- •Кафедра «Производство строительных изделий и конструкций»
- •1. Введение
- •1.1. Общие сведения о вяжущих веществах, их значение для народного хозяйства
- •1.2. Краткие сведения о развитии производства вяжущих веществ
- •1.3. Классификация и номенклатура минеральных вяжущих материалов
- •2. Гипсовые и ангидритовые вяжущие
- •2.1. Сырье для производства гипсовых вяжущих
- •2.2. Дегидратация двуводного гипса и модификации водного и безводного СаSо4
- •2.3. Технология производства гипсовых вяжущих
- •2.4. Твердение гипсовых вяжущих
- •2.5. Свойства гипсовых вяжущих и их применение
- •2.6. Ангидритовые вяжущие вещества
- •3. Воздушная строительная известь
- •3.1. Разновидности строительной извести, ее состав
- •3.2. Сырьевые материалы для производства строительной воздушной извести
- •3.3. Технология производства строительной извести
- •3.4. Виды твердения воздушной строительной извести
- •3.5. Свойства строительной извести и ее применение
- •4. Магнезиальные вяжущие вещества
- •4.1. Сырье для производства магнезиальных вяжущих веществ
- •4.2. Производство каустического магнезита и каустического доломита
- •4.3. Твердение магнезиальных вяжущих веществ
- •4.4. Свойства магнезиальных вяжущих веществ
- •4.5. Применение магнезиальных вяжущих веществ
- •5. Гидравлическая известь
- •6. Портландцемент
- •6.1. Общая характеристика и вещественный состав портландцемента
- •6.2. Химический и минеральный состав клинкера
- •6.3. Сырьевые материалы для производства портландцемента
- •7. Технология производства портландцемента
- •7.1. Способы производства портландцемента
- •7.2. Добыча и транспортирование сырьевых материалов
- •7.3. Складирование сырья, добавок, топлива
- •7.4. Измельчение материалов и приготовление сырьевой смеси
- •7.5. Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера
- •7.6. Помол клинкера и добавок и получение портландцемента
- •8. Физико-химические основы схватывания и твердения портландцемента. Структура цементного теста и камня
- •8.1. Взаимодействие цемента с водой и химический состав новообразований
- •8.2. Теория твердения портландцемента
- •8.3. Формирование структуры и свойств цементного теста
- •8.3. Структура цементного камня
- •10. Стойкость портландцемента к химической коррозии
- •11. Разновидностипортландцемента
- •11.1 Быстротвердеющий и высокопрочный портландцементы
- •11.2. Портландцемент с поверхностно-активными добавками
- •11.3. Сульфатостойкий портландцемент
- •11.4. Портландцемент с умеренной экзотермией
- •11.5. Портландцемент для дорожного строительства
- •11.5. Портландцемент для производства асбестоцементных изделий
- •11.6. Белый и цветные портландцементы
- •12. Многокомпонентные цементы с природными минеральными добавками
- •12.1. Активные минеральные добавки
- •12.2. Пуццолановый портландцемент
- •12.3. Известково-пуццолановое вяжущее вещество
- •12.4. Цементы с микронаполнителями
- •12.5. Композиционные гипсовые вяжущие
- •13. Шлаковые цементы
- •13.1. Шлаки и их свойства
- •13.2. Шлакопортландцемент
- •13.3. Извсстково-шлаковое вяжущее
- •13.4. Известково-зольное вяжущее
- •13.5. Сульфатно-шлаковые вяжущие
- •14. Цементы из специальных клинкеров
- •14.1. Глиноземистый цемент
- •14.2. Расширяющиеся и напрягающие цементы
- •14.3. Сверхбыстротвердеющие цементы
- •15. Органические вяжущие вещества
- •15.1. Полимерные вяжущие
- •15.2. Битумные и дегтевые вяжущие
- •15.3. Неорганические вяжущие с добавками полимерных веществ
13.2. Шлакопортландцемент
Основная разновидность портландцемента с искусственными минеральными добавками — шлакопортландцемент (ШПЦ), получаемый путем совместного (в основном) или раздельного с последующим тщательным смешением помола клинкера, гипса и гранулированного шлака (доменного или электротермофосфорного). ШПЦ является гидравлическим вяжущим веществом, способным твердеть на воздухе и в воде.
В соответствии с ГОСТ 10178—85 содержание гранулированного шлака в ШПЦ должно быть не менее 20 и не более 80 %, причем часть шлака (до 10 % массы цемента) может быть заменена другой активной минеральной добавкой.
При затворении ШПЦ водой в первую очередь гидратируется его клинкерная часть. В результате гидратации и гидролиза клинкерных минералов раствор насыщается гидроксидом кальция, который взаимодействует с алюминатной и силикатной составляющими шлака, действуя на них как активатор, благодаря чему происходят гидролиз и гидратация шлаковой составляющей цемента с образованием гидроалюминатов, гидросиликатов кальция и их смесей различного состава. Определяющим при этом являются химико-минералогический состав шлака и степень его закристаллизованности (количество стекловидной фазы). Введение при помоле в ШПЦ гипса также оказывает активизирующее действие на шлак, ускоряя гидролиз алюминатов кальция из стекловидной фазы шлака.
Выделяющиеся в раствор алюминаты кальция вступают во взаимодействие с гипсом, образуя гидросульфоалюминат кальция, который ускоряет формирование первичного каркаса цементного камня и рост его прочности. Снижая концентрацию алюминатов в растворе, гипс является сульфатным активатором, ускоряющим гидролиз и гидратацию алюмосиликатного стекла и красталлических составляющих шлака. В процессе гидратации ШПЦ выделяется меньше извести, в связи с чем образуются гидратные новообразования меньшей основности по сравнению с портландцементным камнем.
ШПЦ выпускают трех марок: 300, 400 и 500. Выпускается также быстротвердеющий ШПЦ-400-Б марки 400, прочность при сжатии которого в 3-суточном возрасте должна быть не менее 19,6 (200) МПа (кгс/см2).
Основные требования к физико-механическим свойствам ШПЦ аналогичны требованиям к портландцементу, выпускаемому по ГОСТ 10178—85. В зависимости от вида и количества введенного в цемент шлака плотность его составляет 2,8—3 г/см3, плотность в рыхлом состоянии 0,9—1,2 г/см3, а в уплотненном—1,4—1,8 г/см3. Нормальная густота и водопотребность ШПЦ равна или несколько ниже, а водоотделение при одинаковом В/Ц выше, чем у портландцемента. Для снижения водоотделения и увеличения плотности цементного камня (повышения его водонепроницаемости) взамен шлака при помоле разрешается вводить в ШПЦ до 10 % пуццоланической добавки, улучшающей эти свойства цемента. В связи с пониженным содержанием в твердеющем цементном камне кристаллической Са(ОН)2и образованием гидратных новообразований меньшей основности ШПЦ более устойчив в пресных и минерализованных водах, чем портландцемент. Морозостойкость его несколько выше чем пуццоланового портландцемента, но применять его в зоне переменного уровня при одновременном воздействии замораживания— оттаивания не рекомендуется. В связи с пониженным тепловыделением ШПЦ эффективно применять в монолитных сооружениях, так как его объемные деформации (усадка и набухание) ниже таких деформаций портландцемента, а сцепление цементного камня со стальной арматурой и ее сохранность в железобетонных изделиях этих цементов практически одинаковые.
Применять ШПЦ при низких положительных температурах без выполнения специальных мероприятий (введение добавок, утепление поверхностей твердеющего бетона, его электропрогрев и т. д.) не рекомендуется.
При производстве быстротвердеющего ШПЦ применяют клинкер с повышенным содержанием C3S (выше 60 %) при содержании С3А 8—10% (и выше), причем сумма C3S-+C3A составляет 68—75 %, содержание шлака в быстротвердеющем ШПЦ обычно колеблется от 30 до 50 %. Тонкость помола такого цемента должна быть выше, чем портландцемента марки 400, и составляет 7—10 % остатка на сите № 008 при удельной поверхности 3500—4500 см2/г, для чего помол в основном осуществляют в сепараторных мельницах.
Применение шлака в качестве добавки при производстве ШПЦ значительно снижает себестоимость цемента. Процесс твердения ШПЦ значительно ускоряется при тепловлажностной обработке, поэтому его эффективно применять для сборных бетонных и железобетонных изделий.