Пуццолановые цементы, состав, свойства, оптимальные условия твердения, область

применения. Истинная плотность - 2, 7—2, 9 г/см³, уменьшаясь с увеличением содержания в цементе гидравлической добавки. Насыпная плотность (в рыхлонасыпном состоянии) 800—1000, а в уплотненном—1200—1500 кг/м³ и зависит от вида используемой минеральной добавки. Наименьшая насыпная плотность у цементов с мягкими добавками — диатомитом, трепелом и др.

Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем водопотребность портландцемента. Особенно высока водопотребность у цементов с минеральными добавками осадочного происхождения (диатомитом, трепелом или опокой), что объясняется развитой удельной поверхностью их частичек. Пуццолановые портландцементы, особенно с такими добавками, как трепел и диатомит, благодаря значительной внутренней поверхности их частиц отличаются от портландцемента повышенной водоудерживающей способностью. Поэтому бетоны и растворы на пуццолановом портландцементе при перемешивании, транспортировании и укладке меньше расслаиваются, легче обрабатываются (пластичны) и дают небольшую осадку при схватывании.

Сроки схватывания пуццоланового портландцемента определяются качеством портландцементного клинкера и количеством добавляемого гипса. Начало схватывания цемента - не ранее 45 мин, а конец — не позднее 10 ч от начала затворения.

Пуццолановые портландцементы характеризуются равномерным изменением объема, даже при использовании клинкера с повышенным содержанием свободной окиси кальция (СаО).

Бетоны на пуццолановых цементах, особенно на цементах с активными добавками осадочного происхождения, характеризуются повышенными деформациями усадки и набухания. Их интенсивное развитие обусловлено особенностями затвердевшего камня пуццоланового портландцемента, который отличается от камня портландцемента повышенным содержанием новообразований в гелевидиом состоянии, наличием более развитой сетки мельчайших капилляров. Поэтому при твердении на воздухе, которое сопровождается неизбежным испарением капиллярно-связанной воды, для цементного камня характерны интенсивная усадка гелеобразных масс и развитие стягивающих напряжений в капиллярах, при твердении в воде объем увеличивается вследствие адсорбции воды и набухания коллоидных новообразований. Влажностные деформации пуццоланового портландцемента особенно значительны в начале твердения. Затем по мере упрочнения бетона они " затухают, но значения их остаются все же более высокими, чем у портландцемента. Поэтому бетоны на пуццолановых портландцементах в начальный период нужно дольше выдерживать во влажных условиях. Кроме того из пуццолановых портландцементов не рекомендуется изготовлять наземные конструкции в районах с. сухим и жарким климатом, где они быстро высыхают или подвергаются попеременному увлажнению и высыханию.

По прочности пуццолановый портландцементделится на марки 300 и 400, которые зависят от минерального состава клинкера, тонкости помола и водоцементного отношения и от активности добавки и соотношения между клинкером и добавкой.

Пуццолановый портландцемент отличается от портландцемента замедленным нарастанием прочности в первые сроки твердения. Особенно медленно в начальный период твердеют пластичные смеси, содержащие значительное количество добавок пониженной активности. При длительном твердении прочность пластичных бетонов на пуццолановых портландцементах приближается к прочности бетонов на портландцементе той же марки.

Пуццолановые портландцементы весьма чувствительны к температурным условиям их твердения. При температурах около 10—12°С процессы схватывания и твердения значительно замедляются, а при температуре ниже, 5°С они почти полностью прекращаются. Это затрудняет применение пуццолановых портландцементов на открытом воздухе в холодное время года, при повышенных температурах пуццолановые портландцементы схватываются и твердеют более интенсивно, чем портландцемент, поэтому изделия и конструкции из бетонов на этом цементе целесообразно подвергать тепловой обработке с помощью пара или электричества при 85—95 °С.

Активность пуццолановых портландцементов значительно снижается при длительном их хранении, что объясняется ускоренной гидратацией клинкерных частичек, обусловленной повышенным количеством влаги в хранящемся цементе. Эта влага поглощается из воздуха активной добавкой, характеризующейся обычно высокой гигроскопичностью. Поэтому при длительном хранении цемента на складе необходимо повторно определять марку пуццоланового портландцемента.

Пуццолановые портландцементы уступают портландцементу по воздухостойкости.. Водостойкость - характерна более высокая водостойкость, чем для бетонов на портландцементах, что объясняется более высокой их водонепроницаемостью и связыванием добавками легковыщелачиваемого гидроксида кальция

Повышенная водонепроницаемость бетонов на пуццолановых цементах обусловливается набуханием гелеобразных составляющих цементного камня и гидравлической добавки в присутствии водного раствора гидроксида кальция. Кроме того, при одинаковом по массе содержании пуццоланового портландцемента по сравнению с обычным портландцементом объем теста из него в бетоне приблизительно на 10 % больше, чем теста из портландцемента. Объясняется это пониженной истинной плотностью пуццолановых портландцементов по сравнению с плотностью рядовых портландцементов. Повышенное же содержание цементного теста в бетонной смеси способствует получению бетона более плотной структуры и пониженной водопроницаемости.

Пуццолановый портландцемент более стоек в сульфатных водах вследствие того, что в его цементном камне почти совершенно нет гидроксида кальция и высокоосновных четырех- и трехкальцневых гидроалюминатов, на базе которых в присутствии сульфатных солей возможно образование эттрингита (ЗСаО∙ А1₂О₃∙ ЗСаSO₄ 31Н₂O), разрушающего цементный камень и, следовательно, бетон.

Морозостойкость. Бетоны и растворы на пуццолановом портландцементе отличаются от бетонов на портландцементе пониженной морозостойкостью. Обычно они выдерживают 25—50 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Если испытания продолжаются, то прочность растворов и бетонов заметно падает, а после 100—150 циклов они в большинстве случаев полностью разрушаются. Поэтому бетоны на пуццолановом портландцементе не следует применять в гидротехнических сооружениях, подвергающихся многократному водонасыщению и замерзанию, например в зоне переменного уровня воды.

Неэффективен пуццолановый портландцемент в наземных конструкциях, особенно в районах с сухим климатом или в цехах с пониженной влажностью воздуха, а также в сооружениях, подвергающихся систематическому и попеременному увлажнению и высыханию, замерзанию и оттаиванию. Нельзя использовать его и для строительных работ при пониженных температурах (ниже 10°С) без искусственного обогрева (исключая массивные сооружения).