Расширяющиеся и напрягающие цементы

Пористая структура затвердевшего цемента и его усадка являют­ся причинами водопроницаемости бетонных конструкций. Для ряда строительных нужд необходимо применять безусадочный или даже расширяющийся цемент.

В качестве расширяющихся добавок можно применять смеси с высоким содержанием алюминатов и сульфатов кальция. В настоя­щее время в качестве такой добавки используют синтетические суль- фоалюминатные клинкеры, получаемые обжигом при 1300 °С соответ­ствующих сырьевых смесей.

В системе CaO - А1203 - CaS04 наряду с алюминатами кальция образуется соединение ЗСаО • ЗА1203 • CaS04 (C3A3CS).

В процессе синтеза сульфоалюмината кальция при обжиге смеси, состоящей из СаС03, А1203 и CaS04, небольшое количество свободно­го оксида кальция обнаруживается уже при 600 °С. При дальнейшем повышении температуры его количество повышается, достигая макси­мума при 800 °С. В интервале 800-1000 °С количество СаОсвоб умень­шается за счет образования алюминатов кальция:

Сульфоалюминат кальция образуется при 1000-1300 °С в резуль­тате взаимодействия алюминатов кальция с ангидритом:

Выше 1400 °С сульфоалюминат разлагается с образованием алю­минатов кальция, свободной извести и S03 (в виде газовой фазы).

Лимитирующей стадией процесса образования сульфоалюмина- та кальция является как непосредственное химическое взаимодействие компонентов смеси твердых веществ, так и диффузия ионов в зону реак­ции, поэтому при замене в сырьевой смеси СаС03 на более реакционно­способный Са(ОН), образование C3A3CS происходит уже при 800 °С.

в С28. В присутствии извести под воздействием 8і02 разложения не происходит.

Полученный сульфоалюминатный клинкер измельчают совмест­но с портландцементом и гипсом. Соотношение между компонентами подбирают таким образом, чтобы получить цемент с требуемым объем­ным расширением.

Реакцию взаимодействия сульфоалюмината кальция с водой мож­но выразить уравнением

Сочетание эттрингита ЗСаО • А1203 • ЗСа804(31-32)Н20 и гидро­ксида алюминия при гидратации обусловливает самоуплотнение струк­туры, обеспечивая лучшее заполнение пор и капилляров продуктами гидратации. Структура твердеющего цементного камня характеризу­ется наличием вытянутых кристаллов эттрингита, образующих сетку, ячейки которой заполнены гелевой фазой. В присутствии сульфоалю- мината кальция и гипса интенсифицируется процесс гидратации алита и белита, в результате чего образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, уплотняющие структуру камня.