Пуццолановые цементы. Пуццолановый портландцемент

Глиноземистый, пуццолановый портландцемент. Цементы для строительных растворов

Выпускают цемент марок 300 и 400.
Тонкость помола и сроки схватывания пуццоланового портландцемента такие же, что и у обычного портландцемента.
При твердении пуццолапоиый портландцемент мало выделяет теплоты, поэтому медленно твердеет, особенно при пониженных температурах.
По сравнению с портландцементом пуццолановые цементы менее морозо- и воздухостойки; бетоны и растворы на пуццолановом портландцементе имеют большую усадку, низкую стойкость к попеременному увлажнению и высыханию.

Гост прочности этого цемента заметно замедляется при твердении его на воздухе.
Пониженная плотность пуццоланового портландцемента приводит к увеличенному выходу из него цементнош теста и более высокую водонепроницаемость бетонов и растворов и в этом цементе.

Пуццолановый портландцемент рекомендуется применять для массивных бетонных конструкций, постоянно находящихся во влажных условиях (под водой, в земле), а также для надземных сооружений, находящихся в условиях повышенной влажности.
Его не следует применять при зимних работах, а также для возведения сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию.

Цементы для строительных растворов (ГОСТ 25328—82) представляют собой как бы разбавленный активными и инертными добавками портландцемент.
Их получают совместным помолом клинкера портландцемента и минеральных добавок (трепел, диатомит, опока, известняк, песок, шлак), взятых примерно в равных количествах или при соотношениях до 30 % клинкера и 70 % добавки.
При измельчении могут вводиться пластификаторы. Получаемые таким путем цементы называют кладочными, их активность в среднем в 2. 3 раза меньше активности портландцемента, но вполне достаточна для кладочных и штукатурных растворов.
Марка их должна быть не ниже 200.
Важно то, что выпуск цементов для строительных растворов дает экономию цементного клинкера — самой дорогой части цемента.

Глиноземистый цемент (ГОСТ 969—77) — быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением специального клинкера.
Этот цемент не является разновидностью портландцемента, он относится к специальным цеменгам. Клинкер глиноземистого цемента получают спеканием (1300 °С) или плавлением (1400°С) сырьевой смеси, состоящей из известняка СаСОз и боксита А120з-пН20.
Клинкер этого цемента трудно измельчается, но тонкость помола должна быть высокой (при просеивании через сито № 008 проходит не менее 90% массы пробы).
Водопотребность цемента 23. 28 %. Начало схватывания наступает не ранее чем через 30 мин, конец схватывания—не позднее 12 ч с момента затворения.

Отличительные свойства глиноземистого цемента — необычно быстрое твердение, высокая прочность (если твердеет при умеренной температуре—не выше 25 °С).
Через 5. 6 ч твердения прочность достигает 30% марочной, через сутки—90%.
Марочную прочность глиноземистого цемента в отличие от портландцемента определяют не через 28, а через 3 сут после изготовления образцов.
Выпускают цемент марок 400, 500 и 600.
В связи с дефицитом боксита (алюминиевая руда) и трудностью помола клинкера глиноземистый цемент в 3. 4 раза дороже портландцемента.

Глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за сильного разогрева бетона, а также подвергать пропариванию и запариванию.
Смешивать глиноземистый цемент и портландцемент нельзя — может наступить разрушение такого смешанного цемента при твердении.

Расширяющиеся и безусадочные цементы
При твердении цементы уменьшаются в объеме — дают усадку.
В некоторых случаях требуется, чтобы цементы при твердении расширялись или хотя бы не давали усадки. Это нужно при заделке стыков сборных конструкций, при получении водонепроницаемых бетонных покрытий и плотных гидроизоляционных штукатурок.
Разработано много видов расширяющихся и безусадочных цементов.

Эффект расширения цемента при твердении основан на образовании в цементном камне гидросульфоалюминатов кальция, связывающих большое количество воды и за счет этого увеличивающих объем цементного камня, раствора и бетона.

Расширяющийся портландцемент получают совместным тонким измельчением портландцементного клинкера (58. 63%), глиноземистого клинкера (5. 7%), гипса (7. 10 %) и активной минеральной добавки (23. 28%).
Объемное расширение цемента 0,5. 1 %.
Расширяющийся портландцемент в условиях кратковременного пропаривания быстро твердеет, отличается высокой плотностью и водонепроницаемостью.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент получают смешиванием глиноземистого’цемента (70%), гипса (20%) и специально изготовленного молотого высокоосновного гидроалюмината кальция (10%).
Цемент является быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим; отличается увеличением объема при твердении, высокой плотностью и водонепроницаемостью. Впервые применен вместо свинца для зачеканки тюбингов Московского метрополитена.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГОСТ 11052—74) получают совместным тонким измельчением высокоглиноземистых клинкера или шлака и природного гипса (до 30%) или смешиванием тех же раздельно измельченных материален.
Гипсоглиноземистый цемент—быстротвердеющее гидравлическое кяжущее, расширяющееся при твердении в воде (до 1 %) и бесусадочное при твердении на воздухе.
Применяют для гидроизоляционных штукатурок, заделки стыков сборных конструкций, для получения плотных бетонов в судостроении и возведении емкостей для хранения нефтепродуктов.

Пуццолановые цементы. Пуццолановый портландцемент

Это гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки либо тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок в пуццолановом портландцементе по ГОСТ должно составлять (в % массы цемента): добавок вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы — не менее 25% и не более 40%; добавок осадочного происхождения — не менее 20% и не более 30%. Количество вводимой в состав цемента активной минеральной добавки зависит от ее активности. Чем она выше, тем меньше добавки надо вводить в состав пуццоланового портландцемента для химического связывания гидроксида кальция, образующегося в процессе гидратации клинкерной части цемента.
Пуццолановый портландцемент выпускается у нас в количестве около 5 млн. т. Для производства пуццолано-вых портландцементов применяются различные виды активных минеральных добавок. На цементных заводах Брянском, Кричевском, Броценском, Акмянском, Гиганте и др. применяется брянский трепел с активностью около 300 мг/г; Вольская опока той же активности используется на Вольских цементных заводах, а баканская опока с активностью около 250 мг/г — новороссийскими цементными заводами. Алексеевский завод потребляет местную опоку активностью около 250 мг/г, Сенгилеевский завод — местный трепел активностью около 300 мг/г. Для производства белого портландцемента на Щуровском и Таузском цементных заводах расходуют кисатибский диатомит с активностью около 300 мг/г, среднеазиатские заводы — глиеж с низкой активностью 30—50 мг/г. Вулканические туфы с активностью 50—70 мг/г применяются на дальневосточных заводах; пемзы и туфы примерно той же активности — на Закавказской группе цементных заводов, витофиры с активностью около 70 мг/г — на Семипалатинском заводе. Зола ТЭЦ используется в качестве добавки к портландцементу на Ангарском комбинате.
Технологическая схема производства пуццолановых портландцементов обычная. Она заключается в сушке активной минеральной добавки и подаче ее в установленном количестве в цементные мельницы для совместного помола с клинкером при принятой дозировке гипса. Сушка материала при температурах, не превышающих 479—573 К, заметно не влияет на активность добавок. Однако наши исследования показали, что если в трепеле есть глинистые примеси, то сушка при 873—973 К несколько повышает его активность; рациональная температура сушки для добавок вулканического происхождения должна устанавливаться на основе экспериментальных исследований.
Твердение пуццолановых портландцементов происходит в результате совокупного влияния процессов гидратации клинкерной части (клинкерных фаз) и реакций химического взаимодействия гидратных новообразований с активными компонентами добавки. В первую очередь взаимодействуют добавки с гидроксидом кальция, присутствующим в жидкой фазе твердеющей системы. Этот процесс идет, как правило, медленно. Исследования показали, что при рациональном содержании, например 30% трепела в цементе, гидроксид кальция еще полностью не будет связан с кремнеземом трепела даже примерно через год. Реакция эта протекает при твердении цемента в воде либо в сильно влажной среде; противопоказано твердение в первоначальный период на воздухе, так как возможно высыхание цементного камня, что замедлит либо даже прервет эту реакцию. В твердеющем пуццолановом портландцементе концентрация извести в жидкой фазе вследствие ее связывания активной добавкой понижается. Это способствует формированию низкоосновных гидросиликатов кальция CSH(B), с отношением С : S до 0,8, ибо, как уже отмечалось, основность гидросиликата кальция (C:S) зависит от концентрации гидроксида кальция в жидкой фазе.
При низкой концентрации извести неустойчивыми оказываются высокоосновные гидроалюминаты кальция. В результате наблюдается их переход в низкоосиовные гидроалюминаты. Возможно также, преимущественно при тепловлажностной обработке, образование гидрогранатов кальция. При повышенном содержании реакционноспособного (растворимого) глинозема в добавке и низкой ее активности возможно образование дополнительного количества С3АН6 за счет взаимодействия с гидроксидом кальция. Высокое содержание растворимого глинозема обычно характерно для глиежа, глини-та и некоторых видов вулканических туфов, что может привести к образованию дополнительного количества гидросульфоалюмипата кальция и изменению сульфатостойкости и некоторых других свойств пуццолановых портландцементов.
Пуццолановый портландцемент во многом отличается от портландцемента. Плотность его несколько меньше и равна 2,7—2,9 г/см3, поэтому при одинаковой дозировке по массе он дает больший выход раствора или бетона. Мягкие рыхлые добавки — трепел и диатомит в составе цемента увеличивают нормальную густоту цементного теста до 35% вместо 24—26%; добавки вулканического происхождения и искусственные повышают нормальную густоту в меньшей степени. Это приводит к увеличению водопотребности бетонной смеси на пуццолановых портландцементах, что несколько замедляет нарастание прочности бетона. По срокам схватывания пуццолановые цементы не отличаются от портландцемента. Поскольку реакционная способность активных добавок вулканического происхождения, а также глиежа увеличивается с дисперсностью, тонкость помола пуццоланового портландцемента с этими добавками должна быть повышенной. При использовании рыхлых пород, например трепела, удельная поверхность цемента возрастает иногда в процессе измельчения за счет дисперсности добавки, а не клинкерной части, что следует учитывать при производстве этих цементов.
Пуццолановые портландцемента отличаются несколько замедленным твердением при нормальной температуре в первые сроки и при испытании в растворах пластичной консистенции не достигают показателей прочности на сжатие, характерных для исходных портландцементов к 28-ми суткам. При твердении во влажных условиях или в воде прочность пуццоланового портландцемента во времени повышается и превышает прочность исходного портландцемента не только на изгиб, но и на сжатие. Наши исследования показали, что при активном клинкере, рациональном содержании добавки и гипса и особенно при весьма топком помоле можно существенно повысить прочность цемента.
Для нормального роста прочности необходимо обеспечить высокую влажность среды в начальный период твердения цемента, после чего он может твердеть на воздухе, рост прочности при этом будет меньше. По воздухостоикости он уступает портландцементу. Падение температуры примерно ниже 283 К резко замедляет скорость его твердения, что вызывает необходимость в искусственном обогреве. Пропаривание ускоряет твердение бетонов на пуццолановых портландцементах, однако если в последующем бетон будет твердеть во влажных условиях или в воде, целесообразно применять тепловлажностную обработку.
Образующиеся в результате химического связывания гидроксида кальция набухшие гидросиликаты кальция заполняют микропоры в растворах и бетонах, что вызывает уплотнение их структуры и придает им водонепроницаемость. Тем самым в значительной степени устраняется возможность выщелачивания свободной извести под напором воды.
Пуццолановые портландцементы обладают повышенной связующей способностью, придают растворным и бетонным смесям большую пластичность и соответственно удобообрабатываемость, не отличаются от портландцемента по показателям сцепления с арматурой в железобетоне. Водоотделение в цементных растворах и бетонах заметно уменьшается при мягких добавках (трепеле и др.). При гидратации пуццолановых портландцементов наблюдается меньшее тепловыделение, чем у портландцемента; замена 30—40% клинкера добавкой вызывает уменьшение экзотермии, но непропорционально количеству добавки, так как при равномерном распределении ее частиц в цементе клинкерные зерна раздвигаются, что содействует более глубокой их гидратации. Тепловыделение зависит от химико-минералогического состава исходного клинкера, активности добавки и тонкости помола цемента. Поэтому количество тепла, выделяющегося при гидратации пуццолановых портландцементов, не поддается хотя бы примерному предварительному расчету и должно устанавливаться экспериментальным путем. Пуццолановые портландцементы отличаются повышенной усадкой, которая, так же как и тепловыделение, зависит от ряда факторов. Заметное увеличение усадки связано с повышением водопотребности при применении мягких рыхлых добавок — трепела и др.
Пуццолановые портландцементы характеризуются большей способностью к пластической деформации во влажных условиях при постоянной температуре, чем портландцемент, причем бетоны на этих цементах отличаются высокой трещиностойкостью, что особенно ценно для массивных бетонных гидротехнических сооружений. Пуццолановые портландцементы придают растворам и бетонам несколько пониженную морозостойкость, в особенности, когда многократным (более 100 циклов) попеременным замораживанием и оттаиванием испытывают еще недостаточно прочный оаствоп или бетон в ранние сроки твердения. При применении пуццолановых портландцементов, в которых содержатся активные минеральные добавки с плотной структурой, не увеличивающие водопотребность бетона, морозостойкость понижается менее заметно. Это происходит тогда, когда мороз воздействует на длительно твердевший бетон с уже повышенной плотностью и прочностью, например шестимесячного срока твердения.
Пуццолановый портландцемент выпускается марок 300, 400 и применяется главным образом в сооружениях, подвергающихся воздействию пресных вод: в подводных конструкциях при строительстве речных гидротехнических сооружений (порты, каналы, плотины, шлюзы и т. п.); в водопроводных сооружениях; при строительствве туннелей и других подземных сооружений, при проходке шахт и т. п.; при кладке фундаментов и подвалов гражданских и промышленных зданий. Поскольку пуццолановый портландцемент отличается пониженной воздухопроницаемостью, нецелесообразно применять его для надземных железобетонных сооружений в условиях воздушного твердения. Быстрое высыхание цемента может приостановить его твердение и вызвать сильные усадочные явления. Нельзя использовать пуццолановый портландцемент для частей сооружений, находящихся в зоне переменного действия воды и подвергающихся постоянному увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию.
Одно из важных свойств пуццолановых портландцементов — повышенная сульфатостойкостъ из-за незначительного содержания несвязанного гидроксида кальция и повышенной водонепроницаемости. Зольные цементы. Зольные цементы являются разновидностью пуццолановых портландцементов, регламентируемых действующим ТУ. Их получают совместным помолом либо смешением портлаидцементного клинкера и золы-унос при небольшой добавке гипса. Зола-унос является попутным продуктом сжигания некоторых видов твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливается электрофильтрами и другими устройствами. Ее частицы бывают грубо- и тонкодисперсными и могут содержать небольшие количества несгоревшего топлива, являющегося вредным компонентом. Золы-унос разделяются на кислые и основные. Зола-унос по составу приближается к обожженной глине с разным содержанием глинозема и оксидов железа и отличается значительным содержанием почти шаровидных частиц стекла, а также кварца, муллита и др. В зависимости от вида сжигаемого топлива и других условий активность зол-уноса значительно колеблется, но некоторые их виды обладают хорошими гидравлическими свойствами.
ГОСТ на портландцемент с минеральными добавками допускает содержание в составе цемента до 15% золы-уноса. Количество же ее в составе зольного цемента регламентируется установленными нормами на пуццолановый портландцемент в пределах 25—40%. Золу-уноса часто применяют при приготовлении бетонных смесей в качестве компонента обычного, а также гидротехнического бетона, причем установлено, что введение в бетонную смесь 20—25% золы-уноса обусловливает почти соответствующую экономию цемента при сохранении прочности бетона. Весьма эффективна тепловлажпостиая обработка зольного цемента (бетона). Пониженная водопотребность зольных цементов способствует повышению водонепроницаемости и в большинстве случаев также сульфатостойкости бетона. Выявилось, что новые гидратные фазы, образовавшиеся в результате химического взаимодействия портландцемента с золой, относительно быстро карбонизируются, что повышает прочность цементного камня. Продукты гидратации новных зол-унос образуются по обычной для портландцемента схеме и содержат эттрингит, портлаидит и соответствующее количество геля С—S—Н. В современных условиях, когда необходимы малоэнергоемкие технологии, производство и применение зольных цементов весьма целесообразно.

Читать еще: Звукоизоляция для пазогребневых плит и газобетонных блоков: новое решение

Пуццолановый цемент

Пуццолановый цемент – один из распространенных типов вяжущих веществ. Другое его название – портландцемент с пуццоланой. От традиционного портландцемента данная смесь отличается более медленным процессом нарастания прочности на первоначальных этапах твердения.

Пуццолановый цемент чувствителен к перепадам внешней температуры в процессе затвердевания. Если нужно, чтобы схватывание и затвердевание протекали медленно, работы с цементной смесью следует проводить в пределах 10-12 градусов по Цельсию. При температуре 5 градусов по Цельсию данные процессы практически полностью затормаживаются. Это делает затруднительным использование пуццоланового цемента на улице в холодное время года.

При более высокой температуре процесс схватывания и затвердевания цементной смеси ускоряется в разы, в том числе, по сравнению с традиционным портландцементом. Поэтому изделия и объекты, сооруженные из пуццолановой смеси, для достижения лучшего эффекта нужно подвергать тепловой обработке электричеством или паром при температуре 85-95 градусов по Цельсию.

Процесс изготовления

Для выпуска пуццолановой цементной смеси требуется цементный завод, имеющий полный технологический цикл, т.е., завод, на котором изготавливают портландцементный клинкер. Такие промышленные объекты отличаются от объектов, занимающихся исключительно выработкой портландцемента, поскольку имеют помолочное отделение, в котором можно раздробить и просушить добавки.

В качестве добавок заводами, чаще всего, используется местное сырье, поэтому название «пуццолановый» достаточно условно. Чаще всего в роли добавок выступают природные минеральные элементы – диатомит, трепел, глиеж, реже – побочная продукция от энергетического производства.

После сушки и раздробления, добавки подаются в специальный бункер, расположенный перед мельницей. Через дозатор они попадают в мельницу, где соединяются и перемалываются вместе с гипсом и клинкером. Отдельный помол клинкера и добавок не выгоден, поскольку сложно достичь их хорошего смешения и получить однородную массу.

Особенности пуццоланового цемента

Материал имеет следующие преимущества:

при одинаковом расходе по массе, пуццолановая смесь дает больший объем раствора или бетона, по сравнению с другими видами смесей.
высокие связующие способности;
простота в обработке;
отличная сцепляемость с железобетонной арматурой;
устойчивость к появлению трещин.

К недостаткам можно отнести:

снижение активности при долгом хранении;
расход воды при затворении больше, чем у других видов цементных смесей.

Применение

Пуццолановый цемент применяется при возведении подводных и подземных объектов из бетона или железобетона, подвергающихся воздействию вод (сульфатных, пресных). Материал незаменим для строительства конструкций, находящихся в среде с постоянно повышенной влажностью. Кроме того, может использоваться для внутримассивного бетона гидротехнических объектов.

Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют

Необходимость строительства прочных зданий в самых сложных условиях эксплуатации побуждает изобретать стройматериалы с особенными свойствами. Пуццолановый портландцемент — материал, который при высокой влажности не только не подвергается коррозии, но и наоборот — улучшает свои параметры.

Что такое пуццолановый портландцемент

Основные компоненты материала: прошедшая предварительную обработку смесь глины и известняка — цементный клинкер; рыхлые вулканические породы и мелко перемолотый гипс. Для создания однородного состава все компоненты предварительно должны быть тщательно измельчены.

Пуццолановый портландцемент совмещает ряд уникальных качеств. Важная особенность — высокие эксплуатационные свойства во влажной среде. При заливке этого цемента в конструкциях, предполагающих присутствие воды, прочность материала возрастает. Такие качества делают материал незаменимым в строительной отрасли.

Технические характеристики по ГОСТ

Государственные стандарты устанавливают требования к составу, прочности, скорости отвердевания пуццоланового портландцемента. Соответствие всех характеристик, указанным в ГОСТе параметрам, обязательно соблюдать при производстве и дальнейшей реализации готовой продукции.

Технические характеристики пуццоланового портландцемента

Объемный вес, уплотненный материал

от 1200 до 1600 кг/м3

Объемный вес, рыхлый материал

от 800 до 1000 кг/м3

Прочность сжатия (в зависимости от марки)

от 42,5 до 62,5МПа

Тонкость помола (сито №008)

Достижение максимальной прочности

Срок хранения на сухом складе

Необходимо, чтобы цемент сохранял эксплуатационные характеристики в течение всего срока хранения. Для этого в местах хранения материала следует принимать соответствующие защитные меры. Основные требования: обезопасить цемент от загрязнений и влаги, а также от смешивания с другими марками.

Состав пуццоланового цемента

Согласно технологии производства, закрепленной в ГОСТ, состав цемента должен быть следующим:

портландцементный клинкер — до 80%;
добавки — в зависимости от степени активности, — от 20 до 35%;
дополнительные присадки — до 5%.

Одним из важных элементов является гипс. Он регулирует скорость схватывания конечного состава. Его доля должна быть не более, чем 3,5% от общей массы.

В качестве активных добавок применяются вещества вулканического происхождения, обожженный сланец, кремнезем, топливная зола, глина, доменный шлак, известь, пемза. Процентное содержание добавки зависит от степени активности конкретного вещества. Составляющие естественного происхождения влияют на технические свойства конечной смеси. Они повышают такие характеристики, как теплостойкость и сопротивление влаге. Их применение оправдано невысокой стоимостью. При добавлении таких компонентов происходит уменьшение цены конечного продукта на 10-15%.

Оксид кальция обеспечивает повышение скорости отверждения портландцемента, но снижает водостойкость.

Процесс производства цемента

При промышленном производстве применяются два способа: сухой и мокрый. Методы определяются технологией получения портландцементного клинкера. Сырьем для его изготовления служат глина и известь в соотношении 1:3.

При мокром способе производства измельченную смесь извести с глиной заливают водой и отстаивают. Получившийся состав перемешивают до достижения наибольшей возможной однородности. Следующая стадия — определение и корректировка содержания компонентов. Затем состав поступает в печь. После обжига портландцементный клинкер получают в виде крупных гранул от 5 до 20 мм в диаметре. На следующем этапе гранулы измельчают и перемешивают с другими составляющими.

При сухом способе изготовления все компоненты в первую очередь направляют в сушильный барабан. Далее следует технологическая операция — дробление в мельнице. Здесь помол можно производить как до смешения — каждый компонент отдельно; так и после — вместе.

Допустимо применять сушильно-помольные агрегаты. В них процессы сушки и измельчения происходят одновременно. Подобное оборудование часто используют на крупных стройках для совместного измельчения клинкера и добавок. Это позволяет менять характеристики цемента непосредственно рядом с местом использования, а значит создавать материалы со свойствами подобранными под конкретные строительные задачи.

Достоинства и недостатки

Бетоны на основе пуццоланового портландцемента обладают увеличенной водонепроницаемостью. Это обусловлено особенностями структуры и состава материала: набуханием гелеобразных компонентов, гидратацией минералов, связыванием гидравлической составляющей в водном растворе Ca(OH)2.

Читать еще: Срок службы шлакоблочного дома 1949 года с деревянными перекрытиями

Готовые конструкции из данного вида цемента отличаются высокой пластичностью. В результате повышается устойчивость к образованию трещин и проявляется высокая степень обрабатываемости.

За счет пуццолановых добавок материал обладает большей рыхлостью, по сравнению с другими видами цемента. Его плотность составляет около 2,8 г/см3, поэтому при одинаковой массе в сухом состоянии, пуццолановый портландцемент отличается повышенным выходом готового бетона или раствора.

Недостатки пуццоланового портландцемента:

пониженная морозостойкость;
невысокая воздухостойкость;
большая усадка;
замедленное отвердевание и упрочнение;
увеличенная потребность в воде.

Многочисленные плюсы материала компенсируют его негативные качества. Он незаменим при высоких требованиях к прочности строительных сооружений.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент (ГОСТ 22266-76)

Получают путем совместного помола цементного клинкера нормированного минералогического состава, необходимого количества гипса и активной минеральной добавки вулканического (25. 40 % от массы цемента) или осадочного (20. 30 %) происхождения. Пуццолановый портландцемент хорошо твердеет в воде и во влажных условиях. Растворные смеси, изготовленные на этом цементе, не дают высолов и отличаются повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью. Применяют пуццолановый портландцемент преимущественно в гидротехническом строительстве и при облицовке плавательных бассейнов, где плоскости подвержены воздействию морской воды.

Рекомендуемые области применения цементов

а) для монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций где не используются специальные свойства этих цементов ( быстрое твердение, высокая марка);

б) для конструкций подвергающихся действию агрессивных сред, со степенью агрессивности, превышающих установленные нормы

Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся систематическому переменному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию ( в пресной воде).

Для обычных монолитных бетонных и железобетонных конструкций

Для обычных монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Для бетонирования в отдаленных районах в случае необходимости длительного транспортирования и хранения цемента.

Для производства обычных и предварительно напряженных сборных бетонных и железобетонных конструкций. При применении тепловлажностной обработки предварительно экспериментально должен быть установлен рациональный режим.

Для обычных и пластифицированных строительных растворов.

Для облицовочного слоя крупных панелей, блоков, штукатурных покрытий. Для архитектурно-отделочных работ в виде растворов, бетонов и побелок.

Для изготовления строительных изделий и конструкций, дорожных знаков, элементов ограждений, скульптур и т.п.

Для производства цветных асбестоцементных изделий. Для изготовления цементных красок.

При марке цемента 300 и выше для производства сборных бетонных и железобетонных конструкций с применением тепловлажностной обработки. Для бетонных и железобетонных надземных, и так же подземных и подводных конструкций.

Для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений и для массивных фундаментов промышленных конструкций и оборудования.

Для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию агрессивных сред, с учетом норм агрессивной среды и указаний по защите строительных конструкций от коррозии. Для строительных растворов

Для производства бетонных и железобетонных работ в жаркую и сухую погоду без тщательного соблюдения влажностного режима твердения.

Для производства бетонных и железобетонных работ при температуре ниже + 10 С без специальных мер по ускорению твердения бетона.

Для монолитных и сборных железобетонных конструкций, где не используется быстрое твердение этого цемента.

Без предварительной эксперементальной проверки для бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическому замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию

Для бетонных и железобетонных надземных конструкций, находящихся в условиях повышенной влажности.

Для бетонных и железобетонных надземных, а так же подземных и подводных конструкций с учетом норм агрессивности среды

Для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций, где не используются специальные свойства этих цементов (быстрое твердение, высокая марка)

Для конструкций подвергающихся действию агрессивных сред со степенью агрессивности, превышающей установленные нормы.

Для строительных растворов

Для получения расширяющихся и безусадочных бетонов и растворов и заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций.

Для производства железобетонных изделий и конструкций при кратковременном пропаривании.

Аналогично портландцементу и шлакопортландцементу соответсвующей марки

Для изготовления строительных изделий и конструкций с применением автоклавной обработки.

При работе конструкций в эксплутационных условиях при температуре выше + 100 С.

Для бетонных и железобетонных конструкций при необходимости получения высокой прочности бетона в короткие сроки твердения при температуре твердеющего бетона + 25 С, а так же при систематическом попеременном замораживании и оттаивании или увлажнении и высыхании.

Для жароупорных и некоторых химически стойких бетонов. Для получения различных видов расширяющихся цементов. Для бетонных и железобетонных конструкций подвергающихся при температуре + 25 С воздействию сульфатных вод или сернистого газа.

Для зимнего бетонирования тонкостенных конструкций.

Для аварийных и ремонтных работ.

В качестве добавки к портландцементу для получения быстросхватывающихся строительных растворов при условии предварительной проверки получаемых растворов.

Для надземных, подземных и подводных бетонных и железобетонных конструкций, в которых в результате тепловыделения цемента в начальные сроки твердения или в результате нагрева, по различным причинам и последующие сроки твердения температура бетона может поднятся выше +25 С.

В массивном бетоне

Для зачеканки и гидроизоляции тюбингов, раструбных труб и замоноличивания стыков железобетонных конструкций.

Для заделки фундаментных болтов в бетонных и железобетонных конструкциях, подливки под машины и т.д.

В сооружениях, хотя бы временно находящихся в условиях недостаточной влажности.

В случаях когда не используются специальные свойства этого цемента.

Для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, гидроизоляционных штукатурок и заделки стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций.

При работе конструкций при эксплуатационных условиях при температуре выше + 80 С.

Для изготовления напорных труб, резервуаров и дорожных покрытий.

Для омоноличивания и усиления конструкций

В тех случаях, что и для других расширяющихся цементов.

В случаях когда не используются особые свойства этого цемента.

При работе конструкций при эксплуатационных условиях при температуре выше + 80 С.

Пуццолана в цементе: что это?

Для строительства объектов жилищного, промышленного, сельскохозяйственного назначения, работающих в условиях повышенной влажности, применяются различные виды пуццолановых цементов, состоящих из искусственного вяжущего вещества — клинкера с присоединением природных добавок. Рассмотрим основные преимущества, недостатки и способы использования этой смеси.

Состав, виды и сферы применения

Что такое цемент с пуццоланой? Ответ прост – это гидравлическое вяжущее вещество, вырабатываемое путём перемалывания клинкера (до 80%) с добавками высокой активности (до 40%), плюс незначительное количество алебастра (не более 3,5%).

Общий ежегодный выпуск такого цемента в России достиг 5 млн т. Природные добавки вулканического (пепел, пемза) и осадочного начала (трепел, опока), а также известь, обожжённая глина, доменный шлак в составе цемента разъясняют, что такое пуццолана. Количество этих веществ в данном соединении пропорционально их свойствам и составу. Чем выше активность добавки, тем ниже процент содержания её в изделии.

В зависимости от содержания ингредиентов производят следующие виды изделия:

пуццолановый;
известково-глинитный;
известково-зольный.

Пуццолановый цемент — это самый массовый из всех перечисленных материалов, применяемых в строительстве гидротехнических сооружений (шлюзы, каналы, порты), подземных коммуникаций (метро, туннели), устройстве подвалов, фундаментов и в других аналогичных местах, где есть взаимодействие с пресными и сульфатными водами.

Не следует использовать этот строительный материал из-за низкой воздухостойкости при монтаже надземных конструкций из бетона, находящихся в естественных условиях, которые могут привести к прекращению его твердения и породить оседание части сооружения.

Пуццолановый цемент имеет слабую устойчивость к попеременному воздействию оттаивания и замораживания, высыхания и увлажнения, что ограничивает сферу его применения.

Не рекомендуется готовить бетонную смесь из этого цемента при температуре от 0° C и ниже вследствие низкой морозостойкости.

Технические показатели

По ГОСТ 31108–2003 пуццолановый портландцемент имеет следующие характеристики, приведённые в таблице:

№	Наименование свойств	Количество	Примечание
1	Активных добавок (%)	20–40
2	Плотность (г/см³)	2,7–2,9
3	Срок хранения (месяц)	6	В сухом помещении
4	Прочность на сжатие (МПа)	42,5–62,5	По истечении 28 суток
5	Время схватывания начало /конец (час:мин)	0:45/12:00
6	Прочность на изгиб (МПа)	6,8	После 28 суток
7	Густота цементного теста (%)	28–35
8	Объёмный вес (кг/м³)	800–1000	В рыхлом состоянии
9	Удельный вес (кгс/м³)	2,7–2,9
10	Объёмный вес (кг/м³)	1200–1600	В уплотнённом виде
11	Тонкость помола на сите №008 (%)	До 10

Достоинства и недостатки

Пуццолановые цементы отличаются рядом преимуществ перед обычными строительными смесями:

высоким уровнем соединения с металлической арматурой в железобетонных конструкциях;
отсутствием большого количества трещин в готовых изделиях;
долговечностью сооружений, построенных с их применением;
выходом большего количества раствора, бетона;
лёгкостью обработки и получением более гладкой поверхности изделий;
устойчивостью к пресным и минерализованным водам при уплотнении;
быстрым схватыванием;
превышает прочность обычного бетона при автоклавном изготовлении конструкций;
себестоимость массового производства значительно ниже.

Недостатками такого цемента являются:

низкая воздухостойкость;
большие потребности в воде во время приготовления растворов;
меньшие сроки хранения, а как следствие – понижение прочностных характеристик;
слабая устойчивость к воздействию низких температур и перепадам влажности.

Подведём итоги. Пуццолановые цементы, несмотря на мелкие недостатки, имеют значительные преимущества, которые делают их незаменимыми при строительстве гидротехнических, подземных, иных конструкций, требующих высокой прочности и противодействия повышенной влажности.

Пуццолановые цементы. Пуццолановый портландцемент

Общая характеристика. Пуццолановым портландцементом называют вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера нормированного минерального состава (ГОСТ 22266—76 с изм.), кислой активной минеральной добавки (ГОСТ 21-9-81) и двуводного гипса (ГОСТ 4013—82). Содержание трехкальциевого алюмината в клинкере для производства этого цемента должно быть не более 8 %

В этом цементе допускается следующее содержание активных минеральных добавок: осадочного происхождения— не менее 21 и не более 30%; вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы — не менее 25 и не более 40 %.

Гипс вводят в пуццолановый портландцемент для регулирования сроков схватывания. Содержание его зависит от качества портландцементного клинкера и не должно превышать 3,5 % в пересчете на S03.

Для пуццоланового портландцемента целесообразнее всего применять кислые минеральные добавки повышенной активности. Использование малоактивных добавок вызывает необходимость увеличения их содержания в цементе для полного связывания выделяющейся при гидратации клинкера Са(ОН)2. В ряде случаев это нежелательно, так как неизбежно значительное снижение прочности пуццолаиового портландцемента, особенно в первые сроки твердения.

При помоле пуццоланового портландцемента, по соглашению между поставщиком и потребителем, допускается введение пластифицирующей или гидрофобизирую-щей добавки.

Пуццолановый портландцемент изготовляют обычно на цементных заводах с полным технологическим циклом, т.е. там, где получают портландцементный клинкер. Такие заводы отличаются от заводов, вырабатывающих портландцемент, наличием в цехе помола отделения, предназначаемого для дробления и сушки добавок.

Читать еще: Какой цемент выбрать? Обзор видов и основных характеристик

После дробления и сушки активные минеральные добавки подают в отдельный бункер перед мельницей. Отсюда они через дозатор-питатель поступают в мельницу, где размалываются совместно с клинкером и гипсом. При этом производительность многокамерных шаровых мельниц вследствие более легкойразмалываемости гидравлических добавок осадочного происхождения обычно на 5—10 % выше, чем при помоле портландцемента. Раздельный помол клинкера и добавок менее выгоден, так как трудно добиться их хорошего смешения и получить однородный продукт.

Учитывая, что перевозить портландцементиый клинкер и немолотые активные (гидравлические) добавки удобнее и дешевле, чем готовый цемент, в местах значительного потребления пуццоланового портландцемента (например, на строительстве крупных гидротехнических сооружений) часто экономически целесообразно организовывать его производство на специальных дробилы-ю-помольных установках. Иногда при этом используют местные активные добавки, что позволяет дополнительно снизить стоимость готового цемента.

Так как многие активные минеральные добавки (особенно диатомиты, трепелы) отличаются высокой влажностью и вязкостью, их следует дробить в молотковых самоочищающихся дробилках. Для дробления мягких добавок с высокой влажностью применяют также валковые дробилки с зубчатыми или рифлеными валками; Для дробления более плотных материалов — щековые и молотковые дробилки. Минеральные добавки измельчают до кусков размером не более 10—15 мм при одновременной их сушке в дробилке дымовыми газами. Мелкокусковые материалы сушат в аппаратах, работающих по принципу псевдоожиженного слоя и характеризующихся высокой эффективностью, или в менее экономичных сушильных барабанах. Клинкер и гипс дробят на тех же установках, что и при изготовлении портландцемента.

После дробления клинкер, минеральную добавку и гипс направляют в соответствующие расходные бункера, откуда в строго установленном соотношении они равномерно и непрерывно поступают в шаровую мельницу. Для помола применяют обычно трубные мельницы, работающие по открытому или замкнутому циклу. Для ускорения процесса помола цемента можно вводить не более 1 % специальных добавок (поверхностно-активные, уголь и др.), не ухудшающих качество цемента. Пуццолановый портландцемент размалывают до остатка на сите № 008 не менее 85 %

При схватывании и твердении пуццоланового портландцемента протекают процессы гидратации клинкерной составляющей и взаимодействия продуктов гидратации с активной минеральной добавкой. В начальный период преимущественное развитие получают гидролиз и гидратация клинкерных зерен. В результате этих первичных процессов образуются гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция.

Наличие активной пуццолановой добавки качественно не меняет характера взаимодействия клинкерных минералов с водой. Однако скорость гидролиза и гидратации C3S, C2S и других минералов возрастает. Это объясняется прежде всего тем, что в тесте из пуццоланового портландцемента на единицу массы клинкера приходится больше воды, чем в тесте из портландцемента. Таким образом происходит более быстрая гидратация зерен клинкера. Кроме того, активная добавка, связывая гид-роксид кальция в нерастворимые соединения, снижает его концентрацию в водном растворе твердеющей цементной массы и тем ускоряет гидролиз содержащихся в клинкере силикатов кальция.

Реакции между продуктами гидратации клинкера и активными компонентами гидравлической добавки — вторичные процессы. Они заключаются прежде всего во взаимодействии Са(ОН)

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 393 ;

Пуццолановые портландцементы

Пуццолановый портландцемент – гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок (20…50 %) и природного гипса. Гипса должно быть столько, чтобы содержание SO₃ в цементе не превышает 3,5 %.

Необходимость введения в цемент минеральных добавок объясняется тем, что при твердении обычного портландцемента образуется свободная гидратная известь Са(ОН)₂, которая снижает устойчивость цементного камня в проточных напорных и слабоминерализованных водах. Для нейтрализации (снижения количества) гидратной извести вводят активные добавки, содержащие активную (растворимую) форму кремнезема (SiО₂), который при взаимодействии с Са(ОН)₂ образует нерастворимые гидросиликаты кальция (СаО∙SiO₂∙nH₂O):

Аналогичная реакция проходит при взаимодействии активного глинозема с Са(ОН)₂.

Частицы активной добавки при взаимодействии с Са(ОН)₂, во влажной среде набухают, что вызывает уплотнение бетона и его водонепроницаемость. Кроме того, пуццолановый портландцемент является сульфатостойким, поскольку содержание трехкальциевого алюмината С₃А (СаО×Аℓ₂О₃) в клинкере, используемом для получения этого цемента, ограничено до 8 %.

Активные добавки по происхождению делят на природные и искусственные, а по химическому составу – на кислые (М

Активность добавок определяют по поглощению извести из известкового раствора (мг CaO на 1 г добавки):

− у диатомитов, трепелов и опок – 150…400;

− вулканических пеплов, пемзы, туфа – 50…150;

− обожженных глин, топливных шлаков и зол – 50…100.

Добавки с меньшей активностью относятся к инертным.

Активные минеральные добавки известны с давнего времени. Еще в Древнем Риме для придания гидравлических свойств воздушной извести, к ней добавляли измельченный слабообожженный керамический бой, а позже – вулканический пепел, который добывали вблизи г. Пуццоли (отсюда и появился термин “пуццоланы”).

Допустимое количество применяемых добавок в различных цементах приведено в табл. 4.2.

Водопоребность пуццоланового портландцемента зависит от вида добавки. При использовании мягких пористых диатомитов количество воды для получения теста нормальной густоты составляет 30…40 % (у обычного портландцемента – 22…30 %). Повышенный расход воды вызывает необходимость увеличивать расход пуццоланового портландцемента на 15…20 % по сравнению с портландцементом той же марки для сохранения требуемой прочности бетона.

Кроме того, большая водопотребность влечет за собой понижение морозостойкости. Однако плотность и водонепроницаемость бетонов на пуццолановом портландцементе выше плотности и водонепроницаемости бетонов на портландцементе. Это объясняется набуханием минеральной добавки при твердении бетона в воде, что уплотняет бетон. Отсюда следует, что для твердения пуццоланового портландцемента нужно создавать влажные условия твердения.

При твердении на воздухе пуццолановый портландцемент дает большие усадочные деформации, наблюдается снижение прочности.

Пуццолановый портландцемент твердеет медленнее, чем портландцемент: в начальные сроки он обладает меньшей прочностью, чем портландцемент той же марки. Однако в дальнейшем прочность пуццоланового портландцемента становится равной и даже превышает его прочность, причем чем активнее добавка, тем в более короткий срок это происходит.

При понижении температуры твердение пуццоланового портландцемента замедляется сильнее, чем твердение портландцемента. Повышение же температуры при достаточной влажности приводит к более интенсивному твердению по сравнению с портландцементом.

При твердении пуццолановогоо портландцемента выделяется меньше тепла, что позволяет использовать его для сооружений массивных бетонных конструкций.

При длительном хранении активность пуццоланового портландцемента снижается быстрее, чем обычного портландцемента вследствие большей гигроскопичности активных минеральных добавок.

Сроки схватывания пуццоланового портландцемента такие же, как и сроки схватывания портландцемента.

Портландцемент выпускается марок 300 и 400. Его применяют для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию пресных и сульфатных вод. Его применяют также для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений. Его можно использовать для конструкций и растворов, находящихся в условиях повышенной влажности.

Вследствие пониженной морозостойкости и воздухостойкости пуццолановый портландцемент не рекомендуется применять в наземных бетонных и железобетонных кнструкциях в условиях воздушного твердения. Не рекомендуется также применять этот цемент для тех частей сооружения, которые находятся на переменном уровне воды: в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания.

Пуццолановый портландцемент применяют для подводных и подземных элементов сооружений, а также для элементов, работающих в слабоагрессивной среде. Пуццолановый портландцемент не рекомендуется хранить на складах длительное время, так как он утрачивает активность быстрее, чем обычный цемент.

Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; Нарушение авторского права страницы

Пуццолановые цементы. Пуццолановый портландцемент

Главное меню

Главная
Статьи
- Материалы
- Оборудование
- Тематическая подборка
Книги
ГОСТы
Студенту ПСК
Еще полезное
Связаться с нами

Смотрите также

Пуццолановый портландцемент

Подробности Создано 09.05.2011 16:34 Обновлено 09.05.2011 18:41 Автор: Admin

Получают путем совместного помола клинкера портландцемента с активными минеральными добавками. Количество этих добавок зависит от происхождения. В случае если используют добавки осадочного происхождения (например, диатомиты тикепелы, опоки, глиежи), то количество их колеблется в пределах 20-30 % от массы цемента, если же вулканического (например, вулканические пеплы, туфы, пемзы, трассы и др.), то содержание их находится в пределах 25-40 %.
Содержание гипса для регулирования сроков схватывания не должно превышать в этом цементе более 3 % считая на SО₃.
Гидравлические добавки по своему составу представляют в основном активный кремнезем SiО₂, который предназначен для связывания гидроксида кальция, образующегося в процессе твердения цемента, в водонерастворимый гидросиликат кальция по реакции Са(ОН)₂ + SiО₂ = CaO·SiО₂·H₂О.
Естественно, введение гидравлической добавки в цемент накладывает отпечаток на свойства пуццоланового портландцемента по сравнению собычным портландцементом.
1. Из-за невысокой плотности добавки насыпная плотность p_ср, у пуццоланового портландцемента колеблется от 800 до 1 000 кг/м 3 , в то время как у портландцемента эта величина составляет 1 100—1 300 кг/м 3 . Следовательно, при прочих равных условиях с портландцементом объем цементного теста в бетоне на пуццолановом портландцементе будет больше, что создает предпосылки к получению более плотных и менее проницаемых для воды бетонов.
2. Водопотребность пуццоланового цемента составляет 30-40 %, что выше, чем у портландцемента (25-30 %). Повышенная водопотребность объясняется высокоразвитой удельной поверхностью добавки из-за ее высокой внутренней пористости.
3. Сроки схватывания такие же, как у портландцемента.
4. Равномерность изменения объема цемента при твердении у пуццоланового цемента происходит более равномерно из-за синтеза дополнительных гидросиликатов, образование которых понижает температуру твердения теста.
5. Усадка — больше в 1,49 раза и набухание также больше, чем у портландцемента.
6. Прочность ниже, т. к. в первые сроки твердения, до месячного возраста, гидравлическая добавка вступает медленно во взаимодействие с гидролитической известью и ведет себя как инертная. Поэтому для получения одинаковой с портландцементом марки при производстве пуццоланового цемента клинкер портландцемента берется на марку выше. К году твердения картина резко меняется, прочность пуццоланового портландцемента гораздо выше, чем у портландцемента, примерно в два раза. Он более чувствителен при твердении к температуре окружающей среды. При температуре 10-12 °С он сильно замедляет скорость твердения и уже при +5 °С он практически не твердеет. И наоборот, при повышении температуры рост прочности идет более интенсивно, чем у портландцемента. Так, например, после пропаривания по стандартной технологии пуццолановый портландцемент показывает прочность за 16—18 ч обработки, равную марочной. Это объясняется опять-таки синтезом гидросиликатов при взаимодействии с гидролитической известью. Промышленностью выпускается пуццолановый портландцемент марок 300, 400 и 500.
7. Воздухостойкость этого цемента ниже, чем у портландцемента, поэтому бетоны на пуццолановом портландцементе требуют в большей степени тщательного ухода при твердении, т. е. сохранения более длительного времени влажностного режима.
8. Морозостойкость также ниже из-за добавки и составляет 25-50 циклов.

0 0 голоса

Рейтинг статьи