Иногда требуются специальные бетоны для улучшения конструкции, долговечности или по другим причинам, таким как стойкость к сульфатам, кислотостойкость, водонепроницаемость, контролируемая теплота гидратации, радиоактивная защита или уменьшенный вес. Производство специальных бетонов для такого использования предполагает выбор подходящего типа цемента и заполнителей для получения бетона высокого качества.
СУЛЬФАУСТОЙЧИВОСТЬ
Долговечность бетона, подверженного воздействию щелочных сульфатных почв или воды, содержащей щелочные сульфаты, давно является проблемой во многих местах. Районы, где встречаются щелочные сульфатные почвы и грунтовые воды, особенно распространены в западной части США. Бетон низкого качества, изготовленный из цементов с высоким содержанием трикальций алюмината, C3A, будет быстро разрушаться при воздействии сульфатных почв или сульфатных вод.
Как лабораторные испытания, так и полевой опыт показали, что бетон хорошего качества, изготовленный из сульфатостойкого цемента с низким содержанием C3A, имеет превосходную устойчивость к сульфатам. Такой бетон будет обладать отличной стойкостью при воздействии сульфатных грунтов и сульфатных вод.
Сульфатостойкость обеспечивается как качеством бетона, так и составом цемента. Бетон низкого качества с высоким водоцементным отношением не будет иметь хорошей сульфатостойкости, даже если он изготовлен из самого лучшего сульфатостойкого цемента.
Портландцемент типа II следует использовать во всех бетонных конструкциях, подверженных умеренному воздействию сульфатов. Цемент типа V следует использовать, когда требуется высокая стойкость к сульфатам.
Следует использовать богатую бетонную смесь с максимальным В/Ц 5.0 галлонов воды на мешок цемента. Благодаря более низкому В/Ц и более низкой пористости, которые сопровождают использование более богатых смесей, высокая стойкость к сульфатному воздействию была достигнута при использовании сульфатостойких цементов.
МОРСКАЯ ВОДА
Морская вода содержит умеренное количество сульфата и около 3.0% хлорида натрия. Сульфат может повредить бетон низкого качества, а хлорид может вызвать ржавление арматуры. Ржавление арматуры сопровождается расширением, что может привести к отслаиванию бетона поверх арматурных стержней.
Опыт показал, что бетон хорошего качества, изготовленный из портландцемента типа II или типа V, устойчив к сульфатному воздействию морской воды. Это также предотвратит ржавление арматуры, когда будет обеспечено достаточное покрытие.
Обогащенная бетонная смесь с максимальным В/Ц 5.0 галлонов воды на мешок цемента должна использоваться для всех бетонных конструкций, подвергающихся воздействию морской воды. Арматурная сталь должна иметь минимальное покрытие в три дюйма бетона. Низкая проницаемость, достигаемая при низком В/Ц, предотвратит ржавление стали с таким покрытием; а низкий уровень В/Ц вместе с использованием сульфатостойкого цемента предотвратит сульфатную коррозию бетона. Использование пуццолана может помочь уменьшить соотношение В/Ц и создать менее пористую поверхность.
УСТОЙЧИВОСТЬ К КИСЛОТАМ
Затвердевшая портландцементная паста представляет собой щелочной материал, обычно неустойчивый к кислотам. Защитные покрытия следует наносить на поверхность бетона, которая может подвергаться воздействию кислотных растворов с рН 5.5 или ниже.
Действие серной кислоты на бетон представляет собой особый случай. Бетон в канализационных трубах и дымоходах, где используется топливо, содержащее серу, иногда подвергается воздействию серной кислоты. Как лабораторные испытания, так и полевой опыт показали, что использование сульфатостойкого бетона улучшит его характеристики при воздействии серной кислоты. Сульфатостойкий бетон должен быть того же качества, что и ранее описанный.
Рост шлама в канализационных линиях часто сопровождается биологическим действием, которое приводит к образованию сероводорода в сточных водах. Затем сероводород окисляется до серной кислоты в верхней части канализационной трубы. Канализационные линии должны быть построены таким образом, чтобы обеспечить свободный сток сточных вод, или неочищенные сточные воды должны подвергаться надлежащей химической очистке. Любой процесс будет препятствовать росту шлама и тем самым предотвращать образование сероводорода и его окисление до серной кислоты. Такая практика строительства или очистки сточных вод продлит срок службы бетонной трубы, а также предотвратит утечку неприятного сероводорода из люков.
Триоксид серы является продуктом сгорания топлива, содержащего серу. Триоксид серы и влага иногда конденсируются в виде серной кислоты на прохладной поверхности у верха дымохода.
Действие серной кислоты на бетон происходит в две стадии:
- Кислота реагирует с кальцием в цементном тесте с образованием сульфата кальция.
- Сульфат кальция диффундирует в бетон с образованием сульфоалюмината кальция, который может вызвать расширение и растрескивание.
Первая реакция вызывает размягчение поверхности бетона. Использование сульфатостойкого бетона не предотвратит эту поверхностную реакцию. Это предотвратит более разрушительное расширение и растрескивание второй ступени. По этой причине использование сульфатостойкого бетона значительно улучшит характеристики бетона, подвергающегося воздействию серной кислоты.
Водонепроницаемый БЕТОН
Водонепроницаемый бетон используется в гидротехнических сооружениях, резервуарах для воды и других конструкциях. Необходимо соблюдать правильные методы строительства и уделять пристальное внимание ряду деталей. Должны использоваться прочные заполнители с низкой пористостью и подходящей фракцией.
В/Ц оказывает заметное влияние на проницаемость бетона. В/Ц не должен превышать шести галлонов на мешок цемента. Проницаемость бетона быстро увеличивается с более высоким водоцементным отношением.
Пластичная, удобоукладываемая смесь необходима для того, чтобы бетон можно было тщательно уплотнить без расслоения материалов. Необходимо принять все меры предосторожности, чтобы предотвратить расслоение материалов во время транспортировки и укладки бетона.
Использование воздухововлекающего бетона снижает проницаемость. Его использование обеспечивает работоспособную смесь с более низким В/Ц. Это уменьшает сегрегацию, кровотечение и цементное молоко.
Для уплотнения бетона следует использовать вибрацию. Обеспечивает полную консолидацию более жесткой смеси с более низким водоцементным отношением.
По возможности размещение должно быть непрерывным. Когда прерываний нельзя избежать, необходимы все меры предосторожности для получения хорошего соединения. Гидрошпонки должны располагаться поперек строительных швов.
Адекватное лечение очень важно. Влажное отверждение должно быть продлено настолько, насколько это практически возможно. Резервуары и резервуары не следует наполнять до тех пор, пока они не будут должным образом отверждены.
СЛАБЫЙ НАГРЕВ
Напряжения и растрескивание, возникающие в результате изменения температуры, составляют одну из основных проблем, стоящих перед проектировщиками массивных железобетонных конструкций. В процессе гидратации и твердения цемент выделяет тепло, повышающее температуру бетона. В небольших конструкциях это обычно не имеет большого значения, так как тепло быстро рассеивается. В массивных конструкциях тепло гидратации может вызвать повышение температуры на 50-60°F.
Когда внешняя поверхность охлаждается и сжимается, а внутренняя температура остается высокой, возникают растягивающие напряжения. Когда эти напряжения превышают предел прочности бетона на растяжение, в конструкции появляются трещины.
За последние 30 лет в решении этой проблемы достигнут весьма значительный прогресс. Этот прогресс был достигнут за счет разработки и использования цементов с умеренной или низкой тепловой гидратацией, за счет использования бетона с низким содержанием цемента, за счет предварительного охлаждения материалов для снижения температуры бетона при укладке и за счет улучшения строительных процедур.
Как тип используемого цемента, так и содержание цемента в смеси оказывают существенное влияние на повышение температуры массивного бетона. В таблице 2 показано влияние типа цемента и содержания цемента на повышение температуры бетона, отвержденного в адиабатических условиях, то есть без притока или потери тепла от внешних источников. Эти данные показывают, что при одинаковом содержании цемента цемент типа I дает значительно более высокий подъем температуры, чем цемент типа II, а с цементом типа II повышение температуры выше, чем с цементом типа IV. Данные также показывают влияние содержания цемента в смеси на повышение температуры. Смесь, содержащая 5 ск. цемента типа II развивает меньший подъем температуры, чем смесь, содержащая 4 ск. из цемента типа I; и смесь, содержащая 5 ск. цемент типа IV имеет примерно такое же повышение температуры, как цемент, содержащий 3 ск. из цемента I типа.
Предварительное и последующее охлаждение являются дополнительными методами контроля диапазона температур в бетоне. Предварительное охлаждение – это охлаждение материалов для снижения температуры уложенного бетона. Доохлаждение осуществляется за счет циркуляции холодной воды по трубам, заглубленным в бетон.
ЛЕГКИЙ БЕТОН
Легкий конструкционный бетон можно использовать практически во всех типах бетонных конструкций. Он имеет удельный вес от 110 до 115 фунтов на кубический фут. По сравнению с 145-155 фунтами на кубический фут бетона, изготовленного из натуральных заполнителей. Его меньший вес снижает собственную нагрузку на конструкции и облегчает перемещение и транспортировку сборных элементов конструкций. Производство и использование конструкционного легкого бетона в последние годы резко возросло. Легкий бетон может снизить коэффициент собственного веса на 30–35 процентов и при этом обеспечить прочность конструкции.
Легкие заполнители, применяемые при производстве легких бетонов, — керамзит, сланцы, шифер и керамзитобетонный шлак.
Легкие конструкционные бетонные смеси могут иметь любую желаемую прочность. Была получена прочность на сжатие до 10,000 28 фунтов на квадратный дюйм за XNUMX дней. Бетоны демонстрируют примерно такой же прирост прочности с возрастом, что и бетоны с природным заполнителем при аналогичных условиях отверждения. Лабораторные испытания и характеристики конструкций показали, что бетоны обладают отличной устойчивостью к атмосферным воздействиям.
Легкие заполнители обычно обладают высокой поглощающей способностью. По этой причине трудно точно использовать водоцементное соотношение в качестве основы для дозирования смеси. Бетонные смеси с легким заполнителем должны быть созданы серией опытных смесей, подобранных по содержанию цемента при требуемой консистенции. Таблица 3 дает приблизительную зависимость между содержанием цемента и прочностью на сжатие. Эти значения могут служить ориентиром при составлении первой пробной смеси.
Легкие заполнители должны быть влажными во время смешивания, чтобы уменьшить количество воды, поглощаемой из смеси, и, таким образом, уменьшить скорость потери осадки. Если используются сухие заполнители, желательно смешать заполнитель примерно с двумя третями воды затворения перед введением цемента.
Таблица 1 Воздействие на бетон грунтов и вод с различной концентрацией сульфатов
– Взято из Руководства по бетону Бюро мелиорации, содержит руководство по влиянию концентрации сульфатов на бетон и тип используемого цемента.
- Используйте цемент типа II
- Используйте цемент типа V
Таблица 2
Влияние типа цемента и содержания цемента на повышение температуры бетона, отвержденного в адиабатических условиях
Таблица 3
Ориентировочная зависимость между содержанием цемента и прочностью легкого заполнителя бетона
Содержание воздуха в легком бетоне нельзя точно определить напорным методом из-за высокой пористости заполнителя. Волюметрический метод, описанный в ASTM C173, дает наиболее надежные результаты, и использование этого метода рекомендуется.
Таблица 3 – Ориентировочная зависимость между содержанием цемента и прочностью легкого заполнителя бетона
Пристальный взгляд: типы цемента от I до V
Примечание редактора: Это вторая статья в годовой серии, посвященной обычному сырью, используемому в сборном железобетоне.
Кайла Хэнсон, PE
Свидетельства использования цементных материалов восходят к началу письменной истории. Египтяне использовали смесь цементных материалов в качестве раствора для закрепления каждого 2.5-тонного каменного блока Великой пирамиды более 4,500 лет назад. Римляне использовали пуццолановую вяжущую смесь для строительства акведуков и других чудес инженерной мысли, включая Пантеон, крыша которого до сих пор является самым большим неармированным бетонным куполом в мире. Европейцы в средние века использовали гидравлический цемент для строительства каналов и крепостей, некоторые из которых стоят до сих пор.
Сегодня мы в основном используем портландцемент в нашем бетоне. Ингредиенты современных портландцементов тщательно отбираются, производятся, тестируются и регулируются по качеству и постоянству. Портландцемент доступен в многочисленных вариантах, каждый из которых состоит из точного количества различных материалов, предназначенных для конкретных применений в бетонировании.
Технические характеристики портландцемента
ASTM C150, «Стандартная спецификация для портландцемента», описывает 10 типов цемента, пять из которых обычно считаются основными типами цемента, используемыми на заводах по производству сборных железобетонных изделий:
Тип I – нормальное/общее назначение
Тип II – умеренная устойчивость к сульфатам
Тип III – Высокая ранняя прочность
Тип IV – низкая теплота гидратации
Тип V – высокая стойкость к сульфатам
Тип I
Цемент типа I считается универсальным цементом и используется, когда особые свойства других типов цемента не требуются.
Тип II
Цемент типа II указывается в сценариях, где требуется, чтобы бетонное изделие проявляло повышенную устойчивость к сульфатам. Бетон, изготовленный из цемента типа II, может быть полезен для подземных сооружений в районах, где почва и грунтовые воды содержат умеренное количество сульфатов, а также для дорог, транспортных средств и т. д.
Тип III
Цемент типа III обеспечивает ускоренное развитие прочности в раннем возрасте. Поскольку более низкие температуры окружающей среды могут привести к замедлению гидратации цемента, цемент типа III часто используется при бетонировании в холодную погоду для ускорения набора прочности на ранних стадиях гидратации цемента. Цемент типа III также полезен, когда сборщики сборных железобетонных изделий отливают одну и ту же форму дважды за один день.
Тип IV
Цемент типа IV выделяет меньше тепла во время гидратации и отверждения, чем обычный портландцемент типа I. При массовых заливках или отливке больших объемов бетонных изделий часто используется цемент типа IV, чтобы уменьшить количество выделяемого тепла и снизить риск мгновенного схватывания или теплового удара. Способность цемента типа IV выделять меньше тепла во время гидратации также полезна при бетонировании в жаркую погоду, когда свежий бетон может затвердевать с ускоренной скоростью из-за высоких температур окружающей среды.
Тип V
Цемент типа V используется в бетонных изделиях, где необходима повышенная стойкость к сульфатам. Береговые конструкции, пирсы, подводные туннели, подводные конструкции, фундаменты, дороги и транспортные средства — все это обычные области применения цемента типа V.
Цементные элементы
Портландцемент производится сначала путем производства клинкера в массивной печи. Производство портландцементного клинкера в основном зависит от известняка, глины, песка, железной руды и гипса. Эти исходные материалы являются отличными поставщиками кальция, железа, кремнезема и глинозема среди других элементов. Преобладание этих элементов в портландцементе определяется долей каждого исходного материала, используемого при производстве клинкера. Количество каждого элемента, присутствующего в цементе, влияет на физические характеристики и поведение цемента.
Цементные фазы
Каждый тип портландцемента состоит из четырех преобладающих фаз или соединений: C3С, С2С, С3А и С4АФ. 1 Каждая фаза играет уникальную роль в характеристиках цемента. Доля каждой фазы в портландцементном клинкере зависит от количества используемого исходного материала.
- C3S (трехкальциевый силикат) составляет от 50% до 70% портландцементного клинкера. С3S быстро увлажняется и затвердевает, в результате чего он в значительной степени отвечает за прирост прочности и начальный набор прочности в раннем возрасте. Как портландцемент C3Содержание серы увеличивается, так же как и ее способность способствовать развитию прочности бетона в раннем возрасте.
- C2S (двухкальциевый силикат) составляет от 10% до 25% портландцементного клинкера. С2S гидратируется и затвердевает медленно, в результате чего в основном способствует набору прочности бетона в течение одной недели.
- C3А (трехкальциевый алюминат) составляет до 10% портландцементного клинкера. Хотя он лишь незначительно способствует развитию силы в раннем возрасте, C3А является наиболее реакционноспособной из четырех основных фаз и легко выделяет тепло в течение первых нескольких дней гидратации. Цементы с более низким процентным содержанием C3А более устойчивы к почвам и воде, содержащей сульфаты.
- C4АФ (тетракальциевый алюмоферрит) содержит до 15% портландцементного клинкера. Его вклад в развитие прочности бетона минимален. Типичный серый цвет портландцемента в значительной степени объясняется C4АФ. 2
На рис. 1 ниже показано C 3 С и С2S при увеличении примерно в 400 раз.
Рисунок 1 Исследование полированного шлифа портландцементного клинкера показывает C3S в виде светлых угловатых кристаллов. Более темные округлые кристаллы относятся к C.2S. Увеличение примерно в 400 раз. 3
Влияние фазового состава
Химический состав каждого типа цемента, соответствующего стандарту ASTM C150, должен соответствовать требуемому пределу или находиться в пределах указанного диапазона, установленного в стандарте. Определенные требования к составу применяются ко всем типам цемента. Например, для каждого типа цемента, соответствующего стандарту ASTM C150, допускается максимальное содержание оксида магния 6%. Оксид магния вызывает небольшое расширение при гидратации цемента, поэтому количество этого материала должно быть ограничено.
Требования к составу для типов от II до V разработаны таким образом, чтобы цементы выполняли свои функции в соответствии с их назначением.
Обратитесь к Рисунку 2, чтобы соотнести относительную реакционную способность каждой фазы со следующими свойствами цемента.
Рисунок 2 Относительная реакционная способность цементных смесей. Кривая с надписью «В целом» имеет состав 55% C.3С, 18% С2С, 10% С3А и 8% С4AF, средний состав цемента Типа I (Tennis and Jennings 2000). 3
Сульфатостойкость
Нижний C 3 Содержание А в цементе соответствует повышенной сульфатостойкости. Поэтому для цемента типа II, предназначенного для умеренной сульфатостойкости, допускается максимальное значение С. 3 Содержание 8%. Точно так же цемент типа V, предназначенный для обеспечения высокой сульфатостойкости, может иметь категорию C. 3 Содержание не более 5%.
Развитие силы в раннем возрасте и повышенная теплота гидратации
C 3 А также вносит основной вклад в теплоту гидратации портландцемента. Цемент типа III, который указывается в сценариях, где желательна высокая начальная прочность или повышенная теплота гидратации, обеспечивает относительно высокую C 3 Содержание до 15%.
Низкая теплота гидратации
И наоборот, цемент типа IV, который указывается, когда необходима низкая теплота гидратации, допускает максимальную C 3 Содержание 7%. Кроме того, для цемента типа IV требуется минимум C2Содержание S 40%, потому что C2S медленно увлажняет и затвердевает и способствует увеличению силы в течение одной недели. Это помогает обеспечить более медленное развитие силы и меньшее выделение тепла в раннем возрасте.
C 3 S быстро гидратируется и вносит значительный вклад в развитие силы в раннем возрасте и начальный набор. Таким образом, цементы типа IV допускают максимальное значение C 3 Содержание серы 35%, регулирующее прирост прочности в раннем возрасте и теплообразование.
Влияние физических характеристик
Размер частицы
Тонкость по Блейну — это мера тонкости частиц цемента, определяемая в соответствии со стандартом ASTM C204 «Стандартные методы определения крупности гидравлического цемента с помощью прибора для определения воздухопроницаемости».
Общая площадь поверхности частиц, заполняющих заданный объем, увеличивается по мере уменьшения размера частиц. Таким образом, частицы меньшего размера обеспечивают большую площадь контакта с водой для смешивания. Увеличенная площадь поверхности цемента и большая площадь контакта с водой затворения позволяет более мелким цементам легче вступать в реакцию с водой, что может ускорить гидратацию, набор прочности в раннем возрасте и время схватывания. Некоторые из основных типов цемента имеют требования к размеру частиц в форме пределов крупности по Блейну, чтобы помочь цементам работать в соответствии с их типом.
Например, цемент типа III будет иметь более высокую долю частиц меньшего размера, что поможет достичь более высокого набора прочности в раннем возрасте, в то время как цемент типа IV, вероятно, будет иметь большую долю частиц большего размера, чтобы помочь регулировать время схватывания и обеспечить более низкую теплоту схватывания. увлажнение.
прочность на сжатие
ASTM C150 также описывает минимальные результаты прочности на сжатие для паст, изготовленных с каждым из основных типов цемента. Важно отметить, что это минимальные значения, и они не отражают прочность бетона на сжатие в этом возрасте. На рис. 3 показано среднее время схватывания некоторых образцов портландцемента.
Рисунок 3 Среднее (среднее) время схватывания портландцемента по ASTM C191. Цифры в столбцах обозначают количество цемента, включенного в среднее значение (Tennis 2016). 3
Паста, изготовленная из цемента типа I, необходима для достижения минимальной прочности на сжатие 1,740 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня и 2,760 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней. Паста, изготовленная из цемента типа II, необходима для достижения прочности на сжатие 1,450 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня и 2,470 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней. Паста, изготовленная из цемента типа V, должна иметь минимальную прочность на сжатие 1,160 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня, 2,180 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней и 3,050 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней.
Поскольку цементы типа II и типа V имеют более низкую C3Для достижения большей устойчивости к сульфатам разумно ожидать несколько более низкие результаты прочности на сжатие в раннем возрасте. Паста, изготовленная из цемента типа III для использования, когда требуется более высокая прочность в раннем возрасте, должна иметь минимальную прочность на сжатие 1,740 фунтов на квадратный дюйм через 1 день и 3,480 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня. Никаких дополнительных требований к прочности не указано, потому что ранний возраст обычно относится к первым нескольким дням гидратации.
Паста, изготовленная из цемента типа IV, необходима для достижения минимальной прочности на сжатие 1,020 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней и 2,470 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней. Низкий C цемента типа IV3Содержание серы снижает теплоту гидратации за счет замедления скорости реакции цемента, что, в свою очередь, снижает прирост прочности в раннем возрасте. Таким образом, требования к прочности на сжатие для пасты, изготовленной из цемента типа IV, ниже, чем требования для других типов цемента.
Цемент для любого применения
Каждый тип цемента имеет свой диапазон химических и физических требований, которые способствуют предпочтительному поведению бетонной смеси, чтобы оптимизировать ее практически для любого применения. Поскольку характеристики цемента постоянно изменяются, производители сборных железобетонных изделий могут добиться улучшенных характеристик бетона в более сложных условиях.
Рассмотрите возможность просмотра сертификатов цементных заводов для получения информации о составе каждой партии. Поскольку для многих компонентов в типе цемента допускается определенный диапазон значений, может быть полезно использовать детали, указанные в сертификате завода, для прогнозирования характеристик свежего или затвердевшего бетона или для устранения незначительных несоответствий. Проконсультируйтесь с вашим поставщиком цемента, чтобы узнать больше о вашем цементе и о том, как он взаимодействует с другими материалами в вашей смеси для достижения наилучших результатов.
Кайла Хэнсон, PE, является директором по техническим услугам NPCA.
Рекомендации:
1. Это сокращенные обозначения химических соединений. Согласно ASTM C150, при выражении фаз C = CaO, S = SiO.2, А = АXNUMX2O3, F = Fe2O3.
2. Проектирование PCA и контроль бетонных смесей, 15-е издание.
3. Косматка, Стивен Х. и Уилсон, Мишель Л., Проектирование и контроль бетонных смесей, EB001, 16-е издание, Ассоциация портландцемента, Скоки, Иллинойс, США, 2016 г., 632 страницы.
Типы цемента, используемые в строительстве и гражданском строительстве
Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) признает пять основных категорий цемента, но существует множество вариаций этих категорий, позволяющих производить бетон, способный противостоять дополнительным нагрузкам, воздействию воды, химической коррозии и т. д. В этом руководстве мы рассмотрим, что такое цемент, а также ингредиенты и области применения различных типов цемента, используемых в строительстве и гражданском строительстве, от гидрофобного цемента до более обычного цемента, такого как OPC. С одного взгляда:
Что такое цемент?
Обыкновенный цемент представляет собой смесь известняка, мела или мергеля и глины. Его изготавливают путем смешивания двух ингредиентов, нагревания смеси в печи и последующего измельчения полученного клинкера в мелкий порошок. Хотя цемент часто путают с бетоном, на самом деле он является составной частью бетона. Бетон состоит из смеси цемента, воды и каменно-песчаных заполнителей. Вы можете узнать больше о различиях между этими двумя материалами в нашей статье о бетоне и цементе.
Виды цемента
Различные типы цемента получаются путем добавления различных ингредиентов и изменения пропорций ингредиентов. Эти дополнения и изменения позволяют использовать цемент во всем, от общестроительных работ до сульфатостойких применений, таких как канализационные системы. Портландцемент – это только один из пяти основных типов цемента, признанных ASTM, полный список включает:
Тип 1 – это обычный портландцемент (OPC), материал общего назначения.
Тип 2 обладает умеренной сульфатостойкостью, а его вариант MH умеренно устойчив к теплу гидратации. Он используется в конструкциях, которые будут контактировать с сульфатом в воде или почве.
Цемент типа 3 является сверхбыстротвердеющим цементом. Большинству бетонов требуется около месяца, чтобы набрать полную прочность после заливки; этот цемент быстрее затвердевает.
Тип 4 — низкотемпературный цемент, который излучает меньше тепла при схватывании и высыхании. Он используется для приложений, где слишком много тепла нежелательно.
Цемент типа 5 отличается высокой сульфатостойкостью, используется для контакта с сильнощелочной почвой и водой.
Другие разновидности цемента, с которыми вы можете столкнуться, включают:
Типы 1А, 2А и 3А, которые являются вариантами цементов типов 1, 2 и 3. Эти типы цемента содержат воздухововлекающие материалы, которые делают их устойчивыми к влаге.
Типы IL (портланд-известняк), IS (портланд-шлаковый цемент), IT (тройной смешанный) и IP (портланд-пуццолановый цемент), которые являются гидравлическими и обладают особыми свойствами. IS цемент, широко известный как шлаковый цемент, включает гранулированный доменный шлак и часто используется для замены части портландцемента, входящего в состав бетона.
Цементы типа GU, HE, MS, HS, MH и LH, названия которых относятся к их свойствам. GU обозначает общее использование, HE — высокую раннюю прочность, MS и HS — среднюю и высокую устойчивость к сульфатам. Точно так же MH и LH относятся к типам цемента с умеренной и высокой теплотой гидратации.
Среди всех этих типов цемента наиболее часто используемые разновидности цемента включают:
Обычный портландцемент (OPC)
Обыкновенный портландцемент, также известный как просто портландцемент или цемент типа 1, широко используется в строительных работах. Он состоит из глинистых или глиноземистых силикатов (глины и сланцы) и известняковых или карбонатно-кальциевых (известняк, мел и мергель). Он используется для общестроительных целей и большинства кладочных работ.
Белый Цемент
Белый цемент изготавливается из сырья, не содержащего оксида железа, и похож на портландцемент, за исключением его белого цвета. Он дороже и используется для архитектурных целей, таких как сборные навесные стены, а также для внутренних и наружных декоративных работ, таких как облицовочные плиты, напольные покрытия, декоративные бетонные изделия и садовые дорожки.
Водоотталкивающий цемент
Водоотталкивающий или водостойкий цемент состоит из обычного или быстротвердеющего цемента в сочетании с небольшим процентным содержанием стеаратов металлов (таких как кальций или алюминий) во время измельчения. Он используется для строительства сооружений, которые либо удерживают воду, либо будут находиться в постоянном контакте с водой каким-либо другим образом, таких как резервуары, резервуары, подпорные стены, бассейны, плотины, мосты и пирсы.
Сульфатостойкий цемент
Этот тип сульфатостойкого цемента имеет очень низкую теплоту гидратации, что означает, что он не выделяет много тепла при реакции с водой и медленнее набирает прочность. Он используется в тех случаях, когда почва имеет высокий уровень содержания сульфатов / щелочей в грунтовых водах, канализационных системах, причалах и платформах на побережье. Он снижает риск воздействия сульфатов на бетон и используется при строительстве фундаментов, где грунт имеет высокое содержание сульфатов или щелочей, поскольку он также часто является щелочестойким. Сюда входят места, где цемент может соприкасаться с грунтовыми водами, канализационными системами или морской водой. Он также используется для облицовки каналов, водопропускных труб, подпорных стен и сифонов.
Низкотемпературный цемент
Низкотемпературный цемент характеризуется более низкой теплотой гидратации и требует меньше воды для смешивания и схватывания. Этот тип цемента изготавливается из тех же ингредиентов, что и портландцемент, с некоторыми изменениями в пропорциях ингредиентов: он имеет меньшее количество трикальциевого люминофора (около 5%) и большее количество двухкальциевого силиката (около 46%). Поскольку он обладает высокой химической коррозионной стойкостью, его часто используют для полов и поверхностей на химических предприятиях; благодаря своей высокой прочности, износостойкости и устойчивости к разрыву этот цемент также используется в плотинах, опорах ветряных турбин, а также в больших фундаментах и плитах из бетона.
Высокоглиноземистый цемент
Цемент с высоким содержанием глинозема обычно используется в морском и канализационном строительстве, а также в огнеупорных материалах. Созданный в отличие от других цементов, этот материал образуется путем обжига измельченных бокситов и извести в печи с последующим повторным измельчением клинкера. Высокоглиноземистый цемент имеет низкий pH, что делает его очень химически стойким, в том числе к серной кислоте.
Гидравлический цемент
Гидравлические цементы, такие как упомянутые выше типы IL, IS, IP и IT, являются архетипами гидрофобного цемента. Они непроницаемы для воды и быстро затвердевают, что позволяет использовать их в подводных и гидроизоляционных конструкциях. Он также довольно прочен и устойчив к коррозии и ржавчине. Однако гидравлический цемент плохо себя чувствует при более низких температурах.
Цемент быстрого отверждения
Быстротвердеющий цемент сравним с портландцементом. Он содержит больше трехкальциевого силиката, чем портландцемент, и имеет более мелкий помол. Это дает ему большее развитие прочности на ранней стадии, чем портландцемент. Прочность этого цемента через три дня почти такая же, как у портландцемента через неделю, при том же водоцементном отношении. Основное преимущество использования быстротвердеющего цемента заключается в том, что опалубку можно снять раньше и повторно использовать в других областях, что снижает общую стоимость опалубки. Он часто используется в сборных железобетонных конструкциях и дорожных работах.
Экспансивный цемент
Расширяющийся цемент не дает усадки во время и после затвердевания, а немного расширяется со временем. Обычно он состоит из клинкера портландцемента с добавлением сульфата кальция, а иногда и трехкальциевого алюмината. Этот тип цемента используется для преодоления потерь на усадку и часто является неотъемлемой частью герметизирующих швов при использовании в качестве цемента для компенсационных швов. Другие области применения этого типа цемента включают заливку анкерных болтов и предварительно напряженных железобетонных каналов.
Воздухововлекающий цемент
Воздухововлекающий цемент создает бетон с миллиардами крошечных пузырьков воздуха на кубический фут. Когда вода в бетоне замерзает из-за низкой температуры, она расширяется. В воздухововлекающем цементе воздушные пустоты в бетоне обеспечивают пространство для расширения воды без растрескивания бетона. Пузырьки воздуха занимают от четырех до семи процентов объема цемента, но это зависит от конкретных условий. Этот тип цемента не является высокопрочным цементом. Он используется в местах с очень низкой температурой и там, где применяются антиобледенительные химикаты.
Краткое описание типов цемента
Это руководство дает общее представление о различных типах цемента, включая их классификацию ASTM и наиболее часто используемые разновидности. Чтобы узнать больше о разнице между цементом и бетоном, прочитайте наше руководство здесь. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам по продуктам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть сведения о конкретных продуктах.
