Расширяющиеся и безусадочные цементы и портландцементы

Обычные портландцементы при твердении на воздухе дают усадку, что может привести к образованию трещин в ИСК. Расширяющиеся и безусадочные цементы имеют определенные химико-минеральные составы и изготовлены с повышенным количеством добавки гипсового камня. При их твердении в результате химических реакций образуется повышенное количество гидросульфоалюмината кальция ЗСаО-А1₂0₃-3CaS0₄-31Н₂0, называемого эттрингитом, скорость образования которого и его количество можно регулировать во избежание растрескивания ИСК. Особенность эттрингита состоит в том, что он при кристаллизации увеличивается в объеме, поэтому при его повышенном содержании в цементном камне усадки либо нет, либо имеется некоторое увеличение в объеме при твердении на воздухе. Выпускается несколько видов таких цементов.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают тщательным смешиванием молотых глиноземистого цемента в количестве 70%, гипса - 20% и высокоосновного гидроалюмината кальция C4AH13 - 10 %. Последний специально получают совместным помолом глиноземистого цемента с известью - пушонкой в соотношении 1:1 (по массе). Далее такую смесь подвергают тепловой обработке в гипсоварочном котле, после чего высушивают; полученный продукт С4АН13 является одним из компонентов для изготовления ВРЦ. Водонепроницаемый расширяющийся цемент - быстротвердеюшее и быстросхватывающееся гидравлическое вяжущее вещество. Через 3 сут образцы - кубики, изготовленные из цементного теста нормальной густоты, - имеют Rсж до 30 МПа. Начало схватывания ВРЦ - не ранее 4 мин, окончание - не позднее 15 мин. При необходимости сроки схватывания замедляют введением добавки сульфитно-спиртовой барды - ССБ, буры и др. Применяют ВРЦ при ремонте железобетонных конструкций, заделки трещин, для гидроизоляции в подземном строительстве.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ) - гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом высокоглиноземистых шлака или клинкера в количестве 70 % (по массе) и двуводного гипса - не более 30 % или тщательным смешиванием тех же предварительно измельченных в порошок материалов. Начало схватывания - не ранее 20 мин, окончание схватывания - не позднее 4 ч. Для уменьшения сроков схватывания можно применять те же замедлители, что и при работе с ВРЦ. Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент быстро твердеет и уже через сутки набирает Rсж = 35...45 МПа; при твердении на воздухе он не дает усадки. Его применяют при изготовлении водонепроницаемых бетонов, гидроизоляционных штукатурных растворов, для заделки стыков в сборном и сборно-монолитном строительстве из железобетонных конструкций. Этот цемент имеет достаточную атмосферостойкость и морозостойкость в ИСК, изготовленных на его основе, однако его нельзя применять при температурах эксплуатации свыше 80 ºС, так как происходит разрушение одного из кристаллических компонентов цементного камня - эттрингита.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают совместным помолом следующих компонентов (в процентах по массе): портландцементного клинкера 58 - 63 %, глиноземистого шлака или клинкера 5 - 7%, гипса 7-10%, доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки (трепела, опоки) 23 - 28 %. Цементный камень имеет высокую плотность и водонепроницаемость. Применяют РПЦ для изготовления безуса-дочных и расширяющихся растворов, бетонов, для гидроизоляции шахт, подвалов, заделки стыков и т.п.

Напрягающий цемент (НЦ) быстро схватывается, быстро твердеет и набирает прочность, при этом увеличивается в объеме (pacширяется). Для получения НЦ тщательно смешивают при совместном помоле 65 - 75 % портландцемента или его клинкера, 13 - 20 % глиноземистого цемента или его клинкера (или глиноземистого шлака) и 6 - 10 % двуводного гипса. Вместо двуводного гипса можно использовать строительный гипс. Возникающую при расширении бетона (до 4%) энергию (до 6 МПа) используют для натяжения арматуры при изготовлении железобетонных конструкций (напорных труб, сборных резервуаров), при строительстве спортивных комплексов. Такой железобетон называют самонапряженным, а способ натяжения арматуры - химическим. При этом арматура растягивается независимо от ее расположения в отличие от механического и термического натяжения арматуры. Для замедления сроков схватывания применяют добавки: СДБ и виннокаменную кислоту.

Тампонажный портландцемент изготовляют совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и добавок. Его применяют для цементирования нефтяных и газовых скважин (горячих и холодных). В отличие от остальных цементов его основной прочностной характеристикой является предел прочности при изгибе, который определяется при испытании образцов - балочек размером 4х4х 16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц = 0,5. Если цемент предназначен для цементирования холодных скважин его испытания проводят при температуре 22±2ºС, если для горячих скважин - при 75 ±3 ºС.

Специальные портландцементы. Часть 3 Неорганические вяжущие вещества Портландцементы с активными минеральными добавками (смешанные цементы). Часть 1