Какие причины могут вызвать неравномерное изменение объема цемента
Содержание статьи
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Неравномерность — изменение — объем
Cтраница 3
Важнейшим свойством портландцемента является равномерность изменения объема. Неравномерность изменения объема цемента уменьшает прочность бетона и может привести его к разрушению. Она вызывается гидратацией СаОсвоб при содержании его более 1 5 — 2 %, MgOCBo6 более 5 %, при избыточном введении гипса.
[31]
Охлаждение при закалке происходит весьма неравномер-н о, поверхность охлаждается очень быстро, внутренние слои несколько медленнее. Неравномерному, распределению температуры по сечению охлаждаемой детали соответствует неравномерность изменения объема: поверхностные слои сжимаются быстрее, чем внутренние. Сжатию поверхностных слоев препятствуют внутренние.
[32]
Ангидритовый цемент должен обладать равномерностью изменения объема. В случае наличия в ангидритовом цементе окиси кальция СаО появляется неравномерность изменения объема цемента. Причиной образования СаО в цементе является восстановительная среда при обжиге ангидрита.
[33]
Это объясняется тем, что при запарке происходит процесс гашения СаО, что вызывает неравномерность изменения объема образцов. Применение же гашеной золы приводит к тому, что устраняется неравномерность изменения объема образцов и, кроме того, увеличивается прочность изделий, так как возрастает скорость гидратации и образования гидросиликата кальция.
[34]
В качестве наполнителя вместо песка можно применять фарфоровую крошку. Крошка имеет то преимущество, что она свободна от вредной примеси глины и не может служить причиной неравномерности изменения объема цементной замазки. Фарфоровая крошка приближает коэффициент расширения цементной замазки к коэффициенту расширения фарфора.
[35]
Оксид магния в небольших количествах практически равноценен оксиду кальция. Оксид магния находится в шлаках в связанном состоянии и поэтому в отличие от портландцемента не вызывает в шлаковых цементах неравномерности изменения объема. Закись марганца понижает активность шлаков, поэтому желательно получать шлаки с возможно меньшим ее содержанием. Закись железа существенно не влияет на свойства шлаков; сернистый кальций повышает их активность.
[36]
Окись магния в небольших количествах практически равноценна окиси кальция. Окись магния находится в шлаках в связанном состоянии и потому, в отличие от портландцемента, не вызывает в шлаковых цементах неравномерности изменения объема. Закись марганца понижает активность шлаков, а потому желательно получать шлаки с возможно меньшим ее содержанием. Закись железа, встречающаяся обычно в шлаках в небольшом количестве, существенно не влияет на свойства шлаков. Сернистый кальций в том количестве, в котором он содержится в шлаках, повышает их активность.
[37]
В связи с большой плотностью кристаллов СаО и MgO в клинкере взаимодействие их с водой происходит медленно и может стать причиной неравномерности изменения объема цементного камня в дальние ( 10 лет и более) сроки твердения.
[38]
С изменением содержания в портландцементе этих окислов или одного из них свойства цемента могут значительно изменяться. Так, например, при увеличенном процентном содержании MgO против допустимого ГОСТом 970 — 41 4 5 % ( в магнезиальном портландцементе допустимо до 10 %) портландцемент может обладать неравномерностью изменения объема.
[39]
С изменением содержания в портландцементе этих окислов или одного из них свойства цемента могут значительно изменяться. Так, например, при увеличенном процентном содержании MgO против допустимого ГОСТом 970 — 41 4 5 % ( в магнезиальном портландцементе допустимо до 10 %) портландцемент может обладать неравномерностью изменения объема.
[40]
Ангидритовое вяжущее в противоположность строительному гипсу не отличается быстрым схватыванием. Начало схватывания наступает не ранее чем через 30 мин, а конец-не позднее чем через 24 ч от начала затворения. Неравномерность изменения объема имеет место только при наличии в ангидритовом цементе CaS. Поэтому при обжиге в печи следует избегать восстановительной среды, являющейся причиной образования этого соединения. При твердении ангидритовое вяжущее практически в объеме не увеличивается. Водостойкость ангидритового вяжущего повышается при добавке в качестве катализатора доменного шлака, золы некоторых углей в смеси с известью. Лучшие результаты ангидритовое вяжущее дает при следующем режиме твердения: сначала влажная среда, а затем сушка.
[41]
Портландцемент, согласно ГОСТ 10178 — 62, должен равномерно изменяться в объеме при испытании образцов кипячением в воде. Если же после вылеживания цемент не обладает этим свойством, то его нельзя применять в строительстве во избежание появления вредных напряжений и разрушения бетона. Неравномерность изменения объема может быть вызвана повышенным содержанием в цементе свободной окиси кальция, окиси магния и гипса.
[42]
Ангидритовый цемент в противоположность строительному гипсу не отличается быстрым схватыванием. По ГОСТ 2767 — 44 начало схватывания должно наступать не ранее 30 мин. Неравномерность изменения объема имеет место только при наличии в ангидритовом цементе CaS. Поэтому при обжиге в печи следует избегать восстановительной среды, являющейся причиной образования этого соединения. При твердении ангидритовый цемент практически в объеме не увеличивается. Твердение ангидритового цемента сопровождается выделением тепла.
[43]
Ангидритовое вяжущее в противоположность гипсовому вяжущему не является быстросхватывающимся вяжущим веществом. Начало его схватывания наступает не ранее 30 мин, а конец-не позднее 24 ч от начала затворення. Неравномерность изменения объема возникает при наличии в ангидритовом вяжущем CaS, который образуется, если в печи будет восстановительная среда.
[44]
Наличие в портландцементе свободных окиси кальция и окиси магния может вызвать образование трещин. Это явление называют неравномерностью изменения объема при твердении. Причиной его является увеличение объема СаО и MgO при их взаимодействии с водой и возникновение внутренних растягивающих напряжений в цементном камне.
[45]
Страницы:
1
2
3
Источник
Строй-справка.ру
Навигация: Равномерность изменения объема цемента Равномерность изменения объема цемента Процесс твердения цементов сопровождается изменением объема твердеющей системы. У портландцемента наблюдается небольшое уменьшение объема при твердении. Если же в цементном клинкере содержится избыточное количество свободного оксида кальция СаО (более 1%) и оксида магния MgO (более 5%), то процесс гашения СаО и MgO, сопровождающийся местным увеличением объема, вызовет неравномерное изменение объема цемента при твердении, что приведет к деформации и растрескиванию цементного камня. Поэтому цементы проверяют на равномерность изменения объема при твердении, используя метод кипячения образцов из цементного теста в воде, что интенсифицирует гашение СаО и MgO и ускоряет испытание. Для испытания берут 150 г цемента и готовят из него тесто нормальной густоты (п. 4.5), от которого отбирают две навески массой по 75 г каждая и формуют из них шарики. Шарики помещают на стеклянные пластинки, предварительно протертые машинным маслом. Постукивая пластинками о твердое основание, из шариков получают лепешки диаметром 7…8 см, толщиной в середине около 1 см. Поверхность лепешек заглаживают от наружных краев к центру смоченным водой ножом до образования острых краев и гладкой закругленной поверхности. Отформованные лепешки хранят в течение (24±2)ч с момента изготовления на столике в ванне с гидравлическим затвором (см. рис. 4.8). Затем лепешки вынимают из ванны, снимают со стеклянных пластинок и помещают в бачок с водой (рис. 4.11) на решетку, расположенную на расстоянии не менее 5 см от дна бачка. Уровень воды в бачке, который устанавливают подвижной трубкой, должен перекрывать лепешки на 4…6 см в течение всего времени кипячения. Постоянный уровень воды в бачке поддерживают регулятором. Воду в бачке за 30…45 мин доводят до кипения, которое поддерживают в течение 3 ч. После этого лепешки в бачке охлаждают и сразу после извлечения из воды производят их внешний осмотр. Рис. 4.11. Бачок для испытания кипячением: Цемент соответствует требованиям ГОСТ 310.3-76* в отношении равномерности изменения объема, если на лицевой стороне лепешек не обнаружено радиальных, доходящих до краев трещин, или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешек. Искривления обнаруживают с помощью линейки, которую прикладывают к плоской поверхности лепешки. Рис. 4.12. Лепешки, испытанные на равномерность изменения объема: Образцы лепешек, выдержавших испытание на равномерность изменения объема, приведены на рис. 4.12, а,б, а не выдержавших — на рис. 4.12, в—д. В том случае, если в испытуемом цементе содержание оксида магния MgO более 5% и цемент выдержал испытания методом кипячения лепешек, дополнительно его испытывают на равномерность изменения объема в автоклаве. После этого лепешки извлекают из автоклава, охлаждают и оценивают их внешний вид, делая заключение о равномерности изменения объема цемента. Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
Источник
cement.muctr
Цель работы:определить равномерность изменения объема цемента с помощью колец
Ле-Шателье.
Общие положения
Цементный камень в
процессе твердения испытывает изменение объема, связанное с процессами
гидратации клинкерных минералов либо изменением условий твердения. Так, в воде
цементный камень слабо набухает, а на воздухе, при низкой относительной
влажности, испытывает усадку. Объемные
изменения цементного камня, обусловленные внутренними процессами набухания и
усадки, называются собственными деформациями, а вызванные ими напряжения –
собственными напряжениями.
В цементном камне
нормального состава собственные деформации и напряжения не достигают опасного
уровня. Если же в цементе содержится значительное количество примесей –
свободного оксида кальция или магния, сульфатов, то собственные деформации и
напряжения становятся слишком большими, что может привести к растрескиванию и
искривлению цементного камня.
Равномерность изменения объема цемента –
свойство цемента в процессе твердения образовывать цементный камень,
деформация которого не превышает допустимых пределов и не вызывает разрушения
образцов. Равномерность
изменения объема цемента характеризуют величиной расширения образца из
цементного теста нормальной густоты в кольце Ле Шателье при кипячении.
Причины, вызывающие
неравномерность изменения объема твердеющего цемента, обусловлены спецификой
технологического процесса производства клинкера и цемента. В настоящее время
известно три причины, вызывающие неравномерность изменения объема цемента:
—
присутствие в клинкере несвязанного (свободного) оксида
кальция. Поскольку при обжиге клинкера СаО
подвергается высокотемпературному воздействию (при 1450 °С), он становится малореакционным
и при затворении цемента СаО гидратируется медленно, вызывая позднее расширение
и разрушение цементного камня. Внутренними нормативными документами цементных
заводов содержание СаОсвоб в клинкере обычно ограничивают 1 %;
—
присутствие в клинкере оксида магния (MgO), существующего в форме периклаза.
Периклаз является химически малоактивным соединением, характеризующимся
медленной гидратацией, приводящей к увеличению в объеме продуктов гидратации.
Его заметная гидратация и обусловленное этим расширение объема цементного камня
может наблюдаться через многие месяцы и годы после изготовления изделий из
цемента. В связи с этим для ускоренного определения магнезиального расширения
применяют автоклавный способ, при котором образец цементного камня выдерживают
в автоклаве в среде насыщенного водяного пара с давлением до 2 МПа и
температурой до 210 °С. Содержание MgO в клинкере ограничивают, как правило, 5 % (в
соответствии с ГОСТ 10178-85);
—
передозировка гипса в цементе
(по ГОСТ 10178-85 – 1,0–3,5 (4) % в
пересчете на SO3). Превышение
верхнего предела содержания гипса в цементе может вызвать расширение цементного
камня, связанное с поздним образованием эттрингита.
Определение
равномерности изменения объема
цемента с помощью колец Ле-Шателье проводится в соответствии с ГОСТ 30744-2001.
Кольцо Ле Шателье (рис. 5) представляет собой
разрезанный по образующей полый цилиндр (1) с двумя индикаторными иглами (2),
припаянными по обе стороны на одинаковом расстоянии от прорези. Для облегчения
расформовки кольцо может иметь скобы, припаянные с наружной стороны и
расположенные выше индикаторных игл. Упругость кольца должна быть такой, чтобы
под действием усилия, создаваемого грузом массой 300 г, приложенного в
середине прорези кольца (рис. 5, в), расстояние между концами индикаторных игл
увеличилось на (17,5±2,5) мм без постоянной деформации. Кольцо должно быть
снабжено двумя стеклянными пластинками (3), размеры которых превышают диаметр
кольца. На одну из пластинок устанавливают кольцо, вторую накладывают сверху.
Масса верхней пластинки с дополнительным пригрузом должна быть не менее 75 г.
Рис. 5. Кольцо Ле-Шателье: а 1 |
Перед началом
испытаний поверхности цилиндра и пластинки очищают и смазывают тонким слоем
машинного масла. Для определения равномерности
изменения объема цемента отвешивают 200 г цемента (цемента и добавки,
гомогенизировать) и помещают навеску в сферическую фарфоровую чашку. Затем
отмеряют мерным цилиндром необходимое количество водопроводной воды,
соответствующее нормальной густоте портландцемента. Делают в навеске цемента
углубление и вливают в чашу отмеренное количество воды. Перемешивают массу в
течение 2 мин, стараясь втирать воду в цементный порошок до получения
цементного теста.
Кольца устанавливают на пластинки и наполняют в
один прием цементным тестом с избытком, но без уплотнения и вибрации. При
заполнении колец исключают случайное раскрытие прорези осторожным сдавливанием
кольца пальцами или резиновой лентой. Избыток цементного теста срезают шпателем
вровень с краями кольца. Для одного испытания заполняют два кольца из одного
замеса цементного теста.
Кольца, заполненные цементным тестом, накрывают
сверху пластинками, на которые устанавливают пригруз, и помещают в камеру
влажного твердения, где выдерживают в течение (24±0,5) ч. Допускается
выдерживать кольца в воде в течение (24±0,5) ч при температуре (20±1) °С при
условии получения одинаковых результатов.
После предварительного твердения кольца извлекают
из камеры, измеряют штангенциркулем расстояние между концами индикаторных игл с
точностью до 0,5 мм
(начальное измерение), освобождают от пластинок и пригруза и помещают в бачок
для кипячения индикаторными иглами вверх.
Воду в бачке доводят до кипения за (30±5) мин и
выдерживают кольца в кипящей воде в течение (180±5) мин. Уровень воды в бачке
должен быть выше размещенных на подставке колец на 4–6
см в течение всего времени кипячения.
После окончания кипячения кольца извлекают из
воды, дают им остыть до температуры помещения, после чего измеряют расстояние
между концами индикаторных игл (конечное измерение). Вычисляют разность между
значениями конечного и начального измерений для каждого кольца. За расширение
образцов в кольце Ле-Шателье принимают среднеарифметическое значение
результатов двух определений. Результат вычисления округляют по 0,5 мм. В соответствии с ГОСТ 31108-2016
равномерность изменения объема (расширение), не должно превышать 10 мм.
Материалы и
оборудование
Цемент; добавка; весы технические,
точность взвешивания 0,005 г;
колба для смешения цемента с добавкой; мерный цилиндр на 100 мл; сферическая
фарфоровая чаша; шпатель; кольца Ле-Шателье; ванна с
гидравлическим затвором; бaк
для испытания кипячением.
Индивидуальное задание
Определение расширения
цемента по представленной выше методике проводят по заданию преподавателя
(табл. 28)
Таблица 28. Составы
цемента с добавками для определения расширения цемента
№ | Вид добавки | Состав | ||
конц. добавки, с, % | добавка, | цемент, m, | ||
1 | Без добавки | 100 | ||
2 | CaO | 0,5 | 0,5 | 100 |
3 | 1 | 1 | 100 | |
4 | 2 | 2 | 100 | |
5 | 3 | 3 | 100 | |
6 | MgO | 4 | 4 | 100 |
7 | 5 | 5 | 100 | |
8 | 6 | 6 | 100 | |
9 | 7 | 7 | 100 | |
10 | CaSO4∙H2O | 3 (1,5% SO32-) | 3 | 100 |
11 | 6 (3% SO32-) | 6 | 100 | |
12 | 8 | 8 | 100 | |
13 | 10 | 10 | 100 |
Форма записи результатов
Название прибора –
Вид исследуемого цемента –
Вид добавки –
Концентрация добавки –
Расчет расширения проводят в соответствии
с формулой:
где анач1, анач2 – | ||
Результаты определения расширения
записывают в табл. 29.
Таблица 29. Определение
равномерности изменения объема цемента
Исходные | Результаты испытаний | ||
1 | 2 | 3 | |
Масса | |||
Масса | |||
Количество | |||
анач, мм. | |||
аконеч, мм. | |||
Расширение, ā, мм |
Сводные результаты:
По итогам определения
расширения студенты сводят все данные в единую табл. 30 в соответствии с табл.
28 в порядке увеличения концентрации каждой из добавок.
Таблица 30. Комплексная оценка равномерности изменения объема цемента
№ | Фамилия | Вид добавки | Конц. добавки, с, % | Расширение, |
1 | Без добавки | |||
2 | CaO | 0,5 | ||
3 | … | 1 | ||
6 | MgO | 4 | ||
7 | … | 5 |
Студенты
делают вывод о влиянии вида и концентрации добавки на равномерность изменения объема
цемента.
Выводы:
_____________________________________________________________________
Источник