9.6.1.2 Гідравлічні в’яжучі матеріали.

До них відносять речовини, які при змішуванні з водою утворюють тісто, що схоплюється і твердіє, як на повітрі так і у воді. Найбільш широко в якості гідравлічного в’яжучого використовують цемент. Вихідна сировина для їх виробництва: мергелі (гірська порода), вапнякові (вапняк, крейда, вапняковий туф) та глинисті гірські породи. Найбільш поширене виробництво портландцементу (від міста Портленд у Великобританії). Виробництво портландцементу складається з певних операцій (Рис. 9.11) підготовки компонентів і суміші, обпалювання суміші для отримання цементного клінкера (нім. Klinker – штучний камінь великої міцності), подрібнення клінкера на порошок і введення добавок. Подрібненість (дисперсність) клінкера впливає на міцність цементного каменя. Для поширених цементів розмір часток ~ 0,04мм (2500…3000см²/г). Збільшення зовнішньої поверхні на 1000см²/г підвищує активність цементу на 20…25% (активність – міцність при стискуванні після витримки 28 діб, за якою встановлюють марку цементу).

Рисунок 9.11 Схема операцій виготовлення портландцементу

Основний представник цементів – портландцемент. Він являє собою порошок сіро-зеленого кольору і випускається марок 400, 500, 550 та 600 (кг/см²). Активні мінеральні добавки (діатоміт, пемза, туф) значно підвищують їх водостійкість. Найбільш відома мінеральна добавка – мінерал пуццолана (отримала назву від родовища поблизу м. Пуццолі в Італії), який являє собою вулканічний попіл. Пуццолановий портландцемент випускають марок 300 та 400.

Вироблювані цементи класифікують за певними ознаками (Рис. 9.12)

п ортландцемент

портландцемент з активними

мінеральними добавками

шлакопортландцемент

пуццолановий портландцемент

глиноземистий

високо-глиноземистий

гіпсоглиноземистий

високоміцний

підвищеної міцності

рядові

низькомарочні

звичайні

швидкотвердіючі

особливо швидкотвердіючі

повільно схоплюються

нормально схоплюються

швидко схоплюються

за сульфатостійкістю

за об’ємною деформацією при твердінні

за декоративними властивостями

Рисунок 9.12 Класифікація цементів

Портландцемент з активними мінеральними добавками (доменний і сланцевий шлак, діатомні тощо) до 20% маси цементу використовують для виготовлення бетонів, що не мають високої морозостійкості. Випускають марок М300, М400, М500, М550 та М600. Портландцемент, з такими добавками буває:

- пластифікованим – містить поверхнево-активні добавки, що підвищують пластичність та морозостійкість бетонів. Випускають марок М300 та М400;

- гідрофобним (ГПЦ) – містить поверхнево-активну добавку, що зменшує здатність змочуватись водою. Саме тому вони довго зберігають активність в умовах вологої атмосфери. Випускають марок 300 та 400;

- швидкотвердіючим (БТЦ) – відзначається дисперсністю. Завдяки цьому твердіє за 3 доби. Випускають марок 300 та 400. Виготовляють також надшвидкотвердіючий, який дозволяє розбирати форми через 1…4 години після формування виробу;

- сульфатостійким (СПЦ) – відзначається підвищеною стійкістю до агресивних вод. З нього виготовляють гідротехнічні бетони;

- тампонажним – для цементування нафтових і газових свердловин. За особливостями використання буває підвищеної щільності (важкий), піщаний, солестійкий та низькогігроскопічний;

- портландцемент (РПЦ) що розширюється – відзначається рівномірним збільшенням об’єму при твердінні в умовах підвищеної вологості та відсутністю усадки при твердінні на повітрі. Це запобігає появі тріщин в бетонних виробах. Характеризується високою водонепроникністю;

- портландцемент, що напружується – відзначається здатністю розширюватись і підвищувати напруженість залізобетону. Тому його використовують при спорудженні покриття аеродромів, резервуарів для води тощо;

- білим і кольоровим – виготовляють з чистих вапняків, мармуру та білих каолінових глин (мінімальний вміст фарбуючих оксидів заліза, хрому та марганцю). Білий портландцемент випускають марок 400 та 500 і сортовим за білизною: БЦ – 1, БЦ – 2, БЦ – 3.

Кольорові портландцементи отримують одночасним розмеленням клінкера білого портландцементу з світло- та лугостійкими пігментами (сурик, охра, ультрамарин тощо). Білий та кольоровий портландцемент використовують при архітектурно-облицювальних роботах, для створення фактурного покриття стінових панелей, для виготовлення штучного мармуру та облицювальної плитки: За складом і міцністю цементи поділяються на типи і марки:

-тип I- портландцемент марок М300, М400, М500, М550 та М600 з мінеральними добавками (до 5%);

-тип II- портландцемент марок М300, М400, М500, М550 та М600 з мінеральними добавками (до 35%);

-тип III- портландцемент марок М300, М400 та М500 з мінеральними добавками ( 36-80%);

-тип IV-пуццолановий цемент марок М300, М400 та М500 з мінеральними добавками ( 21-55%);

-тип V– композиційний цемент М300, М400 та М500 з мінеральними добавками ( 36-80%), що складаються з доменного гранульованого шлаку (18-60%) та пуцолани (10-40%).

При маркуванні цементів вказують його тип, марку, спеціальні ознаки (Р-швидкотвердіючий, ПЛ- пластифікація, ГФ- гідрофобізація, Н- клінкер нормованого складу) та стандарт. Наприклад: ПЦ-II/А-Ш-400Р-ПЛ ДСТУ БВ.2.7-46-96

• шлакопортландцемент виготовляють одночасним розмеленням портландцементного клінкера, доменного гранульованого шлаку та гіпсу або змішуванням окремо підготовлених порошків. Вміст шлаку – 21…60%. Випускають марок М300, М400, та М500. Використовують для гідротехнічних споруд та для виробів, що експлуатуються у вологому середовищі;

Глиноземистий цемент виготовляють тонким розмеленям обпаленої до спікання або плавлення сировини багатої глиноземом (вапняк + боксити). Характеризується інтенсивним зміцненням на початку твердіння (80…90% від марочної міцності за 24 години). Випускають марок М400,М500 та М600. Бетонні вироби стійкі у прісних і сульфатних водах та морозостійкі. Використовують при ремонтних та аварійних роботах, бетонуванні в зимових умовах, гідроізоляції шахт.

Кислотостійкий цемент виготовляють з подрібненого кварцового піску та кремнефтористого натрію. Випускають марок М500 та М600 таких типів:

Тип І – для кислотостійких замазок;

Тип ІІ – для розчинів і бетонів. Для бетонів використовують рідке скло. Такі цементи стійкі до дії кислот (крім фосфорної, фтористоводневої та кремнефтористоводневої), але втрачають міцність у воді та лугах;

Гіпсоцементно-пуццоланове в’яжуче (ГЦПВ) виготовляють змішуванням будівельного або високоміцного гіпсу (50…75%), портландцементу (15…25) та пуццоланічної добавки (10…25%). Випускають марок 100 та 150. Воно швидко твердіє, має хорошу морозостійкість та водостійкість. Використовують для виготовлення вентиляційних блоків, панелей внутрішніх перегородок та інших подібних виробів.