Қай цементтік қоспалар цементтің беріктігі мен ұзақтығын тиімді түрде арттырады?

Поззоландық цементтік қоспалар: Ұзақ мерзімді беріктік пен тығыздықты қалыптастыру

Кремнеземді түйіршіктер, ұшпа күл және шлактың екінші ретті поззоландық реакциялар арқылы C-S-H түзілуін қалай ынталандырып, сіңірілуді төмендететіні

Цемент қоспаларына кремнеземді түтін, ұшпа күл және шлак сияқты материалдарды қосқан кезде олар екінші пуззоландық реакциялар деп аталатын нәрсені құрады. Бұл материалдар портланд цементінің гидратация процесі кезінде табиғи түрде пайда болатын кальций гидроксиді CH-мен әрекеттесіп, қосымша кальций силликаты гидратын немесе C-S-H түзеді. Келесі болатын нәрсе өте тамаша. Жаңа қосылыстар цемент матрицасындағы бөлшектердің арасындағы өте кішкентай кеңістіктерді толтырады. Бұл бүкіл құрылымды күрт тығыз етеді және тек қана портланд цементіне қарағанда су өтуін шамамен 40 пайызға дейін азайтады. Өзінің бөлшектері әдеттегі цемент бөлшектерінен шамамен 100 есе ұсақ болғандықтан, кремнеземді түтін әсіресе жақсы жұмыс істейді, бұл бәрін тиімдірек жинауға және маңызды C-S-H тезірек пайда болуына көмектеседі. Ұшпа күл мен GGBFS әрекеттесуге ұзақ уақыт қажет етеді, бірақ уақыт өте келе әлі де жұмыс істей береді, сондықтан олар стандартты 28 күннен кейін де беріктікті арттыруға көмектеседі. Бірге алғанда, бұл компоненттер жұмсақ, судай CH компонентін берік, жүкті көтеретін C-S-H геліне айналдырады. Бұл өзгеріс топырақтағы сульфаттар, қышқылды сулар немесе жер астындағы сұйықтықтардың арқылы сіңіп кіруге түсіретін қысым сияқты нақты жағдайларда кездесетін мәселелерге қарсы бетонды әлдеқайда мықты етеді.

Шынайы жағдайдағы өнімділік: мұнай ұңғымасы мен теңіз сапалы цемент жүйелерінде 28 күндік беріктіктің артуы (22–35%) және хлоридтің таралуының азаюы (60%-ға дейін)

Теңізде мұнай қазу және теңіз құрылысы кезінде ашық аландық және зертханалық жағдайларда жиналған деректер осы артықшылықтарды растайды. Кварц шламы мұнай ұңғымасының цемент ерітіндісіне қосылған кезде, 28 күптен кейін дәстүрлі цемент қоспаларымен салыстырғанда қысу беріктігінде шамамен 25% жақсару байқалады. Бұл терең жер астындағы жоғары қысыммен жұмыс істегенде маңызды роль атқарады. Теңіз қолданбалары үшін F классты ұшпа күл пайдалану материал арқылы хлоридтің таралуын шамамен екі есе төмендетеді. Бұл теңіз суына және тұзды буланып тұруға тұрақты түрде ұшырайтын аймақтардағы болат арматураның коррозиялану ықтималдығының анағұрлым азаятынын білдіреді. Цементке шлак қосу ұңғымалардағы қабаттар арасындағы газдың көшуін тоқтатуға көмектесетін газ өткізгіштікті шамамен 40% төмендетеді. Барлық осы жақсартулар бұл материалдардың бетон матрицасындағы өте кішкентай кеуектерді түзетуіне және уақыт өте келе берік байланыстар құруына байланысты. Жағалау жақындарында немесе химиялық тұрғыдан агрессивті орталарда инфрақұрылым салатын кез-келген адам үшін құрылыстарының ондаған жылдар бойы сенімді жұмыс істеу қызметін қамтамасыз ету үшін осы арнайы қоспаларды қосу мүлде қажет.

Гидратацияны жылдамдату қоспалары: Ерте кезде беріктік пен құрылымдық бүтіндіктің тепе-теңдігі

Триэтаноламин мен триизопропаноламин: C-S гидратациясына кинетикалық әсері және 72 сағат ішіндегі қысу беріктігін оптимизациялау

Триэтаноламин (TEA) және триизопропаноламин (TIPA) үш кальций силикатының (C3S) гидраттану процесін тездетеді, бірақ уақыт өте жұмыс істеу әдістері әртүрлі болады. TEA бастапқы кезде реакцияны тездетеді, сондықтан 24 сағаттан кейін бетонның беріктігі шамамен 15-22 пайызға артып отырады. Бұл жылдам жұмыс істеуді талап ететін немесе суық жағдайларда баяу қату проблемасы бар жобалар үшін өте қолайлы. TIPA мүлдем басқа тәсіл қолданады. Алғашқыда тездетуге тырыспай, ол үдеуді ұзақ уақыт сақтайды, сондықтан 72 сағаттан кейін беріктікте шамамен 30 пайыздық жақсару байқалады. TIPA-ның қызықты жағы – цемент матрицасымен өзара әрекеттесу тәсілінде. Оның беттерге жабысу әдісі C-S-H құрылымдарын тығыздауына және бөлшектер арасындағы байланысты жақсартуына әкеледі, әсіресе әктасы бар қоспаларда бұл айқын байқалады. Мұндай қоспаларда карбонаттар болса, TIPA әдеттегіден де жақсы жұмыс істейді. Көбінесе шеберлер егер қоспалар ASTM C494 стандартында көрсетілген дозалау диапазонында болса, екеуі де қалыпты технологиялармен жақсы үйлесетінін айтады. Ешкім жұмыс алаңында күтпеген қату уақыттары мен лезде қату проблемаларынан зардап шеккісі келмейді.

Интерфейстік өту аймағын (ITZ) нығайту және бақыланатын гидратациялық модуляция арқылы микросызаттарды басу

Үдеу процесін басқарған кезде шынында да интерфейстік өту аймағы деп аталатын нәрсені жақсартады, қысқаша ITZ. Цементті ерітінді мен толтырғыштың жанасқан жері әрқашан темірбетон құрылымдарындағы әлсіз жер болып келді. Үдеушілер C-S-H кристалдарының маңызы зор осы аймақта, шекарада қалыптасуына әсер етіп, ITZ-дегі ыдыстың 40 пайызын, тіпті 50 пайызын төмендетеді. Бұл материалды сынуға қарсы төзімді, жалпы алғанда жақсырақ байланысуға итермелейді. Нақты қызықтысы, бұл ыдының ұсақталуы материал бойынша кернеуді біркелкі таратады. Зертханалық зерттеулер ASTM стандарттарына сәйкес материалдар термиялық циклдардан өткен кезде трещиналардың пайда болуы шамамен 25% азаятынын көрсетті. Үдеуші заттың дұрыс мөлшерін алу да өте маңызды. Тым көп болуы ыстық аймақтар немесе ерте қату сияқты мәселелерге әкеліп соғады, бұл ерітіндінің үйлесімділігін бұзады және микроскопиялық трещиналардың дұрыс жабылуына кедергі жасайды. Алайда, дұрыс бақылау арқылы бетон қисыну мен балқу циклдарына және қайталанатын жүктемелерге де төзімді болады, әрі құю кезінде жақсы жұмыс істеу қабілетін сақтайды және уақыт өте келе өлшемдік тұрақтылықты сақтайды.

Таразылық беріктікті арттыру үшін пайда болушы және мамандандырылған цементтеу қоспалары

Хлоридке төзімділік пен трещинкаларды байланыстыру қызметі үшін коррозия ингибиторлары (мысалы, кальций нитриті) және наноматериалдар (мысалы, целлюлоза нанокристалдары)

Қазіргі заманғы қоспалар материалдардың бүлінуінің негізгі себептеріне, тек симптомдарына ғана емес, әсер етеді. Мысалы, кальций нитритін алыңыз, ол ASTM стандарттарына сәйкес сенімді коррозияға қарсы қоспа ретінде танылады. Бұл қосынды темірбетондағы болат арматураны қоршаған қорғаныш қабаттарын жасау арқылы жұмыс істейді және зиянды ферро иондарын тұрақты магнетит пен гематит түзілістеріне айналдырады. Сынақтар теңіз суының әсер етуіне ұшырайтын құрылыстарда хлоридке байланысты зақымдануды шамамен 70% дейін азайтуға болатынын көрсетті. Химиялық қорғаныс құралдарымен қатар, целлюлоза нанокристалдары физикалық әдістер арқылы қосымша қорғаныс деңгейін ұсынады. Ені 5-20 нанометр аралығында болатын бұл кішкентай таяқша тәрізді бөлшектер цемент қоспасына біркелкі таралады. Олар цементтің гидратация өнімдерімен байланыс орнатып, олар құрылымдық мәселеге айналмас бұрын кішкентай трещинкаларды тиімді түрде жауып жабады. Бұл тәсілдердің үйлесімі иілу беріктігін шамамен 15-25% арттырады, сонымен қатар сынғаннан кейін материалдардың төзімділігін арттырады. Теңіз жағалауына жақын көпірлер немесе теңіз ортасындағы мұнай платформалары сияқты, тұрақты қозғалыс құрылыс материалдарына кернеу тудыратын заттар үшін бұл өте маңызды. Алайда бұл арнайы қоспаларды нақты жобаларға енгізбес бұрын инженерлер олардың ұшпалы қож, салу үдеткіштері сияқты басқа да жиі қолданылатын компоненттермен қалай әрекеттесетінін тексеруі керек. Қоспаны дұрыс таңдау жұмыс істеу қабілетін, ауа мөлшерін және күю уақытын зертханалық сынақтар кезінде байқалған деңгейде тұрақты сақтауға мүмкіндік береді.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Сұрақ: Екінші ретті поззоландық реакциялар дегеніміз не?

Жауап: Екінші ретті поззоландық реакциялар кремнеземді түтін, ұшпа күл және шлак сияқты материалдар портландцементтің гидратация процесі кезінде кальций гидроксидімен әрекеттескенде пайда болады, бұл кальций силикаты гидратының (C-S-H) қосымша түзілуіне әкеледі, нәтижесінде цемент матрицасы мықтыланады және сіңірілуі төмендейді.

Сұрақ: Гидратацияны үдететін қоспалар, мысалы, TEA және TIPA бетонды кептіруге қалай әсер етеді?

Жауап: Триэтаноламин (TEA) гидратацияны ерте кезде үдетіп, 24 сағат ішінде тез беріктік алуға көмектеседі, ал триизопропаноламин (TIPA) ұзақ уақыт бойы үдеуді сақтайды және 72-сағаттық белгіде беріктікті арттырады.

Сұрақ: Бетонда коррозиядан қорғау қоспалары мен наноматериалдар қандай рөл атқарады?

Жауап: Кальций нитриті сияқты коррозиядан қорғау қоспалары болат арматураларды қорғап, зақымдануды болдырмақа көмектеседі, ал целлюлоздық нанокристалдар сияқты наноматериалдар трещиналарды жабыстырып және гидратация өнімдерімен байланысып, бетонды мықтылайды.