---

У доповнення до статистичних критеріїв від­повідності, відповідність результатів випробу­вань вимогам цього стандарту вимагає під­твердження того, що кожний результат зали­шається в межах граничних значень одиноч­ного результату, наведених в таблиці 7.

In addition to the statistical conformity criteria, conformity of test results to the requirements of this document requires that it shall be verified that each test result remains within the single result limit values specified in Table 7

.Таблиця 7 - Граничні значення для одиночних результатів

Table 7 - Limit values for single results

ДОДАТОК A
(довідковий)

РЕКОМЕНДАЦІЯ З ВИКОРИСТАННЯ
КАЛЬЦІЄВО-АЛЮМІНАТНОГО ЦЕМЕНТУ
В БЕТОНІ ТА РОЗЧИНІ

Annex А
(informative)

Guidance for the use of calcium aluminate
cement in concrete and mortar

A.1 Вступ

Кальцієво-алюмінатний цемент, який виготов­ляють згідно з цим стандартом, може бути використаний, якщо це дозволено національ­ним законодавством, для будівельних робіт, які вимагають спеціальних властивостей бето­нів і розчинів, виготовлених з цим цементом. Метою цього додатка є надання рекомендацій з використання кальцієво-алюмінатного це­менту в бетоні та розчині.

Примітка. Застосування цього додатка не має на увазі дотримання відповідності з положеннями, що діють в місці використання САС бетону.

Для забезпечення вимог стабільності і довго­вічності важливо враховувати явище конвер­сії. При проектуванні враховують тільки міц­ність після конверсії. Як і для будь-якого звичайного бетону кінцеві характеристики за­лежать від водоцементного відношення, типу та розміру заповнювача, складу суміші, вироб­ництва та укладання. Потрібно звертати особливу увагу на водоцементне відношення, оскільки воно впливає на рівень міцності після конверсії.

За історичного досвіду для використання каль­цієво-алюмінатного цементу у бетоні загальне водоцементне відношення не повинне пере­вищувати 0,40 (ефективне відношення стано­вить від 0,33 до 0,36) для досягнення задо­вільної міцності після конверсії. При такому водоцементному відношенні без використання добавок мінімальний вміст цементу, щоб за­безпечити обсяг тіста для необхідної легко- укладальності, повинен становити 400 кг/м³.

Однак, слід використовувати такі склади су­міші, за яких досягалися б необхідні міцність та довговічність з огляду на передбачене засто­сування. Для ненесучих конструкцій можна досягти необхідної міцності і довговічності після конверсії при загальному водоцемент­ному відношенні більше ніж 0,40.

A.1 Introduction

Calcium aluminate cement that is produced in conformity to this European Standard can be used, provided it is permitted by national regula­tions, in construction applications that require the special properties of concretes and mortars made with this cement. The purpose of this annex is to provide guidance for the use of calcium aluminate cement in concrete and mortar.

NOTE Applying this annex A does not imply com­pliance with provisions valid in the place of use of the CAC concrete.

To ensure that requirements of stability and dura­bility are met, it is essential to take into account the conversion phenomenon. For design pur­pose, only strength after conversion shall be con­sidered. As for any conventional concrete, final performance depends on water/cement ratio, ag­gregate type and grading, mix proportions, pro­duction and placement. Special care has to be taken on the impact of water/cement ratio on strength level after conversion.

For historical reasons, for structural use of cal­cium aluminate cement based concrete, a total water/cement ratio not greater than 0,40 (corre­sponding to an effective water/cement ratio of about 0,33 to 0,36) is recommended to achieve satisfactory converted strength. At this level of water/cement ratio, when admixture is not used, the minimum cement content to ensure a paste volume compatible with a good workability is 400 kg/m³.

However, any mix design should be chosen in or­der to meet strength and durability requirements for the intended application. For non-structural applications, it is possible to obtain appropriate converted strength and durability with a total wa­ter/cement ratio greater than 0,40

.

Для будь-якого використання бетону на основі кальцієво-алюмінатного цементу остаточну міцність після конверсії завжди визначають відповідними методами, які підтверджують відповідність технічному завданню (див. А.7). Окрім цього, значну увагу приділяють довго­вічності бетону.

Кальцієво-алюмінатний цемент не призначе­ний для застосування замість звичайних це­ментів, що зазначені у EN 197-1. Його окреме застосування буде доцільно у спеціальних об­ластях з огляду на його особливі властивості: - нормальний початок тужавлення, але швидке тверднення;

- стійкість до впливу температури, стираності та хімічної агресії;

- нормальна швидкість тверднення у холод­ну погоду (див. А.6.1).

Якщо бетон виготовляють у відповідності з правилами, наведеними у цьому додатку, відповідність національним або міжнародним стандартам проектування на увазі не мають.

А.2 Установлені характеристики кальцієво-алюмінатного цементу

А.2.1 Гідратація кальцієво-алюмінатного цементу

Оскільки основним складником кальцієво-алю­мінатного цементу є однокальцієвий алюмінат, у процесі гідратації утворюються кальцієво- алюмінатні гідрати та нерозчинний тригідрат алюмінію без вивільнення кальцій гідроксиду (портландиту). Це означає, що САС бетон має високу стійкість до багатьох агресивних ре­човин (див. А.3.5 та А.6.3).

А.2.2 Природа гідратів та процес конверсії

Використано наступні стандартні скорочення:

For any use of calcium aluminate cement based concrete, converted strength shall always be estimated with appropriate procedure to ensure conformity with design specifications (see A.7). Furthermore proper attention should also be given to durability of concrete.

Calcium aluminate cement is not intended to be used as a general replacement for the common cements in EN 197-1. Its use will be in specialised areas which stem from its special properties:

• normal setting time but rapid hardening;

• resistance to temperature, abrasion and chemical attack;

- normal hardening rate in cold weather (see A.6.1).

If concrete is made in accordance with the princi­ples given in this annex, it does not imply any con­formity to national or international codes for design.

A.2 Specific characteristics of calcium aluminate cement

A.2.1 Hydration of calcium aluminate cement

As the main component of calcium aluminate ce­ment is monocalcium aluminate, its hydration pro­duces calcium aluminate hydrates and insoluble alumina trihydrate without liberating calcium hy­droxide (portlandite). This means that CAC con­crete has good resistance to many aggressive agents (see A.3.5 and A.6.3).

A.2.2 Nature of the hydrates and conversion process

T

A = AI₂O₃;

C = CaO;

H = H₂O.

he following customary abbreviations are used:

Гідратація САС завжди розпочинається з утворення нестійких гексагональних гідратів САН₁₀ та С₂АН₈. САН₁₀ та С₂АН₈, з часом змінюються і утворюють стійкі кубічні гідрати С₃АН₆ та гібсит АН₃ за наступними реакціями:

САС hydration always starts with the formation of the metastable hexagonal hydrates CAH₁₀ and C₂AH₈. CAH₁₀ and C₂AH₈ change with time to form the stable cubic hydrate, C₃AH₆ and gibbsite AH₃, following the reactions shown below:

3CAH₁₀ -> C₃AH₆ + 2AH₃ + 18H;

3C₂AH₈ -> 2C₃AH₆ + AH₃ + 9H

.

Ця зміна, відома як конверсія, є неминучою та незворотною, однак можна оцінити мінімаль­ний рівень міцності після конверсії. За тем­ператури 20 °С повна конверсія може стано­вити кілька років, однак цей процес значно пришвидчується з ростом температури, як по­казано на рисунку А.1, де наведено два при­клади того, як температура впливає на час, необхідний для досягнення мінімальної міц­ності після конверсії. Наприклад, за темпера­тури бетону вище 80 °С стійкі гідрати утво­рюються лише за кілька годин.

Через різницю у щільності гідратів конверсія супроводжується збільшенням пористості. Тому міцність після конверсії є значно нижчою ніж до неї. Це пояснює, чому нетривала по­чаткова міцність САС бетону може бути вищою за постійну міцність протягом тривалого періоду (див. А.3.4). Відповідно, рекомендують використовувати водоцементне відношення не більше 0,40 для конструкцій, що викорис­товують САС. Однак досягнення цієї вимоги не виключає необхідності того, що суміш повинна задовольняти і іншим відповідним вимогам.

На рисунку А.1 наведено два приклади того, як температура впливає на конверсію. На цьому рисунку час конверсії означено, як час досяг­нення мінімальної міцності.

This evolution, which is known as conversion is inevitable and irreversible, but the minimum strength level after conversion can be estimated. Complete conversion may take several years at 20 °С, but accelerates rapidly as temperature in­creases, as shown in Figure A.1, which gives two examples of the effect of temperature on the time taken to reach minimum strength after conver­sion. For example when concrete temperature is maintained above 80 °С, stable hydrates can be formed within only a few hours.

Because of differences in the hydrate densities, conversion is accompanied by an increase in the porosity. Therefore, the strength after conversion is significantly lower than that before conversion. This explains why the transient initial strength of CAC concrete may be higher than its long term stable strength (see A.3.4.). It is therefore recom­mended to keep the total W/C ratio not greater than 0,40 for the structural use of CAC. However meeting this specification does not preclude veri­fying that the mix design meets any other perfor­mance requirement.

Figure A.1 gives two examples of the effect of temperature on conversion. For this figure, the time to achieve conversion is defined by the time to reach minimum strength

.

Познаки:

1 - проби попередньо витримані 24 год за темпе­ратури 20 °С, а потім витримані при заданій темпе­ратурі під водою;

2 - проби відразу поміщені під воду (попередньо не витримані) за заданої температури;

Y - час досягнення мінімальної міцності (за днями);

X - температура витримування, °С

Key:

1 Samples were pre-cured for 24 h at 20 °С and then cured at the given temperature under water.

2 Samples were placed directly under water (with out pre-curing) at the given curing temperature.

Y Time to reach minimum strength (days-logscale)

X Curing Temperature (°С)

Рисунок A.1 - Час досягнення мінімальної міцності після конверсії за різних температур
витримування

Figure А.1 - Time to reach minimum strength after conversion at different curing temperature

s

A.2.3 Гідратація за наявності вапна

За наявності кальцій гідроксиду тужавлення суттєво прискорюється, швидкість тверднення та кінцева міцність знижуються.

Через цю особливість не можна допускати випадкове примішування вапна та портланд­цементу при приготуванні бетону.

Однак, суміші на основі кальцієво-алюмінат- ного цементу та портландцементу й/або вапна можуть бути використані, щоб приготувати суміші, які швидко тужавіють (див. А.8 [1]). Ці суміші не розглянуто у цьому додатку. їх до­сліджують у кожному окремому випадку.

A.2.3 Hydration in presence of lime

In presence of calcium hydroxide, the setting rate is strongly accelerated, hardening is slowed down, and final strengths are lowered.

Because of this sensitivity, precautions must be taken to ensure that lime or Portland based ce­ment will not be mixed by accident when manu­facturing concrete.

Mixes of calcium aluminate cement and Portland based cement and/or lime can be used however to produce rapid setting mixes (see A.8 [1]). These mixes are not considered in this annex and have to be specifically studied case by case.

А.З Гідравлічні властивості

А.3.1 Терміни тужавлення

За температури приблизно 28 °С може від­буватися збільшення терміну тужавлення (див. А.8 [1] та А.8 [2]). Загалом, ці відхили у строках тужавлення на місці будівництва є менш значними ніж отримані у лабораторії, де для усіх матеріалів підтримують задану тем­пературу.

А.3.2 Специфічні властивості кальцієво- алюмінатного цементного тіста, розчи­нів та бетонів

Рівномірність зміни об'єму, визначена згідно з EN 196-3, є меншою ніж мінімальна точність вимірювального пристрою, і з цієї причини у цьому стандарті не встановлено вимог до рів­номірності зміни об'єму. Окрім цього, відсут­ність великої кількості перепаленого вапна, оксиду магнію чи сульфату означає, що пізнє розширення не є притаманним кальцієво-алю- мінатному цементу.

Загальна теплота гідратації кальцієво-алю- мінатного цементу складає від 400 Дж/г до 500 Дж/г. Вона вивільнюється набагато швид­ше, ніж у портландцементі. Максимальна тем­пература від 70 °С до 80 °С в бетонному масиві може бути досягнута за 6 год.

Зміна абсолютного об'єму цементного тіста завдяки утворенню гідратів більша, ніж для портландцементів (усадка за Ле Шательє).

Зазвичай повітряна усадка після тужавлення починається раніше, ніж у портландцементних розчинів та бетонів, однак досягає дуже близьких значень через 28 діб.

За цих причин застосовують відповідні умови тверднення, які попереджають раннє тріщино- утворення (див. А.4.3).

А.3.3 Захист арматури

Рівень pH порового розчину, який приблизно дорівнює 12, та дуже низька розчинність АІ(ОН)₃ при pH у діапазоні від 4 до 11 дозволяє досягти достатнього захисту арматури за умови досяг­нення щільної структури отверділого цемент­ного тіста, яка зберігається і після конверсії. За цієї причини рекомендують використову­вати водоцементне відношення не більше 0,40 для застосування в несучих конструкціях (див.

А.2.2).

А.З Hydraulic properties

А.3.1 Setting time

In a range of temperature at around 28 °С, an in­crease of the setting time may occur (see A.8 [1] and A.8 [2]). Generally this setting time anomaly is much less significant in site conditions than in laboratory conditions, where all the materials are maintained at a given temperature.