16 Разновидности портландцемента

Для получения п/ц с заданными свойствами:

1. регулируют минеральный состав и структуру цементного клинкера;

2. вводят минеральные или органические добавки (для изменения свойств вяжущего и экономия клинкера, уменьшения расходы цемента в бетоне);

3. регулируют тонкость помола п/ц (для изменения скорости твердения, активности и т.д.).

Быстротвердеющий п/ц (БТЦ) имеет более интенсивное нарастание прочности в первые 3 суток твердения (более половины его марочной прочности). Для его получения сырьевая смесь должна содержать минимальное количество вредных примесей (МgО, SО₃, R₂О). Повышают содержание С₃А+С₃S =60-65 %. П/ц имеет более тонкий помол 3500-4000 см²/г (вместо 2800-3000 см²/г у обычного п/ц). Допускается при помоле БТЦ введение активных минеральных добавок или гранулированных доменных шлаков (до 10 %).

Применение: сборные высокопрочные, обычные и предварительно напряженные железобетонные и бетонные конструкции (сокращается длительность ТО, иногда можно отказаться от ТО); монолитные сооружения (сокращается время выдержки в опалубке); ремонтные и восстановительные работы.

Недостатки: не следует долго хранить – гигроскопичен, портится под влиянием воды и углекислого газа, это снижает активность; нельзя использовать для массивных конструкций, т.к. цемент имеет повышенное тепловыделение; непригоден для конструкций, подвергающихся сульфоалюминатной коррозии.

Особобыстротвердеющий высокопрочный п/ц (ОБТЦ): C₃S – 60-65 %, С₃А – до 8 %; тонкость помола 4000-4500 см²/г, минеральные добавки не допускаются. Выпускают марки М600, М700. В возрасте 1 сутки должны иметь прочность 20-25 МПа, через 3 суток – 40 МПа.

Применяют – в сборных ЖБК, зимнее бетонирование (сокращение расхода цемента). Нельзя использовать в массивных конструкциях.

Сверхбыстротвердеющийп/ц (СБТЦ) – через 1-4 ч имеет прочность достаточную для распалубки. Через 6 часов – 10 МПа. В сырьевую смесь вводят при получении галогеносодержащие вещества (фторид или хлорид кальция), повышают содержание алюминатов. Имеет быстрое схватывание.

Цементы с поверхностно-активными добавками

При помоле клинкера на заводе вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ) в малых дозах (0,05-0,3 % от массы цемента).

ПАВ делят на: гидрофилизирующие и гидрофобизующие. Гидрофилизирующие (например, сульфатно-дрожжевая бражка – СДБ) повышают пластичность цементного теста и подвижность бетонной смеси. Гидрофобизующие (например, мылонафт, асидол, синтетические жирные кислоты и их сило) оказывают пластифицирующие действие.

Пластифицированный п/ц изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,25 % ЛСТ (считая на сухое вещество). Он придает растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. В результате: снижается трудоемкость при укладке бетонной смеси, ускоряется бетонирование и повышается качество укладки бетонной смеси в сооружение; уменьшается расход п/ц в бетоне, т.к. для получения заданной пластичности потребуется меньше цемента и воды (на 10-15 %).Выпускают марки М400, М500, М550 и М600. Схватывание и твердение происходит более медленно, но к 28 суткам он набирает прочность.

Применяют: в монолитных конструкциях, подвергающихся частому увлажнению и высушиванию, замораживанию и оттаиванию.

Гидрофобный п/ц: при помоле вводят 0,1-0,2 % мылонафта и т.п. ПАВ покрывают зерна цемента тонкой водостойкой пленкой. При приготовлении растворов и бетонных смесей цемент перемешивается с заполнителями и пленка снимается, вода реагирует с цементом, смесь схватывается и твердеет. КВ камне гидрофобная добавка покрывает поверхность пор и микротрещин, препятствует прониканию в них воды. Он обладает пониженной (по сравнению с обычным цементом) гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Отличается повышенной тонкостью помола, повышенной сыпучестью. Пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Гидрофобный цемент при непосредственном соприкосновении с водой не впитывает ее в течении 5 минут, а обычный п/ц впитывает воду за 1-2 с. Марки - М400, М500, М550, М600. Применяется, в первую очередь, в гидротехнических сооружениях (портовых, морских), когда требуется длительное хранение и перевозка на дальние расстояния (особенно водными морским путем). При хранении 3-6 месяцев в насыщенной влагой среде увеличивается в массе на 2,5-3,5 %, а обыкновенный цемент на 6-14 %. Применяется также наравне с обычным цементом в различных строительных работах, преимущественно для наружной декоративной облицовки зданий, для изготовления гидроизоляционной штукатурки.

Вяжущие низкой водопотребности (ВНВ) получают совместным помолом п/ц и ПАВ суперпластификатора (С-3 и др.). Тонкость помола 4500-5000 см²/г. Это повышает реакционную способность, снижает водопотребность смеси до 15-18 % (вместо 25-28 % у обычного цемента), замедляет начало схватывания до 6-7 часов при сохранении конца схватывания до 10 ч), приводит к быстрому набору прочности в ранние сроки (через сутки 25-30 МПа). ВНВ – высокомарочное вяжущее 700-1000 МПа. Для получения ВНВ марок 500-600 (для тяжелого бетона) при помоле вводят минеральные добавки – тонкомолотый кварцевый песок, зола-унос и др. 30-50 % от массы цемента.

Портландцементы с активными минеральными добавками

Активные минеральные добавки – природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Активные минеральные добавки содержат SiO₂ в аморфном, а следовательно, в химически активном состоянии и способном взаимодействовать с Са(ОН)₂ образуя гидросиликаты кальция (3СаО·2SiO₂·3H₂O). Добавки бывают природные (горные породы – трепел, опока, пемза и т.д.) и искусственные (доменный шлак, зола-унос и т.п.). Шлакопортландцемент — в своём составе имеет гидравлическую добавку в виде гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака, охлаждаемого по специальному режиму. Его получают путём совместного помола портландцементного клинкера (до 3,5 %), шлака (20-80 %), и гипсового камня (до 3,5 %). Шлакопортландцемент характеризуется медленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, однако в дальнейшем скорость нарастания прочности возрастает. Он чувствителен к окружающей температуре, стоек при воздействии на него мягких сульфатных вод, имеет пониженную морозостойкость.

Карбонатныйпортландцемент получают путём совместного помола цементного клинкера с 30 % известняка. Он обладает пониженным тепловыделением при твердении, повышенной стойкостью.

Пуццолановый п/ц (название от итальянского города Pozzuoli. В окрестностях которого имелась рыхлая вулканическая порода –пуццолана, ее применяли еще в Древнем Риме в качестве добавки к извести) получают помолом клинкера, гипса и активных минеральных добавок (не менее 20 % и не более 40 %). Количество вводимой в состав цемента активной минеральной добавки зависит от ее активности. Чем она выше, тем меньше добавки надо вводить в состав пуццоланового п/ц для химического связывания Са(ОН)₂, образующегося в процессе гидратации клинкерной части цемента. Отличия от п/ц: плотность 2,7-2,9 г/см³ (меньше) при одинаковой дозировке по массе дает больший выход раствора или бетона; увеличивается водопотребность смеси (до 35 %), а следовательно замедляется нарастание прочности бетона. При нормальной температуре несколько замедляется твердение в первые сроки, во влажных условиях или в воде прочность пуццоланового п/ц во времени повышается и превышает прочность исходного п/ц не только на изгиб, но и на сжатие. Тепловыделение при гидратации меньше, чем у п/ц. имеет повышенную усадку, пониженную морозостойкость(поэтому не применяется в конструкциях, подвергающихся оттаиванию-замораживанию).

Применяют для бетонов, постоянно находящихся в влажных условиях (подводные и подземные части сооружений), для внутренних частей массивных сооружений (т.к. имеет небольшое тепловыделение при твердении).

Белый п/ц производят из чистых известняков и белых глин (т.е. не содержащих оксидов железа и марганца, которые придают обычному п/ц зеленовато-серый цвет). Обжигают сырьевую смесь на беззольном (газовом) топливе. При помоле клинкера предохраняют цемент от попадания в него частиц железа. Несмотря на все меры по выходе из печи клинкер имеет зеленоватый оттенок, поэтому после обжига его подвергают специальной операции – отбеливанию (суть – резкое охлаждение водой после обжига). Белый п/ц отличается высоким содержанием алита.

Цветной п/ц получают совместным помолом белого клинкера с соответствующими минеральными пигментами. Имеет большую склонность к усадочными явлениями.

Применяют белые и цветные п/ц для отделки конструкций.

Сульфатостойкие п/ц имеют в клинкере содержание алита не более 50 %, С₃А – неболее 5 %, суммарное содержание С₃А и С₄АF – не более 22 %, МgО – до 5 %. Это достигается подбором сырьевых материалов. Марки М300, М400, М500. Характеризуется повышенным сульфато-, морозо- и водостойкостью, пониженным тепловыделением. Применяют для бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических массивных сооружений.

Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее, получаемое тонким помолом измельченного клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Сырье: известняк и породы, содержащие глинозем (бокситы). Твердеет при температурах не выше 25 ºС. Марка определяется в возрасте 3-х суток.