15.11.2008 14:23:09
Хотите получать свежие статьи на свою почту?
Все свежие статьи публикуются в электронном журнале ВесьБетон.
Подписка на журнал бесплатная, процедура подписки занимает одну минуту! Подписаться!
Журнал «ВесьБетон»— всегда свежая и профессиональнаяматериалов, добавках, оборудовании и многом другом.
Особенности журнала ВесьБетон:
В статье рассматриваются свойствамодифицированного портландцемента и области его применения. Отличительнойособенностью модифицированного портландцемента является высокая прочность,быстрое твердение при обычных температурных условиях и при тепловлажностнойобработке, высокая морозостойкость, водонепроницаемость, что позволяетиспользовать его как для омоноличивания сборных железобетонных изделий, так идля изготовления самих изделий при строительстве различных объектов.
Вопросмонолитности сооружений из сборных железобетонных конструкций приобретаетогромное значение, особенно при строительстве подземных сооружений, находящихсяпод давлением воды и грунтовых вод, где наряду с прочностью требуется высокаяводонепроницаемость.
Опытомоноличивания сборных конструкций растворами и бетонами на основе обычногопортландцемента показывает, что при этом не достигается необходимаямонолитность — из-за усадки цементного камня в процессе схватывания итвердения. В местах соединения с бетонными поверхностями нарушается сцеплениеиз-за трещин, образующихся вследствие усадки. Вода, проникающая в эти трещины,вызывает дальнейшее разрушение омоноличивающего материала, что приводит кнарушению монолитности всего сооружения.
Вопрос о выбореустойчивого материала для заделки швов в конструкциях из сборного железобетона,а также об изготовлении самих водонепроницаемых железобетонных изделий являетсявесьма актуальным. Огромный рост гидротехнического строительства, возведенияподземных сооружений выдвигает проблему создания несложных по технологииизготовления и доступных по стоимости высокопрочных, водонепроницаемых,быстротвердеющих и стойких в различных температурно-влажностных условияхрастворов и бетонов. Решение этой проблемы возможно путём использованиямодифицированного портландцемента.
Модифицирование— это изменение физико-химической структуры и свойств материала путём введенияв его состав различных оксидов или добавлением к нему определённых веществ.
На основесовременных представлений о механизме схватывания и твердения портландцемента ио явлениях его усадки и расширения был разработан способ компенсированнойусадки путём создания модифицированного портландцемента.
модифицирование — это изменение физико-химическойструктуры и свойств материала путём введения в его состав различных оксидов илидобавлением к нему определённых веществ
Усадочныедеформации при твердении цементного камня. Физико-химические процессы схватыванияи твердения обычных цементов сопровождаются суммарной усадкой, выражающейся вуменьшении внешнего объёма твердеющего цемента на протяжении длительногопериода.
Усадочныетрещины в сооружениях приводят к коррозии арматуры предварительно напряжённыхконструкций, подвергающихся атмосферным воздействиям. Наиболее заметно этопроявляется в покрытиях дорог и аэродромов.
Компенсацияусадочных явлений. Усадка цементного камня, твердевшего на воздухе втечение 5 лет, достигает 3 ммна 1 м.Для бетонов этот показатель составляет примерно 0,4 мм на 1 м в зависимости от вида исвойств заполнителя. Так, усадка бетона, содержащего мелкозернистый песок ипористый заполнитель, больше в сравнении с усадкой бетона, изготовленного наоснове гравия и щебня. Причём чем выше модуль упругости крупного заполнителя,тем меньше усадочные деформации бетона.
Железобетон всравнении с обычным бетоном имеет в 2 раза меньшую усадку. Но в целом усадкажелезобетонных конструкций полностью не заканчивается даже через 15 лет. При этомотмечено уменьшение предварительного напряжения у бетонов, твердеющих навоздухе, — на 38–45 % от исходной величины.
Напряжения,вызываемые усадкой, приводят к снижению трещиностойкости и долговечностижелезобетонных конструкций.
Научныеосновы получения модифицированного цемента, обеспечивающего компенсацию усадки.Поскольку обычный портландцемент при твердении подвержен усадочным явлениям, напротяжении многих лет исследования учёных были направлены на поиск ответов навопросы: как же избежать усадки цементного камня, как обеспечить расширениецементного камня при твердении, которое бы компенсировало усадку, какие силыобусловливают это явление.
В идеалежелательно достичь расширения, равного усадке в любой заданный момент тверденияцементного камня. Многочисленные исследования в этой области свидетельствуют осложности физико-химического процесса и необходимости очень точно регулироватьпроцесс образования эттрингита в цементно-водной системе и обеспечить егодолговечность, поскольку фазовые переходы этого соединения могут не обеспечитьжелаемого результата. В зависимости от условий, определяющих кинетикуобразования гидросульфоалюмината кальция в период гидратации цемента, структураможет упрочняться, расширяться и компенсировать усадку цементного камня. Врезультате многочисленных лабораторных, полупромышленных и промышленныхиспытаний был разработан модифицированный портландцемент, который, по сравнениюс обычным цементом, обеспечивает улучшение строительно-технических свойстврастворов и бетонов.
напряжения, вызываемые усадкой, приводят к снижениютрещиностойкости и долговечности железобетонных конструкций
Свойствамодифицированного цемента.
Сроки схватывания. Схватываниецементов находятся практически в тех же пределах, что и у обычного портландцемента.Иногда, в зависимости от применяемого расширяющегося компонента, наблюдаетсяускорение начала схватывания цементного теста. Для замедления схватыванияиспользуют борную кислоту, лигносульфонаты модифицированные технические (ЛСТМ).
Прочность цементного камня характеризуется быстрым нарастанием в первыесутки твердения, которое затем, в течение 3–7 сут., несколько замедляется, чтосвязано с интенсивным расширением структуры в этот период. При более длительномпериоде твердения (3 мес. и более) по кинетике нарастания прочностибезусадочный цемент опережает портландцемент.
Расширение цементного камня притвердении в водных условиях интенсивно развивается в первые сутки, а затемстабилизируется. Твердение цементного камня на воздухе сопровождается усадкой,но в целом расширение цементного камня сохраняется на уровне 0,1 %.
Водопроницаемость. Цементныерастворы и бетоны водонепроницаемы. За счёт самоуплотнения в период твердениячерез 3–7 сут. изделия из бетона выдерживают гидравлическое давление 20 атм.
Морозостойкость. Цементныйкамень из безусадочных цементов без ограничения их расширения выдерживает 150циклов, а при механическом ограничении цементного камня (твердение цементапроисходит в металлических формах) морозостойкость увеличивается в 2 раза и достигает300 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Сохранность свойств. Придлительном хранении безусадочных цементов (как и портландцемента) наблюдаетсячастичная гидратация и карбонизация продуктов гидратации под воздействиемуглекислоты и влажного воздуха. При этом прочность цементного камня неснижается.
Масло- и нефтестойкость. Высокиеводо- и газонепроницаемости цементного камня из модифицированного цемента,обусловленные его высокой плотностью, обеспечивают его стойкость к воздействиюмасло- и нефтепродуктов, что позволяет рекомендовать его для строительствахранилищ масло- и нефтепродуктов.
Коррозионная стойкость цементоввысокая благодаря формированию плотного цементного камня при твердении.Коэффициент стойкости образцов, хранившихся в различных агрессивных средахчерез 12 мес. близок к единице, что свидетельствует о высокой стойкостицементного камня против воздействия агрессивных сред.
Цементныйкамень на основе модифицированного цемента обладает достаточно высокойстойкостью в хлоридной и хлоридно-магнезиальной среде. Это позволяетиспользовать его при гидроизоляции различных объектов. Добавление к цементамразличных полимеров обеспечивает антикоррозийную защиту бетонных сооружений,находящихся под воздействием сильно агрессивных хлоридно-магнезиальных сред.Испытания образцов из безусадочных полимерцементных растворов на промышленныхобъектах показывают отсутствие сбросов прочности в течение 5 лет. В то же времяобразцы из цементно-песчаного раствора на портландцементе без расширяющихся добавокк 3 годам хранения в агрессивных средах уменьшили предел прочности при сжатиина 17 % по сравнению с образцами в возрасте 1 года.
Применениемодифицированного цемента.
Гидроизоляция и антикоррозийная защитажелезобетонных конструкций. К объектам химическойпромышленности, очистным и подземным сооружениям предъявляются повышенныетребования по антикоррозионной стойкости, плотности и непроницаемости с цельюобеспечения их долговечности и исключения утечки хранимых материалов или,напротив, попадания грунтовых и технологических вод в заглублённые помещения. Опыт эксплуатации таких объектов свидетельствует, однако, онедолговечности традиционныхгидроизоляционных покрытий, что ведёт к росту расходов на ремонт, сокращению сроков службы, ав ряде случаев, например ПО «Белорускалий» (г. Солигорск), к преждевременному разрушению бетонных ижелезобетонных конструкций.
Опыт создания гидроизоляционныхпокрытий для защиты бетонных и железобетонных сооружений от воздействия на них агрессивных сред и обеспеченияих водонепроницаемости выявил, что для этих целей успешно может быть применёнмодифицированный портландцемент. Всего с применением разработанного цементабыло выполнено более 20 000 м2 покрытий по железобетонным перекрытиям в главном корпусе обогатительной фабрики 3-горудоуправления производственного объединения «Белорускалий» и более 3000 м2 покрытийпо железобетоннымконструкциям при строительстве сгустителей.
для созданиягидроизоляционных покрытий для защиты бетонных и железобетонных сооружений от воздействияна них агрессивных сред и обеспечения их водонепроницаемости может быть применёнмодифицированный портландцемент
С 1979 г. на ПО«Волковыскцементошифер» был организован промышленный выпуск цемента, который, сдобавкой полимеров, применялся для гидроизоляционных покрытий.
Полимерцементная гидроизоляция наоснове модифицированного цемента особеннооправдала себя при строительстве сгустителей на ПО «Белорускалий», заменив собой дорогостоящую нержавеющуюсталь с малоэффективной защитой. Общая площадь сгустителей сполимерцементной гидроизоляцией составляет 10 000 м2.
Антикоррозионная полимерцементнаязащита на основе модифицированного цементауспешно применена в банях и прачечных взамен защиты, предусматривающей устройство проволочного каркаса, цементной выравнивающей стяжки, трёхслойной обмазки асфальтовоймастики, штукатурки по сетке иоклейке стеклотканью.
Антикоррозионная защита была выполненаполимерцементными составами,наносимыми торкретированием слоем толщиной 20 мм. Исследования показали,что срок службы полимерцементной изоляции по сравнению с традиционноймногослойной изоляцией повышается в 4 раза.
Модифицированныйцемент используют при возведении очистных сооружений из сборных элементов безгидроизоляции. Водонепроницаемость отстойников обеспечивалась за счёт омоноличивания стыков бетоном.
Из бетона намодифицированном цементе возводятся насосные станции подачи очищенных стоков сзаглублением ниже поверхности земли на 7,5 м, т. е. ниже уровня грунтовых вод.
Из бетона намодифицированном цементе изготавливают кровельные плиты для созданиябезрулонной кровли при строительстве жилых зданий. Антикоррозийная защита наоснове указанного цемента успешно применяется при ремонте очистных сооружений,жилых зданий, спортивных сооружений, при возведении спортивных сооружений:покрытия трибун, ледовых катков, беговых дорожек и плавательных бассейнов.Успешно цементы применяются при ремонте жилых зданий.
Применение безусадочных цементов вметростроении.Обеспечение водонепроницаемых тоннелей метроявляется одной из важнейших и трудно решаемых задач в метростроении.Цементно-песчаными растворами на основе модифицированного цементаосуществляется чеканка швов между тюбингами. Сложность проведения работзаключается в том, что чеканка производится при наличии постоянного притокаводы через стыки и отверстия чеканки. В этих условиях необходимо остановитьприток воды за 5–7 мин, что обеспечивается быстросхватывающимсямодифицированным цементом. Проведены промышленные испытания по замене чугуннойобделки на монолитно-прессованную обделку тоннеля из бетона на основемодифицированного цемента. Марка бетона для монолитно-прессованной обделки попрочности при сжатии составляла М400, а по водонепроницаемости — В12 и выше.
Разработанныйцемент применялся при ремонте аэродромных покрытий (Минск, Белоруссия), пристроительстве водоводов (Детройт, США), опор мостов (США).
Производствомодифицированного портландцемента организуется на базе ОАО «ПМЦЗ» и напредприятиях ОАО «ЕВРОЦЕМЕНТ груп».
ОАО «Пашийский металлургическо-цементныйзавод»
618 824, Пермский край, Горнозаводскийр-н, пос. Пашия, ул. Свободы, д. 43.
Тел./факс: (34269) 39 355, 39 217, 39213
Сайт: www.speccement.ru
E-mail: pmcz@speccement.ru
Обособленное подразделение ОАО «ПМЦЗ»
109 316, г. Москва, Волгоградский пр., д. 2
Тел./факс: (495) 221 17 24
Обособленное подразделение ОАО «ПМЦЗ»
620 014, г. Екатеринбург, ул. Хомякова, д. 9А
Тел./факс: (343) 353 53 52