Teplomarcet.ru

Про Тепло дома
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как происходит определение активности цемента

Как происходит определение активности цемента?

Цемент часто называют «скоропортящимся» продуктом. «Скоропортящийся» означает быструю потерю активности, от которой напрямую зависит прочность бетона на сжатие и изгиб. В связи с этим, активность цемента, является самой важной технической характеристикой, которую можно определить несколькими способами.

активность цемента

Как можно определить активность цемента – обзор технологий

Самую точную величину активности цемента определяют только в лабораторных условиях. Это достаточно длительный процесс, поэтому разработано несколько экспресс технологий, позволяющих более-менее точно ответить на вопрос: «Можно ли данный конкретный цемент использовать по его прямому назначению?».

Рассмотрим все существующие способы проверки активности незаменимого строительного материала.

Алгоритм проверки активности цемента в соответствии с требованиями нормативных документов:

  • Заливка образцов 40х40х160 миллиметров;
  • Выдержка образцов в формах над водой в течение 24 часов;
  • Выдержка образцов в ванне с гидрозатвором в течение 27 суток;
  • Испытание образцов на прочность на специальном оборудовании.

Величину предела прочности на сжатие определяют как среднее арифметическое четырех наибольших чисел из шести испытаний образцов. Полученное значение и есть «активность» цемента.

Определение активности цемента в домашних условиях

Для строительства малоответственных бетонных конструкций будет достаточно определение активности двумя «народными» методами, которые, несмотря на весьма относительную точность, тем не менее, позволяют сделать вывод о пригодности или непригодности цемента.

Визуально-тактильный метод

Если нет возможности проверить россыпной цемент, придется приобрести мешок материала и произвести осмотр его содержимого в плане цвета и агрегатного состояния. Качественный «активный» цемент должен иметь серо-зеленоватый оттенок и протекать сквозь пальцы как вода.

В крайнем случае, качественный, но немного лежалый цемент, может слеживаться в небольшие комочки, которые должны рассыпаться в пыль при малейшем прикосновении. Твердые комки указывают на значительную потерю активности – подобный материал можно использовать только в качестве наполнителя.

Водно-визуальный метод

Для реализации данной технологии также потребуется приобрести мешок цемента, а также подготовить следующие материалы:

  • Щелочную минеральную воду на выбор: «Ессентуки» № №4,17, «Славяновская», «Смирновская», «Ласточка», «Боржоми», «Саирме», «Набеглави», «Дилижан»;
  • Одноразовую тарелку;
  • Полиэтиленовый пакет;
  • Мокрую ткань.

Проверяемый цемент смешивают с минеральной водой до консистенции теста. Из полученного «теста» очень быстро лепят образец, что-то вроде оладья имеющего утолщенную середину и тонкие края периметра.

Если в течение 5-10 минут «оладий» застыл и ощутимо нагрелся – вы купили качественный свежий цемент, имеющий высокую активность. При этом образцы из фальсифицированного цемента либо вообще не застывают, либо застывают фрагментарно через 45-60 минут и растрескиваются.

Образцы из китайских цементов низкого качества и нагревают и быстро застывают, но в конце схватывания «оладий» сильно деформируется и также растрескивается.

При положительном результате испытания, проверку следует продолжить. Застывший образец заворачивается во влажную ткань, помещается в полиэтиленовый пакет и в таком состоянии выдерживается в течение 72 часов. Далее образец подвергается осмотру.

Если «оладий» твердый и при постукивании издает «металлический» звук и не рассыпается при падении, испытуемый цемент можно использовать для приготовления бетона как «вяжущее». На поверхности образца допускается неглубокая сетка трещин от тепловой деформации.

Если образец рыхлый, его можно расколоть в руках, а при падении он рассыпается на несколько кусочков – вы приобрели либо контрафактный, либо не очень свежий, либо хранившийся в ненадлежащих условиях цемент, от использования которого лучше отказаться.

Важно! При покупке небольшой партии (мешка) цемента для проведения испытаний на активность, следует обратить внимание на номер партии. В соответствии с требованиями ГОСТ номер партии и дата выпуска указываются на ярлыке дополнительно (справедливо только для фасованного материала, предназначенного для продажи через сети розничной или Интернет-торговли).

Дело в том, что активность цемента фасованного из разных партий может существенно различаться. Поэтому проведенные визуально-тактильные и водно-визуальные испытания на активность, справедливы исключительно для цемента определенной партии цемента фасованной в определенный день.

Читайте так же:
Рассчитать потребность цемента для фундамента

В любом случае, следует отдавать предпочтение стационарным торговым точкам, заслуживающим доверия – это работа на рынке в течение нескольких лет, средневзвешенные цены и наличие полного пакета сопроводительной документации.

Можно ли в готовую бетонную смесь добавлять цемент?

Многие строители при возведении своих частных домов или гражданских, промышленных объектов сталкиваются с тонкими моментами по поводу бетонной смеси. Как известно, бетонную смесь в большинстве случаев заказывают на ЖБК и других предприятиях, где изготавливают бетон различных марок и в больших объемах. Бетонная смесь должна соответствовать целому ряду свойств, таких как жесткость, подвижность, однородность, а при затвердении она должна обладать самим главным свойством – высокой прочностью.

Можно ли добавлять в готовую бетонную смесь цемент?

Кратко рассмотрим, от каких самых главных факторов зависит прочность бетона и как избежать роковых ошибок, приводящих к резкому снижению прочности бетона изделия или конструкции.

При правильном расчете подбора состава бетонной смеси очень большое внимание обращают на качество компонентов бетона. Одними из важных факторов, которые отвечают за прочность бетона являются – прочность (активность) цемента Rц и водоцементное отношение В/Ц.

Прочность (активность) цемента Rц соответствует марки цемента (если цемент является «свежим»). Если цемент в возрасте 3…6 и более месяцев его активность снижается более чем на 30…40%. Активность цемента зависит от условий его хранения (влажность, температура в помещении). Необходимо помнить, что прочность бетона прямо пропорциональна прочности цемента. Поэтому, следует использовать для приготовления бетона цемент хорошего качества, который не взялся комками и камнями. Об этом более подробно можно прочитать на нашем сайте по следующей ссылке: как правильно покупать и хранить цемент.

Водоцементное отношение В/Ц – это отношение массы свободной воды (не поглощенной заполнителем) к массе цемента в только что приготовленной бетонной смеси. От этого показателя зависит какой консистенции и качества получится бетонная смесь. Многие ученные, такие как Н.М. Беляев, И.Г. Малюг, Абрамс, Граф исследовали эту зависимость, и пришли к следующим заключениям.

Цемент вступает в химическую реакцию только всего лишь с водой в количестве 10…25 % от массы цемента, но если ее приготовить, мы получим очень жесткую, почти сухую смесь, практически не пригодной для бетонирования. Таким образом, для удобоукладываемой бетонной смеси добавляют еще 40…70 % воды от массы цемента. Добавление воды приводит к образованию в бетоне водяных и воздушных пор и пустот, что, в конечном счете, приводит к снижению прочности. Но ученными установлено, что для нормального протекания процессов твердения (гидратации) цемента необходимо, чтоб воды было не 10…25% от массы цемента, а намного больше – в 2…3 раза (30…75%). Уменьшение выше приведенного количества воды, приводит к тому, что при твердении цемент не полностью прогидратирует, а это чревато снижением прочности.

Рис. 1. Зависимость прочности бетона от В/Ц

В связи с выше описанным, можно сделать вывод, что вода и цемент тесно взаимосвязаны между собой.

На рис. 1 представлен график зависимости прочности бетона от водоцементного соотношения. Из графика видно, что при очень низких и очень высоких значениях В/Ц прочность бетона снижается, поэтому существуют оптимальные значения В/Ц, при которых бетон будет при определенных условиях иметь максимальную прочность, и обладать высокими технологичными свойствами.

Читайте так же:
Самосвал для перевозки цемента

Оптимальные значения В/Ц лежит в пределах 0,32 ÷ 0,55 в зависимости от условий бетонирования.

Итак, теперь обратимся к практической стороне этого вопроса. Например, вам на объект привезли очень жидкую бетонную смесь и предлагают добавить несколько мешков цемента, чтоб увеличить марку бетона и восстановить нормальную консистенцию бетонной смеси, аргументируя тем, что «маслом кашу не испортишь». Желание «помочь» у водителя бетоновоза возникает по нескольким причинам:

  1. В составе бетонной смеси отсутствует положенное количество цемента.
  2. По дороге к строительному объекту водитель очень много добавил воды в бетонную смесь, опасаясь процесса начала схватывания.

При обнаружении несоответствия заказанному бетону, за лучше отказаться от такого бетона вообще, или использовать его для конструкций, которые не будут подвергаться большим нагрузкам.

Выводы — все за и против

Но если, все таки нам деваться некуда, и бетонную смесь необходимо «исправить», необходимо выяснить время, которое прошло с момента затворения цемента водой, определить наступило ли начало схватывания. Начало схватывания наступает от 45 мин до 3 часов с момента затворения водой в зависимости от применяемых добавок. До начала схватывания бетонную смесь можно без ущерба для прочности бетона, перемешивать, вибрировать, уплотнять, регулировать состав, подвижность и жесткость. Но после начала схватывания добавлять разные компоненты в бетон, перемешивать и т.д. категорически запрещается, т.к. это приводит к нарушению уже сформировавшейся структуры и химических связей. Поэтому не желательно в таком случае добавлять цемент, так как он приведет возникновению внутренних напряжений от роста кристаллов в уже образовавшемся каркасе – а приводит к образованию больших трещин и низкой прочности бетона.

В том случае, когда у нас еще не наступило схватывание, и мы действительно убеждены, что цемента не хватает, можно добавить цемент исходя из следующего: рекомендуется, чтоб расход обычного портландцемента для строительства массивных конструкций из высокопрочного бетона не превышал 375 кг/м 3 , и во всех остальных случаях – 500 кг/м 3 . При этом необходимо обеспечить хорошее перемешивание, чтобы получить однородную смесь. Неоднородная смесь приведет к образованию больших усадочных трещин, снижающих прочность бетона.

Добавление цемента в бетонную смесь уже на объекте не особо рекомендуется, т. к. мы не знаем фактическое количество цемента и воды в составе привезенной бетонной смеси, и когда мы добавим очень много цемента, большая вероятность снизить еще больше прочностные характеристики бетона.

Ученными установлено, что чрезмерное количество цемента только незначительно повышает прочность бетона, и при твердении приводит к большим значениям усадочных трещин, снижающих качество и прочность бетона. Таким образом, выражение «маслом кашу не испортить» в данном случае является ошибочным. Следует грамотно подойти к расчету состава бетона и этим сэкономить деньги на рациональном использовании составляющих бетона.

И наконец, хотелось бы отметить, что на прочность бетона также очень сильно влияют условия твердения бетона. Иногда заказчики предъявляют претензии к поставленному бетону, который не набрал требуемой прочности, при том, как они не обеспечили нормальный уход за бетоном. Для бетона идеальные условия это влажность и повышенная температура. После бетонирования нужен надлежащий уход за бетоном, потому что если этого не делать, бетон может не набрать проектной прочности или в нем может образоваться множество дефектов снижающих его прочность, приводящих вплоть до демонтажа элемента или конструкции.

Цемент можно сделать вывод

Для определения сроков схватывания и равномерности изменения объема цемент затворяют водой, количество которой определяют по стандартизированному показателю — нормальной густоте цементного теста. Этот показатель (или отношение В/Ц) для разных цементов колеблется в широких пределах (от 22 до 32%). По ГОСТ 310—60 показатель нормальной густоты надо определять на приборе Вика. Цементы с большей нормальной густотой имеют несколько большую водопотребность, что может сказаться на относительном снижении их строительно-технических свойств. Показатель нормальной густоты имеет более широкое значение, чем только для определения сроков схватывания и равномерности изменения объема. Этот показатель интересен для анализа свойств цемента и связан с техническими свойствами бетона, в частности влияет на определение показателя пластичности-жесткости смесей. Длительное вылеживание клинкеров при их смачивании дождем (снегом) резко снижает нормальную густоту цементного теста. Причины, вызывающие различную водопотребность цементов систематизированы.

Читайте так же:
Стеклоиономерный цемент для реставрации боковых зубов

Сочетание перечисленных факторов в разной степени отражается на изменении нормальной густоты. Рассмотрим, как каждая из указанных причин отражается на этом показателе и в чем причина такого изменения.

Минералогический состав. На нормальную густоту влияет минерал С3А, обладающий высокой водопотребностью. Следовательно, для получения цементного теста одинаковой пластичности из цементов с различным количеством минерала С3А требуется неодинаковое количество воды. Повышение нормальной густоты является косвенным показателем высокого содержания в цементе минерала С3А. Цементы с большим содержанием минерала С3А для некоторых бетонных и железобетонных конструкций и сооружений нельзя применять (например, в воде-среде, вызывающей сульфатную коррозию, при многократных попеременных замораживаниях и оттаиваниях, для напряженных конструкций, где ограничивается величина ползучести бетона и др.). На показатель нормальной густоты цемента меньше влияет присутствие силикатов кальция (минералов C3S и C2S).

Недостаток гипса в цементе. Наличие в цементе минерала С3А вызывает необходимость при размоле клинкера вводить гипс — регулятор сроков схватывания. В практике может встретиться случай, когда из-за разного содержания гипса цемент с большим количеством минерала С3А будет иметь более низкий показатель нормальной густоты. Сказанное подчеркивает важность как систематического лабораторного контроля качества при производстве цемента, так и контроля на строительстве при отсутствии на цемент технической документации — паспорта со сведениями.

Тонкость измельчения. Повышение тонкости помола цемента связано с некоторым увеличением количества воды затворения. В ряде случаев при изменении тонкости измельчения водопотребность цемента значительно растет, что связано с содержанием в цементе мелких зерен (мельче нескольких микрометров), а также структурными особенностями клинкера; при затворении цемента открывается большая часть минерала С3А, находящегося в клинкерных зернах. Однако тонкость измельчения существенно не влияет на показатель нормальной густоты. При измельчении клинкера на строительной площадке или эффективном домоле цемента на заводах сборного железобетона появляется много мелких фракций ниже 5 мкм, для затворения которых нужно большее количество воды, чем для крупных фракций цемента, и показатель нормальной густоты становится значительно выше. Это следует учитывать при организации работ, например не допускать сильного измельчения цемента, повышающего водопотребность, или для уплотнения смесей применять наиболее эффективные способы формования-уплотнения. Следует иметь в виду, что такие тонкомолотые цементы относятся к быстротвердеющим цементам, а при наличии в них повышенного количества минерала C3S и к высокопрочным (высокомарочным).

Лежалость цемента. Поверхность зерен цемента полиминеральна, отчего в разной степени подвержена изменению под воздействием воздушной среды. Практически все цементы выходят из помольных агрегатов (мельниц) с высокой температурой, на поверхности из зерен образуются продукты коррозии в виде очень тонкого слоя новообразований. Процесс образования такого слоя связан с наличием в воздухе С02 и паров воды. Исследования показали, что цемент после приготовления должен лежать минимальные сроки и качество его зависит от условий, в которых он хранится. Слеживание — потеря качества цемента происходит активнее при высокой относительной влажности воздуха (на берегах больших водоемов, в дождливый период). По этой причине для защиты цемента от слеживания поверхность зерен покрывают органической пленкой. Для частичного восстановления качества лежалого цемента нужен дополнительный домол, при котором зерна очищаются от слоя новообразований и раскалываются по новым поверхностям. Лежалый цемент имеет повышенную водопотребность из-за образования в нем агрегатов (флокул) из зерен, поверхность которых связана продуктами реакции минералов цемента с водой.

Читайте так же:
Цементный материал для постоянного пломбирования

Случаи неправильного хранения цемента усугубляют сказанное о снижении качества цемента — увеличивают слеживаемость цемента.

Наличие гидравлических добавок. Гидравлические добавки имеют различный генезис, что отражается на их водоудерживающей способности. В зависимости от вида и количества гидравлической добавки изменяется нормальная густота цемента. Например, трепел, обладающий высокой молекулярной влагоемкостью, повышает нормальную густоту. Гидравлические добавки, рыхлые продукты изверженных пород, а также молотый песок, снижают показатель нормальной густоты, неплотные разности карбонатных пород (известняков и доломитизированных известняков), впитывая воду, увеличивают водопотребность цементного теста.

Наличие мелкомолотого гранулированного доменного шлака. Эта искусственно полученная гидравлическая добавка в силу своей природы снижает показатель нормальной густоты цемента, что значительно улучшает строительно-технические свойства шлакопортландцемента и позволяет получать бетонные (растворные) смеси заданной пластичности-жесткости при меньшем содержании в них воды.

Наличие поверхностно-активных добавок. Существенное корректирование ряда природных недостатков портландцемента достигается введением некоторых видов ПАВ. Наиболее высоких результатов достигают, вводя в цемент комплексную гидрофильно-гидрофобную добавку, что одновременно обеспечивает высокую яластифицируемость и гидрофобность цементного теста, т. е. способствует получению цементного теста с минимальным количеством воды затворения для заданной пластичности-жесткости. Следует помнить, что избыточное количество ПАВ тормозит химические процессы, протекающие между минералами зерен цемента и водой. В ряде случаев при значительном избытке ПАВ процесс твердения может быть задержан на многие годы, что может вызывать брак в работе. По этой причине для каждого ПАВ существуют оптимальные дозы добавки в цемент.

Перечисленные причины изменения нормальной густоты цемента наиболее существенны и их надо учитывать в практической работе. В одном случае они могут содействовать уменьшению показателя нормальной густоты и, следовательно, повышению строительно-технических свойств цемента, в другом — уменьшение нормальной густоты, достигнутое за счет сочетания иной группы причин, не окажет такого эффекта, как в первом случае. Действительно, нельзя считать показатель нормальной густоты однозначно связанным с качеством цементного камня, образующимся после твердения цементного теста. Тот или иной эффект — результат физико-химического процесса, протекающего в суспензии цементного теста на границе раздела жидкой (воды) и твердой фаз (поверхности зерен цемента). В одних случаях эти процессы идут быстрее, в других медленнее, что отражается на изменении показателя нормальной густоты. Из этих сведений можно сделать вывод, что изменением количества воды затворения нельзя ускорить химический процесс связывания воды, который зависит: от природы цемента, его тонкости помола (дисперсности), химического состава воды затворения и температуры процесса.

Минеральные компоненты для производства цемента

Сергей Лукошкин

Минеральные компоненты для производства цемента можно классифицировать следующим образом:

  • Инертные добавки-наполнители – не участвуют в процессе гидратации, вводятся для улучшения гранулометрического состава цемента, уплотнения его структуры (известняк)
  • Активные минеральные добавки – не обладают гидравлическими свойствами, но имеют пуццоланическую активность, т.е. взаимодействуют с гидроксидом кальция, который образуется в значительном количестве (15-20%) при гидратации основных клинкерных минералов, с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция гелевидной структуры, которые уплотняют и упрочняют структуру цементного камня (трепел, опока, микрокремнезем, кислая зола-уноса)
  • Добавки со скрытыми гидравлическими свойствами – потенциально обладают вяжущими свойствами, но необходим активатор (щелочной или сульфатный), инициирующий процесс гидратации (доменный гранулированный шлак, основная зола-уноса)
Читайте так же:
Цементная смесь каменный цветок м 150

img-state1.jpg

Химический состав минеральных компонентов определяет их свойства. Чем больше оксида кальция и меньше оксида кремния содержит минеральный компонент, тем выше его гидравлическая активность. И наоборот, чем меньше оксида кальция и больше оксида кремния содержит минеральный компонент, тем выше его пуццоланическая активность. Ниже представлена диаграмма, в основании которой находятся три основных оксида (кальция, кремния и алюминия), которые определяют свойства активного минерального компонента.

Кислая зола-уноса

Кислая зола уноса широко используется для производства цемента в мировой практике. Однако, есть определенные требования к химическому составу и физико-механическим характеристикам зол, которые определяют эффективность их использования в качестве минерального компонента при производстве цемента. В соответствии с требованиями ГОСТ 31108-2016 потери при прокаливании золы-уноса не должны превышать 5%, чтобы соблюдалось требование по равномерности изменения объема цемента. Активность золы определяет ее удельная поверхность. Для производства цемента целесообразно использовать золы с удельной поверхностью не ниже 3500 см2/г, в противном случае зола будет иметь низкую активность, что негативно скажется на качестве цемента. В таблице ниже представлены характеристики зол-уноса трех основных российских производителей– Черепецкой, Рязанской и Рефтинской ГРЭС.

img-state2.jpg

Производитель ППП SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2Oэкв R80 R45 Блейн
% % % % % % % % %см2/г
Черепецкая ГРЭС11,954,822,14,51,42,51,39,619,43783
Рязанская ГРЭС4,450,328,16,41,58,20,28.014,92524
Рефтинская ГРЭС2.257.425.94.90.75.60,810.024.43157

Результаты показывают, что зола Черепецкой ГРЭС имеет высокую удельную поверхность, но потери при прокаливании превышают допустимую границу 5%. Поэтому данную золу, в соответствии с требованиями ГОСТ 31108-2016, нельзя использовать при производстве цемента. Потери при прокаливании зол Рязанской и Рефтинской ГРЭС соответствуют требованиям ГОСТ 31108-2016, но они имеют низкую удельную поверхность, поэтому при производстве цемента их использовать нецелесообразно. Для того, чтобы устранить вышеуказанные недостатки, необходимо проводить сепарацию зол, однако это требует дополнительных затрат и в России этого не делают. Также повысить удельную поверхность зол можно путем их дополнительного помола, однако это приведет к значительному увеличению удельной поверхности цемента и его водопотребности, что негативно скажется на прочности и долговечности бетонных изделий. Подводя итог вышеизложенному, можно сделать вывод, что в России нет зол-уноса пригодных для производства цемента по причине нестабильного химического состава и недостаточной активности.

Доменный гранулированный шлак

Доменный гранулированный шлак является наиболее широко распространенным материалом в мировой практике для производства цемента, поскольку обладает уникальным сочетанием ряда свойств:

  • Скрытая гидравлическая активность
  • Пуццоланическая активность
  • Стабильность химического состава
  • Пониженное тепловыделение при гидратации
  • Положительно влияет на прочность цемента в поздний период

img-state3.jpg

Активность шлаков определяется их химическим составом, содержанием стекловидной фазы и тонкостью помола. Наиболее важное значение имеет химический состав шлаков, к которому предъявляются определенные требования по содержанию основных оксидов, в частности кальция, кремния, магния и титана. Основность шлака определяется отношением количества основных оксидов (кальция и магния) к кислым (кремния, алюминия и железа). Чем выше основность шлаков, тем выше их гидравлическая активность. Но наибольшее влияние на гидравлическую активность шлаков оказывает оксид титана, содержание которого должно быть минимальным. В таблице ниже представлены характеристики шлаков, основных российских производителей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector