оценка
изменчивости свойств БЕСГИПСОВЫХ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ
Быджовски Иржи, Брожовски Иржи
Введение
Бесгипсовые цементы являются
одной из разновидностей портландцементов. Основной составной частью этих
цементов является тонко молотый портландский клинкер, к которому добавляются
разные добавки, заменяющие гипс, в качестве регулятора схватывания вяжущего.
Как правило, в бесгипсовых портландцементах применяется система регулировки
схватывания цемента на основе карбоната щелочного металла (натрия,
калия) и сульфитно – спиртового барда или борной кислоты.
В Чешской
республике выпускалось несколько разновидностей бесгипсовых портландцементов, а
именно :
-
Модифицированный сверхбыстротвердеющий высокопрочный цемент (MRVC)
-
Сверхбыстротвердеющее цементное вяжущее
(RVCT)
-
Бесгипсовый сверхбыстротвердеющий высокопрочный цемент (BSRVC)
-
Сверхбыстротвердеющий высокопрочный
цемент (BS55c).
Их
преимущесто- высокие прочности в
начальном периоде твердения - однако тесно связаны со сроками схватывания
цемента, которые гораздо короче, чем у портландских цементов и тем самым
приносят определенные затруднения при их применении в раствора и бетонах.
Исходя их этих
соображений одним из важнейших параметров производства и применения бесгипсовых
портланцементов является изменчивость их свойств.
В статье
приводится анализ вариабельности
основных физико-механический свойств разных видов бесгипсовых
портланцементов, исходя из результатов собственных испытаний и результатов,
взятых из литературы [4, 5].
1.
Требования к
бесгипсовым портландцементам (БГПЦ).
Приведенные
БГПЦ выпускались с удельной поверхностью 450
– 650 м2/кг и, как правило, системой регулировки схватывания – от
1,5% до 1,8% Na2CO3 + добавки на базе сульфитно –
спиртового барда KORTAN в концентрации
от 0,4% до 0,8%.
Цементное
тесто и раствор с бесгипсовым портландцементом для испытания прочностей
благодаря своей системе регуляции схватывания оказываются более пластичными,
чем в случае портландцементов с гипсом.
Поэтому возникла необходимость
провести поправку способа приготовления цементного теста и раствора для испытаний свойств цемента. Для
получения густоты цементного теста и раствора сопоставимыми с их густотой при
изготовлении на гипсовом портландцементе пришлось снизить водоцементное
отношение с 0,5 на 0,31-0,33 для цементного раствора, а для цементного теста
было установлено постоянное значение В/Ц, равное 0,23.
Требования к
приведенным бесгипсовым портландцементам приводятся в таблице 1.
Таблица 1
|
Параметр |
един. |
MRVC
|
RVCT |
BS
RVC |
BS55h |
|
Удельная поверхность |
[м2кг] |
500-700 |
>550 |
> 365 |
> 470 |
|
Начало схватывания |
[мин.] |
> 3 |
> 20 |
>25 |
>20 |
|
Конец схватывания |
[мин.] |
< 120 |
< 90 |
< 90 |
< 180 |
|
Минимальная прочность на растяжение при изгибе [МПа] |
4 часа |
2,0-5 |
-- |
0,25 |
-- |
|
24 час. |
4,0 |
4,0 |
5,0 |
5 |
|
|
3 суток |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
7 |
|
|
28
суток |
6,0 |
8,0 |
9,0 |
9,0 |
|
|
Минимальная прочность При сжатии [МПа] |
4 часа |
2,0-5 |
-- |
2,0 |
-- |
|
24 час. |
30-40 |
30 |
35 |
35 |
|
|
3 суток |
45-50 |
45 |
45 |
42 |
|
|
28
суток |
50-70 |
55 |
55 |
55 |
2. Начало схватывания материалов на основе
бесгипсовых портландцементов
В работах [3, 4]
приводится результаты исследований, из которых вытекает, что добавление к бесгипсовому портландцементу
заполнителя приводит к сокращению сроков схватывания изготовленного материала
по сравнению со сроками схватывания, определенными на цементном тесте.
Рассмотрение конца схватывания не столь значимое, так как у бесгипсовых
цеметнов наступает очень быстро после начала схватывания, конкретно от 15 до 50
минут; у растворов и бетонов конец схватывания еще короче.
В приведенном
рисунке (Рис.1) показано изменение начала сроков схватывания для цементного теста,
раствора с нормальным песком и бетона – за 100% принимается значение начала схватывания цементного теста.
Рис.1
Изменение начала схватывания цементного теста, раствора и бетона
Заполнитель
в бетоне с БСГЦ значительно сокращает начало схватывания бетонной смеси по
сравнению с началом схватывания
цементного теста, особенно оказывает влияние минералогический и
химический состав песков. Это явление
необходимо учитывать при подготовке бетонных работ.
3. Вариабельность свойств бесгипсовых
портландцементов
Цементы -
это материалы с переменными свойствами, обусловленными сложным процессом
производства и применением природного сырья, составом которого можно управлять
только в определенных пределах. Применение цементов на практике требует, чтобы
изменчивость их свойсв была в приемлемых пределах, для БГПЦ это касается прежде
всего его начала схватывания. Значимые колебания начала схватывания БГПЦ
затрудняют строительные работы, были и случаи, когда приготовленный бетон
затвердевал в бетономешалке.
Ниже
приводятся результаты оценки основных свойств трех видов БГПЦ (MRVC, RVCT, BS RVC), а именно :
-
начало схватывания цементного теста
(НС-ЦТ)
-
прочность на растяжение при изгибе в возрасте 1, 2, 3, 7 и 28 суток
-
прочность при сжатии в возрасте 1, 2, 3, 7 и 28 суток.
Для оценки
исследуемой партии вяжущего были расчитаны среднее арифмечиское x´, среднее квадратичное отклонение s и коэффициент вариации v.
Оценка
изменчивости свойств БГПС, используя коэффициент вариации, приведена на рисунке 2 (начало схватывания),
рисунке 3 (прочность на растяжение при изгибе) и рисунке 4
(прочность при сжатии).
Рис.2 Изменчивость начала схватывания бесгипсовых
цементов
Рис.3 Изменчивость прочности на растяжение бесгипсовых цементов
Рис.4 Изменчивость прочности при сжатии бесгипсовых
цементов
Выводы
Для применения бесгипсовых портландцементов на практике можно считать
подходящими цементы с коэффициентом
вариации для прочностей v £ 15
% и для начала
сроков схватывания v £ 20 %.
На основе анализа
полученных результатов было установлено, что самым подходящими для
использования на практике является Бесгипсовый сверхбыстротвердеющий высокопрочный цемент (BSRVC). Коэффициент вариации начала
схватывания исследованных партий BSRVC находится в
пределах 11,0 - 17,6 % < 20 %. Коэффициент
вариации 1 суточных прочностей весьма подходящий и
находится в пределах 3,9 - 13,4 %;
Коэффициент
вариации цемента в возрасте от
2-х до 28-ми суток для прочности на растяжение при изгибе находится в пределах
2,9 - 10,1 % и для прочности при сжатии находится в
пределах 3, 0-8,8 %.
У остальных видов
исследованных цементов (MRVC, RVCT) были установлены коэффициенты вариации цементов и гораздо выше приведенных
предельных значений, это касается прежде всего колебаний начала схватывания,
где коэфициент вариации был в пределах 26-67 %. В своем последствии высокая вариабельность начала схватывания цемента
отрицательно отразилась при бетонных
работах, короткие сроки схватывания усложняли укладку бетон и прежде всего его
хорошее уплотнение.
Литература
[1] Брожовски, И., Дрохитка, Р.,
Быджовски,И., Дуфка, А. Исследования бетонов для ремонта
цементо-бетонных покрытий Технический университет Брно, 2007, Годовой отчет
проекта MPO FT-TA3/148 (на чешском)
[2] Дрохитка, Р. и кол. Прогрессивные строительные материалы с
использованием строительных отходов и их влияние на долговечность конструкций.
Брожовски, И. : Часть
3 Долговечность бетонов. Технический
университет Брно, 2007, Годовой отчет проекта VVZ CEZ MSM 0021630511 (на чешском)
[3] Brožovský,
J.: Využití konstrukčních betonů s pojivem MRVC ve
vojenském stavitelství. Kandidátská
disertační práce, VA Brno, duben 1989. pp. 132+51
[4] Brožovský,
J.- Vejchoda, J. Možnosti náhrady rychlovazných cementů
speciálními BSPC z cementárny Prachovice a Štramberk.
Dílčí zpráva za 2.
etapu - pojivo BSRVC Prachovice. Výzkumný úkol Bet
4/91, VSP/VA Brno, 1992.