Цемент с минеральными добавками

Обновлено: 25.01.2025

Марки цемента, их назначение и область применения

Особенности маркировки цемента Цемент различается по марке и по количеству добавок.

Марка цемента отображается аббревиатурой ПЦ или М, например М500 обозначает, что цемент пятисотой марки и выдерживает давление в 500 кг на кубический сантиметр.

Количество добавок отображается буквой Д и процентом содержания добавок. Соответственно Д20 — это цемент содержащий 20% добавок. Добавки влияют на пластичность цемента и прочностные характеристики.

Существуют также разновидности цемента, обладающие специфическими свойствами. Такой цемент маркируется определенной аббревиатурой:
Б – быстротвердеющий цемент;
СС – сульфатостойкий цемент;
Н – цемент на основе клинкера нормированного состава ( нормированный цемент).

Марки цемента, их назначение и область применения:

Цемент М500 Д0 применяется при производстве ответственных бетонных и железобетонных конструкций в промышленном строительстве, где предъявляются высокие требования к водостойкости, морозостойкости, долговечности. Цемент М500 Д0 эффективен при проведении аварийных ремонтных и восстановительных работ ввиду высокой начальной прочности бетона.

Цемент М500 Д20 Цемент М500 Д20 применяется в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит перекрытий и др., а так же успешно используется для изготовления бетонных и строительных растворов, штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ. Цемент М500 Д0 обладает водостойкостью, морозостойкостью, пониженной сопротивляемостью коррозионным воздействиям по сравнению с обычным портландцементом.

Цемент М500 Д20-ПЛ

Цемент М500 Д20-ПЛ с минеральными добавками пластифицированный применяется в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит перекрытий и др., а так же успешно используется для изготовления бетонных и строительных растворов, штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ. Цемент М500 Д20-ПЛ обладает водостойкостью, морозостойкостью, пониженной водопотребностью, повышенной сопротивляемостью коррозионным воздействиям по сравнению с обычным портландцементом.

Цемент М400 Д0 Цемент М400 Д0 используется для производства сборных бетонных и железобетонных конструкций с применением термовлажностной обработки, а также для бетонных, железобетонных подземных, надземных и подводных сооружений, подвергающихся действию пресных и минерализированных вод. Цемент М400 Д0 успешно зарекомендовал себя для изготовления бетонных и строительных растворов.

Цемент ПЦ 400 Д20 Цемент М400 Д20 применяется в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит перекрытий, стеновых панелей и др. Цемент М400 Д20 обладает хорошей водостойкостью и морозостойкостью.

Быстротвердеющий цемент Быстротвердеющий цемент — это цемент, характеризующийся интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Применяется в основном для изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий. Повышенная механическая прочность быстротвердеющего цемента в раннем возрасте твердения обусловливается соответственным минералогическим составом и микроструктурой клинкера, дозировкой добавок и тонкостью помола цемента.

Сульфатостойкий цемент Сульфатостойкий цемент , сульфатостойкий портландцемент, разновидность портландцемента. По сравнению с обычным портландцементом сульфатостойкий цемент обладает повышенной стойкостью к действию минерализованных вод, содержащих сульфаты, меньшим тепловыделением, замедленной интенсивностью твердения и высокой морозостойкостью. Сульфатостойкий цемент получают тонким измельчением клинкера нормированного минералогического состава. Предназначается для изготовления бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических и др. сооружений, испытывающих воздействие агрессивной сульфатной среды ( например, морской воды), особенно в условиях переменного увлажнения, чередующихся замерзания и оттаивания.

Цемент, полученный на основе клинкера нормированного состава Для бетона дорожных и аэродромных покрытий, железобетонных напорных и безнапорных труб, железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек опор высоковольтных линий электропередач, контактной сети железнодорожного транспорта и освещения следует поставлять цемент, изготовляемый на основе клинкера нормированного состава с содержанием трехкальциевого алюмината ( С3А) в количестве не более 8% по массе.

Заказать любой товар можно по многоканальному телефону

Если по каким-то причинам Вам неудобно звонить — воспользуйтесь формой заказа обратного звонка!

Начало схватывания портландцемента для бетона дорожных и аэродромных покрытий должно наступать не ранее 2 ч, портландцемента для труб — не ранее 2 ч 15 мин от начала затворения цемента. По согласованию изготовителя с потребителем допускаются иные сроки схватывания.

Минеральные добавки для бетонов

Для того чтобы иметь возможность управлять свойствами и структурой готового бетона и бетонной смеси, используют химические и минеральные добавки.

Виды бетонных добавок

Минеральные добавки – это порошки минеральных пород. Данные породы могут быть, как природного (горные породы), так и искусственного (молотые шлаки, зола и т. д.) происхождения.

Вещества, которые добавляют в бетонную смесь, для того чтобы улучшить или добавить какие-либо свойства, делятся на несколько групп. Группы бывают следующие: добавки, заполнители, наполнители, разбавители, уплотнители, модификаторы и т. д.

Минеральные добавки от минеральных заполнителей отличаются тем, что у них зерна имеют меньший размер и обычно не превышают 0,16 мм. При этом минеральные добавки не растворяются в воде, что отличает их от химических модификаторов.

При замешивании бетонной смеси, в наполнители образуются пустоты, которые заполняются цементом, а вместе с ним и минеральными добавками, это позволяет укрепить структуру готового бетона. В некоторых ситуациях данное свойство минеральных добавок позволяет уменьшить расход цемента. Вещества добавляемые в бетон, для того чтобы снизить расход цемента, называют наполнителями, поэтому если с помощью минеральных добавок удалось снизить расход цемента, то в данных случаях их называют минеральными наполнителями.

Разные минеральные добавки по-разному влияют на свойства и структуру готового бетона. И в зависимости от дисперсности добавки делят на разбавители и уплотнители цемента.

Минеральные разбавители

К ним относит зола и другие минеральные вещества, разбавители имеют состав, близкий к составу цемента еще его называют гранулометрическим составом, удельная поверхность такого вещества от 0,2 до 0,5 кв.м/грамм.

Минеральные уплотнители

К уплотнителям относится микрокремнезем, зерна уплотнителей обычно в 100 раз меньше, чем зерна цемента. Удельная поверхность уплотнителей от 20 до 30 кв.м/грамм. Благодаря таким мельчайшим размерам зерен, уплотнители способны заполнять пустоты между зернами цемента, что позволяет одновременно увеличить плотность и прочность готового бетона.

Виды минеральных добавок

Различают активные и инертные минеральные добавки.

Активные минеральные добавки

Данные добавки способны вступать во взаимодействие с диоксидом кальция даже при комнатных температурах, но с обязательным присутствием воды, результатом такого взаимодействия становится вещество с вяжущими свойствами.

После добавления активных минеральных добавок в бетонную смесь, они начинают взаимодействовать с Ca(OH)₂, который выделяется при гидратации портландцемента.

Существуют активные минеральные добавки, которые способны самостоятельно твердеть и тем самым увеличивать прочность общей конструкции. К таким добавкам относится молотый доменный шлак, который активизируется и начинает твердеть после добавления извести в состав.

На свойства самих минеральных добавок самое большое влияние оказывает их зерновой состав, так как именно он в значительной степени определяет удельную поверхность вещества, а вместе с этим и их реакционную способность. Так же зерновой состав в значительной степени влияет на возможность увеличения плотности готовой бетонной структуры.

Инертные минеральные добавки

Данный вид минеральных добавок, не вступает не в какие реакции при обычных температурах. Но при автоклавной обработке, данные добавки могут проявлять реакционную способность и вступать во взаимодействие с компонентами цемента. Так же применяют и другие способы для того, чтобы заставить инертные минеральные добавки вступать в реакцию с другими компонентами бетонной смеси.

Инертные минеральные добавки чаще всего используют для того, чтобы регулировать зерновой состав и заполнение пустот в твердой фазе бетона. Данный подход позволяет управлять свойствами бетона и бетонной смеси.

К инертным минеральным добавкам относятся кварцевый песок, глина, известняки и другие.

Активные природные минеральные добавки

Данный вид добавок получают путем измельчения различных горных пород, осадочного и вулканического происхождения.

К породам осадочного происхождения относятся:

К породам вулканического происхождения относятся:

Активные природные минеральные добавки иногда называют «пуццоланы». Данное название впервые было применено к туфу, который добывали в одном и одноименных мест в Италии.

Природные минеральные добавки на 80-90% состоят из глинозема и кремнезема, которые определяют активность таких добавок. Эти добавки довольно широко применяются в производстве цемента. А самым большим недостатком таких добавок является повышенная водопотребность.

Цемент с минеральными добавками

К таким цементам относят песчанистый, карбонатный и трехкомпонентный пуццолановый портландцемента. Песчанистый портландцемент пробовали применять за рубежом еще 50—60 лет тому назад, но производство его не получило развития. При изготовлении такого цемента путем однократного совместного помола клинкера и песка с добавкой гипса было установлено, что при обычной тонкости помола прочностные показатели снижаются в размере, равном примерно проценту содержания песка. Дальнейшие исследования показали, что лучшие результаты могут быть получены при повышенной удельной поверхности клинкерного компонента и сравнительно меньшей тонкости помола инертной добавки, так как ее дисперсность в составе смешанного (т. е. с микронаполнителем) цемента существенно не влияет на прочность растворов и бетонов нормального твердения. Повышение же удельной поверхности клинкерной составляющей положительно сказывается на прочности цемента, что позволяет в известной степени компенсировать снижение прочности от разбавления цемента инертным материалом.
Стандарта на микронаполняющие добавки нет. В ГОСТ на гидротехнический бетон предусмотрены требования к таким добавкам, вводимым в состав бетонной смеси. К наполняющим тонкоизмсльченным добавкам относятся: кварцевые и полевошпатовые пески, песчаники, изверженные горные породы, известняковые и известняково-магнезиальные породы, лёсс и иеграну-лированные распавшиеся доменные шлаки. Этим стандартом установлено, что содержание сернокислых и сернистых соединений в пересчете на S03 не должно превышать 3°/о.; содержание органических примесей допускается в количествах, определяемых при проверке колориметрической пробой (метод окрашивания). Остаток на сите №02 не должен превышать 5% и сквозь сито № 008 должно проходить не менее 65% пробы. Наполняющая добавка не должна вызывать повышения водопотребности бетонной смеси.
Микронаполнители используют следующим образом:
1. Вводят измельченный микронаполнитель в состав бетонной смеси.
2. Раздельно измалывают цемент и микронаполнитель, смешивают их на цементном заводе или перед употреблением.
3. Измельчают совместно цементный клинкер, гипс и микронаполнитель.
4. Осуществляют ступенчатый помол, при котором в одной мельнице предварительно измалывается цементный клинкер с добавкой гипса; полученный порошок направляется во вторую мельницу, куда одновременно поступает микропаполнитель и где они тонко измельчаются. При использовании твердого высокоабразивного кварцевого песка либо кристаллического известняка проявляется абразивное действие микронаполнителя, повышающего дисперсность клинкерных частиц. Целесообразность введения в портландцементы инертного материала вытекает из этого, что, как сейчас признано, крупные зерна клинкера размером более 50—60 мкм медленно гидратируются и поэтому их роль в процессе твердения цемента незначительна. В связи с этим неполная замена таких клинкерных зерен частицами инертного материала должна несколько замедлять твердение цемента и снижать его прочность.
Вместе с тем частицы микронаполнителя принимают некоторое участие в формировании структуры цементного камня. Они раздвигают зерна гидратирующего цемента и этим содействуют ускорению процессов гидратации. Зерна микронаполнителя создают поверхность, на которой могут располагаться гидратные новообразования, появляющиеся в результате гидратации через раствор особо дисперсных зерен клинкера. Они способствуют росту кристаллов гидратных соединений и их уплотнению. Наши исследования показали, что тонкоизмельченные кварцевые микронаполнители обладают химической активностью. Интенсивное образование гидросиликатов кальция серии CSH(B) наблюдается, как известно, в условиях автоклавного твердения при меньшей дисперсности кварцевых зерен.
Микронаполнители в виде карбонатов кальция либо магния также не могут считаться химически инертными веществами.
Песчанистый портландцемент получают путем совместного помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка и используют для производства асбестоцементных листов с применением автоклавной обработки в течение 8 ч при 0,9 МПа. В результате гидратации песчанистого цемента при насыщенном паре высокой температуры гидроксид кальция химически взаимодействует не только с песком, но частично и с волокнами асбеста, что позволило организовать на трех заводах выпуск асбестоцементных изделий автоклавным способом. Отличительными особенностями песчанистого цемента в нормальных условиях твердения является пониженное тепловыделение при гидратации. Другие строительно-технические свойства песчанистых цементов зависят от физико-химической характеристики клинкера и песка и его содержания в цементе по массе, а также от способа измельчения цемента и удельной поверхности его компонентов.
Карбонатный портландцемент получают путем совместного помола цементного клинкера с 30—50% известняка. Для изготовления этого цемента желательно применять высокоглиноземистый клинкер с содержанием 13% С3А. По данным, повышению прочности сцепления компонентов цемента способствует обеспечение одинаковой поверхности клинкера и карбоната в единице объема и применение двухступенчатого помола при активной обработке цемента.
Плотность и особенности кристаллической структуры карбонатных пород, а также содержание в них углекислого магния существенно не влияют па свойства этого цемента. Он отличается также пониженным тепловыделением при гидратации.
Трехкомпонентный пуццолановый портландцемент с микронаполнителями — гидравлическое вяжущее, содержащее 50—55% цементного клинкера, 25—30% трепела, 20—25% кварцевого песка и до 5% гипса. Он может быть получен совместным помолом составляющих его компонентов. Известна и другая схема его получения — совместное измельчение клинкера, песка и гипса и добавление взмученного в воде трепела непосредственно в бетономешалку при приготовлении бетонной смеси. Она известна как «мокрая пуццоланизания». Способ «мокрой пуццоланизаиии» применялся на строительстве крупных гидротехнических сооружений. Трехкомпонентный поццолановый портландцемент характеризуется меньшей водопотребностью, чем обычный пуццолановый, пониженным тепловыделением, меньшей склонностью к усадке и набуханию, но зато уступает ему в прочности.

Цемент с минеральными добавками

Home / Бетон в Красногорске / Цементы с минеральными добавками и портландцемент, не содержащий минеральных добавок

Цементы с минеральными добавками и портландцемент, не содержащий минеральных добавок

К характерным особенностям современной цементной промышленности можно отнести все большее развитие производства цементов с минеральными добавками. В России и других европейских странах стандартизированы портландцементы, содержащие до 35% активных минеральных добавок, 20% известняка, 80% композиции добавок, включающих доменный шлак, каменноугольную золу-унос и др. Увеличились допустимые предельные значения содержания шлака и пуццолан в шлако- и пуццолановых портландцементах, достигнув соответственно 80 и 55%.

Увеличение в цементах доли минеральных добавок обусловлено прежде всего необходимостью энергосбережения при их производстве. Известно, что на обжиг клинкера в среднем расходуется 223 кг/т условного топлива, в то время как на сушку добавок лишь около 20 кг/т. Оно продиктовано также целесообразностью полнее использовать гидравлическую активность минеральных добавок, их положительное влияние на структурообразование цементного камня и бетонов, формирование их строительно-технических свойств.

Непосредственно для предприятий потребителей цемента основным условием предпочтительности применения того или иного вида цемента является достигаемый экономический эффект Эц на данном предприятии.

Такими параметрами могут служить, например, проектная 28 сут. прочность или ранняя прочность, достигаемая бетоном при заданных температурно-влажностных условиях, а также водонепроницаемость, морозостойкость и др.; при равной величине Эц большее значение Кэ.ц свидетельствует о большей предпочтительности цемента с позиции обеспечения улучшенных качественных показателей изготавливаемой продукции.

При проектировании составов бетона особенности цементов с минеральными добавками можно учесть тремя основными коэффициентами:

k1=Rц/Rц0; k2=Rб/Rб0; k3=В/В0,

где Rб, Rц и В – соответственно прочность бетона, активность цемента в 28 сут и водопотребность бетонной смеси на цементе с добавкой, R0б, R0ц и В0 – без добавки. При применении цементов с повышенным содержанием минеральных добавок, как правило, наблюдается некоторое замедление роста прочности в первые 7 дней при сохранении марочной прочности. Если для цемента, не содержащего минеральных добавок, 7-суточная прочность составляет 0,65-0,75 прочности в 28 сут, для портландцемента с 20% доменного шлака она снижается до 0,55-0,65, с 35% шлака до 0,5-0,6, при замене 10% шлака опокой до 0,4-0,5.

Известно, что имеется некоторое критическое содержание минеральной добавки, выше которого активность цемента начинает снижаться, хотя марка цемента и цена на него остаются неизменными. Это критическое содержание для каждой добавки с учетом ее особенностей зависит от химико-минералогического состава клинкера, тонкости помола и температурно-влажностных условий твердения цемента.

Потребителям цемента приходится считаться с тем, что нередко при одинаковых марках цемента, не содержащего минеральных добавок, и цемента с минеральными добавками активность последнего может быть существенно ниже. Можно ориентировочно считать, что каждые 2 МПа активности в среднем эквивалентны расходу 10 кг цемента на 1 м3 бетона.

Практически одинаковая активность цементов без минеральных добавок и содержащих их еще не дает основания считать, что изготовленные на их основе бетоны будут иметь равную прочность при равных цементно-водных отношениях (Ц/В) и обеспечивать при этом равные показатели удобоукладываемости бетонной смеси. Это обусловлено неодинаковыми условиями структурообразования различных цементов в стандартных растворах определенной консистенции и бетонах различной подвижности, с высокой насыщенностью последних полидисперсными заполнителями и др. Коэффициент k2 отражает влияние на прочность особенностей структурообразования бетона при использовании различных цементов и постоянных заполнителях. Существенным является учет изменения водопотребности бетонной смеси при изменении вида цемента, что прямо учитывается коэффициентом k3.

Как известно, параметром характеризующим водопотребность цемента является его нормальная густота, определяемая при стандартном испытании.

Нормальная густота, однако, не всегда и не полностью характеризует особенности влияния минеральных добавок на необходимые значения Ц/В и расхода цемента. Повышению нормальной густоты, как известно, способствует введение добавок с высокой молекулярной влагоемкостью особенно осадочного происхождения.

Определение эмпирических значений k1, k2 и k3 и параметра К в целом желательно выполнять в результате обобщения опытных данных предприятий-поставщиков и потребителей цемента и учитывать их при проектировании составов бетона.

Формирование цены на цемент с минеральными добавками цементный завод должен выполнять не только с учетом конъюнктурных соображений и затрат на изготовление, но и основываясь на реальной эффективности этих цементов в бетонах. С другой стороны, потребитель цемента при решении вопроса о предпочтительности применения цементов с минеральными добавками должен учитывать наряду с их стоимостью и результаты экспериментальных подборов или расчетного проектирования составов соответствующих бетонных смесей.

Цемент с минеральными добавками

Среди веществ этой группы различают активные минеральные добавки и добавки-наполнители.

Активными минеральными добавками называют вещества, которые при смешивании с воздушной известью придают ей после затвердевания водостойкость. Воздушную известь нельзя применять во влажных условиях, но при введении активных минеральных добавок она приобретает гидравлические свойства. Такие добавки (называемые иначе гидравлическими, или пуццолановыми) содержат кремнезем в аморфном состоянии. Он активно взаимодействует с гидроксидом кальция, содержащимся в извести или выделяющимся при гидратации портландцемента. Возникающие при этом гидросиликаты кальция практически не растворимы в воде. Таким образом, растворимая составляющая цементного камня Са(ОН)2 переводится в нерастворимое соединение. В этом смысл использования активных минеральных добавок: экономя клинкерную часть, они в то же время придают цементу ряд особых свойств.

Добавки-наполнители не обладают гидравлическими свойствами (либо эти свойства выражены у них в очень слабой степени). Активность смешанного вяжущего уменьшается пропорционально количеству введенных добавок-наполнителей. Их используют для снижения расхода цемента в растворах и бетонах низких марок, а также при изготовлении специального цемента для строительных растворов.

Портландцемент с минеральными добавками близок по свойствам к обычному, поскольку количество добавок в нем невелико. Он имеет те же марки и область применения, что и портландцемент, но благодаря добавкам несколько дешевле.

Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера, активной минеральной добавки и необходимого количества гипса. Благодаря связыванию Са(ОН)2 в нерастворимые гидросиликаты кальция такой портландцемент обладает повышенной стойкостью к химической коррозии и поэтому входит в группу сульфатостойких цементов. Наиболее целесообразная область его применения — подводные и подземные части сооружений. Зачастую используют пуццолановый портландцемент в бетонах внутренних частей массивных сооружений, поскольку у него сравнительно небольшое тепловыделение.

Однако бетоны на пуццолановом портландцементе обладают низкой морозостойкостью и не пригодны для возведения сооружений, подвергающихся частому замораживанию и оттаиванию. На воздухе, особенно в жарком климате, бетон на пуццолановом портландцементе дает большую усадку и частично теряет прочность. При зимних бетонных работах пуццолановый портландцемент нецелесообразно применять, так как он твердеет медленнее, чем портландцемент.

Шлак, применяемый как добавка к цементу, обязательно переводят из огненно-жидкого в твердое состояние путем быстрого охлаждения в воде или с помощью водяного пара. Эта операция называется грануляцией, так как шлаковый расплав распадается на отдельные гранулы. Получаемый таким путем шлак обладает стекловидной, т.е. химически активной, структурой. Поэтому гранулированный шлак является активным компонентом шлакопортландцемента.

Шлаки — ценнейший материал для строительства. Известный металлург академик И.П. Бардин указывал, что шлак — это вовсе не отход, это тысячи новых домов, это база для дальнейшего расширения строительства. Использование шлаков для изготовления цементов позволяет, с одной стороны, получать высококачественные и недорогие цементы, бетоны, строительные растворы; с другой стороны, оно имеет важное экологическое значение, так как высвобождает ранее занятые шлаковыми отвалами ценные земельные площади.

Однако шлакопортландцемент имеет тот же недостаток, что и пуццолановый портландцемент: он медленно набирает прочность в первые дни твердения, в особенности при пониженной температуре. Процесс твердения значительно ускоряют, применяя тепловую обработку бетона.

При изготовлении этого цемента употребляют активные минеральные добавки — трепел, вулканический пепел, доменный гранулированный шлак. Особенность цемента для строительных растворов — наличие в его составе тонкомолотых добавок-наполнителей: кварцевого песка, мрамора или кристаллического известняка. Такие добавки необходимы идя снижения активности вяжущего, поскольку в строительных растворах применять высокомарочные цементы экономически невыгодно. Для улучшения качества цемента допускается вводить при его помоле пластифицирующие (не более 0,5 %) или гидрофобизирующие (до 0,3 %) добавки (ЛСТ, мылонафт, кубовые остатки синтетических жирных кислот).

Такой цемент характеризуется следующими сроками схватывания: мчало не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч от момента затворения. Цемент должен хорошо удержипать воду: водоотделение теста, изготовленного из равных количеств цемента и воды, должно быть не более 30 % по объему. Выпускают цемент одной марки — 200.

В связи с замедленным твердением этот цемент используют, как правило, при температуре окружающей среды не ниже 10 °С для изготовления кладочных и штукатурных растворов, а также низкомарочных бетонов, к которым не предъявляют особых требований по морозостойкости.

Цемент с повышенным содержанием минеральных добавок

С целью снижения содержания клинкерной части в цементах, широкого использования минеральных компонентов – отходов промышленности, снижения выбросов углекислого газа при производстве клинкера во многих передовых странах мира получили широкое распространение цементы с высоким содержанием (от 30 до 80%) активных минеральных добавок. Использование активных минеральных добавок при производстве цемента обусловлено не только необходимостью экономии дорогостоящего клинкера, но и необходимостью придания бетонам определенных строительно-технических свойств (повышенная водонепроницаемость, морозостойкость, трещиностойкость, стойкость к коррозии). Данное положительное влияние на свойства бетона обусловлено наличием пуццоланической активности у минеральных компонентов (шлак, кислая зола-уноса, пуццолана, микрокремнезем), т.е. способностью взаимодействовать с гидроксидом кальция, который образуется в значительном количестве (15-20%) при гидратации основных клинкерных минералов, с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция гелевидной структуры, которые уплотняют и упрочняют структуру цементного камня. Наиболее широко в мировой практике для производства цементов применяются золы-уноса и шлаки. Пуццоланы имеют высокую водопотребность, поэтому их использование ограничено. Микрокремнезем по причине высокой удельной поверхности имеет низкую технологичность (зависает в силосах, налипает на транспортирующие и дозирующие устройства), поэтому при производстве цемента не используется. В России нет зол-уноса требуемого качества для производства цемента, поэтому единственный материал, пригодный для производства цемента с повышенным содержанием минеральных добавок класса прочности не ниже 42.5 – это доменный гранулированный шлак.

Пластифицированный цемент низкой водопотребности

Данная технология производства цемента была разработана в СССР для обеспечения нужд военно-промышленного комплекса. Технология предполагает совместный помол компонентов цемента в присутствии органического модификатора с целью механохимической активации клинкера и минеральных добавок. Преимущества данной технологии производства цемента следующие:

Снижение клинкерной части до 30% за счет замещения ее минеральными добавками до 70%
Повышение прочности цементов до класса 82,5 (до 100 МПа) за счет увеличения степени гидратации клинкера и снижения водопотребности
Повышение гарантированного срока хранения цемента до 12 месяцев
Снижение удельных затрат топлива и выбросов СО2 и Nox на каждую тонну цемента в 2-3 раза
Улучшение технологических параметров работы цементных мельниц, перекачиваемости цементов
Повышение качества и долговечности бетонов

На заводе Щурово было проведено несколько промышленных тестов по производству цемента низкой водопотребности. В качестве минерального компонента использовался шлак Северсталь и кварцевый песок в количестве около 40%. В качестве органического модификатора использовалась химическая добавка на основе эфиров поликарбоксилатов, которая показала более высокую эффективность по сравнению с нафталин сульфонатами. Характеристики цемента (по ПНСТ 19-2014 - расплыв конуса 130 мм) представлены в таблице ниже.

Из таблицы видно, что прочностные характеристики цемента со шлаком значительно выше во все сроки твердения, поскольку песок является инертным компонентом. Также необходимо отметить низкую водопотребность цемента (22%) по причине использования химической добавки. Водопотребность обычных цементов в пределе 27-28%. С использованием данных цементов были изготовлены стандартные составы бетона (расход цемента 330 кг/м3), характеристики которых представлены в таблице ниже.

Без химических добавок

Зика Пласт Е-4 0.5%

Зика Пласт Е-4 1.0%

По результатам испытаний можно сделать следующие выводы:

• Возможность производства на цементе со шлаком бетонов класса прочности В35 без химических добавок и В50 с химическими добавками • Возможность производства на цементе с песком бетонов класса прочности В22.5 без химических добавок и В40 с химическими добавками • Остановка кинетики набора прочности после 28 суток на цементе с песком без химических добавок • Недостаточная сохраняемость подвижности бетонов на цементах низкой водопотребности

Кроме того, была зафиксирована потеря пластифицирующего эффекта цемента с химической добавкой на основе эфиров поликарбоксилатов в процессе хранения. При этом, себестоимость цемента низкой водопотребности значительно выше по сравнению с обычными цементами по причине использования химической добавки. Таким образом, широкое применение цемента низкой водопотребности невозможно по вышеуказанным причинам. Альтернативная возможность для производства цемента с повышенным содержанием минеральных компонентов – цемент ЦЕМ II/В-Ш 42.5Н с количеством шлака 30%.

Цемент ЦЕМ II/В-Ш 42.5Н с количеством шлака 30%

С целью изучения возможности производства данного типа цемента на заводах Щурово и Ферзиково были проведены сравнительные тесты с целью определения возможности производства продукта оптимального качества. Сырьевые компоненты на данных заводах отличаются. Активность клинкера Ферзиково выше Щурово по причине наличия в сырьевой базе Щурово высокого содержания оксида магния. Кроме того, шлак Тулачермет, который использует завод Ферзиково, имеет преимущества по активности и размалываемости перед шлаком Северсталь, который использует завод Щурово. Характеристики цемента ЦЕМ II/В-Ш 42.5Н (по ГОСТ 30744) представлены в таблице ниже.

Из таблицы видно, что начальная прочность цемента, производства Щурово значительно уступает цементу Ферзиково, в то время, как разница в марочной прочности незначительна. Удельная поверхность цемента, при которой были достигнуты требуемые показатели прочности, завода Ферзиково значительно меньше завода Щурово по причине более высокой активности клинкера и шлака завода Ферзиково. С использованием данных цементов были изготовлены стандартные составы бетона (расход цемента 330 кг/м3) без использования химических добавок (вариант тарированного применения), характеристики которых представлены в таблице ниже.

Без химических добавок

Из таблицы видно, что характеристики цементов ЦЕМ II/В-Ш по всем параметрам сопоставимы с рядовыми цементами ЦЕМ II/А заводов Ферзиково и Щурово, а прочность в марочном возрасте даже превосходит. Результаты тестирования стандартных составов бетона (расход цемента 330 кг/м3) с использованием химических добавок (вариант навального применения) представлены в таблице ниже.

Зика Пласт Е-4 1.0%

Цемент с минеральными добавками

Home / Бетон в Красногорске / Цементы с инертными минеральными добавками (микронаполнителями)

Цементы с инертными минеральными добавками (микронаполнителями)

Стандарта на микронаполняющие добавки нет. В ГОСТ на гидротехнический бетон предусмотрены требования к таким добавкам, вводимым в состав бетонной смеси. К наполняющим тонкоизмсльченным добавкам относятся: кварцевые и полевошпатовые пески, песчаники, изверженные горные породы, известняковые и известняково-магнезиальные породы, лёсс и иеграну-лированные распавшиеся доменные шлаки. Этим стандартом установлено, что содержание сернокислых и сернистых соединений в пересчете на S03 не должно превышать 3°/о.; содержание органических примесей допускается в количествах, определяемых при проверке колориметрической пробой (метод окрашивания). Остаток на сите №02 не должен превышать 5% и сквозь сито № 008 должно проходить не менее 65% пробы. Наполняющая добавка не должна вызывать повышения водопотребности бетонной смеси.

Микронаполнители используют следующим образом:

1.Вводят измельченный микронаполнитель в состав бетонной смеси.

2.Раздельно измалывают цемент и микронаполнитель, смешивают их на цементном заводе или перед употреблением.

3.Измельчают совместно цементный клинкер, гипс и микронаполнитель.

4.Осуществляют ступенчатый помол, при котором в одной мельнице предварительно измалывается цементный клинкер с добавкой гипса; полученный порошок направляется во вторую мельницу, куда одновременно поступает микропаполнитель и где они тонко измельчаются. При использовании твердого высокоабразивного кварцевого песка либо кристаллического известняка проявляется абразивное действие микронаполнителя, повышающего дисперсность клинкерных частиц. Целесообразность введения в портландцементы инертного материала вытекает из этого, что, как сейчас признано, крупные зерна клинкера размером более 50—60 мкм медленно гидратируются и поэтому их роль в процессе твердения цемента незначительна. В связи с этим неполная замена таких клинкерных зерен частицами инертного материала должна несколько замедлять твердение цемента и снижать его прочность.

Вместе с тем частицы микронаполнителя принимают некоторое участие в формировании структуры цементного камня. Они раздвигают зерна гидратирующего цемента и этим содействуют ускорению процессов гидратации. Зерна микронаполнителя создают поверхность, на которой могут располагаться гидратные новообразования, появляющиеся в результате гидратации через раствор особо дисперсных зерен клинкера. Они способствуют росту кристаллов гидратных соединений и их уплотнению. Наши исследования показали, что тонкоизмельченные кварцевые микронаполнители обладают химической активностью. Интенсивное образование гидросиликатов кальция серии CSH(B) наблюдается, как известно, в условиях автоклавного твердения при меньшей дисперсности кварцевых зерен.

Микронаполнители в виде карбонатов кальция либо магния также не могут считаться химически инертными веществами.

Песчанистый портландцемент получают путем совместного помола клинкера, добавки гипса и примерно 40% кварцевого песка и используют для производства асбестоцементных листов с применением автоклавной обработки в течение 8 ч при 0,9 МПа. В результате гидратации песчанистого цемента при насыщенном паре высокой температуры гидроксид кальция химически взаимодействует не только с песком, но частично и с волокнами асбеста, что позволило организовать на трех заводах выпуск асбестоцементных изделий автоклавным способом. Отличительными особенностями песчанистого цемента в нормальных условиях твердения является пониженное тепловыделение при гидратации. Другие строительно-технические свойства песчанистых цементов зависят от физико-химической характеристики клинкера и песка и его содержания в цементе по массе, а также от способа измельчения цемента и удельной поверхности его компонентов.

Карбонатный портландцемент получают путем совместного помола цементного клинкера с 30—50% известняка. Для изготовления этого цемента желательно применять высокоглиноземистый клинкер с содержанием 13% С3А. По данным, повышению прочности сцепления компонентов цемента способствует обеспечение одинаковой поверхности клинкера и карбоната в единице объема и применение двухступенчатого помола при активной обработке цемента.

Плотность и особенности кристаллической структуры карбонатных пород, а также содержание в них углекислого магния существенно не влияют па свойства этого цемента. Он отличается также пониженным тепловыделением при гидратации.

Трехкомпонентный пуццолановый портландцемент с микронаполнителями — гидравлическое вяжущее, содержащее 50—55% цементного клинкера, 25—30% трепела, 20—25% кварцевого песка и до 5% гипса. Он может быть получен совместным помолом составляющих его компонентов. Известна и другая схема его получения — совместное измельчение клинкера, песка и гипса и добавление взмученного в воде трепела непосредственно в бетономешалку при приготовлении бетонной смеси. Она известна как «мокрая пуццоланизания». Способ «мокрой пуццоланизаиии» применялся на строительстве крупных гидротехнических сооружений. Трехкомпонентный поццолановый портландцемент характеризуется меньшей водопотребностью, чем обычный пуццолановый, пониженным тепловыделением, меньшей склонностью к усадке и набуханию, но зато уступает ему в прочности.

Читайте также: