Глиноземистый цемент — особенности и применение

Глиноземистый цемент — особенности и применение

Основной компонент бетона и цементного раствора – глиноземистый цемент относится к цементам специального назначения. «Специальность» назначения «вяжущего» этого вида обусловлена свойствами, которыми обладает данный материал: очень быстрый набор марочной прочности на воздухе и в воде и относительно высокая прочность на сжатие.

Факторы, влияющие на водонепроницаемость бетона

На количество и размер пор и капилляров в толще бетона напрямую влияет его плотность, поскольку, чем выше плотность, тем меньше в бетоне пор, и меньше их диаметр.

Факторы, которые приводят к снижению плотности бетона:

1. некачественное перемешивание смеси;
2. плохое уплотнение бетона;
3. излишек или недостаток воды затворения;
4. несоблюдение условий, необходимых для отвердевания бетона.

Эти факторы связаны друг с другом.

Для получения бетона вяжущее вещество водного твердения — цемент — смешивают с водой и заполнителями. Чтобы запустить реакции гидратации, продуктом которых и является прочный материал с кристаллической структурой (бетон), достаточно водоцементного соотношения, равного 0,3.

На практике такое в/ц обычно не используется; нужно 0,45–0,55, чтобы у бетонной смеси была нормальная для работы консистенция. Тем не менее, чем ниже в/ц, тем плотнее будет бетон, но низкое водоцеменное соотношение приводит к снижению подвижности бетона (смесь становится «жесткой»), и укладка его становится очень трудоемкой. Без виброобработки при укладке бетона в нем возможно появление каверн и полостей, что впоследствии плохо скажется на плотности и водонепроницаемости.

Казалось бы, проблему легко решить, добавив воды. Но это ошибочный ход мыслей; при излишнем добавлении воды в смесь не вся вода вступает в реакцию с цементом. Излишки воды впоследствии высыхают, но они оставляют полости, из-за чего прочность бетона снижается.

Трудоемкие процедуры по уплотнению бетона можно заменить добавлением в бетонную смесь пластификаторов. Эти добавки разработаны таким образом, чтобы минимизировать размер пор и улучшить удобоукладываемость бетона, вследствие чего бетонное изделие получится более плотным, а значит, и менее проницаемым для воды.

Дополнительные преимущества использования пластификаторов:

1. экономия цемента и воды;
2. экономия времени и электроэнергии благодаря отсутствию виброобработки;
3. увеличение срока жизни бетонной смеси.

Советуем изучить: Пластификаторы

Еще один фактор снижения водонепроницаемости бетона — большая усадка, из-за которой появляются трещины.

Причины усадки:

1. отсутствие или недостаток армирования;
2. неправильные условия, в которых бетон отвердевает.

Оптимальные условия твердения бетона — температура около 18° С и почти стопроцентная влажность. При снижении температуры скорость набора прочности снижается вплоть до полной остановки при температуре ниже +5° С. С другой стороны, при повышении температуры воздуха появляется риск высыхания бетона, а поскольку цемент — это вяжущее водного твердения, высыхание приводит к снижению прочности.

Чтобы набор прочности происходил оптимально, используются специальные химические противоморозные добавки, которые позволяют вести бетонные работы даже в морозы, а также используют другие методы (укрывание и обогрев бетона). В жаркую погоду бетон укрывают и поливают водой. Для предотвращения усадки бетон армируют не только металлической арматурой, но и специальными волокнами, к примеру, фиброволокном.

Советуем изучить: Фиброволокно

Особенности глиноземного цемента

• Схватывание и набор прочности бетонных сооружений на основе вяжущего этого типа должно идти при температуре 20-0°C и высокой влажности воздуха. Это требование объясняется высокой экзотермической реакцией материала (при гидратации, глиноземистый цемент выделяет в 2 раза больше тепла, чем обычный цемент). При температуре окружающей среды 25 °C и выше наблюдается снижение нарастания набора прочности, а при дальнейшем увеличении температуры возможно существенное падение прочности и даже разрушение конструкции.
• Большое количество тепла выделяемого материалом при схватывании и наборе прочности, обуславливают возможность ведения бетонных работ при температурах воздуха до минус 10°C без дополнительного подогрева.
• Повышенная плотность цементного камня по сравнению с цементным камнем на основе портландцемента.
• Высокая цена, выше на 3-4 порядка, чем цена обычного портландцемента.

Структура и классификация

Глиноземистый цемент бывает 2 видов: обычный и высокоглиноземистый. Все зависит от того, каково количество примесей в составе смеси. Определить, к какой марке относится цемент, можно только через 72 часа после его использования, когда масса затвердеет. Данный продукт должен соответствовать нормам ГОСТа. Может отличаться по выдерживаемой нагрузке на сжатие: ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60, которые соответствуют 22.5, 50 и 60 МПа. Последний используется исключительно в оборонной сфере и металлургии.

Глиноземистый цемент нужно использовать исключительно по правилам. Лучше всего, чтобы с этим материалом работал исключительно профессионал. Такая масса вязкая, она требует длительного и тяжелого перемешивания. Если смешать ингредиенты неправильно, однородность и прочность бетона может быть низкой.

Рисунок 2. Упаковка глиноземистого цемента

Готовить глиноземистый бетон нужно небольшими порциями. Из-за того, что замедлить процесс затвердевания невозможно, готовую массу нужно использовать как можно быстрее. Такая проблема может стать серьезным недостатком в прочности готовой конструкции.

Глиноземистый цемент нередко используется для приготовления разных типов расширяющихся смесей, быстротвердеющих составов. Для любого такого раствора соотношение компонентов и состав вычитываются отдельно. Обычно смесь при твердении увеличивается в объеме, балансируя усадку, а также самоуплотняется. Чтобы получить данные смеси, глиноземистый цемент смешивают с разными добавками. Сегодня существуют следующие виды глиноземистого цемента:

• Расширяющийся цемент. Расширяется в воде, крайне быстро схватывается.
• Водонепроницаемая смесь. Обладает низким уровнем усадки. В цемент добавляется полугидрат гипса и гашеная известь, благодаря чему цемент можно использовать в гидроизоляционных работах.
• Расширяющийся водонепроницаемый цемент. Быстро набирает прочность, предназначен для гидроизоляции.

Способы ухода за свежеуложенным бетоном с целью обеспечения нормальных условий схватывания и твердения

Соблюдение правил ухода за бетоном обеспечивает нормальные условия схватывания смеси и набор марочной прочности с оптимальной скоростью. Мероприятия по уходу за бетонной конструкцией после заливки и уплотнения бетонной смеси:

• Защита от слишком интенсивного испарения влаги с поверхности бетонного элемента, которое приводит к разности давлений в толще бетона и на его наружной части, а, следовательно, трещинообразованию. Для этого блок закрывают полиэтиленовой пленкой, рубероидом, брезентом. Могут использоваться опилки и песок при условии их регулярного смачивания.
• Обеспечение равномерного температурного режима по всему объему бетона при его твердении. Особенно это важно при заливке массивных конструкций. Комплекс технологических мероприятий по выравниванию температуры на поверхности и в толще конструкции указывается в проектной документации. Он может включать искусственное охлаждение с помощью поверхностного полива блока холодной водой или посредством системы труб-змеевиков.
• Защита от низких температур при твердении бетона до набора критической прочности. Эти мероприятия необходимы при зимнем бетонировании. Для обеспечения нормальных условий гидратации цемента используют: введение противоморозных добавок, утепление конструкции теплоизоляционными материалами, прогрев стальными проводами, электродами, инфракрасными лучами, устройство тепляков с прогреваемым воздухом. Часто сочетают несколько технологических приемов.

Маркировка бетона

ГОСТы (25192-2012, 7473-2010) требуют у производителей указывать маркировку своих бетонных смесей, т.к. цена бетона, его прочность зависят от марки БС (бетонная смесь).

• БСГ – бетонная смесь готовая, БСС – бетонная смесь сухая;
• М – прочность бетона на сжатие. М500 – бетонная смесь, которая к двадцать восьмому дню застывания имеет структурную прочность – 500 кгс/см 2 . Чем больше цемента в бетоне, тем выше его прочность, поэтому число, после буквы М показывает и содержание портландцемента в бетоне. М100 – дешевый цемент. М500 – дорогой, самый надежный;
• B — класс прочности. Указывает на максимальное давление, которое должен выдержать бетон, в МПа. Наиболее ходовые марки бетона — М200 и М350, с классами B15 и B25, соответственно. Они рассчитаны на давление в 15 и 25 МПа;
• F — морозостойкость бетонной смеси. Число, идущее после F, указывает количество циклов безопасной заморозки – разморозки бетона, без потери качества. Зимой, вода попадает в бетон и замерзая разрушает его. Морозостойкость бетона — важнейшая характеристика, указывающая на его прочность и надёжность использования в зимних условиях;
• W — водонепроницаемость бетона. Показывает количество воды, которое бетон может поглотить. Степень W – варьируется от 2 до 20. W бетон хорошо подходит для возведения фундамента. Бетонный монолит классом не ниже W6 самый популярный для строительных работ. Чем больше цифра рядом с буквой W, тем большей устойчивостью к поглощению влаги будет обладать бетон после застывания.

В таблицу сведены различные марки бетона:

5 Технические требования

Цементы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 30515 и настоящего стандарта и изготавливаться по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.

5.1 Содержание оксидов элементов в цементах должно соответствовать значениям, указанным в таблице 1.

Содержание оксидов элементов, %

**

***