Шлаковые цементы

К шлаковым цементам относят гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем совместного помола доменного гранулированного шлака с щелочным или сульфатными добавками-активизаторами или тщательным смешиванием компонентов после тонкого измельчения каждого из них. В качестве щелочных добавок используют портландцемент, известь, а из сульфатных – строительный гипс, ангидрит.

Доменные шлаки. Такие шлаки образуются при выплавке чугуна в доменных печах. Они имеют до 95 % , , , т.е. по химическому составу мало отличаются от портландцемента. Однако большинство соединений этих окислов инертны и только двухкальциевый силикат ( ), входящий в состав доменных шлаков, может твердеть во влажной среде. Но твердеет он очень медленно и содержится в небольших количествах, вследствие чего медленно твердеет и доменный шлак, будучи смешанным с водой.

Кроме химического состава, на активность доменных шлаков большое влияниение оказывает их структура, которая зависит в первую очередь от скорости охлаждения расплавленного шлака. Если шлак охлаждается медленно, то минералы почти полностью кристаллизуются, образуя крупнокристаллическую структуру, что отрицательно сказывается на активности шлака. При быстром охлаждении расплавленного шлака (грануляции) его кристаллизация замедляется, причем шлак распадается на мелкие зерна, имеющие стекловидную структуру. гранулированные доменные шлаки более активны, так как химические соединения, входящие в их состав, обладают большой способностью к кристаллизации при затворении шлака водой.

Грануляции доменных шлаков осуществляется следующим способом: расплавленный шлак из ковша сливается в приемную ванну, из которой по желобу попадает на вращающийся барабан. В желоб подается в небольшом количестве вода под давлением 4–5 атм.; шлак частично охлаждается и в полутвердом виде поступает в лопастной барабан, где дробится и отбрасывается на расстояние до 2,5 м, костью охлаждаясь в воздухе. Гранулированный таким образом шлак содержит от 2 до 10 % влаги.

Шлакопортландцемент. Шлакопортландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом гранулированного доменного шлака с цементным клинкером или тщательным смешиванием указанных материалов, измельченных в отдельности.

Шлака в таком цементе может содержаться от 30 до 60 % по весу.

Для регулирования сроков схватывания при помоле добавляют до 5 % гипса.

Свойства шлакопортландцемента. Объемный вес его в его рыхлом состоянии равен 1000–1300 кг/м³, в уплотненном – 1600 кг/м³ и более; тонкость помола должна быть не менее, чем у портландцемента.

Сроки охватывания зависят от химического состава шлака и количественного соотношения между ним и клинкером. При одинаковом составе цементного клинкера шлакопортландцемент отличается от портландцемента более медленным схватыванием (начало схватывания наступает через 4–6 часов, оканчивается оно через 10–12 часов). Твердеет медленно и особенно в первые 7–10 дней. При твердении выделяет тепла меньше, чем портландцемент. При низких положительных температурах твердение его замедляется. Поэтому применяют гидротермальную обработку.

Прочность шлакопортландцемента характеризуется четырьмя марками (активностью): 200, 300, 400 и 500 (20, 30, 40 и 50 МПа).

Коррозии шлакопортландцемент подвергается значительно меньше по сравнению с портландцементом, и он не оказывает коррозирующего действия на стальную арматуру, достаточно прочно сцепляясь с ней.

Шлакопортландцемент используют для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию пресных и минерализованных вод, и для производства сборных железобетонных изделий с применением гидротермальной работки.

Сульфатно-шлаковый цемент – представляет гидравлическое вяжущее вещество, состоящее из смеси тонкоизмельченных гранулированного доменного шлака (80–85 %), гипса или ангидрита (20–15 %) и портландцементного клинкера до 5 %. Вместо портландцемента можно вводить до 2 % окиси кальция.

Изготовляют этот цемент либо путем совместного помола составляющих материалов, либо смешиванием их после измельчения каждого в отдельности.

Сульфатно-шлаковый цемент по пределу прочности при сжатии в возрасте 28 дней имеет две марки: 300 и 400. При относительно высокой прочности сульфатно-шлаковый цемент является самым дешевым из всех видов гидравлических вяжущих веществ, так как в его состав входит местное сырье – гипс (ангидрит) и шлаки: цементного клинкера в нем почти не содержится. При его производстве не требуется топлива.

Сульфатно-шлаковый цемент имеет высокую стойкость против действия сульфатных вод. В связи с этим его применяют в морских гидротехнических сооружениях и для подземных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных вод.