Cng-cylinders.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сульфат кальция для цемента

Виды, состав и применение сульфатостойких цементов — разбираем обстоятельно

Существует одно заблуждение, что бетонные и железобетонные конструкции самые надёжные. Но, это не так. Они подвергаются повреждениям и разрушениям при определённых условиях эксплуатации.

На это влияют грунтовые воды, дожди, морозы, деформация грунта, воздействие химических веществ. Спасением в подобных ситуациях является сульфатостойкий цемент.

Этот стройматериал обрел популярность в странах, где погода диктует свои законы строителям. Сульфатостойкий цемент, что это такое?

Хлористый кальций и с чем его «едят»

Хлорид кальция – это кальциевая соль соляной кислоты. Химическая формула CaCl2. Является побочным продуктом при производстве соды. Находит применение в различных областях, в том числе медицине, пищевой промышленности, химии, добыче нефти, металлургии и прочее. Очень активно применяется в строительстве и коммунальном хозяйстве ( как антигололедный реагент).

В строительстве хлорид кальция в массовом порядке используется как добавка в бетоны. Это один из самых мощных ускорителей схватывания и твердения бетона, что, в том числе, позволяет эффективно использовать хлорид кальция при зимнем бетонировании как противоморозную добавку.

Имеет целый ряд положительных свойств, что в комплексе и предопределяет массовость использования хлорида кальция в нашей стране и за рубежом.

Хлористый кальций как ускоритель схватывания и твердения цемента используется строителями и производителями стройматериалов круглый год.

Среди производителей штучных бетонных изделий, блоков из ячеистых и легких бетонов популярен тем, что ускоряется процесс оборота готовых форм, и увеличивается объем выпуска продукции. При этом процесс работы на производстве не требует жестких рамок температуры окружающей среды в цехах. Отформованные изделия наберут свою минимально необходимую прочность даже при отрицательных температурах.

Строители также активно используют хлорид кальция. Применяя эту добавку при заливке бетона, есть возможность сократить сроки проведения данных работ в летнее время и осуществить качественное бетонирование в зимних условиях.

Хлорид кальция как ускоритель

Хлорид кальция существенно подстегивает процесс гидратации основных минеральных компонентов бетона.

Использование этой добавки актуально и летом, и зимой

В зависимости от температуры окружающей среды возможно испарение воды до 40% из объема бетона. Поэтому летом бетон без добавок-ускорителей существенно теряет в своем качестве. Оставшегося количества воды не хватает для полной гидратации цемента: часть цемента сработает вхолостую, и выключится из работы по твердению. При этом испаряющаяся из толщи бетона вода мигрирует к поверхности, образуя направленные сквозные поры. Если такой раствор заливается на улице, то через несколько зимних периодов своей эксплуатации бетон может полностью разрушиться ( за счет процесса замораживания/оттаивания воды в порах). Поэтому для процесса твердения важен начальный период ( первые несколько суток), и, если его правильно отработать, вы получите качественные бетонные изделия, которые без проблем будете эксплуатировать долгие годы.

Вывод: ускоритель схватывания помогает выстроить качественный цементный каркас в первые дни застывания раствора.

Стоит отметить, что хлористый кальций является сильно гигроскопичным веществом*, что дает возможность поддерживать высокую внутреннюю влажность в бетоне, и не допускает его очень быстрого обезвоживания в жару.

Введение в бетон добавки хлорида кальция в количестве 1 – 2% от массы цемента позволяет ускорить начальный процесс набора прочности до 2-х раз. Более точные данные по влиянию хлорида кальция на прочность бетона приведены в таблице 1 ( данные испытаний НИИЖБ г.Москвы).

*Гигроскопичность – способность накапливать, и удерживать в себе влагу.

Таблица 1 Влияние хлористого кальция на прочность бетона

Возраст бетона, суток

Относительная прочность бетона с добавкой хлористого кальция в % от марочной прочности бетона без добавок (28 суток), на цементах марки М-400

На шлакопортладц- и пуццолановом портландцементе

С добавкой хлористого кальция, %

С добавкой хлористого кальция, %

Из таблицы видно, что особенно приятные цифры получаются с использованием шлакопортландцементов.

Стоит отметить, что шлакопортландцементы застывают дольше портландцементов, но в дальнейшем они все равно набирают нужную итоговую прочность. При этом шлакопортландцементы гораздо дешевле обычных портландцементов.

Бетоны с добавкой хлорида кальция через 28 суток добирают к своей марочной прочности до 20%. То есть, чтобы получить изделие с заданной марочной прочностью, можно сэкономить на цементе, добавив его меньше на те же 20%.

Хлорид кальция как противоморозная добавка

Гидратация цемента возможна только в присутствии воды. Скорость этого химического процесса напрямую зависит от температуры воды – чем выше температура, тем быстрее протекает процесс гидратации.

Читать еще:  Майкл коннелли цементная блондинка

Таблица 2 Время схватывания портландцемента марки М-400 в зависимости от температуры окружающей среды

Температура окружающей среды

Начало схватывания, через чч:мин

Конец схватывания, через чч:мин

Период схватывания, чч:мин

Из таблицы видно, что даже при температуре +5 о С общее время схватывания ( период) в 3 раза больше чем при +15 о С, не говоря уже о 0 о С, где этот показатель выше почти в 6 раз. И это только схватывание, твердеет цемент при низких температурах очень долго. При минусовых температурах, вода в бетоне через какое-то время просто замерзнет, и никакого схватывания и твердения вообще не произойдет. При этом если бетон не успеет набрать своей минимальной, так называемой, критической прочности*, то вода в бетоне его просто разорвет на отдельные друг от друга куски, и говорить о какой-либо монолитности изделия уже не придется.

*Критическая прочность бетона – не менее 50% от закладываемой марочной прочности.

Один из возможных вариантов зимнего бетонирования – применение противоморозных добавок. Хлористый кальций является одной из самых эффективных противоморозных добавок с очень низким расходом по массе цемента, и работает до -30 о С.

Как противоморозная добавка хлорид кальция обладает двойным эффектом: кроме того что он ускоряет процесс начального схватывания и твердения, он работает как антифриз – понижает точку замерзания раствора с водой. А пока вода в бетоне находится в жидкой фазе, процесс гидратации продолжается.

Таблица 3 Дозировка хлористого кальция в процентах от массы цемента, в зависимости от температуры окружающей среды

Температура окружающей среды, о С

Кол-во хлорида кальция в % от массы сухого цемента

Дополнительно к достоинствам хлорида кальция как ускорителя схватывания и противоморозной добавки следует отнести следующие моменты:

  1. Относительно невысокая стоимость хлорида кальция в пересчете на 1 тонну используемого цемента.
  2. Хорошая растворимость в воде, в том числе и в холодной. Предельная растворимость хлористого кальция в зависимости от температуры воды:
  • +5 о С – 590 г/л
  • +20 о С – 740 г/л
  • +40 о С – 1250 г/л
  1. Хлорид кальция обеспечивает дополнительный самопрогрев бетона в начальный период, за счет более мощной химической гидратации цемента с водой.
  2. Обладает способностью пластифицировать бетонные смеси. При добавке 2% от массы цемента позволяет снизить расход воды на 10-15% и, соответственно, в дальнейшем улучшить эксплуатационные характеристики бетонных изделий ( прочность, водопроницаемость, морозостойкость). Увеличивается поверхностная прочность готовых бетонных изделий, и улучшается их внешний вид.
  3. Совместим практически с любыми другими химическими добавками в составе различных комплексов для бетона.
  4. Хлорид кальция малочувствителен к минералогическому составу используемого цемента. Поэтому при возможном переходе в процессе работы на другой цемент, дозировка хлорида кальция и методология работы с ним остается неизменной.
  5. Позволяет взбодрить лежалые цементы и выжать максимум из их вяжущих свойств. Эффективно работает со шлакопортландцементом, и дает возможность использовать его в поточной технологии взамен портландцемента.
  6. Хлористый кальций безвреден для человека. Не горюч, не токсичен, не взрывоопасен.

Недостатки хлорида кальция

  1. Повышенная концентрация хлорида кальция ( более 2% от массы цемента) может вызвать коррозию стальной арматуры при доступе к ней влаги и кислорода через толщу бетона. Данный фактор можно компенсировать следующим образом:
  • вводить в состав бетона ингибиторы коррозии ( например, нитрит натрия или кальция);
  • использовать гидрофобизаторы;
  • тщательно уплотнять сам бетон, не допуская в нем пустот;
  • покрывать арматуру слоем бетона не менее двух сантиметров.

Соответственно, при изготовлении неармированных изделий и неответственных бетонных массивов повышенной концентрацией хлористого кальция можно пренебречь.

  1. При дозировке хлористого кальция > 3% усиливается усадка бетона. Ее величина довольно невелика – больше в 1,2 – 1,3 раза по сравнению с бетоном без добавки.

Хлорид кальция как антигололедный реагент

Хлористый кальций как антигололедный реагент можно охарактеризовать следующими основными показателями:

  • высокая плавящая способность льда,
  • низкий расход на 1 м² обрабатываемой поверхности
  • высокая эффективность при низких температурах окружающей среды.

Основной недостаток – ограниченное время действия по времени ( не более трех часов).

Администрацией города Москвы разрешено использование хлористого кальция на дорогах города.

Сульфаты – соли серной кислоты (H2SO4), широко распространённые в природе и в избытке имеющиеся в морской воде, грунтовых водах и других минеральных источниках. Они способствуют развитию III типа коррозии бетона. Такой тип разрушения происходит при образовании в теле бетона — в порах и капиллярах малорастворимых солей. Такое образование приводит к давлению на бетонный камень и его разрушению. Сульфаты, попадая в бетон, взаимодействуют с продуктами гидратации цемента и образуют комплексные различные соли, самой опасной из которых является гидросульфоалюминат кальция (ГСАК).

Читать еще:  Как размочить застывший цемент

Опасность ГСАКа заключается в том, что он, взаимодействуя с водой, присоединяет 30-32 её молекулы и расширяется в объёме и разрывает структуру камня. Это образование (ГСАК) возникает как результат реакции гидроалюминатов цементного камня с гипсом, который поступил в бетон в виде растворов или образовался от реакции сульфатов и гашёной извести Ca(OH)2.

Высокая концентрация двухвалентных анионов SO42- в воде и C3A (трёхкальциевый алюминат) в цементе, непременно будут приводить к образованию гидросульфоалюмината кальция.

Воды, с содержанием сульфатов, находятся везде и в этом заключается их опасность для бетонов.

Особенно высока концентрация сульфатов в морской воде, достигающая 2500-2700 мг/л.

Образующийся ГСАК расширяется и ломает структуру бетонного камня, потому что, связывая молекулы H2O, он увеличивается в объёме в 1.63 раза, а когда взаимодействует ещё и с C3A и Ca(OH)2, то увеличение объёма ещё больше – в 2.27 раза. Расширенный состав ГСАКа может вымываться водой и будут образовываться разрывы сплошности в теле бетона. Так происходит коррозия бетона III типа, когда продукты коррозии, иначе говоря, образование гидросульфоната кальция и гашёная известь вымываются водами, которые контактируют с конструкциями.

H +Li +K +Na +NH4 +Ba 2+Ca 2+Mg 2+Sr 2+Al 3+Cr 3+Fe 2+Fe 3+Ni 2+Co 2+Mn 2+Zn 2+Ag +Hg 2+Hg2 2+Pb 2+Sn 2+Cu +Cu 2+
OH −PPPPМНМНННННННННННН
F −PНPPРМННМРНННРРМРРММНРНР
Cl −PPPPРРРРРРРРРРРРРНРНМНР
Br −PPPPРРРРРРРРРРРРРНМНМРHР
I −PPPPРРРРРР?РРРРРННННМН
S 2−PPPPРМНРНННННННННННН
SO3 2−PPPPРМММН??М?НННМНННН?Н?
SO4 2−PPPPРНМРНРРРРРРРРМННРРР
NO3PPPPРРРРРРРРРРРРРРРРРР
NO2PPPPРРРРР????РМ??М??????
PO4 3−PНPPНННННННННННННН?НННН
CO3 2−МРPPРНННННННННН?
CH3COO −PРPPРРРРРРРРРРРРРМРРР
CN −PРPPРРРРР?НННННННРНРН
SiO3 2−HНPP?НННН??Н???НН???Н???

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Хлоропласт
  • Институт Бхактиведанта

Полезное

Смотреть что такое «Сульфат кальция» в других словарях:

СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ — (CaSO4), химическое соединение, встречающееся в природе в форме минерала ангидрита. Гидратированная форма CaSO4.2H2O представляет собой минерал гипс, который теряет воду при нагревании и превращается в алебастр (сульфат кальция, 2CaSO4.H2O),… … Научно-технический энциклопедический словарь

Читать еще:  Цементный раствор м50 свойства

сульфат кальция — сернокислый кальций … Cловарь химических синонимов I

безводный сульфат кальция — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN anhydrite … Справочник технического переводчика

Сульфат алюминия-калия — Общие Систематическое наименование Сульфат алюминия калия Традиционные названия Сернокислый алюминий калий Химическая формула KAl(SO4)2 Физические свойства Мо … Википедия

Сульфат калия — Сульфат калия … Википедия

Сульфат хрома(III)-калия — Общие … Википедия

Сульфат алюминия — Об … Википедия

Сульфат титана(III) — Общие Систематическое наименование Сульфат титана(III) Традиционные названия Сернокислый титан Химическая формула Ti2(SO4)3 Физические свойства … Википедия

Сульфат титана(IV) — Общие Систематическое наименование Сульфат титана(IV) Традиционные названия Сернокислый титан Химическая формула Ti(SO4)2 Физические свойства … Википедия

Сульфат бария — Сульфат бария … Википедия

Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO4 · 0,5H2O и CaSO4 · 2H2O. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.

Физические свойства двуводного сульфата кальция

При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой. Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO4 ∙ 0,5H2O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции: CaSO 4 · 2H2O = CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O.

В заключение

Сульфат кальция является абсолютно безопасной пищевой добавкой для здоровья человека, а потому ее применение даже в пищевой отрасли одобрено и разрешено во всех странах мира.

Благодаря своим стабилизирующим и эмульгирующим, а также высоким влаговпитывающим свойствам, кальций сернокислый широко применяется в медицине и в косметологической промышленности.

Благодаря ему, можно значительно повысить уровень кальция в организме, однако использовать его необходимо только в совокупности с витаминами, потому что в чистом виде он не усваивается организмом человека.

Ретроградная растворимость

Растворение различных кристаллических фаз сульфата кальция в воде является экзотермическим и выделяет тепло (уменьшение энтальпии : ΔH 0) и чья растворимость увеличивается с температурой. Другое соединение кальция, гидроксид кальция (Ca (OH) 2 , портландит ), также демонстрирует ретроградную растворимость по той же термодинамической причине: потому что реакция его растворения также является экзотермической и выделяет тепло. Таким образом, чтобы растворить максимальное количество сульфата или гидроксида кальция в воде, необходимо охладить раствор до точки его замерзания, а не повышать его температуру.

Ретроградная растворимость сульфата кальция также ответственна за его осаждение в самой горячей зоне систем отопления и за его вклад в образование накипи в котлах наряду с осаждением карбоната кальция , растворимость которого также снижается, когда CO 2 дегазируется из горячей воды или воды. сбежать из системы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector