Текст книги "Неорганические вяжущие строительные материалы"

Продукт разложения кальциево-магниевых карбонатных горных пород – известняка и доломита, содержащих не более 6 % глинистых и песчаных примесей, получающийся в результате теплового воздействия от 900 до 1200 градусов, называют строительной воздушной известью.

Основной объем извести получают по непрерывной технологии в шахтных печах во взвешенном «кипящем» слое, где мелкоизмельченное сырье и жидкое или газообразное топливо движутся навстречу друг другу. Продуктом обжига является комовая негашеная известь (оксид кальция). Если в сырье имеются примеси карбоната магния, то его распад приводит к образованию оксида магния.

Полученную комовую известь затем мелят или гасят, добавляя воду, в специальных аппаратах. Процесс гашения – гидратация протекает с большим выделением тепла, поэтому негашеную известь называют известью-кипелкой. По скорости гашения известь подразделяют на быстрогасящуюся (до 8 минут), среднегасящуюся (до 25 минут) и медленногасящуюся (более 25 минут), по температуре гашения – на низкоэкзотермичную (до 75 градусов) и высокоэкзотермичную (более 75 градусов).

В строительстве используют как негашеную, так и гидратную известь в виде тонкодисперсного материала или известкового теста, полученного в результате гашения извести с большим расходом воды.

В зависимости от содержания примеси оксида магния воздушную известь классифицирую на кальциевую, магнезиальную и доломитовую. Для кальциевой извести содержание примеси оксида магния не должно превышать 5 %, магнезиальной – 5…20 %, доломитовой – 20…40 %. Наибольшей активностью обладает кальциевая известь.

Качество извести зависит от тонкости помола, определяемой по остаткам на ситах 02 и 008; температуры и времени гашения; содержания активных оксидов кальция и магния (50…90 %); наличия непогасившихся примесей, составляющих в зависимости от вида и сорта до 20 %.

Непогасившиеся зерна подразделяют на «недожог», «пережог» и инертные примеси – песок и др. «Недожог» представляет собой зерна необожженного сырья, которые вследствие своей инертности по отношению к воде снижают активность извести. «Пережог» образуется при непосредственном контакте извести с теплоносителем, вызывающем оплавление частиц с поверхности. «Пережог» приводит к появлению вздутий на отштукатуренной поверхности, так как прохождение реакции гидратации сопровождается увеличением температуры и объема в уже затвердевшем слое. Сорт извести определяется совокупностью ее свойств.

Чтобы чистое известковое тесто из-за сильной усадки при твердении не растрескивалось, к нему добавляют от двух до четырех частей по объему песка. Известь с песком образует пластичный строительный раствор. На воздухе твердение известковых растворов идет медленно. Складывается твердение известковых растворов из следующих одновременно протекающих процессов:

– испарения воды,

– кристаллизации гидрооксида кальция из перенасыщенного водного раствора,

– карбонизация гидрооксида с образованием кальцита путем взаимодействия с углекислым газом воздуха.

Таким образом, происходит гидратно-карбонатное твердение. Прочность раствора через 28 суток составляет 0,5…1,0 МПа. Через десятки и сотни лет за счет карбонизации прочность раствора может достигнуть 5…7 МПа и более.

В строительстве воздушную известь используют для:

– приготовления строительных смешанных растворов – известково-цементных и известково-глинистых, которые применяют для каменной кладки и штукатурки;

– приготовления сухих строительных смесей, в качестве связующего вещества для малярных красочных составов;

– в производстве силикатных изделий.

При обычных условиях химическое взаимодействие между песком и известью протекает медленно и в практике строительства значения не имеет. Автоклавная обработка в течение 10…14 часов, предусматривающая постепенное повышение температуры до 200 градусов и давления до 1,6 МПа, создает условия для прохождения интенсивной реакции между компонентами с образованием кристаллических гидросиликатов кальция, придающих водостойкость и высокую прочность изделиям. Таким образом, получают силикатный кирпич, силикатные плотные и пористые бетоны.

Для их изготовления в качестве вяжущего вещества используют тонкомолотую смесь, состоящую из извести (8…12 %) и кварцевого песка (92…88 %). Вместо песка можно использовать золу, шлак и другие аналогичные минеральные отходы, содержащие кремнезем.

Выпускают силикатный кирпич и камни рядовыми и лицевыми. Кирпич может быть полнотелым и пустотелым, камни изготавливают только пустотелыми. Размеры их такие же, как и у керамических изделий, максимальная марка по прочности 300, морозостойкости F50, водопоглощение не менее 6 % , средняя плотность 1800…1850 кг/м куб.

Условное обозначение силикатных изделий состоит из названия, марки по прочности и морозостойкости. Так, например, условное обозначение кирпича СУЛ-200/35 СТБ 1228-2000 означает кирпич силикатный утолщенный лицевой марки по прочности 200, морозостойкости F35. Эти мелкоштучные материалы используют для возведения стен выше нулевой отметки. Нельзя силикатный применять кирпич для фундаментов, подвергающихся воздействию грунтовых и сточных вод, содержащих углекислоту, а также для кладки печей и дымовых труб, так как он обладает пониженной стойкостью и не выдерживает длительного воздействия высокой температуры, нельзя.

Плотные силикатные мелкозернистые бетоны, выполняемые на кварцевом песке без крупного заполнителя, применяют для изготовления крупноразмерных панелей внутренних стен, перекрытий, балок, колонн.

Такие легкобетонные силикатные изделия и конструкции, как панели, стеновые блоки, плиты покрытий и перекрытий изготавливают с использованием пористых заполнителей или путем создания ячеистой структуры за счет введения в бетонную смесь газообразующих добавок (газосиликата) и пенообразующих добавок (пеносиликата).

Для их получения в качестве вяжущего материала используют смешанные известковые вяжущие, содержащие известь-кипелку, кремнезем или шлак в количестве до 50 % в сочетании с регулятором твердения – гипсом. Прочность бетона на легком заполнителе составляет от 5 до 15 МПа, марка по плотности – от D300 до D1200, морозостойкости от F15 до F100.

Стеновые силикатные ячеистые блоки размером от 100 х 188 х 588 мм до 588 х 100 х 1200 мм применяют для кладки любых стен при отсутствии агрессивных сред и влажности помещений не более 60 %. Требование, учитывающее влажность, связано с возможностью коррозии арматуры. При увеличении влажности до 75 % необходима защита поверхности пароизоляционным покрытием. Прочность блоков – 1…12,5 МПа, средняя плотность – от D350 до D1100.

Блоки могут применяться для наружных (Н) работ – марка по морозостойкости F50, 35, 25; внутренних работ (В); для выполнения перегородок (П); для выполнения внутренних стен подвалов (СП). В зависимости от точности размеров их укладывают на раствор или специальный клей.

За счет дополнительного введения шлаковых или пуццолановых добавок на основе воздушной извести изготавливают водостойкие материалы. При совместном помоле для замедления скорости гашения дополнительно вводят двуводный гипс в количестве 3…5% от массы извести.

Смешанные известково-пуццолановые и известково-шлаковые вяжущие материалы твердеют во влажных условиях и обеспечивают водостойкость готовых изделий, то есть являются гидравлическими. На их основе изготовляют низкомарочные бетоны и растворы. В этом случае необходимо учитывать водостойкость, солестойкость, пониженную морозостойкость, а в случае известково-пуццоланового вяжущего материала следует учесть воздухостойкость полученных материалов. Поэтому его используют в подводном и подземном строительстве.

Известково-шлаковые вяжущие материалы рациональнее применять при производстве изделий на предприятии по пропарочной технологии, так как именно в этих условиях шлак значительно повышает свою химическую активность и иные свойства.

К магнезиальным вяжущим веществам относятся каустический магнезит и каустический доломит. Каустический магнезит получают обжигом при температуре 800 градусов природного магнизита, представляющего карбонат магния. Каустический доломит получают обжигом природного доломита.

В отличие от других вяжущих веществ магнезиальные затворяют не водой, так как в этих условиях процесс набора прочности проходил бы очень медленно, а растворами хлористого или сернокислого магния. Скорость схватывания и конечная прочность изделий зависят от концентрации применяемых растворов. Чем концентрация выше, тем медленнее схватывает вяжущее, однако тем выше конечная прочность получаемого камня.

Начало схватывания каустического магнезита наступает не ранее 20 минут, конец – не позднее 6 часов от начала затворения. Эти показатели для каустического доломита соответственно равны 3…10 минут и 8…20 часов.

В сочетании с древесными отходами магнезиальные вяжущие материалы применяют для устройства теплых бесшовных (ксилолитовых) полов. Эти полы малотеплопроводны, обладают высокой износостойкостью, негорючи. Из смеси вяжущего материала с водой и органическими волокнистыми отходами (костра, стружки и других) путем формования и воздушно-сухого твердения получают фибролитовые и ксилолитовые плиты, которые используют для теплоизоляции строительных конструкций или выполнения внутренних перегородок.

Жидкое стекло. Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов натрия или калия. Качество этого вяжущего вещества оценивают по плотности, вязкости раствора и модулю стекла (2,6…4,00), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида калия или натрия. С увеличением значения этого модуля повышаются клеящие свойства жидкого стекла и стойкость изделий к кислотам.

Жидкое стекло получают путем сплавления смеси кварцевого песка с карбонатом натрия (калия) или сульфатом натрия (калия) при 1300 градусах, охлаждения расплава и его растворение паром под давлением 0,6…0,8 МПа в автоклаве. Растворимое стекло затвердевает только на воздухе. Процесс твердения заключается в испарении воды, повышении концентрации свободного коллоидного кремнезема, его последующей коагуляции и уплотнения.

Процесс твердения растворимого стекла ускоряет добавка кремнефтористого натрия, так как в результате реакции получается дополнительное количество кристаллических и клеящих гелеобразных продуктов. Используют жидкое стекло в качестве основы для производства силикатных красок и кислотостойких мастик, а также для укрепления, уплотнения слабых грунтов на строительных площадках. Вначале под давлением в грунт закачивают раствор хлористого кальция определенной концентрации, затем жидкое стекло. В результате реакции этих веществ образуются плохо растворимые соединения, повышающие механическую прочность грунта.

Кислотостойкий цемент. На основе жидкого стекла получают многокомпонентный кислотостойкий цемент, который состоит из тонкоизмельченной смеси кислотостойкого наполнителя (кварцевого песка или другой горной породы) и кремнефтористого натрия, затворяемой водным раствором растворимого стекла плотностью не менее 1340 кг/м куб. Начало схватывания цемента наступает не ранее 20 минут, конец – 8 часов. Основным достоинством этого вяжущего вещества является его высокая кислотостойкость (за исключением фтористоводородной кислоты и кремнефтористоводородной). С повышением концентрации кислоты стойкость повышается.

В случае затворения жидким стеклом тонкомолотого металлургического шлака получают воздушное шлакосиликатное вяжущее вещество. Это вещество имеет следующие свойства: начало схватывания – 40…60 минут, конец 70…120 минут, прочность на сжатие – 15 МПа. Вяжущее вещество используют для производства бетонов, растворов, арболита (в сочетании с древесными отходами), эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях.

Кислотостойкие бетоны получают при использовании кислотостойких заполнителей и стеклопластиковой аппаратуры в сочетании с кислотостойким цементом. Этот вид вяжущего материала используется также при производстве жаростойких бетонных конструкций, эксплуатируемых при температуре до 1000 0С, а также огнезащитных обмазок.

Гидравлические вяжущие материалы твердеют и набирают прочность на воздухе и в воде.

К гидравлическим вяжущим материалам относятся:

– гидравлическая известь;

– романцемент;

– портландцементы;

– специальные виды цемента.

Гидравлические вяжущие материалы представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие в основном из силикатов, алюминатов и феритов кальция, взаимодействующих с водой, с образованием прочного водостойкого искусственного камня. Способность гидравлических вяжущих веществ образовывать в результате реакции с водой прочный камень оценивают по показателю активности, равному прочности (кгс/см кв.) образцов состава цемент : песок = 1 : 3, твердевших 28 суток при температуре 18…20 градусов и влажности 95…98%. По этому показателю вяжущему при условии, что оно удовлетворяет комплексу других, предусмотренных ГОСТом требований (тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема), присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.

Гидравлическая известь и романцемент. Гидравлическая известь занимает промежуточное положение между воздушными и гидравлическими вяжущими веществами и представляет собой тонкомолотый продукт обжига при температуре 900…1000 градусов мергелистых известняков, содержащих до 20 % глинистых примесей.

Гидравлическая известь является медленносхватывающим вяжущим веществом. В зависимости от содержания свободного оксида кальция сроки схватывания колеблются в пределах: начало – 0,5…2 часа и конец – 8…16 часов. Равномерность изменения объема при твердении зависит от наличия грубоизмельченных зерен свободного оксида кальция. Активность сильногидравлической извести составляет 5 МПа, слабогидравлической – не менее 1,7 МПа.

Гидравлическую смесь используют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, эксплуатируемых как в сухих, так во влажных условиях, а также для получения низкомарочных легких и тяжелых бетонов. При производстве романцемента для повышения гидравлических свойств и исключения из состава свободного оксида кальция в качестве сырья используют известково-глинистые породы – мергели с содержанием глинистых примесей не менее 25 %. В этом случае образующийся при 1000 0С в результате разложения известняка свободный оксид кальция полностью связывается в минералах, обеспечивающих только гидравлическое твердение полученного минерального вяжущего вещества.

Для обеспечения заданных сроков схватывания (начало – не ранее 20 минут, конец – не позднее 24 часов) при помоле спекшегося продукта вводят двуводный гипс в количестве 3…5 %. Через 28 суток твердения во влажных условиях прочность романцемента достигает от 2,5 МПа до 15 МПа.

Полученные на романцементе строительные растворы и бетоны отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании. Используют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий, а также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно методом пропаривания.

Портландцементы. Портландцементом называют одно из самых распространенных гидравлических вяжущих веществ, представляющее порошкообразный материал зеленовато-серого цвета, полученный в результате совместного помола клинкера (добавки) – продукта спекания смеси известняка и глины при температуре 1400…1500 градусов, гипса и минеральных добавок.

При производстве портландцемента в качестве сырья используют чистые известняки и глину в соотношении 3 : 1, а также мергели с корректировкой состава до заданного.

Технология производства портландцемента состоит из следующих этапов:

– добычи известняка, глины или мергеля;

– измельчения сырьевых материалов и приготовления из них однородной смеси заданного состава;

– обжига подготовленной массы при температуре 1400…1500 градусов до спекания с получением клинкера;

– охлаждения и помола клинкера (добавки) с гипсом (3…5 %) и минеральными добавками.

При дополнительном вводе в сырьевую смесь хлорсодержащих добавок, например, хлорида кальция, температуру спекания можно снизить до 1000 …1100 градусов, получив тем самым энергосберегающую низкотемпературную технологию.

Полученный алинитовый цемент обладает теми же свойствами, что и портландцемент. Однако повышенное содержание хлор-ионов в его составе вызывает опасность коррозии арматуры в железобетонных конструкциях и изделиях. Обеспечить их химическую стойкость можно за счет защиты арматуры красочными составами, введением в бетонную смесь специальных добавок – ингибиторов коррозии стали – или применением стеклопластиковой арматуры.

Существует два способа подготовки сырьевой смеси: мокрый и сухой.

При мокром способе помол и перемешивание сырья производят в воде до получения однородного шлама, содержащего до 45 воды.

При сухом способе подготовки сырьевой смеси исходные материалы измельчают, подсушивают и смешивают в сухом состоянии. Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны.

В водной среде облегчается измельчение и перемешивание материалов. При их совместном помоле быстро достигается высокая степень однородности смеси, состав которой легко корректируется, снижается запыленность. Однако расход топлива на обжиг при мокром способе в 1,5 –2 раза выше, чем при сухом. Кроме того, значительно увеличиваются размеры вращающихся горизонтальных печей для обжига, так как на начальной стадии процесса они в значительной мере выполняют функции испарителей воды.

Чтобы снизить энергоемкость производства по мокрому способу, а значит, и его себестоимость, в которой энергозатраты составляют от 50 до 75 %, уменьшают влажность шлама на 10…15 % путем введения специальных пластифицирующих добавок. Другой способ состоит в замене части топлива высококалорийными отходами изношенных автомобильных покрышек, что позволяет частично решить экологические и экономические вопросы. Их применение экономит энергоресурсы и дает возможность снизить температуру обжига на 100 градусов без ухудшения свойств клинкера.

Сухой способ, как правило, применяют в случае, если влажность сырья не более 15 %. Несмотря на сложность перемешивания сухих порошкообразных материалов до заданной однородности и сложности пылеулавливающего оборудования, этот способ является более прогрессивным.

Кроме этого, разрабатываются новые технологии для получения клинкера. Это, в частности, радиационная обработка сырья в микроволновой печи, обжиг в кипящем слое. Перспективным является способ получения клинкера методом плавления, которое проводят с использованием как конверторов, так и плазменных печей. В настоящее время при производстве огнеупоров, кварцевого стекла и т.д. успешно эксплуатируются электродуговые и электроплазменные печи. Их КПД – от 50 до 70 %.

Качество клинкера оценивают соотношением кристаллической и аморфной (стекловидной) составляющей клинкера, зависящем от скорости охлаждения спекшегося продукта и степени его последующего измельчения. Последний процесс вследствие высокой прочности клинкера требует больших энергозатрат расходуемой энергии, доходящих до 20 %. Снизить затраты можно за счет создания напряженно действующей дефектной структуры путем грануляции расплава на выходе из печи в паровоздушной среде либо введения в мельницы органических добавок – малонафта, СДБ в количестве 0,02…5 %, облегчающих помол.

Снизить энергозатраты можно также путем вторичного использования тепла печных газов и выделяющегося при охлаждении клинкера, а также применения безотходной, комплексной переработки сырья.

Обжиг подготовленного сырья до спекания сопровождается сложными физическими процессами (испарение свободной и кристаллизационной воды) и химическими процессами (разложение минералов на оксиды, образование новых соединений), в результате которых из исходных компонентов получается спекшийся материал – клинкер, состоящий из нескольких компонентов: трехкальциевого силиката – алита (45…60 %); двухкальциевого силиката – белита (10…30 %); трехкальциевого алюмиата – целита (5…12 %); четырехкальциевого алюмоферрита – 10…20 %; стекловидной застывшей массы.

После обжига полученный кликер направляют в специальные холодильники для быстрого охлаждения материала, так как скорость охлаждения влияет на количество застывшей стеклофазы, которая обеспечивает повышенную химическую активность, тепловыделение при реакции с водой и сульфатостойкость портландцемента.

Охлажденный клинкер, двуводный гипс или гипсосодержащие отходы – фосфогипс, борогипс, фторогипс в количестве 3…5 % для регулирования схватывания цемента, и в ряде случаев минеральные добавки – шлак и золы, природные осадочные и вулканические породы – поступают в шаровые мельницы, измельчение в которых происходит за счет истирающего и ударного воздействия мелящих тел в виде стальных шаров и цилиндров разного размера.

С увеличением степени размола клинкера повышается активность получаемого цемента, однако в этом случае существенно увеличивается расход электроэнергии. Оптимальный размер цементных зерен равен 5…40 мкм. Обязательными определяемыми значениями для общестроительных цементов являются также активность цемента, сроки схватывания цементного теста нормальной густоты (начало – не ранее 45 минут, конец – не позднее 10 часов), равномерность изменения объема и дозировки гипса.

На основании полученных результатов цементу присваивают марку (300, 400, 500, 550, 600). Марка численно равна активности – среднеарифметическому значению предела прочности на сжатие (кгс/cм кв.) с учетом прочности на изгиб образцов-балочек размером 40 х 40 х 160 мм, состава по массе цемент : песок = 1 : 3 с подобранным количеством воды, твердевших 28 суток во влажных естественных условиях.

Классы цемента по гарантированной прочности на сжатие: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 МПа. Насыпная плотность цемента составляет 1300 кг/м куб., истинная плотность составляет 3100…3200 кг/м куб.

Качество цементов оценивают по следующим основным и рекомендуемым показателям.

К основным показателям относятся:

– химический вещественный и минералогический состав;

– предел прочности на сжатие и изгиб;

– равномерность изменения объема в процессе гидратации;

– удельная эффективная активность естественных радионуклидов;

– активность цемента при пропаривании (для портландцементов с добавками);

Нормальная густота цементного теста. Нормальная густота цементного теста представляет собой водоцементное соотношение в процентах, при котором достигается заданная пластичность цементного теста.

Рекомендуемые показатели:

– сроки схватывания;

– тонкость помола;

– коррозионная стойкость;

– огнеупорность;

– гидрофобность и др.

Чтобы при производстве сборного железобетона рационально использовать цемент, следует определить прочность (активность после термовлажностной обработки (ТВО) в специальных пропарочных камерах по заданному режиму. На основании полученных данных делают вывод о степени эффективности использования цемента на строительных предприятиях при получении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций или в монолитном строительстве на строительной площадке.

В случае смешивания портландцемента с водой составляющие его минералы гидратируют с образованием новых кристаллических соединений, обусловливающих твердение цементного теста и прочность искусственного камня. Состав новообразований зависит от минералогического состава цемента, влажности и температуры окружающей среды.

Зная минералогический состав цемента, можно сделать предварительные выводы по его применению. Так, цементы с повышенным содержанием C3S и C3A будут обладать высоким тепловыделением и скоростью набора прочности. Эти цементы рациональнее использовать при низких температурах бетонирования или при производстве сборного железобетона, уменьшив температуру и продолжительность термообработки.

Из-за высокого тепловыделения эти цементы нельзя использовать при бетонировании массивных фундаментов и гидротехнических сооружений, так как резкий перепад температуры внутри твердеющего бетона и на поверхности конструкции вызовет деформации, приводящие к появлению трещин. Эти цементы нельзя применять и при наличии сульфатосодержащих агрессивных сред. Так называемые белитовые цементы медленно твердеют, более коррозионностойки. Их лучше применять при летнем монолитном строительстве, при опасности коррозионного воздействия.

При гидратации вода частично переходит в химически связанное состояние, а также испаряется из смеси. В процессе твердения происходит усадка цементного камня. Усадка сопровождается появлением микротрещин на его поверхности и появлением пористой структуры. Чем больше водоцементное отношение (В/Ц), тем пористость будет больше, а прочность меньше. Кроме открытых капиллярных пор, образованных за счет не участвующей в реакциях воды, в цементном камне имеются замкнутые поры, заполненные воздухом, который попадает в цементное тесто при приготовлении и перемешивании. Структура оказывает влияние на водопроницаемость, воздухостойкость, морозостойкость и иные свойства цементного камня.

В случае, если циклы высыхания и увлажнения, сопровождающиеся усадкой и набуханием цементного камня, повторяются, то это приводит к накоплению остаточных деформаций, появлению трещин и, как следствие, снижению прочности. Чтобы исключить эти процессы, необходимо снизить В/Ц и обеспечить заданный температурно-влажностный режим твердения.

Одним из важнейших эксплуатационных свойств цементного камня является его морозостойкость. Разрушающее действие воды, переходящей в лед, зависит в первую очередь от ее количества. Поэтому за счет снижения В/Ц и повышения количества резервных замкнутых воздухонаполненных пор, не доступных для проникновения воды, возможно регулирование этого свойства в широких пределах.

Недостатком цементного камня является ползучесть, которая проявляется в увеличении деформаций под влиянием длительно действующих постоянных по величине нагрузок. Снизить ползучесть можно за счет введения жесткого недеформируемого заполнителя и снижения расхода цемента.

Цементный камень в бетоне должен обеспечить не только монолитность и прочность, но долговечность службы в конструкциях при разных условиях эксплуатации. Это особенно важно при возведении фундаментов, так как подъем минерализированных грунтовых вод в большинстве районов высок. Действие агрессивных сред усиливается, если конструкции находятся под нагрузкой.

По механизму действия и характеру разрушения существуют несколько видов коррозии цементного камня:

– выщелачивание;

– кислотная коррозия;

– солевая коррозия.

В случае выщелачивания разрушение происходит в результате растворения и вымывания гидроксида кальция из цементного камня при фильтрации воды под давлением. Степень разрушения зависит от объема открытых капиллярных пор и количественного содержания в них раствора свободного гидроксида кальция определенной концентрации. Следовательно, повысив плотность цементного камня, можно существенно увеличить стойкость изделий на основе портландцемента к этому виду разрушений.

Кислотную коррозию можно наблюдать при действии на цементный камень кислот и солей с кислой реакцией. Кислоты вступают в реакцию с кристаллическими продуктами гидратации цемента, образуя легко растворимые соединения, не обладающие прочностью. Эти агрессивные среды вызывают самые сильные разрушения. Их интенсивность зависит от концентрации раствора, его температуры и скорости движения потока по отношению к разрушаемой поверхности. Так как действие растворов связано с химической реакцией между цементным камнем и агрессивной средой, то наиболее надежным способом защиты является изменение состава самого цемента, то есть применение специального цементокислостойкого вяжущего материала.

Следующим видом коррозии цементного камня является солевая коррозия. Она происходит при действии на цементный камень солей. Накапливание в порах кристаллов солей, при наличии испаряющей поверхности и отсутствии взаимодействия с цементным камнем (хлорид и карбонат натрия), или кристаллических продуктов реакции цементного камня с сульфатсодержащими средами вызывает начальное уплотнение и упрочение структуры. В дальнейшем при заполнении порового пространства этот процесс сопровождается ростом остаточных деформаций, приводящих к разрушению материала.

Повысить стойкость цементного камня можно путем увеличения его плотности, а также путем подбора специального сульфатостойкого состава портландцемента.

Находящиеся в атмосфере газообразные продукты представляют собой кислые оксиды, которые проявляют свою активность только при повышенной влажности воздуха, растворяясь в тончайшей пленке воды, покрывающей поверхность материалов. Они образуют концентрированные растворы кислот, разрушающих цементный камень, как это отмечено в случае солевой коррозии. Цементный камень разрушается достаточно интенсивно под действием кислот, меньшие разрушения приносят воздействия сырой нефти, небольшие разрушения приносят продукты перегонки нефти – бензин, масла и др.

Огнестойкость и огнеупорность цементного камня. Огнестойкость и огнеупорность цементного камня можно отнести к понятию долговечности. Цементный камень относится к несгораемым материалам, он не плавится при температуре 1100 0С. Однако заметное температурное воздействие, сопровождаемое снижением прочности, начинает проявляться уже при 150…200 градусах и резко возрастает при 500…700 градусах. В связи с этим обычный портландцемент не рекомендуется применять при температурах выше 250…300 градусах, так как при длительном нахождении в условиях этих температур падение прочности составляет более 10 %.

Повысить огнеупорность можно путем изменения состава цемента или введением термостойких минеральных добавок.

Портландцементы. Изготавливают следующие разновидности портландцемента, в которых применяют различные активные минеральные добавки, придающие цементному камню определенные свойства:

– рядовой портландцемент,

– шлакопортландцемент,

– пуццолановый портландцемент.

Эти цементы получают путем тонкого измельчения портландцементного клинкера, состоящего из высокоосновных силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция, гипса и гидравлических минеральных добавок.