Типы и классы прочности цементов для транспортного строительства

Закрепление грунтов

Данный процесс основан на сильном изменении физико-механических свойств грунта, при этом не изменяя положение твердых частиц, которые входят в его состав. Но изменение происходит из-за уплотнения частиц грунта, то есть они сближаются, образуя при этом укладку, которая становиться намного плотнее, при этом такой показатель как деформативность уменьшается, увеличивая несущую способность грунтов.

Использование вяжущих материалов при улучшении/укреплении местных грунтов позволяет увеличить плотность, повысить водостойкость и морозостойкость. Стабилизация оснований играет важную роль при возведении объектов на нестабильных природных грунтах. Современное оборудование позволяет эффективно проводить улучшение/укрепление местных грунтов непосредственно на месте на большую глубину (до 40 см) за один рабочий проход с большой точностью дозировки вяжущих материалов. Существующее однопроходное смесительное оборудование позволяет получать однородную смесь даже при работе с грунтами повышенной влажности.

Благодаря использованию вяжущих материалов, при помощи которых происходит процесс установки еще более плотных связей между частицами, изменяются физико-механические свойства грунтов. А когда используется большое количество вяжущих материалов, может даже произойти такое, что грунты основания превратятся в скальную породу.

ГОСТ 23558.Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства.

Классификация методов укрепления грунтов

Для приготовления обработанных материалов и укрепленных грунтов применяют следующие неорганические вяжущие материалы:

I вид - портландцемент и шлакопортландцемент по ГОСТ 10178, сульфатостойкий и пуццолановый цементы по ГОСТ 22266, а также цементы для строительных растворов по ГОСТ 25328 марок не ниже 400 для покрытий и 300 для оснований;

II вид - активные материалы с удельной поверхностью не менее 150 м²/кг (полный остаток на сите № 0071 не менее 20 % по массе) марок по прочности в 180-суточном возрасте, определяемой по ГОСТ 3344, не менее 50:

- молотые высокоактивные и активные шлаки черной, цветной металлургии и фосфорные шлаки по ГОСТ 3344;

- бокситовые и нефелиновые шламы с содержанием двухкальциевого силиката С₂S не менее 40 % по массе;

- золы-уноса с удельной поверхностью св. 150 м²/кг, содержанием сернистых и сернокислых соединений в пересчете на 80 не более 6 %, потери при прокаливании не более 5 % по массе;

III вид - комплексные вяжущие марок по прочности в 90-суточном возрасте, определяемой по ГОСТ 3344, не менее 100.

Комплексное вяжущее состоит из основного компонента и активатора твердения.

В качестве основного компонента следует использовать:

-молотые слабоактивные и активные шлаки черной металлургии и шлаки фосфорные по ГОСТ 3344,

- основные золы-уноса по ГОСТ 25818,

- бокситовые и нефелиновые шламы.

В качестве активаторов твердения

- портландцемент, шлакопортландцемент марок по прочности не ниже 400 по ГОСТ 10178,

известь строительная I и II сортов по ГОСТ 9179,

гипс строительный марок не ниже Г10 по ГОСТ 125,

содощелочной (содосульфатный) плав с содержанием Nа₂СО₃ не менее 95 % и NаОН не менее 2 % по массе,

жидкое стекло с кремнеземистым модулем 1,7 - 1,8 и плотностью от 1,15 до 1,25 г/см³.

Известь строительная

В дорожном строительстве известь используют для укрепления грунтов, а также в качестве активатора при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Воздушную известь получают в результате обжига до возможно полного разложения чистых или доломитизированных известняков или мела, содержащих глинистого вещества не более 6...8 %. Полученную таким способом известь СаО в виде кусков белого или сероватого цвета называют негашеной (комковой или кипелкой).

Производство воздушной извести заключается в том, что вращающиеся печи загружают мелкодробленым известняком, который при медленном вращении печи подвергается равномерному обжигу. В процессе обжига известняк (или мел), нагреваясь до температуры 900...1200°С, диссоциирует с большим поглощением тепла по реакции СаСО3 + 180кДж — Са + СО2. Недожог и пережог отрицательно сказываются на качестве извести. Пережженные куски при затворении водой медленно гасятся. Поэтому наличие зерен пережига в строительном растворе приводит к тому, что при гидротации зерен связанное с этим увеличение объема вызывает растрескивание уже затвердевшего раствора.

Гашение извести протекает по реакции:

СаО + Н2О - Са(ОН)2 + 66,52 кДж,

т.е. при гашении выделяется значительное количество тепла. Полученная при гашении малым количеством воды гидратная известь, значительно разрыхленная за счет резкого увеличения пустотности, называется пушонкой.

По фракционному составу известь подразделяют на комовую, в том числе дробленую, и порошкообразную.

Порошкообразную известь, получаемую размолом или гашением (гидратацией) комовой извести, подразделяют на известь без добавок и с добавками.

Строительную негашеную известь по времени гашения подразделяют на:

быстрогасящуюся - не более 8 мин,

среднегасящуюся - не более 25 мин,

медленногасящуюся - более 25 мин.

Воздушная негашеная известь без добавок подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3

Известкование грунтов

Установлено, что добавки гашёной извести в количестве 5 % от массы грунта уменьшает липкость и пластичность глинистых грунтов и увеличивает сопротивление размоканию. Были проведены опытные работы по укреплению известью глинистых и чернозёмных грунтов. Были разработаны практические рекомендации по внедрению метода известкования грунтов в дорожном строительстве. Был построен ряд опытных участков дорог, где в качестве оснований, а также покрытий, использовался местный грунт, укреплённый известью. Известкование дерново-подзолистых грунтов обеспечивает более высокие показатели прочности образцов на сжатие в водонасыщенном состоянии, чем при укреплении цементом.Обычно, дозировка составляет от 3 до 10% от массы укрепляемого грунта. При использовании извести для улучшения или укрепления грунтов практически всегда удается обеспечить требуемый коэффициент уплотнения грунта.

Известкование— метод, известный с давних времён. Уменьшает пластичность и липкость глинистых грунтов, делает их более стойкими к размоканию. Из недостатков — низкая морозостойкость. Используют при подготовке основных (нижних) слоёв дорог.

Силикатирование

При взаимодействии жидкого стекла с грунтом образуется гель кремнекислоты, который со временем твердеет (особенно в присутствии катализатора, например, хлористого кальция) и таким образом связывает частицы грунта между собой. Разработан и теоретически обоснован растворный способ силикатизации песчаных и гравелистых грунтов и лёссовых грунтов. Эти методы нашли широкое применение в метро- и тоннелестроении, а также при укреплении фундаментов и оснований промышленных сооружений. В дорожном строительстве жидкое стекло не получило широкого распространения, за исключением постройки опытных участков, а также силикатирования щебёночных шоссе по методу пропитки и поверхностной обработки. Причина — низкая морозостойкость силикатированных грунтов, а также неудобство в работе в связи с быстрым схватыванием и твердением смеси грунта с силикатом.

Цемент для строительных растворов ГОСТ 25328

Цемент, получаемый на основе портландцементного клинкера и предназначенный для строительных растворов, применяемых при производстве кладочных, облицовочных и штукатурных работ, а также для изготовления неармированных бетонов марок М 50 и ниже, к которым не предъявляются требования по морозостойкости.

Цемент для строительства растворов - продукт, получаемый путем совместного измельчения портландцементного клинкера (не менее 20% массы цемента), гипса, активных минеральных добавок и добавок-наполнителей.

Добавки

Активные минеральные добавки - гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки - по ГОСТ 3476.

Добавки-наполнители

- Кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiO2 не менее 90%.

- Кристаллический известняк, мрамор и пыль электрофильтров клинкеро-обжигательных печей

- Гипсовый камень - по ГОСТ 4013.

Допускается вводить в цемент пластифицирующие или гидрофобизирующие добавки,

воздухововлекающие добавки до 1% массы цемента.

Предел прочности цемента при сжатии в 28-суточном возрасте должен быть не менее 19,6 МПа (200 кгс/см²).

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 12 ч от начала затворения.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито N 008 по ГОСТ 6613 проходило не менее 88% массы просеиваемой пробы.

Содержание ангидрида серной кислоты SO3 в цементе должно быть не менее 1,5 и не более 3,5% массы цемента.

Содержание в цементе щелочных оксидов не должно быть более 2% массы цемента.

Портландцемент

Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее, получаемое тонким помолом цементного клинкера, минеральных добавок и природного гипса (1,5...3,5 % в пересчете на SO3). Цементный клинкер получают путем обжига до спекания природных мергелей определенного химического состава или искусственных смесей известняка с глиной (доменными шлаками), подобранных в соответствии с требуемым химическим составом. Обычно клинкер имеет следующий химический состав: СаО -63...67 %;AlO3 - 4...7 %;2SiO2 - 20...24 %;Fe2O3 - 2...6 %;MgO, SO3 и др. - 1,5... 3 %.

Свойства портландцемента зависят от его минералогического состава, наличия добавок, а также тонкости помола клинкера. По этим признакам определяют вид портландцемента (алитовый, белитовый, быстротвердеющий и так далее).

Тонкость помола цемента характеризуют массой порошка, прошедшего сито № 0,08 (не менее 85 %), и удельной поверхностью зерен, содержащихся в единице массы цемента. Удельная поверхность обычных пор₂тландцементов 2000...3000, быстротвердеющих 3500...5000 см²/г.

Плотность портландцемента составляет - 900...1300 кг/м. При расчете вместимости складов принимают насыпную плотность портландцемента - 1200, а при его дозировании для приготовления бетона - 1300 кг/м³.

Активность - способность затвердевать при затворении водой, превращаясь в прочное камневидное тело.

Активность и марку цемента характеризуют показателем прочности при изгибе образцов - балочек и их половинок при сжатии в возрасте 28 суток.

Предел прочности при изгибе определяют на балочках размером 40'40'160 мм, изготовленных из раствора пластичной консистенции состава 1:3 - одна часть цемента и три части песка по массе при водоцементном отношении 0,4, уплотненных на стандартной виброплощадке и выдержанных в воде при температуре 20+3°С 28 суток. Предел прочности при сжатии определяют после испытания на изгиб на половинках балочки. Нарастание прочности происходит неравномерно: вначале на 3 сутки она достигает 50 %, а на 7 сутки - 70 % от прочности в 28-суточном возрасте. По прочности на сжатие портландцементы подразделяют на классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5.

Водопотребность цемента характеризуют показателем нормальной густоты - количество воды, которое необходимо для достижения заданной пластичности. Обычно для портландцемента нормальная густота составляет 21...28 %. Чем меньше водопотребность (нормальная густота ), тем выше качество цемента.

Скорость схватывания цемента зависит от минералогического состава, тонкости помола, количества воды затворения, температуры. Скорость схватывания является важной технологической характеристикой цемента. У портландцемента начало схватывания должно наступить не ранее 45 мин., а конец

- не позднее 12 часов от начала затворения. Обычно начало схватывания у портландцемента наступает через 2... 3 часа, а конец

- через 5... 8 часов. Как быстрое, так и медленное схватывание затрудняет и усложняет организацию производства строительных работ.

Равномерность изменения объема при твердении определяют путем испытания цементных лепешек стандартного размера кипячением их в парах воды; при этом они не должны обнаружить усадочных деформаций. Неравномерность изменения объема может быть обусловлена наличием в цементе окиси кальция, окиси магния и гипса. Цемент, неравномерно изменяющий объем при твердении, является недоброкачественным.

Цемент хранят в силосах, реже в сараях с обшивкой стен и крыш, непроницаемых для воды. Пол сарая должен быть плотным и приподнятым над поверхностью земли не менее чем на 30 см. При длительном хранении активность цемента снижается. Интенсивность снижения активности зависит от минералогического состава, тонкости помола и др. Наименее устойчивы тонкомолотые цементы, содержащие повышенное количество С3А (трехкальциевого алюмината), C3S (трехкальциевого силиката). Влажный воздух, соприкасающийся с цементом, значительно снижает его активность. В среднем активность портландцемента снижается через 3 месяца на 10...20 %, через 6 месяцев на 15...30 % и через 12 месяцев - на 25...40 %.

Особые виды портландцемента

Быстротвердеющий портландцемент представляет собой минеральное вяжущее, которое содержит C3S около 50...60 % С3А - 8...14 %. При повышенном содержании С3А увеличивают добавку гипса. Тонкость помола 3500...4000 см²/г.

Быстротвердеющий портландцемент обладает более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения; при этом в возрасте 1 суток прочность его должна быть не менее 20 МПа, 3 суток - не менее 30 МПа.

Пластифицированный портландцемент приготавливают путем введения при помоле клинкера поверхностно-активных пластифицирующих добавок. В качестве пластифицирующей добавки обычно применяют сульфитно-дрожжевую бражку (сдб) в количестве 0,15...0,25 % (в пересчете на сухое вещество). Пластифицирующие добавки придают цементному тесту большую подвижность, что позволяет снизить количество воды затворения, а это, в свою очередь, позволяет несколько уменьшить расход цемента в строительном растворе и бетоне. В то же время пластифицирующие добавки несколько увеличивают водопроницаемость и понижают морозостойкость цементного камня. Пластифицированные цементы выпускают марок 400 и 500.

Гидрофобный портландцемент изготавливают совместным помолом цементного клинкера и гидрофобных поверхностно-активных добавок (0,15...0,3 %). В качестве таких добавок применяют мылонафт, асидол, олеиновую кислоту и др. Эти вещества, сорбируясь на поверхности зерен цемента, создают гидрофобную пленку, которая понижает способность цемента взаимодействовать с влагой воздуха. В результате гидрофобный цемент не снижает активность и не комкуется при хранении и менее чувствителен к влажной воздушной среде.

При затворении гидрофобного цемента водой поверхностно-активные добавки вступают в реакцию с Са(ОН)2, образуют микропены, в результате чего происходит воздухововлечение. Цементное тесто при этом получается более пластичным, а цементный камень более морозостойким.

Сульфатостойкий портландцемент - продукт тонкого помола клинкера, имеющего пониженное содержание С3А (не более 5 %), C3S (не более 50 %) и глиноземный модуль А1,0₃ не менее 0,6; сульфатостойкий портландцемент выпускают марок 400 и 500. Его применяют для бетонных и железобетонных элементов сооружений, подвергающихся воздействию агрессивных (сульфатных) вод, а также переменному увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию. Для элементов сооружения, работающих в морской воде, предпочтительно применять сульфатостойкий портландцемент.

Пуццолановый портландцемент - гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера повышенного качества с 20...50 % активных добавок и природного гипса. Гипса добавляют столько, чтобы содержание SОз в цементе не превышало 3,5 %. Количество добавок зависит от ее активности. Например, трепела добавляют 20...30, вулканических пород (пемзу, пепел, туфы, трассы) - 25...40 %.

Пуццолановый портландцемент выпускают марок 300 и 400 плотностью 2700...2900 кг/м³. Из-за того, что в пуццолановых цементах меньше гидроалюмината кальция и гидратной извести, они обладают большей стойкостью к проточным и слабоминерализованным водам. Наряду с этим частицы активной добавки при взаимодействии с гидратной известью, образующейся при твердении цемента, во влажной среде набухают, что обуславливает уплотнение бетона. Это также способствует большей устойчивости бетонов на пуццолановых цементах, так как повышенная плотность препятствует проникновению воды в тело бетона.

Шлакопортландцемент - продукт тонкого совместного помола портландцементного клинкера с 20...60 % доменного гранулированного шлака и гипса (не более 3 % при пересчете на SОз). Гранулированный шлак по химическому составу приближается к портландцементу, но содержит меньше СаО и больше глинозема и кремнезема. Кроме окислов СаО, SiО2 и А12О3, шлаки содержат в небольшом количестве MgO, МпО, FeO, CaS, FeS.

Шлакопортландцемент может быть получен также путем тщательного смешения раздельно измельченных компонентов. Этот цемент, по сути, является разновидностью пуццоланового портландцемента, в котором активной добавкой служит доменный гранулированный шлак. Шлакопортландцемент, в основном, имеет те же показания, что и пуццолановый портландцемент. Активность шлакопортландцемента со временем понижается быстрее, чем портландцемента, поэтому его не рекомендуется долго хранить на складах.

Расширяющийся цемент изготавливают путем смешения глиноземистого цемента 65...75 % и расширяющейся добавки, состоящей из 10 % высокоосновного гидроалюмината и 20 % гипса. Начало схватывания такого цемента не ранее 4 мин., а конец не позднее 10 мин. Линейное расширение во влажной среде 0,5...1,0 %, на воздухе - не менее 0,05 %. Для замедления схватывания цемента в необходимых случаях к нему добавляют сульфитно-дрожжевую бражку в количестве 0,5 %.

Дорожный цемент

Действующий в настоящее время ГОСТ 31108-2003, гармонизированный с европейским региональным стандартом в части классификации, основных технических требований, методов испытаний, критериев и методов оценки соответствия цементов, распространяется только на цементы общестроительного назначения.

Не содержит специальных требований к цементам для транспортного строительства, в том числе требований к минералогическому составу клинкера и прочности цемента на растяжениепри изгибе, приоритетных для бетона дорожных и аэродромных покрытий.

Основные требования:
- классификация цементов для транспортного строительства по назначению;

- ограничения по типам и классам прочности цементов, которые могут применяться в транспортном строительстве;

- предел прочности на растяжение при изгибе цемента для бетонов дорожных и аэродромных покрытий;

- дополнительные требования к вещественному составу цемента и минералогическому составу клинкера

Типы и классы прочности цементов для транспортного строительства

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: