Технические характеристики портландцемента

Характеристики портландцемента определяют: минеральный и вещественный составы, тонкость помола, нормальная густота, сроки схватывания, марка по прочности и другие технические свойства.

Минеральный состав выражает содержание в клинкере (в % по массе) главных минералов. Применяются расчетный и прямые экспе­риментальные методы определения минерального состава клинкера. Минеральный состав рассчитывают на основании данных химическо­го анализа, который определяет содержание оксидов (в % по массе).

Прямые экспериментальные методы определения минерального состава клинкера включают: оптическую и электронную мик­роскопию, рентгеновский фазовый анализ, микрозондирование (ла­зерный и ионный микрозонды) и др.

Вещественный состав цемента выражает содержание в цементе (в % по массе) основных компонентов: клинкера, гипса, минеральных добавок, пластифицирующих и гидрофобизующих добавок; он при­водится в паспорте на цемент.

Допускается введение в цемент при его помоле пластифици­рующих или гидрофобизующих поверхностно-активных добавок в количестве не более 0,3% от массы цемента (по согласованию с по­требителем).

Тонкость помола цемента оценивается по стандарту путем про­сеивания предварительно высушенной пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячейки в свету 0,08 мм); тонкость помола должна быть такой, чтобы через указанное сито проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

Наряду с ситовым анализом для оценки дисперсности цемента проводят определение удельной поверхности с помощью специаль­ного прибора - поверхностемера. Даже обычный портландцемент М400 измельчается довольно тонко: остаток на сите с сеткой № 008 не превышает 15%, т.е. 85% зерен цемента имеет размер менее 80 мкм, при этом его удельная поверхность составляет обычно 2500-3000 см /г (суммарная площадь зерен цемента в 1 г).

Плотность портландцемента (без минеральных добавок) со­ставляет 3,05-3,15. Его насыпная плотность зависит от уплотнения и у рыхлого цемента составляет 1100 кг/м³, у сильно уплотненного - до 1600 кг/м³, в среднем - 1300 кг/м³.

Водопотребность цемента определяется количеством воды (в % от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой цементного теста считают такую его подвижность, при которой цилиндр-пестик при­бора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Водопо­требность портландцемента в пределах от 22 до 28%. При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диато­мита, трепела, опоки) водрпотребность цемента повышается и мо­жет достигнуть 32-37%.

Сроки схватывания и равномерность изменения объема це­мента определяют в тесте нормальной густоты.

Сроки схватывания определяют с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Конец схватывания -время от начала затворения до того момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания - не позднее 10 час от начала затворения. Для получения нормальных сроков схватыва­ния при помоле клинкера на цементном заводе вводят добавку дву-водного гипса.

Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного из­менения объема цементного камня являются местные деформации, вызываемые расширением свободной СаО и периклаза М§О вслед­ствие их гидратации. По стандарту изготовленные из теста нор­мальной густоты образцы-лепешки через 24 ч предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться, не допускаются радиальные трещины.

Активность и марка портландцемента. Активность и марку оп­ределяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4x4x16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и В/Ц= 0,4 при консистенции раствора по расплыву конуса 106-115 мм. Через 28 сут твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут - в воде ком­натной температуры), образцы-призмы сначала испытывают на из­гиб, затем получившиеся половинки призм - на сжатие ^см. табл. 1.4). Портландцемент разделяют на марки 400, 500, 550, 600.

У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и начальная, 3-суточная.

Выделение тепла при твердении. Гидратация цемента сопро­вождается выделением тепла. В тонких бетонных конструкциях тепло гидратации быстро рассеивается и не вызывает существенного разо­грева бетона. Однако тепловыделение внутренней части массивной конструкции может повысить его температуру на 40°С и более по отношению к температуре бетонной смеси при укладке. Снаружи массив остывает быстрее, чем внутри, возникают температурные на­пряжения, которые нередко являются причиной появления трещин в бетоне. Чтобы избежать растрескивания, стремятся использовать низкотермичные цементы, снижают расход цемента в бетоне, а в слу­чае необходимости применяют искусственное охлаждение массива.

Правила приемки цементов. Цемент отгружают и принимают партиями. Размер партии устанавливают в пределах от 300 до 4000 т в зависимости от годовой мощности цементного завода.

Завод производит паспортизацию цемента и назначает его марку на основании данных текущего контроля производства. В паспорте указывается: полное название цемента, его гарантированная марка, вид и количество добавки, нормальная густота цементного теста, средняя активность цемента при пропаривании. Для проверки качест­ва отгружаемой продукции поставщик производит физические и ме­ханические испытания цемента, определяя его прочность в возрасте 3 и 28 сут. По требованию потребителя поставщик сообщает потреби­телю результаты физико-механических и химических испытаний це­мента в 10-дневный срок после их окончания.