Строительные материалы и изделия

Расширяющиеся цементы

Многие вяжущие вещества при твердении дают усадку. Этого можно избежать применением расширяющихся цементов, кото­рых насчитывается более 50 разновидностей. В большинстве случа­ев расширение при твердении цементного камня связано с обра­зованием гидросульфоалюмината кальция (ГСАК), объем которого значительно превышает объем исходных твердых продуктов реакции. Образование ГСАК происходит в системе, содержащей алюминаты кальция (соединения с общей формулой «СаО • /иАЬ03) и CaS04 в присутствии воды. Такие вещества содержатся, в частности, в портландцементе. При гидратации портландцемента ГСАК обра­зуется по реакции:

ЗСаО • А1203 • 6Н20 + 3(CaS04- 2Н20) + 19Н20 - э
-> ЗСаО • А1203 • 3CaS04 ■ 31Н20

Количества ГСАК в обычном ПЦ недостаточно для расшире­ния. Чтобы его получить, нужно к ПЦ добавить расширяющую добавку, включающую в себя недостающие компоненты (кальци­евый — СаО, алюминатный — А1203 и сульфатный — CaS04) в нужном количестве и соотношении. Расширяющую добавку полу­чают различными способами. В качестве вещества, содержащего CaS04, обычно берут природный гипс, ангидрит или побочные продукты некоторых производств. Алюминаты кальция входят в состав глиноземистого цемента или его клинкера (глиноземисто­го шлака). Их получают также путем плавления или спекания бок­сита и мела.

Путем обжига смеси из трех составляющих (боксита, мела и гипса) получают продукт, состоящий из сульфоалюмината каль­ция (ЗСаО • ЗА1203 • CaS04). На его основе можно создавать как рас­ширяющую добавку, так и расширяющийся цемент.

Большинство расширяющихся цементов производятся на базе портландцемента и глиноземистого цемента путем введения до­бавок, которые либо размалываются отдельно и перемешиваются с готовым цементом, либо размалываются совместно с клинке­ром. Реже добавки вводятся в сырьевую смесь с целью получения клинкера расширяющегося цемента.

В зависимости от степени расширения цементы подразделяются на безусадочные, расширяющиеся и напрягающие. Последние обла­дают самой большой энергией расширения и способны натягивать арматуру для создания предварительного напряжения в бетоне.

Гипсоглиноземистый цемент (ГГЦ) является быстротвердеющим гидравлическим вяжущим, получаемым путем совместного помо­ла или смешения высокоглиноземистого шлака (70 %) и природ­ного двуводного гипса (30 %). Расширение образцов из ГГЦ на­блюдается при твердении в воде. В воздушных условиях происхо­дит усадка. Расширение заканчивается через 1...3 сут твердения. Относительное удлинение через 3 сут составляет 0...0,7 %.

Расширяющийся портландцемент (РЦ) получают путем совмест­ного помола портландцементного клинкера (60...65%), высоко­глиноземистого шлака (5...7%), двуводного гипса (7... 10%) и активной минеральной добавки (20... 25 %). Гидравлическая добавка связывает Са(ОН)2, выделяющийся при гидратации C3S, и уско­ряет растворение алюминатов кальция и образование ГСАК.

Напрягающий цемент (НЦ) предназначен для изготовления специальных железобетонных изделий, арматура которых напря­жена в нескольких направлениях. Силы, вызывающие напряже­ние арматуры, возникают при расширении цементного камня. Это явление получило название самонапряжения, а железобетон по­лучил название самонапряженного. Напрягающий цемент пред­ставляет собою тонкомолотую смесь, состоящую из 65 % порт­ландцементного клинкера, 20 % глиноземистого шлака и 15 % гипса. Давление, развиваемое образцами из напрягающего цемента при твердении, достигает 9... 10 МПа.