Разновидности портландцемента.

При получении портландцементов с заданными специальны­ми свойства-ми используют следующие основные пути: 1) регу­лирование минерального сос-тава и структуры цементного клинкера, оказывающих решающее влияние на строительно-техни­ческие свойства цемента; 2) регулирование тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, прочность, теп-ловыделение и другие важнейшие свойства вяжу­щего; 3) изменение веществен-ного состава портландцемента вве­дением в него активных минеральных и орга-нических добавок, позволяющих направленно изменять свойства вяжущего, эконо­мить клинкер, уменьшать расход цемента в бетоне.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного бо-лее быстрым нарастанием прочности. Через 3 су­ток твердения его прочность на сжатие должна быть не менее 25-28 МПа, т.е. более половины его марочной 28-суточной прочности (40 и 50 МПа). БТЦ получают путем тонкого измельче-ния (с добавкой 3-5 % гип­са) алито-алюминатного клинкера, с содержанием C₃S+C₃A в клинкере 60-65 %; тонкий помол увеличивает реакционную способ-ность цемента (удельная поверхность 3500-4000 см²/г), 28-суточная прочность БТЦ такая же, как обычного портланд­цемента М400 и М500. При длительном хра-нении он теряет свою активность.

Особо быстротвердеющий высокопрочный портландце­мент (ОБТЦ) марок 600 в возрасте 1 суток — имеет предел прочности при ржатии 20-25 МПа, а в возрасте 3 суток — 40 МПа, отличается высоким содержанием трехкальциевого силиката (65-68%) и тонкостью помола (удельн. поверхность около 4000 см²/г). Применение ОБТЦ в высокопрочных бето­нах марок М500-М600 снижает на 15-20% расход цемента, сокращает время, энергетические затраты на тепловую обра­ботку железобетонных изделий.

Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ), разработанный НИИЦементом, обеспечивает через 6 ч после затворения во­дой прочностью 10 МПа. Использова-ние такого цемента позво­ляет через 1- 4 ч получать без тепловой обработки про-чность бетона, достаточную для распалубки изделий. Для изготовле­ния СБТЦ тре-буется вводить в сырьевую смесь галогеносо-держащие вещества (например, фто-рид или хлорид кальция) и повышать содержание алюминатов. СБТЦ отличается быст­рым схватыванием. Особенно высокую эффективность такой цемент проявля­ет в условиях тепловлажностной обработки изделий при тем­пературе 60-80°С: через 4-6 ч бетон набирает 70-80% прочно­сти от марочной.

Сулъфатостойкий портландцемент (СПЦ) изготовляют помолом клинкера состава: C₃S — не более 50%, С₃А — не более 5%, C₃A + C₄AF — не более 22%, MgO — не более 5%.

СПЦ применяют при изго­товлении конструкций, подверженных действию сульфатных вод, а также морозостойкого бетона. Высокая морозостойкость обеспе-чивается прежде всего пониженным содержанием С₃А, а также пониженной водо-потребностью

Белый и цветные портландцементы — это декоративные вяжущие мате-риалы, основой которых является белый клин­кер, который изготовляют из чистых известняков и белых глин. Белый портландцемент выпускают марок 400 и 500, цвет­ные — марок 300, 400, 500. Белый портландцемент в зависимости от белизны цемен­та выпускают трех сортов. Степень его белизны определяют с помо­щью фо-тометра ФМ-58.

Красный, желтый, коричневый цементы получают с исполь­зованием оксидов железа (охры, железного сурика, гематита), черный — диоксида марганца, углеро-дных пигментов, зеленый — оксидов хрома, голубой — кобальта, синий — уль-трамарина. Красящие пигменты должны обладать щелоче-светостойкостью, не долж-ны содержать примесей, оказывающих вредное влияние на морозостойкость и проч-ность цементного камня.

Портландцементы с органическими поверхностно-актив­ными добавками получают путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса и не-большого количества (0, 1-0, 3% от массы цемента) добавок поверхностно-актив-ных ве­ществ — ПАВ.

Пластифицированный портландцемент получают путем совместного помола клинкера с гидрофильно-пластифициру­ющей добавкой (0, 15-0, 25% массы цемен-та) лигносульфонатов кальция (ЛСТ), которые получают при сульфитной варке целлюлозы. Адсорбируясь на поверхности зерен цемента, лигносульфонат кальция улучшает их смачивание водой. Этот цемент широко используют в дорожном, аэро-дромном и гидротехническом строительстве.

Гидрофобный портландцемент получают путем совмест­ного помола клинке-ра и 0, 1-0, 3% мылонафта, асидола, окис­ленного петролатума, синтетических жи-рных кислот, их ку­бовых остатков и других гидрофобизирующих поверхностно-ак-тивных добавок.

Его целесообразно использовать при изготовле­нии бетонов для гидротехни-ческого, дорожного, аэродромно­го строительства, а также в случаях, когда цемент необходи­мо длительно хранить и перевозить на дальние расстояния. Однако такой цемент обладает замедленным сроком схваты­вания и меньшую прочность по срав-нению с обычным порт­ландцементом.

Портландцементы с активными минеральными добавка­ми получают путем совместного помола портландцементного клинкера с активной минеральной доба-вкой. Активными ми­неральными добавками называют природные или искусствен­ные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на возду-хе продолжать твер­деть и под водой. Такие добавки (называемые иначе гидрав­лическими добавками) содержат диоксид кремния в аморф­ном, а следовательно, в химически активном состоянии и способны поэтому взаимодействовать с Са(ОН)₂, образуя гид­росиликаты кальция. К природным активным минеральным добавкам относят некоторые осадочные горные породы (диа­томит, трепел, опока, глиежи — естественно обожженные гли­нистые породы), а также породы вулка-нического происхож­дения (вулканический пепел, туф, пемза, трасс). В качестве искусственных активных добавок используют побочные продукты и отходы про-мышленности.

В зависимости от вида активной минеральной добавки и ее количества порт-ландцементы общестроительные подразде­ляются на 5 типов: ЦЕМ I — портланд-цемент не содержит до­бавок; ЦЕМ II — портландцемент с минеральными доба-вка­ми; ЦЕМ III — шлакопортландцемент; ЦЕМ IV — пуццолановый цемент; ЦЕМ V — композиционный цемент.

Пуццолановый портландцемент (ЦЕМ IV)изготовляют пу­тем совместного помола клинкера с активной минеральной добавой и гипсом. Пуццолановый це-мент должен содержать портландцементный клинкер в количестве 65-79%, акти-вных минеральных добавок (пуццолан, зола уноса, глиежи, микро­кремнезем) в ко-личестве 21-35%. Механизм действия актив­ной минеральной добавки заключает-ся в том, что в начальный период она адсорбирует на своей поверхности гидрооксид кальция, а затем его химически связывает в гидросиликат кальция. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотины,

шлюзы и т.п.).

Шлакопортландцемент — гидравлическое вяжущее веще­ство, твердею-щее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинке-ра и гранулированного до менного (или электротермофесфорного) шлака с необходи-мым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонен­тов и их последу-ющее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 36% и не бо­лее 65%.

Стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфат­ных водах по сравне-нию с портландцементом более высокая вследствие пониженного содержания в цементном камне Са(ОН)₂. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемен­та в 2-2, 5 раза меньше. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успеш­но применяется как для надземных, так и подзем-ных и под­водных частей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости портландцемента. Жаростойкость шлакопортландцемента значительно, чем у порт-ландцемента, поэтому он широко используется для изготовления жаростойких бе-тонов. Однако шлакопортланд­цемент, а также пуццолановый портландцемент мед-ленно на­бирают прочность в первое время твердения, в особенности при понижен-ных температурах. Обычный шлакопортландце­мент имеет марки 300, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 су­ток твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее 20 МПа, при изгибе — не ме-нее 3, 5 МПа. Этот вид це­мента рекомендуется применять в производстве бетон-ных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением теп­ловлажностной обработки. Быстротвердеющий шлакопортландцемент получают при более тонком помоле цемента (3500-4000 см²/г) и дозировке шлака 30-50%. По прочности на сжатие портландцемент с ми­неральными добавками, шлакопортландцемент, пуц-цолановый и композиционный цемент подразделяют на классы 22, 5; 32, 5; 42, 5; 52, 5.

По прочности на сжатие в возрасте 2 (7) суток (скорости твердения) каж-дый класс цементов, кроме класса 22, 5, под­разделяется на два подкласса: Н (но-рмально твердеющий) и Б(быстротвердеющий).

Условное обозначение цементов состоит из наименования цемента, сокра-щенного обозначения цемента, включающего обозначение типа и подтипа цемента и вида добавки, класса прочности, обозначение подкласса, обозначение настояще-го стандарта — ГОСТ 31108-200. Прочностные характеристики общестроитель-ных цементов приведены втаблице.

Примеры условных обозначений:

1. Портландцемент класса 42, 5 быстротвердеющий: Портландцемент ЦЕМ I 42, 5 Б ГОСТ 31108-2003.

2. Портландцемент со шлаком (Ш) от 21 до 35 %, класса проч­ности 32, 5 — нормальнотвердеющий: Портландцемент со шлаком ЦЕМ II /В — III 32, 5 Н ГОСТ 311108-2003.

3. Портландцемент с известняком (И) от 6 до 20%, класса прочности 32, 5, нормальнотвердеющий: Портландцемент с известняком ЦЕМ II /А-И 32, 5 Н ГОСТ 31108-2003.

4. Композиционный портландцемент с суммарным содержа­нием доменного гранулированного шлака (Ш), золы уно­са (3) и известняка (И) от 6 до 20%, клас-са прочности 32, 5, быстротвердеющий: Композиционный портландцемент ЦЕМ II /А-К (Ш-З-И) 32, 5 Б ГОСТ 31108-2003.

5. Шлакопортландцемент с содержанием доменного грану­лированного шлака от 36 до 65%, класса прочности 32, 5 нормальнотвердеющий: Шлакопор-тландцемент ЦЕМ III/A 32, 5 Н ГОСТ 31108-2003.

6. Пуццолановый цемент с суммарным содержанием пуццо­лана (П), золы уноса (3) и микрокремнезема (МК) от 21 до 35%, класса прочности 32, 5, норма-льнотвердеющий: Пуццолановый цемент ЦЕМ IV/A (П-З-МК) 32, 5 Н ГОСТ 31108-2003.

7. Композиционный цемент с содержанием доменного грану­лированного шлака (Ш) от 11 до 30% и золы уноса (3) от 11 % до 30 %, класса прочности 32, 5, нормальнотвердеющий: Композиционный цемент ЦЕМ V/A (Ш-3) 32, 5 Н
ГОСТ 31108-2003.

Физико-механические показатели общестроительных це­ментов определяют по ГОСТ 30744, а химические показатели по ГОСТ 5382.

Цемент для строительных растворов изготовляют пу­тем совместного по-мола портландцементного клинкера, ак­тивных минеральных добавок и добавок-наполнителей. Со­держание клинкера в цементе должно быть не менее 20% (счи-тая от массы всего вяжущего). Для регулирования сро­ков схватывания при помо-ле компонентов вводят 3-5% при­родного гипса. Для улучшения качества цемента допускается вводить при его помоле пластифицирующие (не более 0, 5%) или ги-дрофобизирующие (до 0, 3%) добавки.Такой цемент характеризуется следующими сроками схва­тывания: начало — не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч от момента затвердения. Цемент должен хорошо удерживать воду: водоотделение те-ста, изготовленного из равных коли­честв цемента и воды, должно быть не более 30% по объему. Выпускают такой цемент только марки 200.

В связи с замедленным твердением этот цемент использу­ют, как правило, при температуре окружающей среды не ниже плюс 10°С для изготовления кладочных и штукатурных ра­створов, а также низкомарочных неармированных бетонов, к ко-торым не предъявляются требования по морозостойкости.