Різновиди портландцементу

У цей час поряд зі звичайним портландцементом випускають велику кількість його різновидів – швидкотверднучий, пластифікований, гідрофобний і сульфатостійкий портландцементи. Ці цементи рекомендуються тільки в тих випадках, коли їхні спеціальні властивості можуть бути використані з максимальною ефективністю.

Швидкотверднучий портландцемент (БТЦ) характеризується більш інтенсивним наростанням міцності в перші 3 доби твердіння. Швидке твердіння цементу досягається за рахунок вмісту в клінкері активних мінералів

(С₃S+C₃А = 60—65 %),

а також за рахунок підвищення тонкості помелу клінкера до питомої поверхні 3500—4000 см²/м. При меленні БТЦ допускається введення активних мінеральних добавок (не більше 15%) або доменних гранульованих шлаків (до 20 % по масі цементу).

Різновид БТЦ — особливо швидкотверднучий портландцемент (ОБТЦ), виготовлений тонким здрібнюванням клінкера, що містить C₃S до 60—65 % і С₃А не більше 8 %, разом з добавкою гіпсу до питомої поверхні 4000—4500 см²/г і більше. Введення мінеральних добавок не допускається. ОБТЦ характеризується великою швидкістю твердіння й високих марок 600 і 700.

Швидкотверднучий портландцемент марок 400 і 500 доцільно застосовувати при виготовленні збірних високоміцних, звичайних і попередньо напружених залізобетонних виробів і конструкцій. Їхнє застосування скорочує тривалість тепловологісної обробки, прискорює оборотність металевих форм, а в окремих випадках навіть дозволяє відмовитися від тепловологісної обробки виробів. Вживаючи швидкотверднучий портландцемент для зведення споруд з монолітного бетону, можна значно скоротити терміни витримки конструкцій в опалубці. Крім того, його варто використовувати при ремонтних роботах і реконструкціях, де потрібне швидке наростання міцності бетону й розчину.

Пластифікований портландцемент (ППЦ) одержують меленням портландцементного клінкеру разом з гіпсом і пластифікуючими добавками СДБ у кількості 0,15-0,25 % по масі цементу. Марки цього цементу 400 і 500. Пластифікований портландцемент у порівнянні зі звичайним портландцементом надає розчинним і бетонним сумішам підвищену пластичність, морозостійкість і водонепроникність.

Застосування пластифікованими портландцементу дає можливість внаслідок збільшення рухливості бетонних сумішей і зниження їх водопотреби знизити витрати цементу в середньому на 5-8%. Пластифікований портландцемент рекомендується для готування бетонів, використовуваних у дорожньому, аеродромному й гідротехнічному будівництві.

Гідрофобний портландцемент (ГПЦ) одержують введенням при меленні портландцементного клінкера гідрофобізуючої добавки в кількості 0,1—0,3% по масі цементу. У якості гідрофобізуючої (водовідштовхувальної) добавки застосовують поверхнево-активні органічні речовини: асидол, синтетичні жирні кислоти й ін. Ці речовини утворюють на зернах цементу найтонші водовідштовхувальні плівки, що перешкоджають прониканню вологи до зерна, тому гідрофобний портландцемент навіть при тривалому зберіганні зберігає сипкість і не втрачає активності. Гідрофобні плівки цементних зерен у процесі пермішування розчинних і цементних сумішей легко віддаляються, що забезпечує нормальне схоплювання й твердіння цементу.

Гідрофобний портландцемент підвищує рухливість бетонних сумішей, що, у свою чергу приводить до збільшення водостійкості, водонепроникності й морозостійкості бетонів. Застосовують гідрофобний портландцемент у гідротехнічному, дорожньому і аеродромному будівництві, а також під час перевезення бетонних і розчинних сумішей на більші відстані.

Сульфатостійкий портландцемент (СПЦ) виготовляють тонким меленням із клінкера наступної мінеральної сполуки:

C₃S – не більше 50%,

С₃A – не більше 5%,

C₃А + C₄АF— не більше 22 %,

Мg0 — 5 %.

Введення в цемент інертних і активних мінеральних добавок не допускається. При такій мінералогічній сполуці цементу зменшується можливість утворення в цементному камені (бетоні) під дією сульфатних вод гідросульфоалюмінату кальцію - цементної бацили.

Сульфатостійкий портландцемент характеризується підвищеної сульфато-, морозо- і водостійкістю, зниженим тепловиділенням у процесі схоплення й твердіння, а також уповільненою інтенсивністю твердіння в початковий термін. Випускають його марки 400. Інші вимоги до цього цементу такі ж, як і до звичайного портландцементу.

Сульфатостійкий портландцемент застосовують для виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій зовнішніх зон гідротехнічних масивних споруд, що працюють в умовах багаторазового заморожування й відтавання в прісній або слабо мінералізованій воді.

Білий і кольоровий портландцементи виготовляють із сировинних матеріалів, що характеризуються малим вмістом оксидів, що забарвлюють (заліза, марганцю, хрому), із чистих, вапняків, мармурів і білих каолінових глин.

Білий портландцемент випускають марок 400 і 500 і за ступенем білизни розділяють на три сорти: БЦ-1, БЦ-2 і БЦ-3.

Кольорові портландцементи одержують спільним зеленням клінкера білого портландцементу зі світло- і лугостійкими пігментами (суриком, охрою, ультрамарином і ін).

Білий і кольорові цементи використовують при архітектурно-оздоблювальних роботах, для одержання фактурного шару стінових панелей, а також для виготовлення штучного мармуру й лицювальних плиток.

Портландцементи з активними мінеральними добавками

До цієї групи гідравлічних в'яжучих речовин відносять цементи, одержувані спільним меленням портландцементного клінкера й активної мінеральної добавки або ретельним змішуванням зазначених компонентів після роздільного подрібнення кожного з них.

Активні мінеральні добавки являють собою речовини, що містять в основному аморфний активний кремнезем, що легко вступає в хімічну взаємодію з гідроксидом кальцію з утворенням важкорозчинних гідросилікатів кальцію. Оскільки портландцемент у процесі твердіння виділяє гідроксид кальцію, що розчинний у воді й тому може вимиватися із цементного каменю, то наявність у складі портландцементу мінеральної добавки підвищує його водостійкість.

Активні мінеральні добавки відомі з давніх часів. Ще в древньому Римі для додання гідравлічних властивостей повітряної вапна додавали вулканічний попіл - пуцолан (названий по місцю покладів поблизу м. Поццуоли в Італії). Звідси й назвали активні добавки вулканічного походження «пуцоланічними», а цементи із цими добавками «пуцолановими».

Активні мінеральні добавки розділяють на природні (діатоміт, трепел, опока, вулканічний попіл, пемза, траси, туф) і штучні (доменні гранульовані шлаки, золи від спалювання бурих вугіль, торфу, гарячих сланців, слабо обпалені глини, відходи керамічного виробництва й ін.).

Серед цементів цієї групи розрізняють цемент із мінеральними добавками, пуцолановий портландцемент, шлакопортландцемент, сульфатостійкий портландцемент із мінеральними добавками й сульфатостійкий шлакопортландцемент.

Портландцемент із мінеральними добавками одержують шляхом спільного здрібнювання портландцементного клінкера, мінеральних добавок і гіпсу. Як добавки вводять доменні гранульовані шлаки або активні мінеральні добавки осадового походження, але не більше 20 % маси цементу. Допускається введення в цемент при його меленні пластифікуючих або гідрофобізуючих поверхнево-активних добавок не більше 0,3 % маси цементу. Схоплення цементу протікає дещо уповільнено. У ранній термін твердіння небагато вповільнюється набір міцності. Портландцемент із мінеральними добавками випускають марок 400, 500, 550 і 600.

Цей цемент успішно застосовують при готуванні бетонів замість портландцементу за винятком випадків, коли потрібна висока морозостійкість бетону.

Пуцолановим портландцементом називають гідравлічне в'яжучу речовину, одержувану спільним тонким зеленням цементного клінкера, гіпсу й активної мінеральної добавки або ретельним змішуванням цих матеріалів, подрібнених роздільно.

Вміст активних мінеральних добавок у пуцолановому портландцементі повинне становити, % по масі цементу: добавок вулканічного походження (пемза, попіл, туфи, траси), обпалених глин або паливної золи не менш 25 і не більше 40, добавок осадового походження (діатоміт, трепел, опока) - не менш 20 і не більше 30.

Пуцолановий портландцемент випускають марок 300 і 400. Колір цементу світлий; щільність у пухкому стані 800—1000, в ущільненому—1200—1600 кг/м³, водопотреба 30—38 %. Термін схоплення, тонкість помелу й рівномірність зміни об'єму пуцоланового портландцементу такі ж, як і у звичайного портландцементу.

Пуцолановий портландцемент характеризується вповільненим наростанням міцності в початковий період твердіння в порівнянні з портландцементом, виготовленим з того ж клінкера. Однак після 3-6 міс. твердіння у вологому середовищі бетони на пуцолановому портландцементі досягають тої ж міцності, що й бетони на портландцементі.

Пуцолановий портландцемент при твердінні виділяє менше теплоти, ніж портландцемент. При температурі нижче 10°С твердіння його різко вповільнюється й навіть зовсім припиняється. І навпаки, при підвищених температурах пуцолановий портландцемент твердіє більш інтенсивно, ніж портландцемент. Тому вироби з бетону на цьому цементі доцільно піддавати тепловологісній обробці в пропарювальних камерах і автоклавах.

Бетони на пуцоланових портландцементах мають більш високу водостійкість і водонепроникність, ніж на портландцементах. Однак пуцолановий портландцемент неморозостійкий, тому не рекомендується його застосовувати при зведенні конструкцій, що піддаються поперемінному заморожуванню й відтаюванні.

Пуцолановий портландцемент використовують поряд з портландцементом для виготовлення бетонних і залізобетонних виробів і конструкцій (як зборень, так і монолітних). Внаслідок підвищеної сульфатостійкості його вживають для бетонних і залізобетонних конструкцій підводних і підземних частин споруд, що піддаються впливу м'яких і сульфатних вод. Варто враховувати, що в сухих умовах експлуатації твердіння бетону на цьому цементі практично припиняється, тому протягом перших двох тижнів бетони необхідно систематично зволожувати й охороняти від висихання.

Шлакопортландцементом називають гідравлічну в'яжучу речовину, одержувану спільним подрібнюванням портландцементного клінкера й доменно гранульованих шлаків з додаванням невеликої кількості гіпсу, що вводиться для регулювання термінів схоплення й активізації твердіння шлаків. Шлакопортландцемент можна виготовляти й шляхом змішування тих же вихідних матеріалів, але здрібнених роздільно. Вміст доменно гранульованих шлаків у шлакопортландцементі повинне становити не менш 21 і не більше 60 % по масі цементу.

Шлакопортландцемент випускають марок 300, 400 і 500. Він сіруватого кольору із блакитнуватим відтінком, відрізняється від інших видів цементу тим, що містить велику кількість металевих часток, що виявляються магнітом. Щільність його в пухкому стані 1000—1300, а в ущільненому— 1400—1800 кг/м³; нормальна густота цементного тіста 26—30 %; тонкість помелу й рівномірність зміни об'єму такі ж, як і в портландцементу.

Тепловиділення шлакопортландцементу при твердінні менше, ніж у портландцементу, але він володіє більшою жаро-, водо- і сульфатостійкістю. Морозостійкість шлакопортландцементу трохи нижче.

У шлакопортландцементу в порівнянні з портландцементом трохи вповільнене наростання міцності в початковий термін твердіння. У більше віддалений термін твердіння міцність зростає й через 2—3 міс. перевершує міцність портландцементу тої ж марки. Уповільнення твердіння особливо яскраво проявляється при знижених температурах, однак це не є перешкодою до широкого застосування шлакопортландцементу, а підвищення температури при достатній вологості навколишнього середовища різко прискорює твердіння. Бетони на шлакопортландцементі, що піддаються тепловологісній обробці при 80—95 °С, набирають більш високу міцність, ніж бетони на портландцементі тої ж марки, що твердіють у тих же тепловологісних умовах.

Різновид шлакопортландцементу - швидкотверднучий шлакопортландцемент, що відрізняється від звичайного меншим змістом гранульованих доменних шлаків (не більше-50%) і більш високою тонкістю помелу. Швидкотверднучий шлакопортландцемент марки 400 характеризується інтенсивним наростанням міцності в початковий період твердіння, що особливо прискорюється в умовах тепловологісної обробки.

Шлакопортландцемент з успіхом можна застосовувати для виготовлення збірних залізобетонних виробів і конструкцій, що тверднуть у пропарювальних камерах. Доцільно використовувати шлакопортландцемент у конструкціях гарячих цехів і в гідротехнічних спорудах, що піддається сульфатній агресії. З нього, як і з пуцоланового портландцементу готують будівельні кладкові й штукатурні розчини. Не рекомендується шлакопортландцемент для конструкцій, які є під впливом попереміного заморожування й відтавання або зволоження й висушування.

Масовий випуск і широке застосування пуцоланових цементів і шлакопортландцементів можна пояснити не тільки наявністю ряду позитивних властивостей у порівнянні з портландцементом, але й меншою вартістю (приблизно на 15-20 %).

Серед сульфатостійких цементів крім сульфатостійкого портландцементу по речовинній сполуці розрізняють ще сульфатостійкий портландцемент із мінеральними добавками, сульфатостійкий шлакопортландцемент.

Сульфатостійкий портландцемент із мінеральними добавками одержують подрібненням портландцементного клінкера нормованої мінералогічної сполуки, активних мінеральних добавок і гіпсу. У цементі допускається вміст гранульованого доменного шлаку не менш 10-20 % маси цементу й активних мінеральних добавок осадового походження не менш 5-10 %.

Сульфатостійкий шлакопортландцемент — продукт, одержуваний тонким зеленням портландцементного клінкера нормованої мінералогічної сполуки, шлаків нормованого хімічного складу (не менш 21 — 60 % по масі цементу) і гіпсу.

Морозостійкість сульфатостійких цементів нижча, ніж у сульфатостійкого портландцементу, але області застосування ті ж.

Дата добавления: 2014-12-10