СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Гидрофобный портландцемент

Гидрофобный портландцемент — гидравлическое вя­жущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера и гидоофобизующей по­верхностно-активной добавки при обычной _ дозировке гипса. " "

Этот портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевоз­ках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость. Для производства гидрофобных цементов необходима установка точно дозирующего устройства, равномерно питающего мельнииы гидрофобизующей добавкой при помоле цемента. Гидрофобный портландцемент имеет те же марки, что и портландцемент—400, 500, 550 и 600. Как будет видно из дальнейшего, гидрофобизации мо­гут подвергаться специальные портландцементы.

В качестве гидрофобизующего поверхностно-актив­ного вещества применяют мылонафт, асидол-мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум в коли­честве 0,06—0,30% массы цемента в пересчете на сухое вещество. В последние годы накопился опыт производ­ства и применения этих добавок, позволяющий предот­вратить вызываемые ими отрицательные явления — по­вышенное пылеобразоваиие при помоле и транспорти­ровке цемента и высокое воздухововлечение получаемых раствопов и бетонов.

НИИЦементом была разработана и успешно приме­няется на трех заводах рациональная композиция син­тетической добавки ЛЗГФ, представляющей собой ра­створ высокомолекулярных жирных кислот в минераль­ном масле (1:2) при использовании кубовых остатков СЖК. При оптимальном содержании ПАВ и режиме измельчения гидрофобный цемент с добавкой ЛЗГФ равноценен по показателям прочности и срокам схвач тывания исходному без ПАВ портландцементу.

Теория гидрофобизации разработана М. Й. Хигеро - вичем [149, 139]. Сущность этого процесса заключается в образовании на поверхности цементных зерен молеку - лярно-адсорбционных пленок из ориентированных асим­метрично-полярных молекул, обращенных углеводород­ными радикалами наружу. Эти радикалы гидрофобны; т. е. обладают водоотталкивающими свойствами. По­лярная часть адсорбированных молекул образует в за­висимости от вида гидрофобизующей добавки водоне - растворимые и также водоотталкивающие нафтенаты либо олсаты кальция. С этой точки зрения защитные пленки правильнее рассматривать как хемосорбционные, а не как чисто адсорбционные. Защитные пленки на це­ментных зернах не сплошные, они прерывистые «сетча­тые» или «мозаичные», благодаря чему цемент сохра­няет свою основную способность твердеть при переме­шивании с водой.

Гидрофобные портландцементы характеризуются меньшей гигроскопичностью. Под гигроскопичностью обычно понимают физическое поглощение паров воды из воздуха, между тем, как взаимодействие паров воды с цементом химическое, в результате которого появля­ются в тонкодисперсном состоянии гидратные новообра­зования. Гидрофобные портландцементы при хранении в течение 3—6 мес в насыщенной влагой среде увеличи­ваются в массе всего на 2,5—3,5%, а обыкновенные портландцементы — на 6—14%. Сорбция паров воды уменьшается особенно сильно у пуциолановых и шлако­вых портландцементов, гидрофобизоваиных добавкой мылонафта либо олеиновой кислоты.

Особый интерес приобретает способность гидрофоб­ных цементов не слеживаться при хранении при одно­временном повышении активности. Наблюдения показа­ли, что гидрофобные цементы, хранившиеся в мешках в течение года, не комковались и были сыпучими, в от­личие от обыкновенных портландцементов, которые скомковались. Предполагают, что самопроизвольное по­вышение активности цемента объясняется тем, что во­дяные пары и углекислый газ вследствие «сетчатого» строения гидрофобных пленок не взаимодействуют с по­верхностью цементного зерна, а проскальзывают в глубь цементного зерна по микротрещинам и усиливают хими­ческое диспергирование цемента при его гидратации. Гидрофобные цементы являются и пластифицированны­ми, что объясняется адсорбционно-смазочными свойст­вами гидрофобизующих добавок и их способностью к некоторому воздухововлечению. К положительным свой­ствам гидрофобных цементов следует отнести понижен­ную водопроницаемость, являющуюся следствием повы­шения однородности структуры и мелкой кристаллиза­ции новообразований.

Применение гидрофобных цементов, а также непо­средственная гидрофобизация растворов и бетонов в процессе изготовления. улучшает удобоукладываемость бетонных и растворных смесей, сокращает расход це­мента, так как уменьшается водопотребпость. У бетонов на гидрофобных портландцементах снижается скорость испарения воды в условиях сухого климата, что способ­ствует повышению их стойкости. Гидрофобизующие до­бавки повышают связность бетонных смесей, предотвра­щая их расслаивание и значительно облегчая их транс­портировку в автосамосвалах и выгрузку из них. Бето­ны на гидрофобных цементах характеризуются меньшим капиллярным всасыванием и водопоглощением.

Гидрофобизация растворов и бетонов помогает им удерживать влагу в начальный период твердения. Зна­чительно уменьшается усадка в сухом воздуха и набу­хание во влажной атмосфере; сохраняется прочность сцепления с арматурой при меньшем расходе цемента. Гидрофобизующие добавки существенно повышают мо­розостойкость цементного камня и бетонов. Повышенная пластичность гидрофобного портландцемента позволяет сократить расход цемента в бетонах, особенно в тощих и средней жирности, на 8—10% и значительно умень­шить расход извести в растворах. При изготовлении бе­тонных и растворных смесей из гидрофобного портланд­цемента сроки перемешивания в бетономешалках и ра­створомешалках такие же, как и при перемешивании обычного портландцемента (1,5—2 мин). Увеличение времени перемешивания может привести к повышенно­му воздухововлечению и к некоторому понижению прочности бетона.

Гидрофобный портландцемент применяется в первую очередь в тех случаях, когда требуется длительное хра­нение и перевозка на дальние расстояния, особенно вод­ным и морским путями. Его можно применять наравне с обыкновенным портландцементом в различных строи­тельных работах, преимущественно для наружной деко­ративной облицовки зданий, для изготовления гидро­изоляционных штукатурок, бетонов в дорожном и аэро­дромном строительстве, а также в гидротехническом бетоне и в тех случаях, когда необходимо транспорти­ровать бетонные и растворные смеси с помощью насосов.

Поскольку гидрофобный портландцемент отличается высокой тонкостью помола и повышенной сыпучестью (что обусловливается действием гидрофобизующей до­бавки), желательно доставлять его на место применения в таре, особенно в тех случаях, когда разгрузка произ­водится в закрытых помещениях вручную. Следует учи­тывать, что гидрофобизация не может коренным обра­зом изменить характер твердения цементов и их строи­тельно-технические свойства, она только заметно улуч­шает свойства цементов. Поэтому необходимо, чтобы по химико-минералогическому составу исходного клинкера и содержанию активных минеральных добавок цементы полностью удовлетворяли требованиям, которые регла­ментированы стандартами и другими нормативными документами.