Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
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:
1 — регулятор уровня воды; 2 — трубка; 3 — крышка; 4 — бачок; 5 — решетка; 6 — лепешки из цементного теста; 7 — шланг
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:
а, б — выдержавшие испытания (о — дефектов нет, б — трещины усадки); в—д — не выдержавшие испытания (в — разрушение, г — радиальные трещины, д — искривление)
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.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Неравномерность — изменение — объем
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]
Источник
Изменение объема цемента при твердении.
По стандарту приготовленные из цемента лепешки при испытании кипячением в воде должны равномерно изменяться в объеме. Цемент, не удовлетворяющий этому требованию, применять в строительстве нельзя, так как это приводит к появлению вредных напряжений и даже разрушению бетона.
Неравномерность изменения объема может быть вызвана наличием в цементе избытка свободной окиси кальция, окиси магния и гипса. Неравномерность изменения объема чаще всего вызывается присутствием в цементе свободной окиси кальция и может быть обнаружена при предусмотренном окисью магния, приходится пользоваться автоклавной пробой. Вредное же влияние гипса сказывается только при хранении лепешек в холодной воде. Это объясняется тем, что при повышенных температурах растворимость окиси кальция понижается, возможность образования вредного гидросульфоалюмината кальция менее вероятна. Испытание неравномерности изменения объема при хранении лепешек в холодной воде стандартом не предусмотрено, так как содержание гипса ограничено максимально допустимым количеством SО3 (не выше 3,5%). При этом не возникает неравномерности изменения объема. Это же касается и испытания лепешек в автоклаве при содержании MgO не выше 5%; только при более высоком содержании MgO это испытание необходимо, оно осуществляется в автоклаве при 21 атм.
Наблюдающееся при твердении равномерное изменение объема вызывается следующими факторами: химическими реакциями и физическими процессами, протекающими при твердении цемента, повышением температуры при схватывании и твердении, изменением температуры внешней среды, высыханием при хранении на воздухе и поглощением воды при хранении в ней.
При твердении на воздухе цементы всегда обнаруживают усадочные деформации, т. е. уменьшаются в объеме, а при хранении в воде набухают, т. е. увеличиваются в объеме. Величина усадки и набухания цементных растворов и бетонов зависит от минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента, количества заполнителей и воды в растворах и бетонах.
Усадочные деформации возрастают при повышении содержания минералов-плавней за счет минералов-силикатов. Особенно усиливает усадочные деформации повышение содержания трехкальциевого алюмината как за счет алюмоферрита, так и за счет силикатов. Увеличение содержания белита сверх определенного предела также повышает усадочные деформации.
Источник
Равномерность изменения объема заполнителя
Под этим термином подразумевают способность заполнителя сопротивляться чрезмерным изменениям его объема, происходящим в результате изменения физических условий. Неравномерность изменения объема следует отличать от расширения, вызываемого химическими реакциями между заполнителем и щелочами в цементе.Физическими причинами значительных и постоянных изменений объема заполнителя являются замораживание и оттаивание, температурные деформации при положительных температурах, попеременное увлажнение и высыхание.Считают, что заполнитель характеризуется неравномерным изменением объема тогда, когда объемные деформации, вызванные вышеупомянутыми причинами, приводят к повреждению бетона, которые могут проявиться в виде местного отслаивания бетона, обширного трещино-образования в поверхностном слое, разрушения бетона на значительную глубину, т. е. повреждения могут отражаться на внешнем виде и представлять собой опасность в конструктивном отношении.Неравномерность изменения объема встречается у пористых кремнистых сланцев, особенно у легких сланцев с мелкопористой структурой, у некоторых видов глинистых сланцев, у известняков с прослойками набухающей глины и у других пород, содержащих глинистые минералы, в частности монтмориллонитовой и иллитовой групп. Например, обнаружено, что при увлажнении и высыхании относительная деформация модифицированного долерита доходит до 0,0006. В условиях попеременного увлажнения и высыхания бетон на этом заполнителе может разрушиться; то же самое с ним произойдет и при замораживании и оттаивании.Методика испытаний на равномерность изменения объема заполнителя приводится в Технических условиях ASTM С 88—56Т. Пробу фракционированного заполнителя попеременно погружают в раствор сульфата натрия или сульфата магния и высушивают. Образование кристаллов соли в порах заполнителя, подобно воздействию льда, способствует разрушению зерен. Уменьшение размера зерен после ряда циклов воздействия, которое подтверждается анализом зернового состава, характеризует степень неравномерности изменения объема. На основании результатов этих испытаний можно лишь приближенно предсказать поведение заполнителя в условиях эксплуатации. Однако полученные данные не могут быть использованы для решения вопроса пригодности нового вида заполнителя.По другой методике заполнитель подвергают определенному количеству циклов попеременного замораживания и оттаивания; иногда эти испытания проводят на растворных или бетонных образцах, изготовленных на заполнителе, требующем проверки. К сожалению, ни один из этих типов испытаний не дает точных данных о поведении заполнителя в реальных условиях температурно-влажностных колебаний при положительной температуре.Кроме того, не существует таких способов испытаний, которые могли бы удовлетворительно предсказывать долговечность заполнителя в бетоне в условиях его замораживания и оттаивания. Основная причина заключается в том, что поведение заполнителя связано с наличием окружающего его цементного камня, поэтому только наблюдения в процессе эксплуатации бетона могут дать соответствующую оценку долговечности заполнителя.Тем не менее известно, что определенные заполнители весьма чувствительны к воздействию мороза. Это — пористые кремнистые сланцы, глинистые сланцы, некоторые виды известняков, в частности слоистые известняки, и некоторые песчаники. Характерным признаком этих горных пород является их высокое водопоглощение, хотя следует отметить, что многие долговечные горные породы также характеризуются высоким водопоглощением Чтобы произошло разрушение под воздействием мороза, должны создаться критические условия, обусловленные определенным водопоглощением и отсутствием оттока влаги. Создание этих критических условий определяется сечением, формой и степенью непрерывности пор в заполнителе, так как от этих характеристик зависит скорость водопоглощения и количество поглощаемой воды, а также скорость удаления воды из зерен заполнителя. Выявлено, что наличие пор размером менее 4—5мк создает критические условия, так как эти поры достаточно велики для впитывания воды, но при таких размерах свободный отток воды под давлением льда затруднен. Давление льда в полностью замкнутом пространстве при температуре —20° С может доходить до 2040 кгс/см2. Таким образом, во избежание раскалывания заполнителя и разрушения окружающего цементного камня необходимо обеспечить возможность перемещения воды внутрь зерен заполнителя в направлении незаполненных пор или в окружающий цементный камень, прежде чем гидравлическое давление достигнет критической величины и вызовет разрушение бетона.Это еще раз говорит о том, что долговечность заполнителя можно полностью оценить только тогда, когда он находится в цементном камне. Зерно может быть достаточно прочным и выдержать давление льда, но его расширение может вызвать разрушение окружающего его раствора.Уже было сказано, что размер пор —это важная характеристика для оценки долговечности заполнителя. В заполнителях присутствуют, как правило, поры различного размера. Способ количественной оценки структурной пористости разработан Брунауером, Эмметтом и Теллером. Удельную поверхность заполнителя определяют по количеству сорбированного газа, требуемого для образования мономолекулярного слоя на всей внутренней поверхности пор заполнителя. Общий объем пор измеряют методом водопоглощения. Отношение объема пор к их поверхности представляет собой гидравлический радиус пор. Этот показатель, общепринятый в гидравлике при рассмотрении проблем течения жидкостей, дает представление о давлении, необходимом, чтобы вызвать перемещение воды.
Источник
