2. влияниеие минералогического состава портландцемента на основные свойства цементного камня.

3. Минералогический состав пц клинкера.

Минералогическую основу клинкера составляют

3∙CaO∙SiO₂ (C₃S) – трехкальциевый силикат (алит) – 42-65%,

2∙CaO∙SiO₂ (C₂S) – двухкальциевый силикат (белит) – 12-35%,

3∙CaO∙Al₂O₃ (C₃A) – трехкальциевый алюминат – 4-14%,

4∙CaO∙Al₂O₃∙Fe₂O₃ (C₄AF) – четырехкальциевый алюмоферрит – 10-18%.

Алит очень химически активен в реакции с водой. Об этом свидетельствует величина тепловыделения при гидратации, особенно за первое трое суток. Он обладает способностью быстро твердеть и при твердении приобретает большую прочность. Поэтому высокое содержание C₃S имеет важное значение для качества Ц. Высокопрочные и быстротвердеющие Цы должны иметь большое содержание алита. Белит значительно менее активен, на что указывает не только тепловой эффект гидратации но и медленный ход тепловыделения, так за трое суток выделяется только 10% от всего тепла гидратации. Твердеет он очень медленно, на протяжении нескольких лет прочность при благоприятных условиях твердения возрастает. Трехкальциевый алюминат является наиболее активным клинкерным минералом, у него наибольшее тепловыделение, причем за первые трое суток выделяются не менее 80% от тепла гидратации. Трехкальциевый алюминат очень быстро твердеет, однако продукт твердения имеет низкую прочность. Четырехкальциевый алюмоферрит по величине тепловыделения при реакции взаимодействия с водой занимаем среднее положение между C₃S и C₂S. Он твердеет значительно медленнее, чем C₃S, но быстрее чем C₂S. Прочность тоже выше, чем у продуктов гидратации C₂S.

11Какие качественные характеристики ц влияют на его активность?

Активность Ц – фактическое значение прочности при сжатии образцов из стандартного Ц раствора, изготовленных и испытанных в стандартных условиях. Результаты определения активности Ц являются исходными показателями для отнесения к марке. Активность Ц определяется на образцах – балочках размером 4×4×16см. Готовится раствор с соотношением Ц-песок 1:3 и выдерживают при НУ (20°С, φ=95%) 28 суток. После чего балочки испытывают на изгиб, а оставшиеся половинки испытываются на сжатие. На основании полученных результатов определяется активность Ц. Основные факторы определяющие активность Ц: 1,вещественный состав Ц (количество и вид активных добавок в Ц). Активность Ц при введении в его состав добавок, как правило, снижается, но не пропорционально количеству введенных добавок и тем в меньшей степени, чем активнее добавка. При введении инертных добавок активность Ц снижается. 2,Тонкость помола является важным фактором, влияющим на активность. В ряде случаев, при одинаковом составе клинкера и одном и том же количестве введенных добавок, низкопрочные Цы отличаются от высокопрочных только тонкостью помола. 3,Главным фактором, определяющим активность Ц принято считать активность клинкера, которая в свою очередь зависит от его минерального состава. Так для получения Быстротвердеющих и высокопрочных (высокомарочных) Ц, клинкер должен быть алитово – алюминатовым, например C₃S=65-70% C₃A=6-10%

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Активность цемента. Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость R_b = f(R_Ц). Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

Содержание цемента. С повышением содержания цемента в бетоне его прочность растет до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м³ бетона более 600 кг цемента.

Водоцементное отношение. Прочность бетона зависит от В/Ц. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением — уменьшается. Это определяется физической сущностью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15-25% воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40-70% воды (В/Ц = - 0,4...0,7). Избыточная вода образует поры в бетоне, которые снижают его прочность.

При В/Ц от 0,4 до 0,7 (Ц/В = 2,5... 1,43) между прочностью бетона R_в , МПа, активностью цемента R_ц, МПа, и Ц/В существует линейная зависимость, выражаемая формулой: R_b = A R_ц (Ц/В – 0,5).

При В/Ц < 0,4 (Ц/В > 2,5) линейная зависимость нарушается. Однако в практических расчетах пользуются другой линейной зависимостью: R_b = A1 R_ц (Ц/В + 0,5).

А и А₁ — коэффициенты, учитывающие качество материалов. Для высококачественных материалов А = 0,65, А1 = 0,43, для рядовых — А = 0,50, А1 = 0,4; пониженного качества — А = 0,55, А1 = 0,37.

Прочность бетона при изгибе R_bt, МПа, определяется по формуле:

R_bt =A` R` _ц (Ц/В - 0,2), где R_ц — активность цемента при изгибе, МПа;

А' — коэффициент, учитывающий качество материалов. Для высококачественных материалов А' = 0,42, для рядовых - А' = 0,4, материалов пониженного качества — А' = 0,37.

Качество заполнителей. Не оптимальность зернового состава заполнителей, применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Прочность крупных заполнителей, сила их сцепления с цементным камнем влияет на прочность бетона.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро - и турбосмесителях выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности тонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Влияние возраста и условий твердения. При благоприятных температурных условиях прочность бетона растет длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:

R_b(n) = R_b(28) lgn / lg28,

где R_b(n) и R_b(28) — предел прочности бетона через n и 28 суток, МПа; lgn и lg28 — десятичные логарифмы возраста бетона.

Эта формула осредненная. Она дает удовлетворительные результаты для бетонов, твердеющих при температуре 15-20 °С на рядовых среднеалюминатных цементах в возрасте от 3 до 300 суток. Фактически же прочность на разных цементах нарастает поразному.

Рост прочности бетона во времени зависит, в основном, от минерального и вещественного составов цемента. По интенсивности твердения портландцементы подразделяют на четыре типа.

Минеральный и вещественный составы портландцементов

• Алюминатный (С3А = 1 2%)

• Алитовый (С3S> 50%, С3А =8)

• Портландцемента сложного минерального и вещественного состава (пуццолановый портландцемент c содержанием в клинкере С3А = 1 4%, шлакопортландцемент с содержанием шлака 30-40%)

• Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50%

Интенсивность твердения бетона зависит от В/Ц., более быстро набирают прочность бетоны с меньшим В/Ц.

На скорость твердения бетона большое влияние оказывает температура и влажность среды. Условно-нормальной считается среда с температурой 15-20 °С и влажностью воздуха 90-100%.

Твердение ускоряется при температуре 70-100 °С при нормальном давлении или при температуре около 200 °С и давлении 0,6-0,8 МПа. Для твердения бетона требуется среда с высокой влажностью. Для создания таких условий бетон укрывают водонепроницаемыми пленочными материалами, покрывают влажными опилками и песком, пропаривают в среде насыщенного водяного пара.

Повторное вибрирование увеличивает прочность бетона до 20%. Оно должно выполняться до конца схватывания цемента. Повышается плотность. Механические воздействия срывают пленку гидратных новообразований и ускоряют процессы гидратации цемента.