Шлаковые цементы

Многие шлаки в измельченном порошкообразном состоянии при затворении водой обладают способностью твердеть. Это свойство шлаков даст возможность получать вяжущие материалы, стоимость которых на 15...20% ниже, чем обычных портландцементов. Производство высокомарочного шлакопортландцемента. которым можно заменять некоторые виды портландцемента, сравнительно простое и дешевое.

Шла ко портландцемент — гидравлическое вяжущее, твердеюшее в воде и на воздухе, получаемое путем тонкого измельчения смеси клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса (содержание последнего незначительно) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Масса доменного гранулированного шлака должна составлять не менее 30 и не более 60% от массы цемента.

В шлакопортландцементе, предназначенном для массивных гидротехнических сооружений, содержание шлака устанавливается специальным обоснованием. Допускается замена части шлака активной минеральной добавкой (не более 15% от массы цемента).

Шлакопортландцемент схватывается медленнее, чем обычный портландцемент. По жаростойкости и по стойкости к воздействию мягких и сульфатных вод он превосходит обычный портландцемент. По остальным свойствам не отличается. Может быть марок 200, 300, 400 и 500. Различают быстротвердсющий и магнезиальный шлакопортландцемент. Быстротвердсющий шлакопортландцемент отличается от обычного более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения цементного камня. Через трос суток предел прочности его достигает 25 МПа и более. Содержание доменного гран;-лированного шлака в нем составляет не менее 30%. и не более 50% массы цемента. Быстротвердсющий шлакопортландцемент предназначается для обшестроитсльных работ, а также для изготовления сборных железобетонных деталей и конструкций с применением пропаривания. Более быстрый рост прочности в первые сроки твердения позволяет сократить расход цемента в бетоне и ускорить сроки распалубки сооружений. Не разрешается применять быстротвердеющий шлакопортландцемент для гидро­технических конструкций в .зоне переменного уровня воды.

Портландцемент шлаковый магнезиальный — гидравлическое вяжущее вещество, пош'ченнос в результате тонкого помола магнезиального портландцементного клинкера, получаемого из известково-магнезиальных и глинистых пород смеши­ванием их с гипсом и доменным гранулированным шлаком. Содержание доменного гранулированного шлака в нем должно составлять не менее 30 и не более 50,% от массы цемента. Допускается замена части шлака (не более 15% от массы цемента) активной минеральной добавкой, предусмотревши ГОСТом. Шлаковый магнезиальный портландцемент твердеет в воде и на воздухе; применяется в основном для получения низкомарочных бетонов и кладочных растворов.

Глиноземистые цементы

Глиноземистый цемент получают путем ломола обожженных до спекания или

сплавления пород, богатых глиноземом, или смеси извести и бокситов с массовой долей глинозема до 30%. Кроме того, часто для производства глиноземистого цемента используют алюминиевые шлаки. Иногда вводят до 20...30% кислого гранулированного шлака для снижения усадки и экзотермии. а также уменьшения стоимости цемента.

Основными составляющими этих цементов являются однокалыгасвый алюминат СаО-АЬОз. пятикальциевый трехалюминат 5СаО-ЗАЬОз и однокалышевый двухалюминат СаО-2АЬО₃. активно взаимодействующий с водой при затворении: 2(СаО-А!₃О₃) + + лН₂О-*-2СаО-А1_гОз-8Н_;О + А1₂Оз-ЭШ>. Цементный камень устойчив к действию проточных и агрессивных вод. так как в нем отсутствуют свободная гидратная известь и трехкальциевый гидроалюминат. Разрушают этот камень только концентрированные растворы сернистого магния, щелочей и сильные кислоты.

Плотность глиноземистого цемента в рыхлом состояния составляет 1000... 1400 кг/м³. Тонкость помола выше, чем у обычного портландцемента: остаток на сите № 008 составляет не более 10%.

Отличительной особенностью этого цемента является то. что он быстро твердеет при нормальных условиях. Начало схватывания ■— не более чем через 30 мин, конец — не позднее 12 ч с момента :и-творения цемента водой. Глиноземистый цемент выпускают марок 300. 400, 500. Прочность цементного камня нарастает очень быстро и уже через одни сутки составляет в среднем около 90% марочной прочности, определяемой в возрасте 3 сут, так как к этом}- сроку твердение цемента практически полностью завершается. В течение первых суток выделяется до 75...80% теплоты от максимального ее количества, выделяемого при твердении. Твердение глиноземистого цемента с выделением большого количества теплоты ограничивает его применение в бетонных и железобетонных конструкциях, но имеет существенное значение при производстве строительных работ в зимнее время.

Бетоны на глиноземистом цементе отличаются повышенной водо- и морозостойкостью, хорошо твердеют во влажной среде при температуре не выше +25 С. При более высоких температурах воздуха идет интенсивное испарение влаги из смеси, что может замедлить твердение цемента. Для предотвращения этого изделие необходимо усиленно поливать водой.

Глиноземистые цементы — наиболее дорогостоящий вид цемента, так как для их производства используется ценное сырье алюминиевой промышленности — бокситы. Стоимость его в 2...3

раза выше стоимости портландцемента. Наиболее целесообразно использовать этот цемент в тех случаях, когда необходимы окончание твердения в короткие сроки, высокая сульфатостойкость. Применяют его при аварийных и срочных работах, при изготовлении жароупорных бетонов. Изделия из глиноземистого цемента не допускается пропаривать, так как при повышении температуры снижается прочность.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент — смесь глиноземистого цемента, гипса и молотого высокоосновного гидроалюмината калышя. Он является быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Начало схватывания—не ранее 4 мин, конец — не позднее 10 мин после затворения. Отличается способностью увеличиваться в объеме (расширяться) в процессе схватывания и твердения. Расширение происходит в результате образования в среде гидратирующего вяжущего вещества высокоосновных

гидросульфоалюминатов кальция, объем которых значительно (в 1,5...2,5 раза) превышает объем твердых компонентов. По временным техническим условиям линейное расширение этого цемента через сутки должно быть не менее 0.2%. через трое суток — не более 1%. Прочность на сжатие образ-ца через трое суток должна достигать 50 МПа при тесте нормальной густоты.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент применяется для зачеканки швов чугунных тюбингов при обделке тоннелей, для гидроизоляции стволов шахт, тампонирования грунта, для водонепроницаемых штукатурок и защитных слоев железобетонных труб, для закрепления машин на фундаментах и т. п. Разработан новый вид расширяющегося цемента — гипсоглино-земистый расширяющийся — с нормальными сроками схватывания, что обеспечивает возможность его применения в обычных условиях строительства. Глиноземистый водонепроницаемый расширяющийся цемент характеризуется следующими данными: начало схватывания — не ранее 20 мин, конец — не позднее 4 ч после затворения; линейное расширение — 0.3..,2%, предел прочности цементного камня на сжатие через 28 дней 40...45 МПа при растворе состава 1 : 3. Вырабатывают его трех марок: 300. 400 и 500.

Водонепроницаемый безусадочный цемент — быстросхватывающссся вяжущее, полученное путем тщательного смешивания следующих компонентов: глиноземистого цемента 75% (массовая доля): гипса 7%; гидроалюмината кальция 18%. Марки — 300. 400 и 500.

Напрягающий цемент — быстросхватываюшийся и быст-ротвердеющий цемент, получаемый совместным тонким измельчением портландцементного клинкера (65%), глиноземистого цемента или высокоглиноземистого шлака (20%) и двуводного гипса (15%). Цемент напрягающий при твердении расширяется, возни­кающие при этом значительные напряжения (3...4 МПа) позволяют использовать его для натяжения арматуры железобетонных элементов. Бетоны на напрягающем цементе отличаются высокой плотностью -и водонепроницаемостью; применяются в основном для изготовления железобетонных труб и тонкостенных железобетон­ных изделий. Марки: 400, 500 и 600.

Для цементирования (тампонирования) нефтяных, газовых и др;тих скважин могут использоваться специальные тампонажные цементы двух видов: для холодных и для горячих скважин. Отличительная особенность этих цементов — строго определенные сроки схватывания цементного теста с 50% воды при соответствлто- щих температурах, а также консистенция цементного теста. Предел прочности при испытании образцов на изгиб через двое суток должен быть: на цементах для холодных скважин при температуре 20 °С не менее 2.7 МПа; для горячих скважин при 75 °С не менее 6.2 МПа. _,