Цементи з мінеральними добавками
Виготовлення портландцементу - складний енергоємний процес, що вимагає великих витрат палива. На випал 1 т клінкеру витрачається близько 226 кг
умовного палива, на помел-до 30 кВт-год електроенергії. Щоб знизити енергетичні та матеріальні витрати, виготовляють цементи складеного типу, т. Е. Такі, які крім клінкерної частини містять мінеральні добавки. Витрата палива на сушку 1 т цих добавок становить всього 20 ... 25 кг, т. Е. В 10 разів менше, ніж на випал клінкеру. Замінюючи частину клінкеру мінеральною добавкою, значно економлять паливо і електроенергію.
Серед речовин цієї групи розрізняють активні мінеральні добавки і добавки-наповнювачі.
Активними мінеральними добавками називають речовини, які при змішуванні з повітряної вапном надають їй після затвердіння водостійкість. Повітряну вапно можна застосовувати у вологих умовах, але при введенні активних мінеральних добавок вона набуває гідравлічні властивості. Такі добавки (звані інакше гідравлічними або пуццо-Лановий) містять кремнезем в аморфному стані. Він активно взаємодіє з гідрокси-будинок кальцію, що містяться в вапна або
виділяється при гідратації портландцементу. Виникаючі при цьому гідросилікати кальцію практично не розчинні у воді. Таким чином, розчинна складова цементного каменю Са (ОН) 2 перекладається в нерозчинний з'єднання. У цьому сенс використання активних мінеральних добавок: економлячи клінкерну частина, вони в той же час надають цементу ряд особливих властивостей.
Добавки-наповнювачі не володіють гідравлічними властивостями або ці властивості виражені у них в дуже слабкому ступені. Використовуючи їх в композиції з цементним клінкером, отримують змішані в'яжучі, активність яких зменшується пропорційно кількості введених наповнювачів. Ці добавки застосовують для зниження витрати цементу в розчинах і бетонах низьких марок, а також при виготовленні спеціального цементу для будівельних розчинів.
При введенні різних добавок отримують портландцемент з мінеральними добавками, пуццолановий портландцемент, а також шлакопортландцемент.
Портландцемент з мінеральними добавками близький за властивостями до звичайного, оскільки кількість добавок в ньому невелика. Він має ті ж марки і область застосування, що і портландцемент, але завдяки добавкам трохи дешевше.
Пуццола новий портландцемент виготовляють шляхом спільного помелу клінкеру, активної мінеральної добавки і необхідної кількості гіпсу. Завдяки зв'язуванню Са (ОН) 2 в нерозчинні гідросилікати кальцію такий портландцемент володіє підвищеною стійкістю до хімічної корозії і тому входить в групу сульфатостійких цементів. Їх доцільно застосовувати в підводних і підземних частинах споруд. Найчастіше використовують пуццолановий портландцемент в бетонах внутрішніх частин масивних споруд, оскільки у нього порівняно невелике тепловиділення.
Однак бетони на пуцолановому портландцементе мають низьку морозостійкістю і непридатні для зведення споруд, що піддаються частому замерзання відтавання. На повітрі, особливо в жаркому кліматі, бетон на пуцолановому портландцементе дає велику усадку і частково втрачає міцність. При зимових бетонних роботах пуццолановий партландцемент недоцільно використовувати, так як він твердне повільніше, ніж портландцемент.
Шлак, застосовуваний як добавка до цементу, обов'язково переводять з вогненно-рідкого в твердий стан шляхом швидкого охолодження в воді або за допомогою водяної пари. Ця операція називається грануляцією, так як шлаковий розплав розпадається на окремі гранули. Одержуваний таким шляхом шлак володіє склоподібної, т. Е. Хімічно активної, структурою. Тому гранульований шлак являє собою активний компонент шлакопортландцемента.
Шлаки - найцінніший матеріал для будівництва. Великий радянський металург академік І. П. Бардін вказував, що шлак - це зовсім не відхід, це тисячі нових будинків, це база для подальшого розширення будівництва. Використання шлаків для виготовлення цементу дозволяє, з одного боку, отримувати високоякісні та недорогі цементи, бетони, будівельні розчини; з іншого боку, воно має важливе екологічне значення, так як вивільняє раніше зайняті жужільними відвалами цінні земельні площі.
Шлакопортландцемент рекомендується застосовувати в бетонах для зведення надземних і підземних конструкцій, а також в підводних спорудах, що піддаються дії прісних і мінеральних вод. Тепловиділення його в 2 ... 2,5 рази менше, ніж у портландцементу, тому шлакопортландцемент часто використовують в бетоні масивних конструкцій.
Недолік шлакопортландцемента той же, що і пуццоланового портландцементу: він повільно набирає міцність в перші дні твердіння, особливо при низькій температурі. Процес твердіння значно прискорюють тепловою обробкою бетону.
Економічно застосовувати шлакопортландцемент дуже вигідно, оскільки він на 15 ... 20% дешевше портландцементу.
При виготовленні цього цементу використовують активні мінеральні добавки - трепел, вулканічний попіл, доменний гранульований шлак. Особливість цементу для будівельних розчинів полягає в тому, що в його склад входять тонкомолотиє добавки-наповнювачі: кварцовий пісок, мармур або кристалічний вапняк. Такі добавки необхідні для зниження активності в'яжучого, оскільки в будівельних розчинах застосовувати високомарочних цементи економічно невигідно.
Для поліпшення якості цементу допускається вводити при його помелі пластифікуючі (не більше 0,5%) або гідрофобізующіе (до 0,3%) добавки '(ЛСТ, милонафт, кубові залишки синтетичних жирних кислот).
Такий цемент характеризується наступними термінами схоплювання: початок не раніше 45 хв, кінець-не пізніше 12 год від моменту замішування. Цемент повинен добре утримувати воду: водоотделение тесту, виготовленого з рівних кількостей цементу та води, має бути не більше 30% за обсягом. Випускають цемент однієї марки - 200.
У зв'язку з уповільненим твердением цей цемент використовують, як правило, при температурі навколишнього середовища не нижче 10 ° С для виготовлення кладок і штукатурних розчинів, а також низькомарочних бетонів, до яких не пред'являють особливих вимог по морозостійкості.