в том числе активность, скорость твердения, определяются не только химическим и минеральным составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита, белита и др., наличием тех или иных добавок, но и в большой степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.

Цементный порошок в основном состоит из зерен размером от 5—10 до 30—40 мкм. Тонкость помола портландцемента характеризуют обычно остатками на ситах с размером ячеек в свету 0,2, 0,08, а иногда и 0,06 мм, а также удельной поверхностью порошка, определяемой на приборах конструкции В. В. Товарова, ПСХ, Р. Блейна, Ф. Ли и Р. Нерса и др. На этих приборах при точно установленных условиях определяют воздухопроницаемость порошка, а затем по показателям проницаемости и пористости рассчитывают удельную поверхность (с использованием зависимости Козени — Кармана).

В настоящее время обычные портландцемента измельчают до остатка на сите № 008 5—8 % (по массе), цементы же быстротвердеющие — до остатка 2— 4 % и меньше. При этом удельная поверхность соответственно достигает 2500—3000 и 3500—4500 см2/г и более.

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000—8000 см2/г. С этого предела наблюдается обычно ухудшение прочностных показателей затвердевшего цемента. Морозостойкость же его часто начинает ухудшаться и при более низких показателях удельной поверхности (4000— 5000 см2/г).

Разные фракции цементного порошка по-разному влияют на прочность цемента при твердении, а также на скорость твердения. В связи с этим ряд исследователей рекомендует характеризовать цементы не только по удельной поверхности порошка, но и по зерновому составу.

Однако некоторые исследователи считают, что чрезмерное измельчение продукта не всегда целесообразно, так как частички 1—3 и даже 5 мкм быстро гидратиру-ются влагой воздуха уже при кратковременном хранении цементов на складах, что значительно снижает активность материала. Некоторые предполагают, что эти высокодисперсные частички при затвореиии цемента водой гидратируются так быстро, что не участвуют в последующем его твердении.

Однако, говоря о влиянии тонких фракций на активность цементов, следует внимательно учитывать как минеральный состав, так и размеры, структуру кристаллов алита, белита и других компонентов клинкера.

Представление о зерновом составе современных портландцементов, а также о влиянии разных фракций на прочность и интенсивность твердения можно составить по данным опытов, которые Р. Я. Цернес, Л. Н. Шорох и А. В. Бугайчук провели на Здолбуновском цементно-шиферном комбинате. Они изучили до 80 партий цементов, полученных помолом в шаровой мельнице, работавшей в замкнутом цикле с двумя сепараторами. Клинкеры характеризовались следующим средним составом, %: C3S 57, C2S 20, С3А 7, C4AF 14; /(# = 0,9. При помоле получались продукты с удельной поверхностью 2000— 6200 см2/г- На основании опытов исследователи рекомендуют для получения цемента той или иной марки измельчать клинкер в порошок, зерновой состав и удельная поверхность которого приведены в табл. 12. Как видно, на показатели активности цементов (прочность в 28-суточ-ном возрасте) влияют фракции порошка с размером частиц до 20 мкм. Более же крупные частицы (до 30— 50 мкм) влияют на прочность в более отдаленные сроки твердения. Авторы исследования полагают, что фракция 0—5 мкм оказывает решающее влияние ча рост прочности цемента в первые сутки твердения, фракция 5—10 мкм влияет в основном на прочность в 3- и 7-су-точном возрасте, а фракция 10—20 мкм определяет прочность в возрасте 1 мес и более. В частности, измельчая один и тот же клинкер до содержания в порошке 45, 50, 65 и 80 % фракции 0—20 мкм, можно получать цементы марок соответственно 600, 700, 700 ОБТЦ (особо быстротвердеющий) и 800 (при испытании трамбованных образцов). Для получения цементов тех или иных марок исследователи рекомендуют и соответствующие схемы помола клинкеров в шаровых мельницах в замкнутом цикле с центробежными сепараторами.

Многочисленные исследования показывают, что характеристики дисперсности цемента по остаткам на ситах (даже на сите с размером ячейки 0,04 мм) и по удельной поверхности не дают надлежащего представления о содержании различных фракций в порошке и поэтому не позволяют исчерпывающе оценить результаты помола и свойства получаемого цемента.

Для определения содержания различных фракций в цементном порошке используют методы воздушной сепарации, а также седиментациоиный и микроскопический анализы.

Зерновой состав цемента представляют часто в виде кривых в системе координат, где по оси абсцисс наносят логарифмы диаметров зерен, исчисленных- в мкм (обычно от 0 до 200 мкм), а на ординате откладывается суммарное содержание в порошке частиц диаметром от принятого до минимального (в % по массе). Для оценки гранулометрического состава портландцементяого порошка применяют также кривые распределения по массе частиц по фракциям. В этом случае по оси абсцисс наносят значения диаметров зерен в мкм (или их логарифмы, а по оси ординат — процентное содержание (по массе) в цементе частиц той или иной отдельной фракции, лежащей между любыми двумя диаметрами, различающимися лишь очень немного (2—4 мкм). На 30 показаны кривые зернового состава портландцемента заводского .помола с удельной поверхностью 3200 и 4500 см2/г.

Некоторые исследователи показали, что при измельчении клинкера в мельницах получаются цементы с разным числом (1—3) максимумов на кривой содержания различных фракций в измельченном материале в зависимости от вида мельницы. Результаты этих опытов свидетельствуют о значительном влиянии вида помольного агрегата и свойств клинкера на зерновой состав цемента, а следовательно, и на его свойства.

Вопрос о том, как связан зерновой состав портландцемента и, в частности, содержание в нем тех или иных фракций с его активностью, водопотребкостыо, пластичностью теста, скоростью твердения и другими свойствами, изучен пока недостаточно. Мало исследованы н возможности регулирования содержания в цементном порошке зерен тех или иных фракций, а также их формы. Можно лишь отметить, что зерновой состав порошка и форма зерен в большой степени зависят от вида мельницы, применения открытого или замкнутого цикла измельчения, формы и размера мелющих тел, а также от бронеплит в шаровых мельницах, соотношения между длиной и диаметром мельниц, степени заполнения камер мелющими телами и др. Вместе с тем влияние этих факторов при измельчении разных материалов проявляется в разной степени в зависимости от их свойств (прочности, твердости, слоистости, степени хрупкости и т.п.).

Для иллюстрации сказанного можно привести результаты опытов Б. В. Волконского, Л. Г. Судакаса, А. Ф. Краюль и др. по определению повышенной активности цементов, получаемых помолом клинкеров монадо-бластической микроструктуры. По их данным, в этом случае цементные частички получаются «щебеночной» формы с острыми углами и сильно развитой конфигурацией, благоприятствующей интенсивному взаимодействию их с водой. Такая форма частичек, образующихся при измельчении клинкера монадобластической структуры, является следствием кристаллохимических особенностей исходного клинкера. При измельчении клинкера с гломеробластической структурой получаются округленные, галькообразные частички, что при прочих.равных условиях (одинаковые химические состав и тонкость помола) обусловливает пониженную активность получаемого цемента (примерно на ЮМПа).

Размалываемость клинкера и способы ее определения. Все твердые материалы характеризуются присущим им сопротивлением измельчению, причем на разных ступенях тонкого измельчения оно может быть различным, что зависит в основном от макроструктуры и физических свойств материала.

В производстве вяжущих веществ тонкому измельчению подвергаются лишь хрупкие материалы, т. е. такие, у которых предел прочности при сжатии в четыре раза и более превосходит предел прочности при растяжении.

Читать еще:  Глиноземистый цемент свойства

Разные твердые материалы в зависимости от их физических свойств при измельчении в одинаковых условиях с затратой одинакового количества энергии дают продукты, характеризующиеся различной степенью дисперсности. Следовательно, они обладают различно выраженной способностью размалываться. В настоящее время нет методов определения размалываемости материалов, позволяющих оценивать ее в абсолютных единицах применительно к различным способам измельчения. Размалываемость материалов приходится оценивать в значительной мере условно применительно к тем или иным способам помола (сухой или мокрый, в открытом или закрытом цикле) и к различным аппаратам измельчения. Так, размалываемость клинкера и других материалов можно оценивать по кварцу, размалываемость которого принята за единицу.

В производстве цемента материалы измельчают преимущественно в шаровых мельницах. В связи с этим и показатели размалываемости материалов изучались, главным образом, применительно к этим аппаратам.

При измельчении цементов в шаровых мельницах до удельной поверхности 3000—3500 см2/г ее прирост практически пропорционален затраченной работе (по закону Риттингера). Лишь при более высоких степенях, когда наступает агломерация тончайших частичек, прирост удельной поверхности сопровождается повышенным расходом энергии. В соответствии с этим предложено оценивать размалываемость материалов по отношению достигнутой степени дисперсности, устанавливаемой по удельной поверхности полученного порошка, к затраченной работе. Пападакис исчисляет удельную поверхность в см2/г, а работу —в Дж, получая таким образом показатели размалываемости в см2/Дж. Для этого он 20— 40 г материала в виде зерен размером 2,5—5 мм разрушал под давлением в цилиндре, а затем измерял удельную поверхность порошка и затраченную работу. Для разных материалов и при разных затратах работы на измельчение, исчисленной в Дж/г, Пападакис получил показатели удельной поверхности порошков, представленные в виде прямых и ломаных линий на 31. Эти данные свидетельствуют о том, что на разных ступенях измельчения некоторые материалы характеризуются разной размалываемостью, которая оценивается по значению удельной поверхности, полученной при измельчении на 1 Дж работы. Так, клинкер, измельченный до удельной поверхности 3000 см2/г, определенной по методу Ф. Ли и Р. Нерса, имел показатель размалываемости 109 см2/Дж, а при более тонком измельчении —лишь 39см2/Дж.

Размалываемость неоднородных тел зависит от природы, количественного соотношения и размера зерен, слагающих тело. Это видно и на примере одного из доменных шлаков, который, как и клинкер, характеризовался конгломератным строением.

Марки и разновидности цементов и их особенности

Под термином «цемент» принято понимать вяжущий строительный материал неорганического происхождения, при взаимодействии с водой образующий раствор, превращающийся в плотное монолитное образование повышенной прочности. Используется для производства бетонов и других составов, применяющихся на различных стадиях строительного производства.

Основой для изготовления цемента является известняк с примесью глины и добавок, который после дробления становится рассыпчатым веществом, состоящим из мелких однородных фракций, в зависимости от сочетания и процентного соотношения компонентов, обладающих различным набором физико-технических характеристик, обуславливающих дальнейший характер его использования.

Какие бывают марки цементов, их характеристики и расшифровка

Одним из важнейших показателей, характеризующих качество цемента, является его прочность на сжатие. Данный параметр определяется в ходе лабораторных испытаний, по результатам которых материал разделяется на марки, имеющие числовые обозначения от 100 до 800 и обозначающие степень сжатия в БАР или МПа.

Для обозначения марки цемента по прочности используется аббревиатура ПЦ или М. К примеру, маркировка в виде М400, нанесенная на упаковку, обозначает, что он способен выдержать давление до 400 кг/см3. Кроме того, на ней может содержаться информация о наличии добавок в общей массе вещества, обозначаемая буквой Д и их количеством в процентах.

Фото различных марок цемента в бумажных мешках

Для их маркировки используются специальные буквенные обозначения:

  • Б, указывающая на скорость застывания материала;
  • ПЛ, свидетельствующая о наличии пластифицирующих добавок;
  • СС, подтверждающая наличие сульфатостойких характеристик;
  • Н, используемая для обозначения нормированного цемента, производимого на основе клинкера.

До недавнего времени в строительстве активно использовались цементы различных марок, включая самый «слабый» вариант с показателем прочности М100, однако в настоящее время эта разновидность снята с производства.

Аналогичная «участь» постигла и цементы марок 150 и 200, которые из-за своей недостаточно высокой прочности перестали использоваться в строительном производстве, «уступив место» качественным, прогрессивным материалам более высоких марок.

На данный момент самыми хоршими, востребованными и популярными являются цементы марок 400 и 500, максимально соответствующие запросам и требованиям современного строительного производства. От марки цемента, используемого для приготовления бетонной смеси, напрямую зависит и марка получаемого в итоге строительного раствора.

При этом данная зависимость будет выглядеть следующим образом:

Марка бетонаМарка цемента
М150М300
М200М300 и М400
М250М400
М300М400 и М500
М350М400 и М500
М400М500 и М600
М450М550 и М600
М500М600
М600 и вышеМ700 и выше

Сферой применения марки М400-Д0 является изготовление сборных конструкций из бетона и железобетона, в создании которых используется метод термовлажностной обработки. Цемент марки М400 Д20 также находит широкое применение в различных отраслях промышленности, включая производство фундаментов, плит перекрытия и изготовление бетонных и железобетонных изделий различной сложности. Имеет хорошую морозостойкость и водостойкость.

Вышеуказанным параметрам и технико-физическим нормам максимально соответствует марка М500 Д20, используемая в строительстве жилья, а также создании промышленных и сельскохозяйственных объектов. Цемент этой марки также используется в работах кладочного, штукатурного и отделочного характера.

Отличительной характеристикой цемента марки М500 Д0 является высокая прочность, сочетающаяся с повышенной морозо- и водостойкостью, что делает этот материал незаменимым при проведении работ повышенной сложности, с высокими требованиями к качеству строительства.

Цементы более высоких марок, таких, как М600, М700 и выше в свободной продаже встречаются достаточно редко. Основной областью их применения является военная промышленность, где эти составы, обладающие максимально высокой степенью крепости, используются для создания укрепительных и специализированных сооружений.

Состав и фракции

Помимо используемых добавок, на качество и характеристики цементов прямое влияние оказывают такие факторы, как тонкость их помола, гранулометрический состав продукта, а также форма частиц, входящих в порошковую смесь.

Основную массу цементных составов, как правило, составляют зерна, имеющие размеры от 5-10 до 30-40 мкм. Качество помола материала определяется наличием остатков на ситах с размерами ячеек 0,2, 0,08 или 0,06 мм, а также проверкой на специализированных приборах, определяющих удельную поверхность порошка.

Данные приспособления служат и для определения воздухопроницаемости материала.

Современная промышленность выпускает цементы максимально тонкого помола, обладающие повышенной прочностью и высокой скоростью застывания. К примеру, портландцементы обычного вида измельчаются до 5-8 % остатка частиц на сите 0,08. Измельчение быстротвердеющих цементов происходит до остатка 2- 4 % и меньше.

Показатели удельной поверхности при этом составляют 2500-3000 см2/г продукта в первом случае и 3500-4500 см2/г материала – во втором.

Согласно проведенным исследованиям и практическим опытам в области испытания цементов различных марок, было доказано, что основное влияние на активность материала в краткосрочном периоде оказывают фракции, размер которых составляет до 20 мкм. Зерна более крупных размеров (в пределах 30-50 мкм), влияют на активность цементов в более поздние сроки их застывания.

Таким образом, измельчая исходный материал до более мелкого состояния, можно получать цементы различной степени прочности и марок. К примеру, материалы с маркировкой М600, М700 и М800 получаются из клинкера, измельченного до содержания в общем составе порошка 45, 50, 65 и 80 % фракций с размерами от 0 до 20 мм.

Читать еще:  Цемент 500 какие пропорции

На видео рассказывается о маркировке цемента по старому и новому ГОСТу и их различиях:

Классификация по видам

Помимо марок, классов, типов и степени помола, цементы принято различать на несколько основных видов, отличающихся между собой сочетанием отдельных компонентов и составом.

В их число входят:

  • портландцемент; Получается из размола портландцементного клинкера – продукта обжига до состояния спекания сырьевой смеси, включающей известняк, глину и другие материалы типа доменного шлака, мергеля и т.п., с добавлением гипса и специальных добавок. Бывает чистый, с примесью минеральных добавок, шлакопортландцемент и т.д.
  • пуццолановый; К этой категории относят группу цементов, имеющих в своем составе порядка 20% минеральных добавок. Получают способом совместного помола портландцементного клинкера, составляющего в общей массе готового состава около 60-80 %, минерального компонента активного типа, доля которого равняется 20-40 %, и гипса. Имеет повышенную коррозионную стойкость, меньшую скорость затвердения и небольшую морозостойкость.
  • шлаковый; Производится путем совместного помола доменных шлаков и добавок-активаторов в виде гипса, извести, ангидрита и т.д. Бывает известково-шлаковым (с 10-30 % содержанием извести и 5 % содержанием гипса) и сульфатно-шлаковым (где гипс или ангидрит составляют 15-20 % от общей массы). Цементы данного вида находят применение в строительстве подземных и подводных сооружений.
  • глиноземистый; Отличается высокой скоростью затвердения и хорошей огнеупорностью, что делает его незаменимым при изготовлении высокоплотных растворов и бетонов, обладающих повышенной водонепроницаемостью.
  • цемент с наполнителями, романцемент; Материал, изготавливаемый способом измельчения обожженного сырья без подвергания его процессу спекания. Применяется для кладочных и штукатурных работ, а также производства бетонов низких марок.
  • фосфат цемент; Разделяется на два основных подвида: твердеющие при нормальных температурах и при нагревании до температуры 373 – 573 К. Обладает большой механической прочностью.
  • напрягающий; Имеет короткий период схватывания и хорошую прочность. Обладает высоким давлением в процессе твердения. Применяется для изготовления напорных труб, используемых для создания емкостных сооружений.
  • гидроизоляционный; Разделяется на подвиды с проникающей и обмазывающей способностью. После застывания приобретает водонепроницаемые качества и крепость.
  • магнезиальный; Представляет собой мелко дисперсионный состав порошкового типа, основу которого составляет оксид магния. Применяется для устройства бесшовных полов монолитного типа.
  • тампонажный; Используется в ходе работ по цементированию газовых и нефтяных скважин.
  • цинкфосфатный; Производится путем обжига шихты, в состав которой входят оксиды цинка, магния и кремнезем. Обладает высокой прочностью на сжатие, составляющей 80-120 МПа.
  • силикофосфатный; Процесс производства заключается в обжиге шихты до ее полного расплавления, после чего состав подвергается резкому охлаждению в водяной бане. Имеет высокую прочность и стойкость.
  • высокопрочный; Отличается очень высокой скоростью схватывания, обладает хорошей пластичностью и прочностью.
  • облегченный и т.д.

Перспективные виды цементов и их преимущества

Помимо масштабного строительного производства бетон широко применяется в частной сфере, для возведения и реконструкции жилья и построек сельскохозяйственного назначения. По этой причине при покупке этого материала перед потребителями возникает вопрос: какой из существующих цементов лучший по качеству и набору индивидуальных характеристик?

Для того чтобы сделать правильный выбор, стоит обратить внимание на следующие моменты:

  1. срок высыхания материала;
  2. тонкость его помола;
  3. консистенцию раствора, изготовленного на его основе;
  4. содержание в нем щелочей и т.д.

Если говорить о качестве и возможностях цементов, то наиболее оптимальными вариантами для частного использования можно назвать марки М400 и М500, обладающие лучшим набором технико-физических характеристик и привлекательной ценой.

Марки цемента и их применение: расшифровка, таблица, класс, что это такое

Цемент — это основа строительных смесей. Она состоит из подбора пород с вяжущими свойствами. Применяется в виде составов, которые смешиваются на его основе.

Марки цемента по ГОСТу 31108

Для разного применения существуют марки материала с набором качеств, которые задаются сочетанием компонентов. Упаковки с материалом маркируются для удобства покупателей. При продаже самосвалами или иными способами без фасовки состав указывается в сопроводительной документации.

Цементные составы изготавливаются по нормам, предписанным ГОСТом 31108-2003. В перечне утвержденных марок цемента каждая обозначается буквенно-цифровой комбинацией разного типа. Ознакомившись с системой обозначений, можно понять, как определить марку цемента. Классификации принятых стандартов сопоставимы, и в них легко разобраться.

Название и вещественный состав

Их всего несколько. Изучив принципы обозначения, виды цемента и их применение, будет просто определить, какой цемент нужен для работы.

Портландцемент — самый простой вид. Обозначение — ЦЕМ I; в него ничего не добавлено. Используется в монолитных блоках. Застывает относительно быстро — за сутки достигает половины заявленной плотности. Минералы составляют не более 5%.

Портландцемент с минеральными добавками обозначается как ЦЕМ II. Варианты состава с дополнительными веществами обозначаются буквами. Используется для отливки монолитных блоков (бетон и железобетон). Количество минералов — 5-35%. Быстрота отверждения находится в обратной пропорции с процентным содержанием введенных дополнительных веществ. Содержание дополнений обозначается отдельно: А 6-20%, В 21-35%.

Шлакопортландцемент имеет обозначение ЦЕМ III. Используется в монолитных конструкциях для возведения объектов на поверхности и под поверхностями земли и воды. Не рекомендуется к использованию для изделий, предназначенных для эксплуатации в районах с интенсивными перепадами температур, морозоустойчивых конструкций, объектов, подверженных циклам намокания и высыхания. Набор твердости происходит с нормальной быстротой. В составе присутствуют гранулы из отходов черной металлургии, диапазон содержания — от 36 до 65%.

Подтипы по добавкам:

  • «A» — от минимума до 20%;
  • «B» — до 35%;
  • «C» — до 65%.

Пуццолановый вид имеет общее название ЦЕМ IV, Используется для создания сооружений ниже уровня земли и воды. Не подходит для морозоустойчивых смесей, а также для конструкций, рассчитанных на переменную влажность широкого диапазона (от намокания до полного высыхания). Марочная прочность набирается с нормальной скоростью.

Дополнения по типу В:

  • микрокремнеземы (маркируется буквами «М», «МК»);
  • зола-унос («3»);
  • пуццоланы («П»).

Добавки в составе

Это основные марки цемента и их применение, расшифровка и таблица представлены ниже.

Класс по прочности на сжатие

Ранее о прочности судили по марке, теперь это классы цементов («М ххх», где ххх — цифровое обозначение класса).

Эта характеристика материала определяется в специализированных лабораториях следующим образом:

  1. Отливаются модели блоков по размерам, предусмотренным ГОСТом.
  2. Затем их подвергают трехминутной вибрации.
  3. Формы стоят в течение 48 часов, после чего образцы вынимаются и выдерживаются 28 суток в воде.
  4. Образцы вытираются насухо, затем минимум три из них подвергаются сжатию. Выводится среднее из трех показателей сопротивления и используется как показатель марки цемента по прочности (класс).

Что означает марка цемента по старому ГОСТу

Многие производители указывают на своей продукции двойную маркировку: по 31108-2003 и 10178-85. Это делают для упрощения выбора материала покупателями, которые привыкли к старой форме маркировки.

Старая форма маркировки включает в себя:

  1. Обозначения (ПЦ — портландцемент; ШПЦ — шлакопортландцемент; ССПЦ — сульфатостойкий портландцемент; ППЦ — пуццолановый цемент).
  2. Прочностные характеристики от 300 до 600, литера «М». Определение прочности материала такое же, как и в новом.
  3. Количество добавок (литера «Д»). Измеряется в процентах (минимум Д0 — присадки специально не вводятся, но примеси могут присутствовать в количестве до 5%, максимум Д20 — до 80%).
  4. Особые свойства. Обозначаются буквами, например, «Б» — быстрое застывание, «Г» — гидрофобность.

В конце маркировки указывается использованный стандарт, в этом случае — предыдущий ГОСТ.

Читать еще:  Портландцемент и цемент

Соответствие старой и новой маркировки цемента

Новый ГОСТ описывает марки более детально.

Сопоставить стандарты можно по добавкам:

  1. Материал без добавок (ПЦ) — это тип, обозначаемый ЦЕМ I.
  2. Материал с добавками более 5% — это ЦЕМ II, подтип А (введены дополнительные вещества до 20%).
  3. Шлаковый цемент, в предыдущих нормативах обозначенный ШПЦ, относится к ЦЕМ III.
  4. Сульфатостойкий ПЦ соответствует цементу с минералами, однако гидрофобные варианты по текущему стандарту вынесены в отдельную классификацию.

Прочность цемента

Таблица прочностных характеристик отражает в себе класс и область применения цемента.

ПрочностьКлассПрименение
22,5М300Используется для зданий без аномальных нагрузок
32,5М400Малоэтажное строительство, ЖБИ
42,5М500Объекты с большой этажностью; ЖБИ, предназначенные для интенсивных нагрузок
52,5М600Военные объекты, опоры мостов — самый прочный вид

Скорость набора твердости и прочности

В конце маркировочного кода указывается документ, на котором основывается подбор характеристик.

Цемент размер частиц

Изучение изменения распределения частиц по размерам цементных вяжущих в процессе их твердения

Якупов М.И., Красиникова Н.М., Морозов Н.М.

Известно, что основные свойства портландцемента, в том числе, активность, скорость твердения определяются не только, химическим и минералогическим составом клинкера, наличием тех или иных добавок, но и, в большой степени, тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка портландцемента [1,2]. Поэтому распределение частиц цемента по размерам (РЧР) и их упаковка является важными характеристиками дисперсных систем. Для определения широкого диапазона размеров частиц наиболее широко используются методы, основанные либо на седиментации в жидкости, либо на дифракции света. Нами для измерения размера частиц был использован современный лазерный анализатор « H О RIBA », основанный на принципе детектирования отраженного и преломленного лазерного света.

В работе использовались три различных вида цемента: ПЦ500Д0 ОАО «Вольскцемент», ЦЕМ II /А-П 42,5Н ОАО «Мордовцемент» и ЦЕМ II /А-К (Ш-П) 32,5 ОАО «Ульяновскцемент». Распределение частиц Вольского цемента имеет одномодальный характер, зерен мельче 5 мкм — 10 %, зерен размерами 5-20 мкм — около 44 %, зерен размерами 20-50 мкм — 31 %, зерен размерами 50 — 100мкм — 12 %, а зерен крупнее 100 мкм — 3%. Распределение частиц Мордовского цемента также имеет одномодальный характер, зерен мельче 5 мкм — 14 %, зерен размерами 5-20 мкм — около 45 %, зерен размерами 20-50 мкм — 28 %, зерен размерами 50 — 100мкм — 10 %,а зерен крупнее 100 мкм — 3%. Распределение частиц Ульяновского цемента имеет бимодальный характер, зерен мельче 5 мкм — 11 %, зерен размерами 5-20 мкм — около 39 %, зерен размерами 20-50 мкм — 24 %, зерен размерами 50 — 100мкм — 18 %,а зерен крупнее 100 мкм — 8%.

Известно, что разные фракции цементного порошка по-разному влияют как на прочность цементного камня, так и на скорость его твердения. Ряд исследователей [3] считают, что равномерное и быстрое твердение цемента достигается при следующих зерновых составах: зерен мельче 5 мкм – не более 20%, зерен размерами 5-20 мкм – около 40-45 %, зерен размерами 20-40 мкм – 20-25%, а зерен крупнее 40 мкм – 15-20%.

В настоящие время, исследования в этой области, преимущественно направлены на детализацию механизмов, гидратации и твердения вяжущих веществ [4]. Нами предлагается новый способ изучения кинетики гидратации портландцемента, а именно путем оценки изменения во времени распределения его частиц по размерам (РЧР) в водной суспензии низкой концентрации при 20 0 С. На рис.1 представлены кривые изменения среднего размера частиц исследуемых портландцементов. Показания снимались в течение первых 4 часов с интервалами: 1 мин в первый час гидратации, 5 мин — во второй час и 10 мин — следующие 2 ч.

Рис.1 Изменение среднего размера частиц портландцемента в процессе гидратации

Процесс гидратации портландцементов в течение первых четырех часов можно условно разделить на четыре этапа.

1 этап снижение среднего размера частиц, что связано с растворением частиц цемента с образованием в воде пересыщенного раствора гидроксида кальция. В этом растворе находятся ионы сульфата, гидроксида и щелочей, а так же небольшое количество кремнезема, глинозема и окиси железа. Установлено, что процесс занимает непродолжительное время и для Вольского цемента составляет около 12 мин, в течение которых средний размер снижается на 4 мкм; для Ульяновского цемента составляет 13 мин, снижение на 11 мкм; а для цемента Мордовского завода около 16 мин и уменьшение среднего размера на 8 мкм. В течение нескольких следующих минут из раствора начинают осаждаться первые новообразования – гидроксид кальция Са(ОН)2 и эттрингит. Для всех цементов процесс начала появления новообразований занимает 2-3 мин.

На 2 этапе наблюдается увеличение среднего размера частиц. Это обуславливается появлением гелевидной прослойки растущей как наружу, так и вглубь зерна цемента, а так же осаждением на поверхности зерна выделившихся новообразований – гидроксида кальция и эттрингита. Укрупнение зерен наблюдается для Вольского цемента в течение 20 мин увеличение на 2,5 мкм, для Мордовского цемента 45 мин увеличение на 5,5 мкм, а для Ульяновского цемента 50 мин и увеличение на 4,4 мкм.

На 3 этапе, средний размер частиц цемента снова уменьшается, что можно объяснить отщеплением гелевидных оболочек. В гелевых оболочках появляется осмотическое давление. В результате гелевые оболочки разрушаются и облегчается доступ воды в глубь цементных зерен. По времени 3 этап для Вольского цемента составляет 30-35 мин уменьшение на 1,7 мкм, для Мордовского 55-60 мин и уменьшение на 0,8 мкм, для Ульяновского цемента 65-70 мин уменьшение на 6,5 мкм.

4 этап. Средний размер зерна цемента увеличивается. Это объясняется интенсивным присоединением воды и образованием новых слоев гелевых оболочек гидросиликатов кальция. К 4 часам гидратации средний размер частиц Вольского цемента увеличивается на 15 мкм, Мордовского на 3,5 мкм, а Ульяновского на 2,6 мкм.

Таким образом, относительно исходного среднего размера частиц через 4 часа гидратации размер частиц Вольского цемента увеличился на 12.5 мкм, для Мордовского цемента остался на том же уровне, а для Ульяновского цемента уменьшился на 10,5 мкм.

Кривые РЧР исследуемых цементов через 4 часа приведены на рис.2-4.

Перераспределение фракционного состава для всех цементов (рис.5-7, 8-10) заключается в увеличении количества фракции 5-20 мкм. Это происходит в большей степени за счет снижение доли фракции 20-50 мкм и незначительного вклада других более крупных фракций.

Полученные данные согласуются с общепринятой теорией гидратации портландцемента, а новый метод позволяет показать фактическое распределение зернового состава портландцемента в процессе его гидратации.

Рис.2 Распределение частиц по размерам ПЦ500Д0 ОАО «Вольскцемент» через 4 часа после гидратации

Рис.3. Распределение частиц по размерам ЦЕМ II /А-П 42,5Н ОАО «Мордовцемент» через 4 часа после гидратации

Рис.4. Распределение частиц по размерам ЦЕМ II /А-К(Ш-П) 32,5 ОАО «Ульяновскцемент» через 4 часа после гидратации

Таким образом, новый способ оценки процесса гидратации может дать много дополнительной информации к существующим представлениям о физико – химии твердения вяжущих веществ.

1.Тейлор Х. Химия цемента. М.: Мир, 1996. – 560 с.

2.Волженский А.В.. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986 г. – 461 с.

3. Панкевиц А., ХюблерГ., Таусенев Д. Гранулометрический анализ цемента при его производстве // Цемент и его применение, 2009, №1, С. 46-50.

4. Шмитько Е.И., Крылова А.В., Шаталова В.В. Химия цемента и вяжущих веществ. С-Пб.: Проспект Науки, 2006. – 206 с.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×