Строительные статьи

Бетоны на специальных цементах

Создание бетонов с заданными свойствами основывается на приме­нении специальных цементов. Кон­струкции и сооружения из таких бетонов отличаются, прежде всего, высокой долговечностью, что делает затраты на их эксплуатацию мини­мальными. Неэффективное приме­нение цементов общестроительного назначения вместо специальных це­ментов нередко является причиной дефектов и разрушения бетонов.

Специальных цементов, как безуса­дочный, белый морозостойкий и особотонкий немент «ИНТРАЦЕМ». Эти цементы могут найти применение в различных областях строительства, в первую очередь в транспортном стро­ительстве и при ремонтно-восстано - вительных работах.

Бетоиы на безусадочном портландцементе

Одним из недостатков твердею­щих цементных систем является проявление ими деформаций усад­ки с появлением мелких разветв­ленных трешин, которые впослед­ствии выступают в качестве одной из причин развития деструктивных процессов в цементном камне. Величина линейной усадки бетона находится обычно в пределах 0,3—0,45 мм/м. однако в зависимос­ти от вида цемента, состава бетона, условий твердения эта величина мо­жет быть и большей. При изготовле­нии предварительно напряженных конструкций усадка приводит к потере напряжении в арматуре, а связанная с явлением усадки не­обходимость в устройстве темпера- турно-усадочных швов является существенным недостатком бетон­ных и железобетонных покрытий автомобильных дорог, аэродромов, длинномерных конструкций и др.

Исиол ьзование безусадоч иого цемента в бетонах транспортного назначения позволит, например, повысить водонепроницаемость тоннельной обделки, избежать тру­доемких и дорогостоящих работ по устройству многослойной гидроизо­ляции на мостах, путепроводах, уменьшить количество температур - но-усадочных швов. Перспектив­ным является применение этого цемента для строительства и ремонта резервуаров, очистных сооружений, гидротехнических сооружений и др.

Безусадочный портландцемент, предназначенный для транспортно­го строи гсл ьел на. пол чаю г на осно­ве пор гланд цементного клинкера, расширяющегося компонента и гипса. По назначению такой цемент подразделяется на «дорожный», т. е.

Предназначенный для конструкци­онных бетонов транспортных со­оружений, и гидроизоляционный.

В зависимости от вида расши­ряющегося компонента безусадоч­ный цемент подразделяется на суль - фоадюшшатный и сульфоферрыт - ный. Содержание расширяющегося компонента в цементе находится в пределах 5—20 мае. %. Допускается введение в цемент при помоле до­менного гранулированного шлака в количестве до 10%. Массовая доля оксида магния в клинкере не должна превышать 5%, массовая доля SO3 должна составлять 3—6%. Для «до­рожного» безусадочного цемента, кроме этого, ограничивается содер­жание минерала С3А в клинкере: оно не должна превышать 7 мае. %.

Безусадочный цемент для транс­портного строительства, выпускаемый согласно ТУ 5732-003-24089832-98, характеризуется классами прочности 32,5 и 42,5. Физико-механические показатели цемента должны удовле­творять требованиям, представлен­ным втабл. 1.

Безусадочный цемент на осно­ве сульфоферритного клинкера (СФ-цемент) позволяет получать бетоны с маркой по морозостойкос­ти не менее F300 (второй базовый метод ГОСТ 10060-95), по водоне­проницаемости — не ниже W/0.

Примеры составов и свойств тя­желого и мелкозернистого бетонов на судьфоферритном безусадочном це­менте приведены втабл. 2. Для изго­товления тяжелого и мелкозернисто­го бетонов применялся безусадочный СФ-цемент, полученный на основе специального портландцементного клинкера Спасского цементного за­вода. Соотношение специального порьзандцементного клинкера, суль­фоферритного расширяющегося компонента и гипса составляло (по массе): 100:5:3,2. Расчетное содержа­ние С3А в портландцементном клин­кере — 2.9%. Показатели стандартных физико-механических свойств безу­садочного СФ-иемента следующие: НГЦТ - 24.25%, начало схватывания — 3 ч 45 мин. конец схватывания — 4 ч 45 мин, удельная поверхность — 320 м2/кг. расплыв стандартного ко­нуса при В/Ц=0,39—113 мм," актив­ность - 50,7 МПа.

Ряд испытаний (прочность в отда­ленные сроки, деформации усадки, трещи н остой кость, суд ьфатостой - кость, водонепроницаемость) пока­зал, что бетоны на безусадочном СФ - цементе на основе специального портландцементного клинкера Спас­ского цементного завода являются особо коррозиестойкими и могут быть рекомендованы для использо­вания в особо трудных условиях, на­пример, для ремонтно-восстановн - тельных работ по возобновлению разрушенного коррозией поверхно­стного слоя бетона таких тонкостен­ных железобетонных сооружений, как плавучие доки. Этот цемент ре­комендуется также для изготовления защитных бетонных покрытий при возведении новых транспортных и гидротехнических сооружений, для водонепроницаемых бетонов тон­нельной обделки, строительства под­земных паркингов, фундаментов и конструкций мостов, путепроводов. строител!>ства дорожных одежд, очи­стных сооружений и др. 11,2].

Морозостойкий белый цемент и цветные цементы на его основе

Белый цемент как строительный материал необходим для раскрытия архитектурных возможностей бето­на. Большинство белых цементов, однако, содержит повышенное ко­личество алюминатной фазы и по­этому они неморозостойки. Выпуск белого цемента с малым содержани­ем алюминатной фазы представляет собой сложную инженерную задачу, которая до недавнего времени рос­сийской цементной промышлен­ностью не решалась. Усилиями специалистов цементного произ­водства и ЗАО «Научно-техничес­кий центр», фирмы «ЦЕМИСКОН» проблема выпуска белого морозо­стойкого цемента в промышленных масштабах была решена, и в 1999 г. на предприятии ОАО «Щуровский цемент» была выпущена опытная партия эгого цемента.

В ОН ИД «Цемент» МАДИ (ТУ) проведено изучение строительно - технических свойств бетона на белом морозостойком цементе и оценена возможность его исполь­зования для изготовления изделии и конструкций с повышенными требованиями к морозостойкости.

Характеристики белого цемента приведены в табл. 3, там же приведе­ны типичные характеристики его за­рубежного аналога — датского «су- пербелого» портландцемента фирмы «Aalborg Portland». Как видно из представленных данных, белый це­мент ОАО «Щуровский цемент» усту­пает зарубежному аналогу в активно­сти, но по всем показателям соответ­ствует требованиям ГОСТ 10178—85 (п. 114). предъявляемым к цементам для транспортных сооружений.

Примеры составов бетонов о§ше - строительного назначения на белом цементе и показатели их физико-ме­ханических свойств приведены в табл. 4. Из представленных данных видно, что на белом цементе ОАО «ЦЦчровский цемент» можно полу­чать бетонные смеси и бетоны обще - строительного назначения классов по прочности на сжатие В15— В25.

Сохраняемость удобоуклады ваемос - ти бетонных смесей - средняя (со­гласно «Рекомендациям по подбору состава бетонов» к ГОСТ 27006—86). Наилучшие результаты при тепло - вл аж н остн ой обработке бетон н ы ч смесей на рассматриваемом цементе достигаются при использовании «мягкого» режима со скоростью подл>сма температуры не более 15 "С/ч и температурой изотермичес­кого прогрева не выше 60°С.

Поскольку в отечественной практике производства мелкоштуч­ных бетонных изделий (тротуарная плнтка, бортовой камень) все боль­шее место занимает технология виб - ропрессования, рассматриваемый белый цемент был испытан в мелко­зернистых вибропрессованых бето­нах, при изготовлении которых была смоделирована распространен ная заводская течноло! ия. Мелкозерни­стый бетон изготовлялся из сверхже­стких смесей марки по удобоукла - дываемости СЖ 3 (ГОСТ 7473-94). После уплотнения образцы подер­гались тепловлажностиои обработке по режиму 2-г2+6+4 ч с изотермичес­кой выдержкой при 50"С.

Известно, что в тонкостенных и мелкоштучных изделиях наиболее частый дефект производства состоит в недоуилотнении их отдельных час­тей, что не только снижает прочно­стные показатели бетона, но и суще­ственно ухудшает его морозо - и со - лестой кость, водонеп рои инае адость, истираемость. В связи с этим для за - формов-анных бетонных смесей оп­ределялся коэффициент уплотнения по значениям теоретической и фак­тической плотности. Составы мел­козернистых бетонных смесей и фи­зико-механические характеристики вибропрессованных бетонов на бе­лом цементе приведены в табл. 5.

Различия в показателях средней плотности и прочности мелкозернис­того бетона составов 1.2,3 табл. 5 объ­ясняются разницей в значении коэф­фициента уплотнения. Смесь состава № 1 была заформована сразу после изготовления, смесь состава №2 -

Черз 10 минут, смесь состава № 3 — че­рез 20 минут. Следует отмстить, что смесь состава № з была хуже уплотне­на из-за быстрого загустевайия.

В производственных условиях бы­ли выполнены опытно-промышлен­ные работы по изготовлению на осно­ве белого морозостойкого цемента ОАО «Шуровский цемент» тротуар­ной плитки из мелкозернистого бето­на по технологии вибропрессования. В ходе работ были проведены подбо­ры дозировок различных минераль­ных пигментов для получения цвет­ной плитки. Было использовано 5 пигментов-, желтый, красный, чер­ный. коричневый, зеленый. В резуль­тате установлено, что расход пигмента при использовании белого морозо­стойкого цемента может быть снижен на 30—503? при сохранении и улучше­нии цветовой гаммы. Коэффициент уплотнения смеси в заводских усло­виях составил 0.96, средняя проч­ность изделий после ТВО — 43 МПа, марка по морозостойкости F200 (вто­рой базовый метод ГОСТ 10060-95).

Испытания подтвердили, что разработана технология получения морозостойкого белого цемента и морозостойких цветных цементов на его основе. Бетоны на этих цементах могут быть рекомендованы для изго­товления тротуарной плитки, борто­вого камня, малых архитектурных форм. Белый и цветные морозостой­кие цементы могут также приме­няться для внешней отделки зданий, фасадных балок мостов и путепрово­дов, изготовления элементов обста­новки пути, при строительстве го­родских автомагистралей.

Особотонкий цемент («- И НТРАЦЕМ»)

Возможности цементных мате­риалов не будут в полной мере ис­пользованы, если не удастся осво­ить производство и применение специальных цементов с особо по­добранным гранулометрическим составом, в том числе особотонких цементов. В отличие от рядовых це­ментов, имеющих средний размер зерен 40—50 мкм, средний раз­мер зерен улътратонкого цемента — менее 10 мкм.

Особотонкий немент «ИНТРА - ЦЕМ», являющийся отечественной разработкой, не уступает по своим стро и тел ьн о-те х н и ч е с к и м с вой ст - вам зарубежным аналогам: MICRO - DUR (ФРГ) и SP1NOR (Франция).

Особотонкий цемент примеvih - ется в виде водной суспензии, кото­рая инъецируется в грунт, в тело восстанавливаемого материала, в трещины кирпичной кладки, бетон­ных и железобетонных конструк­ций, за счет чего обеспечивается по­вышение прочности, несушей спо­собности. водонепроницаемости. Для такого цемента важна, поэтому, способность образовывать нерас - слаиваюшнсся водные суспензии, что необходимо для глубокого про­никновения внутрь ремонтируе­мого слоя или укрепляемого грун­тового массива Для уменьшения водоцементного отношения и сни­жения вязкости суспензий в них вводятся добавки П АВ -

Типичные кривые водоотделе - ния цементно-водных суспензий «ИНТРАЦЕМа» состава Ц:В=1:2 показаны на рисунке.

Вязкость суспензий, содержа­щих суперпластификатор С-3, оп­ределенная на вискозиметре Энгле - ра, составляет 4—5 сек, тогда как вязкость чистой воды — 2 сек.

Следует отметить, что введение в суспензию С-3 в количестве 1 мае. % цемента незначительно уменьшает вязкость по сравнению с дозировкой 0,8%, приводя одно­временно к увеличению водо - отделения. Оптимальная дозировка С-3 для суспензий «ИНТРАЦЕМа», таким образом, не должна превы­шаться мае. % цемента.

Прочность затвердевших сус­пензий при хранении в воде в возра­сте 7—10 суток достигает 3 МПа. что вполне достаточно для выполнения ими своих функний.

«ИНТРАПЕМ» рекомендуется использовать для глубинного укреп­ления и предотвращения просадки грунтов, санации различных соору­жений. исторических памятников, восстановления несущей способнос­ти фундаментов, подпорных стенок, инъектнрования каналов предвари­тельно напряженных конструкций.

Список литературы

1. Осокин А. П., Энтин З. Б., Фед - нсрЛ. А., Пушкарев If-С. Особо - коррозиестойкий цемент для ремонтно-восетановительных работ. // Цемент и его примене­ние. 2000. № 5, С. 35-38.

2. Осокин А. П., Энтин З. Б., Фед - нер Л. А. Цементы для транс­портного строительства. Науч - но-п ра кти чес кая конфере н ни я «Скоростные автомагистрали в мегаполисах». Тезисы докладов. М., 7-8 сентября 1999- С. 75-76.

Шш ж

Полимерные мембраны Продажа Обучение Шефмоншаж

Россия, 614060, Пермь, ул. Крупской, дом 34

Телефон: (3422) 905-944, 909-717 Факс: (3422) 905-943 E-mail: gsp-inzhener@permorIine. ru

Представительства: Москва (095) 430-29-29, Ижевск (3412) 78-53-30

В. Н. СТРОКИНОВ, конд. техн. наук, С. С. КОВАЛЕВ, директор ООО «ГСП «Инженер» (Пермь)