Загрузка...Активность цемента после пропаривания гост
Активность цемента после пропаривания гост
Вопрос оценки и выбора цементов для бетонов, подвергаемых тепловой обработке (ТВО), являлся предметом многочисленных исследований. Эффективность цементов для ТВО ранее связывали с их маркой, вещественным и минералогическим составами. В нормативных документах по ТВО указывалось, что цементы должны быть алитовыми, тонкомолотыми, а по содержанию минерала С3А делиться на три группы: низко-, средне- и высокоалюминатные. Последние не рекомендовались для использования.
Необходимо отметить, что в СССР в связи с большими объемами производства сборного железобетона, в котором ТВО была неотъемлемым и самым длительным технологическим процессом, неоднократно ставился вопрос о производстве специальных цементов для ТВО бетонов. Однако эти требования не были реализованы.
В то же время при пересмотре стандартов на методы испытания цементов ГОСТом 310.4-76 было предусмотрено определение прочности цемента при пропаривании по стандартному режиму, которое действует и по сей день. Было установлено, что каждый цементный завод для выпускаемых им цементов имеет свою активность при пропаривании (Rft) и свой коэффициент эффективности, который определяется из формулы
В настоящее время характеристики Rn и К,, являются информационными и указываются в качестве приложения.
В 80-х годах пошлого столетия ежегодно выпускался сборник «Качество продукции цементной промышленности СССР», в котором приводился комплекс сведений по каждому цементному заводу: минералогический и вещественный составы цемента, его активность при нормальном твердении в разном возрасте, активность цемента при пропаривании и др. Составителями этого сборника являлись Гипроцемент и НИИцемент.
Данные этих сборников были использованы аспирантом НИИЖБ А.Н.Мокрушиным в качестве первичного фактического материала для статистического анализа свойств цементов различных заводов СССР. Все цементы в зависимости от вещественного состава были разделены на 4 группы:
портландцементы без минеральных добавок (ПЦДО);
портландцементы с минеральными добавками (ПЦ-Д5 и ДОО);
быстротвердеющие портландцементы (БТЦ); шлакопортландцементы.
Анализ полученных статистических характеристик показал следующее. Средние значения активности цементов при пропаривании и коэффициентов эффективности при пропаривании не прямо пропорциональны марке даже для одного вида и близкого минералогического состава цемента. На одних цементных заводах высокой марке цемента могут соответствовать низкие значения активности и коэффициента эффективности при пропаривании; на других заводах, наоборот, низкой марке цемента — высокие значения активности и коэффициента эффективности при пропаривании.
Цементы разных видов (например, БТЦ и ШПЦ) при одной и той же марке, но изготовленные на разных заводах, могут иметь близкие или даже одинаковые значения активности и коэффициента эффективности при пропаривании. Активность при пропаривании и коэффициент эффективности при пропаривании изменяются по заводам страны почти в два раза даже для цементов одного вида и марки — от 18 до 41 МПа, а коэффициент эффективности при пропаривании — от 0,40 до 0,86 [1,2]. Приведенные данные свидетельствуют о том, что между активностью цемента при пропаривании и активностью при нормальном твердении нет единой, достаточно тесной, корреляционной зависимости.
Важным результатом анализа является вывод о том, что среднегодовые значения коэффициента эффективности при пропаривании для конкретного за- вода-изготовителя являются величиной, мало изменяющейся во времени и незначительно зависящей от марочности цементов и их вещественного состава. Внутризаводской коэффициент вариации коэффициента эффективности при пропаривании изменяется от 2 до 8% для цементов одного вида и марки.
На основании этих исследований все цементы, выпускаемые по ГОСТ 10178-85, были классифицированы на три группы:
Установить причины столь неоднозначного поведения цементов при твердении практически одинакового расчетного минералогического состава пытались многие известные ученые ещё в 30-х годах прошлого века. В.Н. Юнг [3] писал, что, кроме основных соединений, по которым ведется расчет минералогического состава клинкера, в сырье содержится более 2% второстепенных веществ. К ним относятся щелочные окиси, двуокиси титана, окиси марганца, фосфаты и др. В последующие годы о влиянии малых примесей в цементной шихте на формирование минералов клинкера и их свойства указывали Ю.М. Бутт, В.В. Тима- шев, Ю.С. Малинин и др.
К числу фундаментальных исследований этого вопроса с применением самых современных инструментальных методов следует отнести работы, проводимые в течение многих лет в институте химии силикатов РАН д.х.н., профессором А.И. Байковой [4, 5].
По её данным, в исходных клинкерных композициях, составляемых из природных материалов (известняка, глины) и техногенных отходов различных производств (шлаков, зол и др.), всегда присутствуют до 12-15 элементов. Лишь четыре из них — Са, Al, Fe, Si
— образуют с кислородом матричные соединения, являющиеся основой реальных клинкерных фаз — элита, белита, алюмината и алюмоферрита. Примесные элементы, которые часто называются «второстепенными», играют неоценимую роль в процессе клинке- рообразования. Так, если бы цемент состоял только из чистых силикатов C3S и C2S, то температура его обжига должна быть порядка 2000‘С. Лишь присутствие в сырьевой шихте примесных компонентов (Na, К, Mg, Zn, Sr, Ва, Al, Fe, Cr, Ti, P, S и вероятных других) делают возможным вести обжиг клинкера в промышленных условиях при более низких температурах (- 1450°С). Поскольку примеси остаются в многофазной клинкерной системе, неизбежна проблема их взаимодействия с матричными соединениями. Однако каждое из последних может разместить в своей кристаллической решётке лишь определенное количество примесей. Наибольшее их количество сосредоточивается в алюминатной и алюмоферритной фазах, а наименьшее — в структуре C3S (алите). Группы главных и второстепенных (в скобках) изоморфных примесей в матричных соединениях следующие [4]:
3Ca0Si02 — Mg, Al, Fe (Na, К, Cr, Ti, P, S и др.);
2Ca0Si02 — К, Mg, Al, Fe, P, S (Na, Mn, Cr и др.);
4CaOAI203Fe203 — Mn, Mg, Ti, Si (Na, K, Cr и др.);
3Ca0AI203 — Na, К, Fe, Si (Mg, Mn, Cr, Ti, и др.).
Эти данные свидетельствуют о том, что наличие примесей в структурах реальных клинкерных фаз приводит к несоответствию расчетного и фактического содержания их в клинкере, так как количественный минералогический состав клинкера, как правило, определяется исходя из «чистых» (матричных) соединении C3S, C2S, С3А, C4AF.
Количество и набор примесей в цементной шихте может изменяться при разработке новых месторождений, а также при использовании различных техногенных отходов, особенно таких, как шлаки и золы, содержащих большой набор микроэлементов и являющихся полноправными участниками формирования клинкерных фаз. К сожалению, следует отметить недостаточность исследований в этом направлении вследствие их большой сложности. Практически отсутствуют данные о влиянии вида микропримесных соединений на гидравлическую активность цементов, особенно при их твердении при различных температурах. Поэтому при оценке эффективности цементов для тепловой обработки бетонов при температурах до 100°С единственно приемлемыми являются прямые методы оценки их гидравлической активности при испытании по ГОСТ 310.481 с последующим делением их на три группы, которые приведены в ГОСТ 10178.85. В соответствии с ГОСТ 30515-97 (приложение Д) каждый цементный завод должен давать документ на поставляемый цемент, в мотором приводится его средняя активность при пропаривании.
В настоящее время в нашей стране действуют два стандарта на цементы: ГОСТ 10178.85 (ТУ) и ГОСТ 310.481 на методы испытаний, а также новый ГОСТ 31108-2003 (ТУ) и ГОСТ 30744-2001 на методы испытаний, гармонизированные с Евростандартами EN 197-1 и EN 196. В этих ГОСТах отсутствуют какие- либо сведения об активности цемента при тепловой обработке — очень важная для строителей России характеристика цемента, так как весь сборный, а также и монолитный бетоны, подвергаются различным видам ТВО.
ГОСТ 22236-85
1. Настоящий стандарт распространяется на цементы всех видов и устанавливает правила их приемки и проверки качества.
2. Приемку цемента производят партиями. Каждая партия должна состоять из цемента одного наименования и марки, изготовленного одним предприятием и оформленного одним документом о качестве.
Объем партии, за исключением отгрузки в судах, не должен превышать вместимости одного силоса, но не более 4000 т. При отгрузке цемента в судах размер партии может превышать вместимость силоса и устанавливается по согласованию изготовителя с потребителем.
Отбор и подготовку проб для проведения приемки цемента изготовителем и проверки его качества потребителем осуществляют по СТ СЭВ 3477.
3. Приемку цемента техническим контролем предприятия-изготовителя, а, в случае введения на нем Государственной приемки продукции, также Госприемкой производят на основании данных производственного контроля и приемо-сдаточных испытаний.
1-3. (Измененная редакция, Изм. № 1).
4. Производственный контроль включает в себя периодические испытания сырья, полуфабрикатов и цемента, проводимые в объемах и в сроки, установленные действующей на предприятии технологической документацией, в том числе для цементов общестроительного назначения — определение прочности цементов на изгиб и сжатие в 3-суточном возрасте.
5. По данным производственного контроля назначают вид и марку партии цемента, гарантируемую изготовителем.
6. На основании средних результатов испытаний последних пяти партий цемента данного вида и марки при пропаривании или по результату испытаний данной партии определяют группу поставляемой партии цемента по эффективности пропаривания в соответствии с приложением 1.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
7. Приемо-сдаточные испытания включают испытания цемента каждой партии по всем показателям качества, предусмотренным нормативно-технической документацией (НТД) на цемент.
Партия цемента принимается и может быть отгружена, если результаты приемо-сдаточных испытаний по:
— виду и количеству введенных добавок;
— равномерности изменения объема;
— содержанию ангидрида серной кислоты (SO3);
— пластичности пластифицированных цементов и гидрофобности гидрофобных цементов;
— содержанию щелочных оксидов в цементах, для которых это требование установлено, удовлетворяют требованиям НТД на цемент конкретного вида.
Перечень приемо-сдаточных испытаний, необходимых для приемки партии, может быть изменен или дополнен в соответствии с требованиями НТД на цемент конкретного вида.
8. Для проведения приемо-сдаточных испытаний от каждой партии из потока цемента при его транспортировании от цементной мельницы отбирают точечные пробы в порядке, установленном СТ СЭВ 3477, и подготавливают из них одну объединенную пробу.
Для испытания цемента на равномерность изменения объема допускается использовать одну из точечных проб, за исключением случаев поставки цемента на экспорт.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
9. При получении неудовлетворительных результатов приемо-сдаточных испытаний по какому-либо показателю из указанных в п. 7 проводят по этому показателю повторные испытания цемента удвоенного количества проб.
При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы одной из повторных проб, служба технического контроля бракует всю партию цемента.
Цемента, поставляемые на экспорт, повторным испытаниям не подлежат.
10. Для проверки правильности назначения гарантированной марки цемента предприятие-изготовитель определяет прочность каждой партии цемента в сроки, установленные НТД.
11. Гарантированную марку цемента по прочности считают подтвержденной, если нижняя доверительная граница предела прочности при сжатии и изгибе в конечные сроки испытания, рассчитанная по результатам испытаний партий данного вида и марки цемента, отгруженных за квартал, при 95%-ной доверительной вероятности, а для цементов марок 500 и выше (за исключением случаев поставки на экспорт) при 90%-ной доверительной вероятности, равна или превышает соответственно значение предела прочности при сжатии и изгибе, установленное НТД на цемент данного вида и марки. Определение нижней доверительной границы проводят согласно приложению 1.
Примечание. Допускается не рассчитывать нижнюю доверительную границу предела прочности при изгибе, если в течение квартала не имелось партий с показателями ниже норматива стандарта.
Результаты расчета среднего квадратического отклонения, нижней доверительной границы и коэффициента вариации цемента каждого вида и марки предприятие-изготовитель фиксирует в журнале приемосдаточных испытаний.
12. Если условие по п. 11 не соблюдается, предприятие-изготовитель снижает марку цемента в соответствии с фактической прочностью для тех партий цемента, прочность которых при сжатии и (или) при изгибе в конечные сроки испытания ниже норматива стандарта или технических условий, и сообщает об этом потребителю. Примеры расчетов для подтверждения гарантированной марки отгружаемого цемента приведены в приложении 2а.
8-12. (Измененная редакция, Изм. № 1).
13. Результаты приемо-сдаточных испытаний заносят в журнал по форме приложения 3. Журнал приемо-сдаточных испытаний должен быть пронумерован, прошнурован и опечатан сургучной или гербовой печатью.
Журнал приемо-сдаточных испытаний является официальным документом, удостоверяющим качество продукции.
14. Каждая партия цемента или ее часть, поставляемая в один адрес, должна сопровождаться документом о качестве, в котором должно быть указано:
— наименование предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак и адрес;
— номера вагонов или наименование судна;
— обозначение цемента по действующей НТД;
— номер партии и дата отгрузки;
— вид и количество добавки;
— гарантированная марка цемента, гарантийный срок в сутках;
— группа цемента по эффективности пропаривания согласно приложению 1;
— нормальная густота цементного теста;
— активность цемента данной партии при пропаривании;
— среднее значение прочности цемента на изгиб и сжатие в возрасте 3 сут по данным производственного контроля за предыдущий месяц (для цементов общестроительного назначения).
Перечень показателей, приводимых в документе о качестве, может быть дополнен или изменен в соответствии с требованиями НТД на цемент конкретного вида.
Если цемент обладает признаками ложного схватывания, то это должно быть указано в документе о качестве.
Форма документа о качестве приведена в приложении 4.
15. Документ о качестве должен быть отмечен знаком контроля и подписан руководителем службы технического контроля или его заместителем и выслан потребителю одновременно с цементом не позднее 5 сут с даты отгрузки цемента.
При введении на предприятии-изготовителе Государственной приемки продукции в документе о качестве должен быть проставлен штамп или иная отметка Госприемки о приемке партии цемента.
16. По требованию потребителя предприятие-изготовитель сообщает ему результаты всех приемо-сдаточных испытаний, а также данные химического анализа.
14-16. (Измененная редакция, Изм. № 1).
17. Органы контроля качества продукции и потребитель осуществляют проверку качества цемента, производя отбор проб по СТ СЭВ 3477 при разгрузке цемента и направляя их на испытания в головную организацию по государственным испытаниям цемента или в ее региональные центры, утвержденные в установленном порядке.
При проверке качества цемента потребителем отбор проб и оформление протокола об отборе производит комиссия, образованная в порядке, установленном инструкцией № П-7 «О порядке приемки продукции производственно-технического назначения и товаров народного потребления по качеству», утвержденной Госарбитражем СССР 25.04.66 (с изменениями).
С согласия представителей органов, проверяющих качество цемента, а также потребителя допускается проведение контрольных испытаний на предприятии-изготовителе.
18. Контрольные испытания цемента должны быть начаты не позднее окончания гарантийного срока.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
19. При проверке качества цемента должны применяться только методы испытаний, указанные в НТД на цемент конкретного вида. Применение иных методов испытаний не допускается.
20. Результаты контрольных испытаний цемента данной партии считают удовлетворительными, если полученные фактические значения показателей качества, включая прочность, соответствуют значениям, установленным в стандартах и технических условиях для цемента данного вида и гарантированной марки.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Распределение цементов по эффективности пропаривания, МПа (кгс/см 2 )
Группы по эффективности пропаривания
Предел прочности при сжатии и пропаривании для марок цемента
ГОСТ Р 55224-2020 ЦЕМЕНТЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1 Разработан Ассоциацией членов в области промышленности строительных материалов «Научно-исследовательский институт промышленности строительных материалов» (Ассоциация НИИ ПСМ) и Обществом с ограниченной ответственностью «Фирма «Цемискон» (ООО «Фирма «Цемискон»)
2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 144 «Строительные материалы и изделия»
3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 октября 2020 г. N 804-ст
4 Взамен ГОСТ Р 55224-2012
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на цементы, изготавливаемые на основе портландцементного клинкера нормированного состава и применяемые в транспортном строительстве для изготовления бетонов аэродромных покрытий, мостовых конструкций, железобетонных изделий, в том числе железобетонных труб, шпал, опор линий электропередачи, бордюрного камня и др., для которых специальные требования к минералогическому составу клинкера не предъявляются (далее — цементы), и устанавливает требования к цементам и компонентам их вещественного состава.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 310.4 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии
ГОСТ 310.6 Цементы. Метод определения водоотделения
ГОСТ 3476 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов
ГОСТ 4013 Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия
ГОСТ 5382 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа
ГОСТ 10178 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия
ГОСТ 30108 Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов
ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия
ГОСТ 30744 Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка
ГОСТ 31108 Цементы общестроительные. Технические условия
ГОСТ Р 51795 Цементы. Методы определения содержания минеральных добавок
ГОСТ Р 56588 Цементы. Метод определения ложного схватывания
ГОСТ Р ИСО 9001 Системы менеджмента качества. Требования
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 30515.
4 Классификация
4.1 По назначению цементы для транспортного строительства подразделяют:
— на цемент для бетонов аэродромных покрытий;
— цемент для изготовления железобетонных изделий и мостовых конструкций, применяемых в транспортном строительстве.
4.2 Классификация цементов, указанных в 4.1, по типам и классам прочности приведена в таблице 1.
Таблица 1 — Типы и классы прочности цементов для транспортного строительства
Обозначение по назначению
Типы по вещественному составу
Для бетона аэродромных покрытий
32,5Н; 32,5Б; 42,5Н; 42,5Б; 52,5Н; 52,5В
Для железобетонных изделий и мостовых конструкций
32,5Н; 32,5Б; 42,5Н; 42,5Б; 52,5Н; 52,5Б
* Содержание доменного гранулированного шлака по ГОСТ 3476 в цементах типа ЦЕМ II/A-Ш должно быть не более 15 % суммарной массы основных компонентов цемента.
Примечание — В настоящей таблице для цементов каждого назначения приведены разрешенные к применению типы и классы прочности цементов. В проектной документации указывают конкретный тип и класс прочности цемента из числа указанных в таблице, который должен быть применен при изготовлении бетонных и/или растворных смесей согласно данному проекту.
4.3 Условное обозначение цемента должно включать в себя:
— наименование цемента по ГОСТ 31108;
— обозначение типа и класса прочности цемента в соответствии с таблицей 1;
— обозначение цемента по назначению в соответствии с таблицей 1;
— обозначение настоящего стандарта.
Пример условного обозначения портландцемента для бетона типа ЦЕМ I, класса прочности 42,5Н аэродромных покрытий АП:
Портландцемент ЦЕМ I 42,5Н АП ГОСТ Р 55224-2020
В условное обозначение цемента допускается не включать его наименование по ГОСТ 31108, например:
ЦЕМ I 42,5Н АП ГОСТ Р 55224-2020
4.4 Условное обозначение цемента, в котором содержание щелочных оксидов R 2O не превышает 0,6 % его массы, дополняют словом «низкощелочной» или обозначением «НЩ». Обозначение «НЩ» помещают после обозначения класса прочности цемента.
Пример условного обозначения низкощелочного цемента типа ЦЕМ II/А со шлаком, класса прочности 42,5Б, для бетона аэродромных покрытий АП:
Низкощелочной цемент ЦЕМ II/А-Ш 42,5Б АП ГОСТ Р 55224-2020
ЦЕМ II/А-Ш 42,5Б НЩ АП ГОСТ Р 55224-2020
5 Технические требования
Цементы, применяемые в транспортном строительстве, должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготавливаться по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.
5.1 Вещественный состав цемента конкретного типа с учетом примечания к таблице 1 должен соответствовать ГОСТ 31108.
5.2 Прочность на сжатие цемента конкретного класса прочности в возрасте 2; 7 и 28 сут должна соответствовать требованиям ГОСТ 31108.
Примечание — До отмены ГОСТ 10178 ориентировочное соотношение между марками цемента по ГОСТ 10178 и классами прочности по ГОСТ 31108 допускается определять по приложению А настоящего стандарта.
5.3 Прочность на растяжение при изгибе цемента для бетона аэродромных покрытий должна соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.
Таблица 2 — Прочность цементов на растяжение при изгибе
Срок испытаний, сут
Прочность на растяжение при изгибе, МПа, не менее, цемента класса
5.4 Удельная поверхность цемента для бетона аэродромных покрытий и цемента для железобетонных изделий и мостовых конструкций при измерении методом Блейна должна быть от 280 до 400 м 2 /кг.
5.5 Начало схватывания цемента для бетона аэродромных покрытий и цемента для железобетонных изделий и мостовых конструкций, в том числе железобетонных труб, должно наступать не ранее 2 ч от начала затворения.
5.6 Цементы для транспортного строительства должны выдерживать испытания на равномерность изменения объема. Расширение цементов не должно превышать 10 мм.
5.7 Содержание щелочных оксидов R 2O в пересчете на Na 2O в цементе для бетона аэродромных покрытий не должно превышать 0,8 % массы цемента.
5.8 Водоотделение цемента для бетона аэродромных покрытий и цемента для железобетонных изделий и мостовых конструкций не должно быть более 28 %.
5.9 Нормальная густота цемента для бетона аэродромных покрытий не должна превышать 30 %.
5.10 Цемент для бетона аэродромных покрытий не должен обладать признаками ложного схватывания.
5.11 Потеря массы при прокаливании цемента для бетона аэродромных покрытий не должна быть более 2 %.
5.12 Содержание в цементах, применяемых для транспортного строительства, нерастворимого остатка, оксида серы, оксида магния и иона хлора должно соответствовать требованиям ГОСТ 31108.
6 Требования к материалам
6.1 Портландцементный клинкер
Минералогический состав клинкера, используемого для изготовления цемента для бетона аэродромных покрытий и цемента для железобетонных изделий и мостовых конструкций, должен соответствовать приведенному в таблице 3.
Таблица 3 — Минералогический состав портландцементного клинкера
Содержание клинкерного минерала, % массы клинкера, применяемого для изготовления цемента
для бетона аэродромных покрытий
для железобетонных изделий и мостовых конструкций
