§ 4.5. Разновидности цементов

Цементные заводы производят разнообразные цементы, различающиеся по составу, назначению и свойствам.

Виды портландцемента, шлакопортландцементы. Наиболее распространенными и широко применяемыми являются портландцементы и шлакопортландцементы, к числу которых относятся бездобавочный портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, в том числе быстротвердеющий портландцемент, отличающийся прочностью через 3 сут твердения; шлакопортландцемент и быстротвердеющий шлакопортландцемент, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения.

Быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент, как указывалось, отличаются повышенной прочностью в ранние сроки. Это достигается получением цемента определенного минералогического состава (с большим содержанием алита) и существенно большей тонкостью помола.

Кроме различия по составу цементы классифицируются по прочностным свойствам — маркам. Марка цемента характеризуется пределом прочности при сжатии половинок балочек в 28-дневном возрасте стандартного хранения.

Гидрофобные, пластицифированные цементы. Если при помоле добавляются пластифицирующие или гидрофобные добавки в количестве не более 0,3 % массы цемента, то получают пластифицированные или гидрофобные цементы. В качестве пластификаторов применяют сульфитно-спиртовую барду (ССБ), сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) и др. Применение такого рода веществ при затворении водой способствует более полному смачиванию зерен цемента, уменьшает сцепление зерен между собой, повышает пластичность смеси (растворной, бетонной). За счет этого можно уменьшить водоцементное отношение, снижение которого обусловливает либо повышение прочности цементного камня (раствора, бетона), либо (при сохранении прочности) уменьшение расхода цемента на 8... 10 %. Следует помнить, что твердение пластифицированных цементов, особенно в ранние сроки, происходит медленнее.

Для получения гидрофобного цемента при помоле добавляют асидол, асидол-мылонафт, мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум. Эти материалы образуют на поверхности цементных зерен водоотталкивающие (гидрофобные) пленки, которые препятствуют смачиванию зерен цемента водой. Такие цементы могут длительно храниться в неблагоприятных условиях, не теряя своих свойств. В процессе перемешивания гидрофобные пленки сдираются и проявляют при этом пластифицирующие свойства, вовлекая в смесь большое количество мелких пузырьков воздуха. Аналогично пластифицированному цементу процесс твердения, особенно в ранние сроки, замедлен. Растворы и бетоны на пластифицированных и гидрофобных цементах имеют меньшую водопроницаемость, большую морозостойкость, а следовательно, и долговечность.

Пластифицированный и гидрофобный цемент выпускаются следующих марок: пластифицированный — 300, 400, 500; гидрофобный — 300, 400.

Белый и цветной цементы. Белый и цветной цементы можно также отнести к разновидностям портландцемента. Их применяют в архитектурно-отделочных работах.

Для производства белого цемента используются чистые известняки, каолиновые глины и клинкер, отбеленный резким охлаждением после обжига. Помол производят фарфоровыми шарами в специально футерованных мельницах, исключающих попадание в цемент оксидов железа. Возможно применение минеральных пластифицирующих и гидрофобных добавок, не снижающих белизну цемента. По степени белизны цементы разделяются на три сорта, высший, БЦ-I и БЦ-И.

Цветной цемент может быть желтым, розовым, красным, коричневым, голубым, зеленым, черным. Его получают либо совместным

помолом клинкера для белого цемента со свето- и щелочестойкими добавками (суриком, ультрамарином и др.), либо по специальной технологии, по которой получение необходимого цвета достигается подбором исходного сырья. Последний способ позволяет получить цементы редких цветов (синие, зеленые, бирюзовые) и более устойчивые. оклые и цветные цементы выпускаются трех марок — 300, 400, 500.

Пуццолановый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом цементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Активные минеральные добавки — это природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкомолотом виде с известью придают ей свойства гидравлического вяжущего. Они бывают вулканического (пеплы, туфы, витрофиры, трассы) и осадочного (диатомиты, трепелы, опоки, глиежи)зороисхож-дения. В качестве искусственных используются доменные гранулированные и топливные шлаки, нефелиновый шлам, зола-унос.

Содержание в пуццолановом портландцементе активных добавок вулканического происхождения или топливной золы составляет 25... 40 %, а добавок осадочного происхождения — 20...30 %.

Введенная добавка увеличивает водопотребность цемента, что приводит к ухудшению морозостойкости и увеличению расхода цемента. Процесс твердения замедляется, особенно в начальный период. С другой стороны, добавка, связывая свободный гидрат оксида кальция, придает цементному камню большую коррозионную стойкость, особенно водо- и сульфатостойкость. Поэтому пуццолановые цементы весьма эффективно использовать при возведении подводных и подземных сооружений. Хорошая эффективность достигается при использовании таких цементов в заводских условиях, где изделия подвергаются водотепловой обработке. Цемент выпускается двух марок —300 и 400.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, образующееся при помоле клинкера, полученного в результате обжига до плавления (реже до спекания) смеси, состоящей из бокситов и известняков. Бокситы — горная порода, содержащая до 80 % глинозема. Глиноземистый цемент составляют различные алюминаты кальция, основным из которых является однокальциевый.

Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч. Прочность нарастает быстро — через 5...6 ч и составляет 30 % марочной. Марка цемента (марки 400, 500, 600) определяется в возрасте 3 сут твердения в нормальных условиях и характеризуется показателями предела прочности при сжатии, МПа: через 1 сут —23, 28, 33; через 2 сут-—40, 50, 60.

Процесс твердения глиноземистых цементов протекает быстро, с выделением теплоты, особенно в первые часы твердения. Однако

нельзя допускать твердения глиноземистого цемента при температурах выше 25...30 °С, так как могут образовываться различные непрочные гидроалюминаты. В процессе твердения глиноземистого цемента не образуется свободного гидрата оксида кальция, поэтому цементный камень хорошо противостоит коррозии минерализоваными водами, однако разрушается кислыми и сильнощелочными. Обработка изделий на глиноземистом цементе в камерах пропаривания или автоклавах исключена.

Обладая рядом достоинств (быстрое твердение, способность выдерживать в затвердевшем состоянии высокие температуры, твердение с выделением теплоты, что делает его применение эффективным в зимнее время), глиноземистый цемент применяется в ограниченном количестве. Это объясняется в первую очередь его относительной дороговизной (в 3...4 раза дороже портладцемента), а также особенностями технологии, так как для получения цемента клинкер, обладающий высокой твердостью, подвергается двухкратному дроблению и лишь затем помолу.

Применяется цемент при аварийных работах, для повышения сульфатостойкости бетона конструкций, при необходимости быстрого ввода сооружения в эксплуатацию, для получения жаростойкого бетона.

Расширяющиеся безусадочные и напрягающие цементы. Основным достоинством, обусловившим создание и применение расширяющихся цементов, является отсутствие усадки в процессе твердения. Все вяжущие вещества, за исключением гипсового, при твердении уменьшаются в объеме, это нередко приводит к появлению трещин, к уменьшению водонепроницаемости и долговечности. В расширяющихся цементах на основе сочетания гипса и алюминатной составляющей при затворении водой создаются предпосылки для образования в допустимых пределах трехкальциевых гидросульфоа-люминатов, образование которых сопровождается увеличением объема. Это увеличение компенсирует усадку остальных составляющих цемента (безусадочные цементы) или даже доминируют над ними (расширяющиеся цементы). Расширяющиеся цементы используются в ремонтных работах для заделки трещин, щелей, бетонирования, для зачеканки швов, устройства гадроизоляционных штукатурок, расширяющихся и безусадочных бетонов и растворов.

Используя способность цементов с большим содержанием алюминатной составляющей к увеличению объема при твердении, советские ученые создали напрягающий цемент. В процессе расширения этот цемент создает в арматуре предварительное напряжение. В зависимости от усилий, возникающих в бетоне при использовании таких цементов (разработана специальная методика),

различают три разновидности напрягающих цементов НЦ-2, НЦ~4, НЦ-6. Начало схватывания этих цементов не ранее 30 мин, конец —не позднее 4 ч. Прочность через сутки — не менее 15 МПа, через 28 сут — 50 МПа. Используются в сооружениях, где требуется повышенная газо-, паро-, водонепроницаемость.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества (ГЦПВ) обладают гидравлическими свойствами и способностью быстро твердеть. Так, бетоны на ГЦПВ, приготовленные с использованием высокопрочного гипса, достигают предела прочности при сжатии после 2...3 ч твердения 9,4...14,7 МПа, а через 7...15 сут нормального твердения — 30...40 МПа. ГЦПВ широко применяют для изготовления различных строительных конструкций (панелей, стен ванных комнат, санкабин) и в строительстве малоэтажных зданий, особенно в сельской местности.

Нефелиновый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением нефелинового шлама (побочный продукт глиноземного производства), портландцементного клинкера и гипса. При этом содержание нефелинового шлама должно быть не менее 20 % и не более 80 %. Цемент выпускается марок 300, 400, 500. Нефелиновый цемент обладает пониженным водоотделением, низким тепловыделением при твердении, замедленной скоростью твердения. Области применения такие же, как и обычногоскортлан-дцемента. Особенно эффективен при автоклавной обработке.

Известково-шлаковое вяжущее (изготовляют марок 50, 100, 150, 200) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое при совместном помоле или (что хуже) тщательном смешении в сухом виде тонкомолотых гранулированного доменного шлака и извести. Для регулирования сроков схватывания допускается добавка гипса до 5 %. Известково-шлаковое вяжущее — медленно схватывающееся и медленно твердеющее вяжущее вещество. Используют в растворах и бетонах при строительстве неответственных сооружений, не подвергающихся суровым климатическим воздействиям;

Сульфатно-шлаковый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом или тщательным смешиванием, тонкомолотых гранулированного доменного шлака (80...85 %), гипса или ангидрита (15...20 %), портландцементного клинкера (до 5 %) или извести (до 2 %). Этот цемент выпускают марок 150, 200, 250, 300. Применяют в неответственных сооружениях для приготовления растворов и бетонов низких марок.

Растворы и бетоны, приготовленные на сульфатно-шлаковом цементе, обладают повышенной стойкостью при воздействии на них углекислых и сульфатных вод. Указанное вяжущее является одним из самых дешевых местных вяжущих веществ.

Бетоны, железобетоны и изделия из них