33.Специальные виды портландцементов

Дорожный портландцемент

Дорожный портландцемент предназначен для бетона дорожных одежд и покрытий аэродромов, мостовых конструкций и других ответственных сооружений и конструкций, используемых в транспортном строительстве. Может также эффективно применяться при изготовлении несущих элементов зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве. Требования к нему установлены в ГОСТ 10178 (см. п.3.3.3). Дорожный портландцемент изготавливается из клинкера нормированного минералогического состава, как правило, без применения каких-либо активных минеральных добавок или наполнителей – ПЦ 400-Д0-Н, ПЦ 500-Д0-Н (допускается использовать цемент с минеральными добавками вида ПЦ 500-Д5-Н для мостовых конструкций, труб, шпал, опор и ПЦ 400-Д20-Н, ПЦ 500-Д20-Н для бетона дорожных и аэродромных покрытий при применении в качестве добавки гранулированного шлака в количестве не более 15%). Обладает замедленным началом схватывания - не ранее 2 часов, что обеспечивает сохранение подвижности бетонных смесей при их доставке на большие расстояния.

Бетон на дорожном портландцементе характеризуется повышенной прочностью и долговечностью, а дорожное покрытие из цементного бетона по долговечности в 2-3 раза превосходит такое же покрытие из асфальтобетона.

В настоящее время введён в действие ОСТ 218.2.001-2002 "Портландцемент для бетонов искусственных сооружений и дорожных одежд Санкт-Петербургской кольцевой автомобильной дороги", в котором имеется ряд уточнений к требованиям для дорожных цементов, и введены некоторые новые требования, не нашедшие отражения в ГОСТ 10178. Требования, содержащиеся в ОСТ 218.2.001-2002, учитывают опыт применения цементобетона в транспортном строительстве и могут рассматриваться в качестве общей рекомендательной основы требований к портландцементам, применяемым при строительстве не только Санкт-Петербургской КАД, но и других транспортных сооружений.

Согласно ОСТ 218.2.001-2002, нормируется прочность цемента на сжатие в возрасте 3 сут – не менее 19,6 МПа для марки 400 и не менее 24,5 МПа для марки 500. Начало схватывания установлено не ранее 2 ч и не позднее 6 ч, тонкость помола по удельной поверхности – от 260 до 350 м2/кг, водоотделение – не более 30%. Содержание минеральных добавок не допускается. Массовая доля оксида серы (VI) SO3 – от 2 до 3 %. Содержание минерала С3А в клинкере – не более 5% в портландцементе для искусственных сооружений и не более 7% в портландцементе для дорожных одежд; массовая доля щелочных оксидов в пересчёте на Na2O – не более 0,6% и не более 0,8% в портландцементе для искусственных сооружений и дорожных одежд, соответственно. Массовая доля MgO в клинкере – не более 4%, массовая доля Cl в цементе – не более 0,1%.

Для дорожного портландцемента целесообразно нормировать прочность в раннем возрасте – 1 или 2 сутки, что связано с необходимостью производить нарезку температурно-усадочных швов. Признаки ложного схватывания недопустимы.

В настоящее время в Госстрое РФ находится на рассмотрении проект ГОСТ'а "Цементы дорожные. Технические условия".

Быстротвердеющий портландцемент

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отлича­ется от обычного более интенсивным набором прочности в первые 3 сут. В соответствии с требованиями ГОСТ 10178 БТЦ марки 400 должен иметь через 3 сут тверде­ния в нормальных условиях предел прочности при сжа­тии не менее 24,5 МПа, а БТЦ М500 — не менее 27,5 МПа. В дальнейшем рост прочности замедляется и к 28 сут прочность БТЦ такая же, как обычного портландцемен­та М400 и 500.

Быстрое твердение БТЦ достигается использованием наиболее реакционноспособного сырья, содержащего минимальное количество вредных примесей (MgO, SO3, R2O), повышенным со­держанием в клинкере активных минералов (содержа­ние C3S+С3А составляет 60...65%) и более тонкого по­мола цемента (удельная поверхность 3500...4000 см2/г).

При помоле БТЦ допускается введение активных ми­неральных добавок осадочного происхождения (не более 10%) или доменных гранулированных шлаков (до 20% от массы цемента).

Разновидностью быстротвердеющего цемента явля­ется особобыстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ), который характеризуется не только большой скоростью твердения в начальный период, но и высокой маркой (М600...700). Его изготовляют тонким измельчением клинкера, содержащего C3S 65...68 % и С3А не более 8 %, совместно с добавкой гипса, до удельной поверхно­сти 4000...4500 см2/г и более. Введение минеральных до­бавок не допускается.

Разработан также сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ) специального минералогического состава, который обеспечивает интенсивное нарастание прочности уже в первые сутки его твердения (через 6 ч — 10 МПа).

Интенсивность роста прочности бетона на быстротвердеющих цементах возрастает в условиях тепловлажностной обработки изделий при температуре 70...80°С. При этом через 4...6 ч удается получить изделия с прочностью, соответствующей 70...80 % 28-суточной.

Быстротвердеющие портландцементы целесообразно применять при массовом производстве сборных железо­бетонных изделий, а также при зимних бетонных рабо­тах. Их применение дает возможность сократить расход цемента, длительность тепловлажностной обработки или даже отказаться от нее, тем самым увеличить оборот форм и сэкономить металл. Нельзя применять такие це­менты для бетонов массивных конструкций и подвергаю­щихся сульфоалюминатной коррозии

Белый и цветные портландцементы

Белый и цветные портландцементы — это декора­тивные вяжущие материалы, использование которых в строительстве позволяет улучшить эстетический вид зданий и сооружений при меньших затратах, чем с дру­гими отделочными материалами. Нормативные требования к белому портландцементу установлены в ГОСТ 965, к цветным портландцементам – в ГОСТ 15825.

Белый портландцемент получают путем измельчения белого клинкера совместно с добавками гипса и белого диатомита (до 6 %).

Серую окраску портландцементу придают фазы, содержащие Fе2О3, поэтому для получения белого портландцемента необходимо свести к минимуму их присутствие в клинкере.

Чтобы получить белый клинкер применяются карбонатные породы и глины с малым содержа­нием оксидов железа (до 0,4...0,5%) и марганца (до 0,005...0,15 %). Для повышения белизны клинкера его под­вергают отбеливанию, сущность которого заключается в восстановлении присутствующего в клинкере Fе2О3 до Fe3O4, обладающей малой красящей способностью.

Основным показателем качества белого цемента как декоративного материала является степень его белизны. По степени белизны белый портландцемент разделяют на три сорта (первый, второй и третий), а по прочности при сжатии — на М400 и 500.

Цветные цементы изготовляют путем совместного по­мола белого клинкера и свето- и щелочестойких пигмен­тов или непосредственно из цветного цементного клин­кера. Цветные клинкеры, по предложению П. И. Боженова, получают, вводя в сырьевые смеси небольшое количество (0,05...1%) оксидов некоторых металлов (ко­бальта— коричневый цвет, хрома — желто-зеленый, мар­ганца — голубой и бархатно-черный и др.).

Недостатком белых и цветных цементов, как правило, является их низкая морозостойкость в связи с увеличенным содержанием алюминатной фазы. Разработаны, тем не менее и белые морозостойкие цементы, в которых специальными мерами снижено количество минерала С3А. Такие белые морозостойкие цементы можно применять в транспортном строительстве.

Тампонажные портландцементы

Тампонажные цементы применяют для цементировния нефтяных и газовых скважин. Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением портландцементного клинкера и гипса с добавками или без них. Тампонажные цементы на основе портландцементного клинкера по вещественному составу в зависимости от содержания и вида добавок подразделяют на: тампонажный портландцемент бездобавочный, тампонажный портландцемент с минеральными добавками и тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими свойства. Бездобавочный тампонажный портландцемент применяют в условиях нормальных и умеренных температур (15 … 100оС) и нормальной плотности цементного теста (1650 … 1950 кг/м3). Требования по устойчивости к воздействию агрессивных пластовых вод и объёмным деформациям при твердении не предъявляются. К портландцементам с минеральными добавками или со специальными добавками предъявляются требования по температуре применения, по средней плотности цементного теста и устойчивости цементного камня к агрессивному действию пластовых вод (сульфатная, кислая, углекислая, сероводородная, магнезиальная агрессии). Нормативные требования к тампонажным портландцементам установлены в ГОСТ 1581.

Сульфатостойкие цемент

Сульфатостойкий цемент отлича­ется от обычного портландцемента не только более вы­сокой стойкостью к сульфатной коррозии, но и понижен­ной экзотермией при твердении и повышенной морозостойкостью. Требования к сульфатостойким цементам содержатся в ГОСТ 22266.

По вещественному составу сульфатостойкие цементы подразделяют на виды:

- сульфатостойкий портландцемент;

- сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;

- сульфатостойкий шлакопортландцемент;

- пуццолановый портландцемент.

По прочности при сжатии в возрасте 28 сут цементы подразделяют на марки: 300, 400, 500. Сульфатостойкий портландцемент обычно выпускается марки 400. Его целесообразно применять в тех слу­чаях, когда одновременно требуется высокая стойкость против воздействия сульфатных вод и попеременного за­мораживания и оттаивания, высыхания и увлажнения в пресной или слабоминерализованной воде.