Цементы и добавки к цементу – структурное руководство

Динамичное развитие строительной отрасли стимулирует появление все более современные добавки и добавки для бетона в продаже. Они представляют собой широкий спектр продуктов с различной химической структурой и свойствами. Эти вещества в небольших количествах добавляются в бетонные смеси и взаимодействуют с ее компонентами, обеспечивая нужный эффект. В результате модифицированный бетон обладает улучшенными характеристиками, которые обеспечивают более широкие конструкционные и дизайнерские возможности.

Химия для бетона – различия между добавками и добавками, используемыми в строительстве

Согласно определению, включенному в PN-EN 934-2 «Добавки для бетона, растворов и растворов. Часть 2. Добавки в бетон. Определения, требования, соответствие, маркировка и маркировка», добавка для бетона – материал, добавляемый в процессе смешивания бетона в количестве не более 5 % по массе от содержания цемента в бетоне для изменения свойств смеси. в свежем и/или отвержденном состоянии. В то время как добавка к бетону представляет собой вещество, содержание превышает 5% от массы цемента. Это относится к ингредиентам, которые не являются основным сырьем для производства бетона, т.е. к песку или заполнителю.

Так много на выбор — какие бывают типы добавок?

Добавки для бетона могут быть как органическими, так и неорганическими соединениями. Те, которые изменяют более одного признака, называются многофункциональными добавками. При использовании более одного вида примесей важно помнить об их взаимном влиянии. Перед приготовлением бетонной смеси необходимо проверить совместимость добавок и эффективность их действия с цементом.

Примеси классифицируют по их функциям. Существует несколько различных классов химических добавок: пластифицирующие, разжижающие, воздухововлекающие, повышающие вязкость, ускоряющие реакции склеивания и отверждения, замедляющие (замедляющие скорость схватывания) и герметизирующие

Водоредуцирующие добавки

Это группа пластификаторов, которые, не изменяя консистенции бетона, уменьшают количество воды примерно на 2-5%. При использовании этих веществ бетонная смесь становится пластичной и повышается ее прочность на сжатие. С химической точки зрения это обычно фосфаты или полициклические производные. Этот тип добавок используется, в частности, для товарного бетона, дорожного и напольного бетона.

Высокоэффективные водоредуцирующие добавки

В эту группу входят суперпластификаторы, снижающие количество воды затворения на 12-40%. Наилучшие результаты дает использование добавок в полимербетон. В результате их действия бетонная смесь сжижается, пористость бетона уменьшается, а его долговечность и прочность увеличиваются. Суперпластификаторы используются, в частности, в производстве набрызг-бетона, самоуплотняющегося бетона и бетонных изделий.

Воздухововлекающие добавки для бетона

Добавки этого типа позволяют вмешивать пузырьки воздуха в бетонную массу и равномерно распределять их по всему ее объему. При такой модификации бетон становится морозостойким и менее гигроскопичным, но снижается его прочность на сжатие. Добавление 1 % воздуха в массу бетона означает снижение прочности примерно на 5 МПа. Наилучшие результаты можно получить, используя в качестве примесей соли органических кислот. Воздухововлекающие добавки используются, в том числе, для мостовых, поверхностных и гидротехнических бетонов.

Противоразмывные добавки для бетона

Добавки из этой группы предотвращают потерю воды из бетонной смеси, другими словами – улучшают ее удержание. В результате они повышают сплоченность бетона и улучшить долговечность его верхнего слоя. Они особенно важны в бетонных конструкциях, размещаемых под поверхностью воды, при производстве брусчатки или бетонных полов.

Добавки, ускоряющие схватывание и схватывание бетона

В эту группу входят вещества, сокращающие время изменения состояния бетонной смеси из пластичного в затвердевшее. Для этой цели обычно используют неорганические соединения, такие как нитраты, хлориды и фториды металлов, а также низкомолекулярные полиэтиленгликоли. Этот тип добавок используется в производстве водостойких, быстротвердеющих бетонов и набрызг-бетонов. Эти упрочняющие добавки увеличивают теплоту гидратации, но могут ухудшать удобоукладываемость бетонной смеси.

Замедляющие добавки для бетона

Обычно это оксиды металлов, сахара или фосфаты, которые физически препятствуют или замедляют процесс связывания цемента. бетон дольше остается в жидком состоянии. Замедляющие добавки используются, когда есть необходимость соединить слои бетона между собой. Более низкая скорость схватывания бетона, вызванная добавкой, может длиться до нескольких часов. Добавки используются для бетонирования при высоких температурах, в производстве архитектурных бетонов и смесей, транспортируемых на большие расстояния.

Гидроизоляционные добавки для бетона

Это добавки, используемые для водонепроницаемый бетона, а их задача – уменьшить капиллярное впитывание бетонной смеси за счет закупорки капиллярных пор. Гидроизоляционные добавки позволяют получать бетонные поверхности, устойчивые к воде и агрессивным химическим веществам. Некоторые из них также хорошо работают в качестве противоморозных добавок для бетона. Они уменьшают поглощение влаги бетона и увеличить его долговечность. По этой причине их используют для производства бетона, подверженного неблагоприятным условиям.

Добавки в бетон – микрокремнезем

К бетонным добавкам относятся мелкозернистые и неорганические добавки. Введение их в смесь предназначено для повышения свойств бетона или получения новых. Добавки можно разделить на два типа. Сначала идут наполнители, а затем и пигменты. Второй тип можно дополнительно разделить по свойствам на пуццолановые – кварцевая пыль и зола-уноса, и гидравлические – гранулированный доменный шлак.

Кварцевая пыль, также называемая микрокремнеземом, является очень популярной добавкой в ​​бетон. Он образуется как отходы при создании ферросилиция, металлического кремния и других кремниевых сплавов. Однако он обладает уникальными химическими и физическими свойствами, позволяющими получать бетоны, выдерживающие давление 100÷150 МПа. Это возможно благодаря тому, что кремнеземная пыль очень хорошо взаимодействует с пластифицирующими добавками, пластификаторами и суперпластификаторами. И конечно же благодаря особым пуццолановым свойствам микрокремнезема.

Группа РСС также предлагает микрокремнезем, произведенный на заводе в Бакки. Этот продукт изготовлен в соответствии с принципами устойчивой химии. Это означает, что производственные системы работают с использованием зеленой энергии, получаемой из геотермальных источников Исландии. Благодаря этому производимые выбросы углекислого газа составляют треть от выбросов других заводов.

Пластификаторы и суперпластификаторы для бетона

Добавки в бетон, снижающие количество производственной воды, относятся к группе водоредуцирующих: это пластификаторы бетона и суперпластификаторы для бетона. Положительным эффектом применения добавок в бетоне является изменение его физических параметров. Это предполагает изменение количества воды, цемента, минеральных добавок, а также возможность внесения смеси в ранее недоступные места и условия или транспортировку на дальние расстояния без изменения требуемой консистенции.

Основным механизмом пластификации бетона добавками является электростатическое отталкивание, при котором молекулы полимера с функциональными группами с отрицательным зарядом адсорбируются на зернах цемента. Это увеличивает дисперсность цементных агломератов в бетонной смеси, что приводит к выделению воды и повышению текучести смеси.

Правильно подобранный пластификатор или суперпластификатор позволяет получить бетон со свойствами, предназначенными для данного элемента конструкции.

Пластификаторы для бетона – Производитель PCC Group

Группа РСС выделяется на рынке как производитель пластификаторов. Предложение включает в себя широкий спектр различных видов продукции. К ним относятся добавки, используемые для пластмасс и пластификаторы для бетона. Продукция Группы РСС разрабатывается и тестируется в соответствии с действующими стандартами. Благодаря этому заказчик может рассчитывать на проверенное качество предлагаемого продукта. Полиуретаны с маркировкой «зеленое строительство» хорошо работают в проектах, для которых важное значение имеет устойчивое строительство, не наносящее вреда окружающей среде.

Какие факторы учитывать при выборе химии для бетона?

Основными факторами, определяющими выбор химии для бетона, являются экономической аспект, т.е. стоимость модификаций с использованием примеси, и технологический аспект, т.е. оценка простоты использования и аддитивного воздействия на условия процесса. Множество факторов, влияющих на эффективность примесей, вызывает много путаницы. Поэтому важно сосредоточиться на наиболее важных факторах, таких как:

• свойства и химический состав примеси,
• наличие, тип и свойства других добавок или добавок для бетона,
• размер нанесения и момент добавления добавки по отношению к моменту затворения цемента водой,
• время перемешивания и температура бетонной массы,
• совместимость цемента с добавками.

Добавки и добавки для бетона в настоящее время являются самой быстрорастущей группой продуктов строительной химии. Благодаря исследованиям и разработкам этих веществ, бетон становится современным многофункциональным материалом. Его измененные свойства позволяют реализовать множество интересных проектов строительных конструкций, которые до сих пор оставались только в воображении архитекторов.

Цемент и цементные добавки

Обзор цемента и видов цемента, процесса его производства и минеральных добавок

Ищете цементы и цементные добавки? Цемент — это связующее, которое схватывается, затвердевает и прилипает к другим материалам, связывая их вместе. Он производится с помощью тщательно контролируемой химической комбинации кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов.

Для изготовления цемента используются известняк, ракушки и мел или мергель в сочетании со сланцами, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой. Эти ингредиенты при нагревании при высоких температурах образуют похожее на камень вещество, которое растирается в мелкий порошок, который мы обычно называем цементом.

Процесс производства цемента можно кратко описать следующим образом.

1. Добыча сырья из карьера
2. Измельчение, дозирование и смешивание
3. Фаза предварительного нагрева
4. Фаза печи
5. Охлаждение и окончательное измельчение
6. Упаковка и доставка

В производстве цемента используется сырье, включающее кальций, кремний, железо и алюминий. В основном для удовлетворения требований этих материалов используются известняк, глина и песок. Известняк, используемый для удовлетворения потребностей в кальции, и добавки в небольших пропорциях песка и глины удовлетворяют потребности в кремнии, железе и алюминии. Кроме того, в производстве цемента используется много другого сырья. Добавление этих материалов основано на требованиях производства.

После сбора сырья производится дозирование и измельчение. Обычно содержание известняка и глины составляет 80% и 20% соответственно. Затем материалы предварительно кошачат, чтобы повысить производительность процесса и сделать его экологически безопасным. Кроме того, предварительная вытяжка использует выделяющиеся горячие газы из печи.

Печь представляет собой вращающуюся печь, в которой происходит производственный процесс. На этом этапе (этап печи) суспензия материалов производится после нагревания сырья. Температура центральной части печи составляет около 1000 0С и в этой области происходит разложение известняка. CaO останется после реакции, когда CO₂ выпущен.

Нижняя часть печи будет нагреваться примерно до 1500 – 1700 0С. Реакция извести и глины дает в этой области алюминаты кальция и силикаты кальция. Этот процесс создает алюминаты и силикаты кальциевых клинкеров. Они твердые и похожи на маленькие камни размером от 5 до 10 мм. В этом процессе можно наблюдать следующую реакцию.

В этом процессе можно наблюдать следующую реакцию.

2СаО + SiO₂ = Ca2SiO₄ (расщепление силиката (C₂С))

3СаО + SiO₂ = Ca3SiO₅ (силикат трикальция (C₃С))

Затем начинается процесс коллинга. Он охлаждается воздухом, производится измельчение до получения цементного порошка. Гипс 2-3% добавляют в качестве замедлителя схватывания на завершающей стадии помола.

На следующем рисунке показаны компоненты процесса производства цемента.

ВИДЫ ЦЕМЕНТА
Цемент классифицируется по различным стандартам и разработкам в зависимости от использования и спецификаций. Здесь обсуждаются руководящие принципы, принятые Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM). Спецификации ASTM-C150 (стандартная спецификация портландцемента) и C595 (стандартная спецификация для гидравлического цемента с добавками) следующие.

Стандартная спецификация портландцемента ASTM C150

Тип цемента Описание/Применение

Умеренная сульфатостойкость типа II

Тип II (MH) Умеренный напор гидратации и умеренная устойчивость к сульфатам

Тип III Высокая ранняя прочность

Низкотемпературная гидратация типа IV

Тип V Высокая устойчивость к сульфатам

Стандартные технические условия на смешанный гидравлический цемент ASTM C595
Цементная промышленность

Тип Описание/Применение

Тип IL Портланд-известняковый цемент

Шлакопортландцемент типа IS

Тип IP портландцемент-пуццонлан

Тройной смешанный цемент типа IT

Кроме того, существует стандарт, основанный на характеристиках, для классификации цемента ASTM C1157.

Тип цемента Описание/Применение

Тип GU общего назначения

Тип HE Высокая ранняя прочность

Тип MS Средняя стойкость к сульфатам

Тип HS Высокая стойкость к сульфатам

Тип MH Умеренный напор гидратации

Тип LH Низкая теплота гидратации

Кроме того, в зависимости от типа/применения существуют и другие классификации цемента. Они в основном основаны на целях, которые будут использоваться для строительства. Чаще всего можно выделить следующие типы.

1. Обычный портландцемент (OPC)
2. Портлендский пуццолановый цемент (PPC)
3. Цемент быстрого отверждения
4. Быстросхватывающийся цемент
5. Лоу Хит Цемент
6. Цемент, устойчивый к сульфатам
7. Доменный шлак Цемент
8. Высокоглиноземистый цемент
9. Белый Цемент
10. Цветной цемент
11. Воздухововлекающий цемент
12. Экспансивный цемент
13. гидрографический цемент
14. Кирпичный цемент

Для каждого типа цемента существуют разные стандарты. В следующей таблице, извлеченной из части 5328 стандарта BS 1, указана эта информация.

Цемент классифицируется на основе его прочности на сжатие, измеренной через 28 дней, как указано в BS 5328, часть 1.

Существует пять классов, а именно: 22.5, 32.5, 42.5, 52.5 и 62.5.

Кроме того, существует два промежуточных класса прочности, 37.5 и 47.5, для комбинации смеси портландцемента, соответствующего BS 12, с молотым гранулированным доменным шлаком (ggbs), соответствующего BS 6699.

Физические и химические свойства цемента обычно проверяют перед использованием. Количество семенников и разделов теста может быть основано на соответствующих спецификациях. Обычно тестируются следующие физические свойства.

1. Содержание воздуха
2. тонкость
3. прочность на сжатие
4. Теплота гидратации
5. Начальное и конечное время схватывания
6. устойчивость
7. Согласованность

Кроме того, проверяется и химический состав цемента, чтобы убедиться, что он находится в допустимых пределах. Обычно проверяют соотношение процентного содержания извести к процентному содержанию кремнезема, глинозема и оксида железа. В статье написано о испытание цемента дает более подробное описание испытаний цемента

МИНЕРАЛЬНЫЕ ИЛИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОБАВКИ
Минеральные добавки идентифицируются как дополнительный вяжущий материал (пуццолан) представляет собой тонкоизмельченный кремнистый материал, который сам по себе не обладает вяжущими свойствами, но химически реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации портландцемента при нормальной температуре, с образованием растворимость, обладающая вяжущими свойствами. Действие называется пуццолановым действием. Эти материалы чаще используются для того, чтобы сделать бетонную смесь более экономичной, снизить проницаемость, повысить прочность или повлиять на другие свойства бетона, которые можно использовать индивидуально или в сочетании с портландцементом или смешанным цементом или как частичное оборудование портландцемента.

Поццоланы можно разделить на две группы

1. Натуральные пуццоланы
2. Искусственные пуццоланы

Натуральная Поццолана – это глина, сланцы, опаловые кремни, диатомовая земля, вулканические туфы и гуманитарные породы. Наиболее часто используемыми искусственными пуццоланами являются летучая зола, доменный шлак, микрокремнезем, зола рисовой шелухи, метакаолин и сурхи. Пуццоланы добавляют в бетон в качестве добавки или вместо цемента. Пуццоланы, используемые в качестве замены, обычно заменяют 10-50 % цемента. Пуццоланы уменьшают расширение, вызванное реакцией щелочного заполнителя или щелочно-кремнистой реакцией в бетоне. Это расширение можно контролировать, добавляя пуццоланы в количестве 5-35% по массе цемента в зависимости от типа заполнителя и содержания щелочи в цементе.

Преимущества минеральных добавок (пуццоланов)

1. Улучшение работоспособности с меньшим количеством воды
2. Низкая теплота гидратации
3. Повышение устойчивости к воздействию солей и сульфатов из почвы и морской воды
4. Снижена восприимчивость к растворению и выщелачиванию гидроксида кальция.
5. Уменьшить проницаемость
6. Более низкая стоимость

По сравнению с другими материалами наиболее часто используемым пуццолановым материалом является летучая зола. Поэтому хорошо иметь некоторые знания об искусственных пуццоланах.

ЛЕТАЮЩИЙ ПЕПЕЛ

Летучая зола или зола пылевидного топлива представляет собой остаток от сжигания пылевидного угля, собираемый механическими пылеуловителями или электрофильтрами или сепараторами из топливных газов тепловых электростанций. Летучая зола также представляет собой комбинацию оксидов кальция, алюминия и кремния, как и цемент, но содержит значительно меньше оксида кальция.

Частичный размер летучей золы находится в диапазоне 1-100 микрон (0.1 мм), а средний размер составляет около 20 микрон, что аналогично среднему размеру частиц портландцемента. Летучая зола может использоваться в качестве основного материала во многих продуктах на основе цемента. Заливка бетона, бетонных блоков и кирпичного строительства может быть определена как его обычное применение.

Есть два разных типа летучей золы. Это летучая зола класса F и класса C. Летучая зола класса F содержит частицы, покрытые своего рода расплавленным стеклом. Он обладает способностью противостоять риску расширения и присоединения сульфатов. Класс C также устойчив к расширению от химического воздействия. Летучий класс C чаще используется для конструкционного бетона. Как правило, летучая мышь класса F используется в дозировке от 15 до 25 процентов по массе вяжущего материала, тогда как зольная пыль класса C используется в дозировке от 15 до 40 процентов.

Летучая зола может использоваться в качестве добавки или частичной замены цемента. Как правило, летучая зола используется тремя способами.

1. Частичная замена цемента. Оптимальное количество пуццолана в качестве замены обычно может составлять от 10 до 30 процентов.
2. Замена части агрегата. Летучая зола может быть использована вместо песка. Несмотря на то, что есть положительные эффекты, такие как сила в раннем возрасте, это неэкономично.
3. Одновременная замена цемента и мелкого заполнителя.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЗОЛИ-ЛЕЧА

Летучая зола является хорошей заменой, а также хорошим заменителем бетона, если сравнивать преимущества и недостатки. В частности, низкий уровень выбросов углерода, который является требованием устойчивого развития, может быть определен как один из ключевых факторов, которые следует учитывать, думая о будущем. При использовании летучей золы можно получить следующие основные преимущества.

1. Он производит различное время набора
2. Устойчивость к холодной погоде
3. Высокий прирост силы (зависит от использования)
4. Можно использовать как примесь
5. Считается безусадочным материалом
6. Улучшить работоспособность
7. Уменьшает тягу, проницаемость и кровотечение
8. Снижает теплоту гидратации
9. Водоцементное отношение может быть уменьшено (по сравнению со смесью без летучей золы)
10. Уменьшить выбросы CO₂ выбросы

НЕДОСТАТКИ ЗОЛИ-ЛЕЧА

Есть некоторые недостатки летучей золы. Эти материалы могут быть неприменимы, особенно для мелкосерийного строительства. При приемке бетона с летучей золой на бетонном заводе требуется особое устройство. Стоимость в таких случаях будет выше. К основным факторам можно отнести следующие.

1. Более медленный набор силы
2. Сезонные ограничения
3. Увеличение потребности в воздухововлекающих добавках
4. Увеличение образования солевых отложений из-за более высоких долей летучей золы

МОЛОТЫЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ДОМЕННЫЙ ШЛАК (ГГДС)

Это промышленный побочный продукт, получаемый при производстве железа и используемый для улучшения свойств бетона. С добавлением GGBS можно ожидать улучшения обрабатываемости, прочности и долговечности.
В основном, как и в цементе, в ГГБС присутствуют оксиды кальция, кремния, алюминия и магния. Содержание этих материалов сравнительно меньше по сравнению с портландцементом. Размеры частиц находятся в диапазоне от 0.1 до 40 микрон, а удельная поверхность находится в диапазоне от 400 до 600 м 2 /кг.

GGBS можно добавлять в бетон на бетонном заводе. Согласно исследованиям, ГГБС можно заменить от 30 до 85 процентов массы цемента. Однако в большинстве случаев он находится в диапазоне от 40 до 50 процентов.

В качестве основных преимуществ использования GGBS можно выделить следующие ключевые аспекты.

1. Увеличить прочность и долговечность
2. Сокращение пустот в бетоне, следовательно, снижается проницаемость
3. Улучшение работоспособности
4. Низкая теплота гидратации
5. Повышение низкой температуры
6. Избегайте холодных суставов
7. Значительно снизить риск повреждения, вызванного щелочно-кремнеземной реакцией
8. Обеспечивают более высокую устойчивость к проникновению хлоридов, снижая риск коррозии арматуры.
9. Обеспечивают более высокую устойчивость к воздействию сульфатов и других химических веществ.
10. Делает бетон более химически стойким.
11. Не производит двуокись углерода, двуокись серы или оксиды азота

Есть некоторые недостатки GGBS. Однако ими можно пренебречь, если сравнивать со списком преимуществ.

1. Цемент GGBS схватывается медленнее, чем обычный OPC
2. Медленный набор силы

КРЕМНЕЗЕМНЫЙ ФУМ

Светло-темно-серый вяжущий материал на основе микрокремнезема, состоящий не менее чем на 85 процентов из ультратонких аморфных некристаллических сферических частиц диоксида кремния. Это побочный продукт производства металлического кремния или производства сплавов ферросилиция. Из-за химических и физических свойств это очень реакционноспособный пуццолан. Бетон, содержащий микрокремнезем, может иметь очень высокую прочность и хорошую долговечность.

Кремнеземная пыль представляет собой очень тонкий материал, размер которого составляет около 1/50 размера обычного портландцемента. Средний размер частиц колеблется в пределах 0.1-0.3 мкм, а минимальная удельная поверхность составляет около 15000 м 2 /кг.

Чрезвычайная тонкость, большая площадь поверхности и высокое содержание аморфного диоксида кремния придают микрокремнезему суперпуццолановые свойства. Уменьшение утечек и сегрегации в свежем бетоне, повышение прочности и долговечности затвердевшего бетона являются одними из ключевых преимуществ микрокремнезема. Низкая пористость при своей крупности снижает проницаемость. Кроме того, можно выделить следующие преимущества и недостатки.

1. работоспособность; из-за тонкости материала он создает более связную смесь. Следовательно, потребность в воде выше. Однако добавление подходящего суперпластификатора уменьшит его.
2. Сегрегация и кровотечение; микрокремнезем значительно снижает кровотечение.
3. Назначить время; добавление небольшого количества (250 – 300 кг/м3) не оказывает существенного влияния на время схватывания. Однако увеличение содержания может вызвать замедление схватывания.
4. Его можно использовать с летучей золой или доменным шлаком для развития прочности в раннем возрасте.
5. Требовалось более длительное время смешивания
6. Увеличить проницаемость для хлоридов
7. Увеличение пластической усадки
8. Улучшить прочность сцепления со сталью
9. Значительно снизить щелочно-кремнеземную реакционную способность
10. Обеспечивают превосходную устойчивость к воздействию сульфатов и морской воды.
11. Уменьшить коррозию стали

Есть и другие пуццоланы, используемые в строительной отрасли. Зола рисовой шелухи, Метакаолин и Сурхи используются для строительных работ в дополнение к рассмотренным выше искусственным пуццоланам.