Пуццолановые цементы
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 свойствКоличествоПримечание
| 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.
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.
8 Подтверждение соответствия уровня качества цемента
8.1 Оценку соответствия уровня качества требованиям настоящего стандарта проводят по ГОСТ 30515 с дополнениями, приведенными в таблице 6. Таблица 6
Наименование показателя | Тип цемента | Статистический метод подтверждения уровня качества | |
Оценка по переменным | Оценка по приемочному числу | ||
Содержание в клинкере | Все типы | + | — |
Сумма в клинкере | ЦЕМ III СС | + | — |
Содержание в клинкере | ЦЕМ I СС ЦЕМ II СС | + | — |
Прочность на сжатие | Все типы | + | — |
Содержание оксида серы (VI) | Все типы | + | — |
Начало схватывания | То же | — | + |
Равномерность изменения объема (расширение) | — | + | |
Вещественный состав цемента | — | + | |
+ Оценку уровня качества проводят. — Оценку уровня качества не проводят. |
Пуццолановый цемент и его особености
Пуццолановый цемент – это одна из самых древних разновидностей строительного материала. История возникновения цемента этого типа уходит во времена Древнего Рима и Древней Греции. Именно тогда древние строители, добавляя в известь, измельченную вулканическую породу «пуццолану», научились изготавливать вяжущее отличающееся высокой прочностью и влагостойкостью.
- Технология получения
- Где применяют пуццолановый цемент
- Производители пуццоланового цемента
Технология получения
Современный пуццолановый цемент объединяет в себе группу цементов специального назначения, в составе которых содержится не менее 35% активных присадок. В частности, в состав единицы массы цемента пуццоланового (ГОСТ 31108-2003), входят следующие компоненты:
- Портландцементный клинкер: 65-80%.
- Активные добавки (пуццолана, зола уноса, обожженный сланец, микрокремнезем): 20-35%.
- Вспомогательные присадки: 0-5%.
Самый востребованный и распространенный вид пуццоланового цемента – это пуццолановый портландцемент, который изготавливают на цементных заводах полного цикла. Основные «потребительские» свойства пуццоланового цемента:
- Пуццолановый цемент светлее, чем обычный портландцемент общего применения.
- Бетон на основе связующего этого вида выделяет меньше тепла при схватывании и твердении. Актуально при возведении массивных сооружений в теплое время года.
- Повышенная сульфатостойкость и повышенная водонепроницаемость.
- Низкая себестоимость производства относительно портландцемента общего применения.
- Высокая стойкость к образованию трещин.
Физико-механические свойства бетона на основе самого востребованного пуццоланового цемента ЦЕМ II / А-П 42,5Н, регламентированные требованиями ГОСТ 31108-2003:
- Прочность на сжатие в «возрасте» 28 суток: 42,5-62,0 МПа (425-620 кгс/см2).
- Прочность на изгиб: 6,8 МПа (68 кгс/см2).
- Схватывание: начало не ранее 1 часа после затворения, окончание через 4,5 часа после затворения.
Технологическая схема производства пуццоланового цемента стандартная. Суть процесса заключается в отдельном изготовлении клинкера портландцемента и отдельном производстве (сушке) комплекса минеральных присадок.
Далее клинкер и присадки подвергаются совместному помолу в многокамерных шаровых грохотах. Раздельный помол клинкера и добавок с последующим смешиванием, используются редко, когда требуется большой расход цемента. В основном непосредственно на строительных площадках при возведении масштабных объектов – крупных гидротехнических сооружений.
Где применяют пуццолановый цемент
Высокая сульфатостойкость и высокая водостойкость являются определяющими факторами области применения цемента этого вида:
- Строительство подводных и подземных элементов гидротехнических сооружений работающих в условиях отмывания морской и пресной воды: судоремонтные доки, защитные молы, плотины, шлюзы и набережные.
- Инженерные сети: канализационные и водопроводные сооружения.
- Строительство тоннелей, стволов шахт, подземных емкостей.
- Возведение оросительных и осушительных конструкций на солончаковых и заболоченных грунтах.
- Строительство монолитных или сборных фундаментов жилых и промышленных зданий в условиях воздействия грунтовых вод содержащих высокий уровень вредных примесей.
- Производство ЖБИ использующее технологию пропаривания.
Производители пуццоланового цемента
На производстве пуццоланового портландцемента вследствие ограниченности и «специальности» его применения специализируется ограниченный круг отечественных и зарубежных цементных заводов в числе которых:
- Компания ОАО «Новоросцемент».
- Завод ЗАО “КАВКАЗЦЕМЕНТ”
- ОАО «ВЕРХНЕБАКАНСКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД».
- ОАО «КРАСНОСЕЛЬСКСТРОЙМАТЕРИАЛЫ» (Республика Беларусь).
- ОАО «БЕЛОРУССКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД» (Республика Беларусь).
В завышении повествования следует отметить, что пуццолановый цемент следует использовать в усилиях повышенной влажности среды. Имеется ввиду обеспечение повышенной влажности, в которой раствор цемента набирает свою марочную прочность. В противном случае технические характеристики конструкций изготовленных на основе связующего этого вида не будут отвечать требованиям ГОСТа и прочим основном потребительским качествам.
голоса
Рейтинг статьи
Технология изготовления гидростойкого цемента
Производство материала промышленным методом осуществляется мокрым или сухим способом, выбор определяется применяемым методом получения портландцементного клинкера. Основное сырье для выработки – известково-глиняная смесь в пропорции 3:1.
Мокрый и сухой способы производства
Первая технология основана на заливке глиняно-известковой смеси водой и выдержке в течение определенного времени. Состав перемешивается до максимально однородной консистенции, определяется количественное соотношение содержания элементов и корректировка параметров с целью задания конкретных свойств гидростойкого портландцемента, производится обжиг в доменной печи. Результат процесса – получение гранул диаметром от 5 до 20 миллиметров, впоследствии они соединяются с другими компонентами портландцемента после измельчения.
Сухой метод изготовления предполагает отправку составляющих в сушильный барабан на начальном этапе производства. После этого смесь подвергается дроблению на мелкие части, данную операцию можно осуществить до и после смешения компонентов.
При производстве водостойкого цемента допускается использование сушильно-помольных машин – это делает возможным одновременное проведение дробления и сушки ингредиентов. Часто данные устройства применяют на масштабных стройках – это обеспечивает изменение параметров смеси непосредственно на месте и получение необходимых свойств под определенные задачи при возведении гидростойких сооружений.
Строительно-технические свойства портландцемента и его применение
Описание и применение плит и панелей из фибробетона
Применение цементно-известкового раствора для штукатурки стен
Источник статьи: http://mirbetona.info/types/pozzolanic-cement
Свойства цементов
Стойкость пуццоланового и шлакопортландцементов при воздействии пресных, особенно мягких, и сульфатных вод выше, чем портландцементов. В кислых и углекислых водах эти цементы, как и портландцементы, недостаточно стойки.
Водопотребность пуццолановых портландцементов выше, чем у портландцементов, так как на смачивание развитой поверхности минеральных добавок требуется значительный объем воды (нормальная густота пуццоланового портландцемента 28. 35%, а обычного портландцемента 22. 26 %). Вследствие повышенной водопотребности и, следовательно, пористости цементного камня бетоны на пуццолановом портландцементе менее морозостойки, чем на портландцементе.
Водопотребность шлакопортландцемента существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов, но химически связывается воды меньше, чем при гидратации портландцемента. Это приводит к снижению плотности бетона на шлакопортландцементе и, как правило, морозостойкости по сравнению с бетоном на портландцементе.
Бетоны на пуццолановых цементах характеризуются значительными деформациями усадки и набухания, что связано с повышенным содержанием в цементном камне гелевидных новообразований и развитой сетью мельчайших капилляров. При твердении в воздушно-сухих условиях бетон на пуццолановом портландцементе теряет прочность, что объясняется большой усадкой и «выветриванием» воды из гидратных соединений, т. е. он обладает пониженной воздухостойкостью.
Усадка и набухание шлакопортландцемента приблизительно такие же, как и у портландцемента. Воздухостойкость шлакопортландцемента выше, чем пуццоланового портландцемента, но уступает портландцементу.
Жаростойкость бетонов на шлакопортландцементе значительно выше, чем на портландцементе. Это объясняется пониженным содержанием в них свободного гидроксида кальция и наличием шлаков.
Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент применяют для массивных бетонных и железобетонных конструкций подводных и подземных частей сооружений (плотин, шлюзов туннелей, канализационных и водопроводных сетей, фундаментов и т. п.). Широко используют эти цементы в производстве сборных изделий с тепловлажностной обработкой. Не эффективны эти цементы в наземных конструкциях в районах с сухим климатом или в цехах с пониженной влажностью воздуха, а также в частях сооружений, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высушиванию.
Бетоны на глиноземистом цементе морозостойки и более стойки по сравнению с портландцементом против выщелачивания, а также к растворам сульфата кальция и магния, морской и болотной воде, растворам сахара, животным и растительным маслам. Однако глиноземистый цемент быстро разрушается даже слабыми растворами солей аммония и щелочей. Его нельзя применять в щелочных средах и смешивать с известью или портландцементом. Учитывая дефицитность сырья (бокситов) и значительную стоимость глиноземистого цемента, его выпускают в сравнительно небольших количествах (менее 1 % от общего выпуска цемента), а применяют при возведении бетонных конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, для срочных аварийных и ремонтных работ, а также для тампонирования нефтяных и газовых скважин, футеровки шахтных колодцев и туннелей и т. п. На основе глиноземистого цемента в смеси с жаростойкими заполнителями изготовляют бетоны, которые хорошо сопротивляются действию высоких температур (1000°С и выше). Глиноземистый цемент используют также для получения расширяющихся цементов.
Напрягающий цемент рекомендуется применять для изготовления напорных труб и других тонкостенных железобетонных изделий и конструкций с напряженной арматурой.
Пуццолановые и шлаковые цементы
Карта энциклопедии Пуццолановый цемент является одной из самых древних разновидностей цемента. Уже в Древнем Риме для получения гидравлического вяжущего материала научились использовать в качестве добавки к извести рыхлую вулканическую породу — пуццолану. Полученная смесь представляла собой известково-пуццолановый цемент, который отличался особой прочностью. Сейчас под словосочетанием «пуццолановый цемент» подразумевают целую группу цементов, в составе которых содержится не менее 20% активных минеральных добавок. Однако самым распространенным в строительстве на сегодняшний день является пуццолановый портландцемент. Его получают путем помола портландцементного клинкера (его массовая доля в составе пуццоланового портландцемента колеблется от 60 до 80%), активной минеральной добавки (20 — 40%) и небольшого количества гипса. В отличие от обычного портландцемента пуццолановый цемент обладает повышенной коррозийной стойкостью, особенно в мягких и сульфатных водах, пониженной морозостойкостью и меньшей скоростью твердения. Исходя из этих особенностей, определяется и основные области применения пуццоланового портландцемента. Его вводят в состав монолитных и сборных бетонов и железобетонов, которые используют в подземных и подводных конструкциях. Так же допускают возможность применения пуццолановых цементов в надземных конструкциях, которые находятся в условиях повышенной влажности и в строительных растворах. Не допускается использование пуццоланового портландцемента в конструкциях, которые подвергаются быстрому высыханию или испытывают попеременное высушивание и увлажнение, а так же в составе морозостойких бетонов.
Шлаковый цемент — это так же общее название для группы цементов, которые изготавливаются при совместном помоле гранулированных доменных шлаков с добавками-активизаторами (так называют в данном случае известь, строительный гипс, ангидрит и т. д.). Возможно и простое смешивание этих компонентов, которые были заранее измельчены. Принято различать два вида шлакового цемента: известково-шлаковый, в состав которого входит 10 — 30% извести, до 5% гипса (от массы цемента), и сульфатно-шлаковый (его состав: 15 — 20% гипса или ангидрида, до 5% портландцемента или до 2% извести). Последний особенно часто используют для производства автоклавных материалов и изделий. Доменный шлак и природный гипс, который входят в состав шлакопортландцемента, позволяют регулировать сроки схватывания раствора. Исходя из своей прочности, он выпускается под следующими марками: 300, 400 и 500. Так же производят быстротвердеющий шлакопортландцемент (ШПЦ-Б), который отличается повышенной прочностью уже на 3 сутки после схватывания. Такой цемент выпускается под маркой 400. Физико-химические особенности шлакового цемента так же обуславливают области как желательного, так и нежелательного его использования. Его рекомендуют использовать в монолитных массивных бетонных и железобетонных конструкциях, которые идут на строительство подземных и подводных сооружений. Не рекомендуется использовать шлаковый цемент в качестве составляющей в морозостойких бетонах и тяжелых бетонах, затвердевание которых происходит при температуре меньше +10°C. Так же как и пуццолановые, шлаковые цементы нельзя использовать в случаях, которые будут сопряжены с попеременным увлажнением и высушиванием конструкции.
Важно для каждого вида работ использовать строго определенный вид цемента, так как это не только продлит жизнь конструкции, но и позволит соблюсти правила безопасности для будущего строения, а значит и для всех, кому придется там находиться
Технические показатели
Пуццолановый бетон обладает рядом специфических характеристик. Данный материал, соответствующий ГОСТ, должен включать не менее 20-40% активных добавок. Его плотность необходима быть не менее 2,7-2,9 г/см3. При отвердении после 28 дней прочность на сжатие бетона составляет 42,5-62,5 МПа. Начало схватывания начинается через 45 минут, а завершение процесса наблюдается через 12 часов. Полное отвердение залитого массива наступает примерно через 28 суток.
Густота цементного раствора составляет 28-35%. В рыхлом состоянии объемный вес данного строительного материала составляет 800-1000 кг/м3. Удельный — колеблется в пределах 2,7-2,9 кгс/м3. В уплотненном виде объемный вес составляет 120-1600 кг/м3. Тонкость помола на сите №008 — 10%.
Достоинства и недостатки
У этого цемента имеются некоторые преимущества и минусы.
Плюсы:
- Данный тип раствора отличается высокой способностью сцепляться с арматурой при заливке железобетонных конструкций.
- К преимуществам этого материала относится и минимальный риск возникновения трещин в готовой поверхности. Конструкции, возведенные с применением пуццоланового цемента, отличаются длительным сроком эксплуатации. Материал является экономичным, т.к. выход раствора из компонентов, применяемых для его изготовления, большой.
- Бетонная поверхность, возведенная с применением данного вида раствора, хорошо подвергается дальнейшей шлифовке. Застывшая поверхность отличается высокой устойчивостью к воздействию минерализованных и пресных вод.
- Конструкции, сделанные с применением пуццоланового цемента автоклавным методом, отличаются более высокой прочностью в сравнении с простыми бетонными. Кроме того, присутствующие связывающие вещества обеспечивают быстрое схватывание при заливке.
Однако данный строительный материал имеет и ряд недостатков:
- Отличается низкой воздухостойкостью. Таким образом, он не рекомендован для возведения наземных конструкций. В этих условиях затвердение бетона может прекратиться. Кроме того, велика вероятность оседания надземной конструкции и появления других дефектов, которые могут сделать дальнейшую эксплуатацию невозможной.
- Изготовление раствора требует использования большого количества воды.
- Готовый состав отличается небольшим сроком хранения. Поэтому его необходимо использовать сразу после изготовления, т.к. при длительном хранении он утрачивает свои свойства.
- Недостатком данного материала выступает низкая устойчивость к перепадам влажности. Кроме того, данный портландцемент отличается низкой устойчивостью к перепадам температур.
Технология производства
Компоненты для создания цемента (клинкер и гипс, известь, минеральные добавки) после добычи в карьере подвозят к месту обработки, после чего по отдельности измельчают в особых дробилках. Затем их смешивают в нужных пропорциях, загружают в воздушные шаровые мельницы и еще раз тщательно перемалывают. Далее состав отправляют в накопительные бункеры. По мере надобности его извлекают партиями, нагревают до +800…+1000 градусов, отправляют в технологическую вращающуюся печь для дальнейшего прогрева при +1450 градусах. Потом порошок охлаждают с помощью роторного охладителя, соединяют с гипсом и пуццоланом.
Шаровая мельница для производства цемента
Если требуется произведение материала в больших объемах, тонкий помол компонентов осуществляется совместно — они сразу смешиваются друг с другом. Также возможно приготовление пуццоланового портландцемента прямо на строительной площадке. Для этой цели применяется специальная сушильно-помольная установка. Данная технология снижает транспортную загруженность, дает возможность изменения состава в зависимости от потребности при помощи введения новых наполнителей. Тем не менее, она применяется исключительно при постройке крупных объектов.
