Минеральные вяжущие вещества. Назначение и классификация

В зависимости от химического и минералогического состава вяжущие для бетонов и строительных растворов подразделяют на следующие основные группы: известь и известесодержащие вещества, гипсовые вяжущие, цементы, а также жидкое стекло и кремнефтористый натрий.

Прочность - основной показатель качества вяжущих. Так как прочность вяжущих изменяется во времени, то их качество оценивают по прочности, набранной за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом. Этот показатель называется маркой вяжущего. Другая не менее важная характеристика вяжущих — скорость твердения. Наиболее быстро твердеют гипсовые вяжущие (полностью за несколько часов), очень медленно — воздушная известь (процесс твердения может длиться годы).

Пластичность цементного и гипсового теста характеризуется нормальной густотой, т.е. количеством воды (% по массе вяжущего), необходимым для получения теста стандартной пластичности.

Схватывание — процесс потери тестом пластичности — характеризуется началом схватывания, т.е. временем от затворения вяжущего водой до начала потери им пластичности, и концом схватывания — временем от затворения до полной потери тестом пластичности. Наиболее короткими сроками схватывания обладают гипсовые вяжущие (2...30 мин.), более длительными — портландцемент (до 10 ч). Следует помнить, что все операции по транспортированию и укладке смесей на основе вяжущих (бетонных и растворных смесей) должны заканчиваться до начала схватывания. Повторное перемешивание, особенно с добавлением воды, с целью придать пластичность схватившейся смеси в конечном результате приведет к существенному снижению прочности бетона или раствора. Вяжущие используют для получения растворов и бетонов.

ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Гипсовые вяжущие представляют собой порошкообразный продукт, состоящий в основном из полугидрата сульфата кальция. Основным сырьем для производства гипсовых вяжущих является природный гипсовый камень CaSO4·2H2O. В зависимости от предела прочности при сжатии образцов-балочек размером 40х40х160 мм в возрасте не менее 2 ч гипсовым вяжущим присваивают марки (ГОСТ 125—79), указанные в табл. 1.

Таблица 1. Предел прочности гипсовых вяжущих

Цементы (ГОСТ 10178—85) классифицируют по следующим признакам: виду клинкера и вещественному составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, нормированию специальных свойств. По виду клинкера цементы разделяют на две группы: на основе портландцементного и глиноземистого (высокоглиноземистого) клинкера. По вещественному составу в зависимости от содержания и вида активных минеральных добавок цементы на основе портландцементного клинкера классифицируют на бездобавочный портландцемент; портландцемент с минеральными добавками (не более 20% активных минеральных добавок); шлакопортландцемент — с добавками гранулированного шлака (не менее 21 и не более 80%); пуццолановый портландцемент (более 20% активных минеральных добавок).

Цементы на основе глиноземистого (высокоглиноземистого) клинкера разделяют на глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглиноземистый. По прочности при твердении различают цементы: высокопрочные — марок 550, 600 и выше, повышенной прочности — марки 500; рядовые — марок 300 и 400; низкомарочные — марок ниже 300. По скорости твердения цементы классифицируют на обычные с нормированием прочности в возрасте 28 сут.; быстротвердеющие — в возрасте 3 и 28 сут.; особо быстротвердеющие — в возрасте 1 сут. и менее. По срокам схватывания цементы подразделяют на медленносхватывающиеся (начало схватывания более 1 ч. 30 мин.), нормально-схватывающиеся (начало схватывания менее 45 мин.).

Портландцемент (ГОСТ 10178—85) — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое при совместном тонком измельчении портландцементного клинкера и необходимого количества гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания. Основные свойства портландцемента — плотность и насыпная плотность, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объема при твердении и прочность затвердевшего цементного камня.

Плотность портландцемента в зависимости от вида и количества добавок 2900...3200 кг/м3, насыпная плотность в рыхлом состоянии 900...1100 кг/м3. Тонкость помола характеризуется степенью измельчения цемента, т.е. его количеством, проходящим через сито № 008 (размер отверстия 0,08 мм), и удельной поверхностью (суммарная поверхность зерен, содержащихся в единице массы цемента). Через сито № 008 должно проходить не менее 85% просеиваемой пробы, удельная поверхность обычного портландцемента должна быть 2000...3000 см2/г, быстротвердеющего — 3500...5000 см2/г. Сроки схватывания портландцемента: начало — не ранее 45 мин., конец — не позднее 10 ч. с момента затворения. Эти показатели определяются при 20° С. Если цемент затворять горячей водой (более 40° С), может произойти очень быстрое схватывание.

Прочность портландцемента характеризуется маркой, которая определяется пределом прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 40х40х160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 по массе и твердеющих 28 сут. в нормальных условиях (первые сутки в формах на воздухе и 27 сут. в воде комнатной температуры). Портландцемент выпускают четырех марок: 400, 500, 550 и 600 (табл. 2).

Таблица 2. Прочность портландцемента

Портландцемент с минеральными добавками получают, измельчая портландцементный клинкер, минеральные добавки и гипс. Промышленность выпускает два вида этого цемента, различающиеся количеством вводимых активных минеральных добавок следующих марок: 300, 400, 500, 550 и 600. Предел прочности этого цемента при сжатии и изгибе такой же, как и бездобавочного.

Быстротвердеющий портландцемент — портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут. твердения. Его выпускают двух марок — 400 и 500 (табл. 3). Быстротвердеющий портландцемент применяют при производстве сборных железобетонных конструкций и аварийно-восстановительных работах.

Таблица 3. Прочность быстротвердеющего портландцемента

Цемент для строительных растворов (ГОСТ 25328—82) получают при измельчении портландцементного клинкера, гипса, активных минеральных добавок и добавок-наполнителей. Его применяют для строительных растворов, используемых при кладочных, облицовочных и штукатурных работах, а также для изготовления неармированных бетонов класса В12,5 и ниже, к которым не предъявляют требования по морозостойкости. Цемент имеет следующие показатели: предел прочности при сжатии в 28-суточном возрасте — не менее 19,6 МПа, начало схватывания — не ранее 45 мин., конец — не позднее 12 ч. с начала затворения. Цемент должен хорошо удерживать воду: водоотделение цементного теста, изготовленного из равных количеств цемента и воды, не должно превышать 30% объема.

ЖИДКОЕ СТЕКЛО

Жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078—81) — это воздушное вяжущее вещество, представляющее собой коллоидный раствор, который приготовляют растворением стекловидных силикатов натрия (глыбы и гранулята). Цвет жидкого стекла — желтый или коричневый. Жидкое натриевое стекло применяют для приготовления жаростойких и огнеупорных бетонов, изготовления кислотостойких бетонов и растворов, огнезащитных обмазок, а также в качестве вяжущего вещества в виде водного раствора совместно с кремне-фтористым натрием 1-го и 2-го сортов или другими специальными добавками и молотыми наполнителями. Оно является основным компонентом при приготовлении шпатлевок и грунтовок. Растворы на жидком стекле дают водонепроницаемые покрытия, схватываются уже через 1...2 мин после их затворения. Схватывание происходит тем быстрее, чем больше в растворе жидкого стекла. Поэтому приготовлять раствор надо малыми порциями, сразу же их используя. Быстрое схватывание растворов на жидком стекле позволяет заделывать им такие трещины, из которых сочится вода.

Список статей