Пуццолановый портландцемент - что это?

Пуццолановый портландцемент — что это?

Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют

Необходимость строительства прочных зданий в самых сложных условиях эксплуатации побуждает изобретать стройматериалы с особенными свойствами. Пуццолановый портландцемент — материал, который при высокой влажности не только не подвергается коррозии, но и наоборот — улучшает свои параметры.

Что такое пуццолановый портландцемент

Основные компоненты материала: прошедшая предварительную обработку смесь глины и известняка — цементный клинкер; рыхлые вулканические породы и мелко перемолотый гипс. Для создания однородного состава все компоненты предварительно должны быть тщательно измельчены.

Пуццолановый портландцемент совмещает ряд уникальных качеств. Важная особенность — высокие эксплуатационные свойства во влажной среде. При заливке этого цемента в конструкциях, предполагающих присутствие воды, прочность материала возрастает. Такие качества делают материал незаменимым в строительной отрасли.

Технические характеристики по ГОСТ

Государственные стандарты устанавливают требования к составу, прочности, скорости отвердевания пуццоланового портландцемента. Соответствие всех характеристик, указанным в ГОСТе параметрам, обязательно соблюдать при производстве и дальнейшей реализации готовой продукции.

Технические характеристики пуццоланового портландцемента

Объемный вес, уплотненный материал

от 1200 до 1600 кг/м3

Объемный вес, рыхлый материал

от 800 до 1000 кг/м3

Прочность сжатия (в зависимости от марки)

от 42,5 до 62,5МПа

Тонкость помола (сито №008)

Достижение максимальной прочности

Срок хранения на сухом складе

Необходимо, чтобы цемент сохранял эксплуатационные характеристики в течение всего срока хранения. Для этого в местах хранения материала следует принимать соответствующие защитные меры. Основные требования: обезопасить цемент от загрязнений и влаги, а также от смешивания с другими марками.

Состав пуццоланового цемента

Согласно технологии производства, закрепленной в ГОСТ, состав цемента должен быть следующим:

  • портландцементный клинкер — до 80%;
  • добавки — в зависимости от степени активности, — от 20 до 35%;
  • дополнительные присадки — до 5%.

Одним из важных элементов является гипс. Он регулирует скорость схватывания конечного состава. Его доля должна быть не более, чем 3,5% от общей массы.

В качестве активных добавок применяются вещества вулканического происхождения, обожженный сланец, кремнезем, топливная зола, глина, доменный шлак, известь, пемза. Процентное содержание добавки зависит от степени активности конкретного вещества. Составляющие естественного происхождения влияют на технические свойства конечной смеси. Они повышают такие характеристики, как теплостойкость и сопротивление влаге. Их применение оправдано невысокой стоимостью. При добавлении таких компонентов происходит уменьшение цены конечного продукта на 10-15%.

Оксид кальция обеспечивает повышение скорости отверждения портландцемента, но снижает водостойкость.

Процесс производства цемента

При промышленном производстве применяются два способа: сухой и мокрый. Методы определяются технологией получения портландцементного клинкера. Сырьем для его изготовления служат глина и известь в соотношении 1:3.

При мокром способе производства измельченную смесь извести с глиной заливают водой и отстаивают. Получившийся состав перемешивают до достижения наибольшей возможной однородности. Следующая стадия — определение и корректировка содержания компонентов. Затем состав поступает в печь. После обжига портландцементный клинкер получают в виде крупных гранул от 5 до 20 мм в диаметре. На следующем этапе гранулы измельчают и перемешивают с другими составляющими.

При сухом способе изготовления все компоненты в первую очередь направляют в сушильный барабан. Далее следует технологическая операция — дробление в мельнице. Здесь помол можно производить как до смешения — каждый компонент отдельно; так и после — вместе.

Допустимо применять сушильно-помольные агрегаты. В них процессы сушки и измельчения происходят одновременно. Подобное оборудование часто используют на крупных стройках для совместного измельчения клинкера и добавок. Это позволяет менять характеристики цемента непосредственно рядом с местом использования, а значит создавать материалы со свойствами подобранными под конкретные строительные задачи.

Достоинства и недостатки

Бетоны на основе пуццоланового портландцемента обладают увеличенной водонепроницаемостью. Это обусловлено особенностями структуры и состава материала: набуханием гелеобразных компонентов, гидратацией минералов, связыванием гидравлической составляющей в водном растворе Ca(OH)2.

Готовые конструкции из данного вида цемента отличаются высокой пластичностью. В результате повышается устойчивость к образованию трещин и проявляется высокая степень обрабатываемости.

За счет пуццолановых добавок материал обладает большей рыхлостью, по сравнению с другими видами цемента. Его плотность составляет около 2,8 г/см3, поэтому при одинаковой массе в сухом состоянии, пуццолановый портландцемент отличается повышенным выходом готового бетона или раствора.

Недостатки пуццоланового портландцемента:

  • пониженная морозостойкость;
  • невысокая воздухостойкость;
  • большая усадка;
  • замедленное отвердевание и упрочнение;
  • увеличенная потребность в воде.

Многочисленные плюсы материала компенсируют его негативные качества. Он незаменим при высоких требованиях к прочности строительных сооружений.

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

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.

Как получают пуццолановый портландцемент: состав, свойства, применение, технические показатели

Пуццолановый портландцемент изготавливается путем смешения клинкера, синтетических вяжущих веществ и ряда натуральных добавок. Получающиеся при использовании такого состава поверхности отличаются повышенной прочностью и устойчивостью к влаге.

Технология получения

Термин пуццолановый цемент включает группу материалов, различающихся характеристиками и назначением.

В составе таких цементов присутствуют портландцементный клинкер, активные и вспомогательные присадки. Технология производства предполагает выполнение ряда требований. Сначала выполняется изготовление клинкера. Отдельно от него готовится смесь минеральных присадок. Эти вещества подвергаются тщательной сушке.

После этого присадки и клинкер помещаются для помола в многокамерный шаровидный грохот. Возможен и раздельный помол компонентов, но данный метод применяется крайне редко, т. к. требует больших затрат цемента. Он хорош только на крупных объектах, когда необходимо делать пуццолановый цемент на строительной площадке из-за сложности транспортировки раствора на большие расстояния.

Состав, виды

Цемент пуццолановый приобретает свои гидрофобные свойства за счет особого состава. В него входят:

  • клинкер — 65-80%;
  • активные добавки — 20-35%;
  • вспомогательные присадки — 0-5%.

На качестве бетонной смеси отражаются характеристики активных соединений.

Ими могут выступать такие вещества, как:

  • обожженный сланец;
  • зола уноса;
  • пемза;
  • пуццолана;
  • доменный шлак;
  • известь;
  • микрокремнезем.

В зависимости от характеристик добавок выделяются следующие виды цемента:

  • пуццолановый;
  • известково-зольный;
  • известково-глинистый.

Классический цемент с пуццоланой рекомендуется применять для возведения конструкций, которые будут располагаться под водой или под слоем грунта, т. к. он отличается низкой воздухостойкостью. Длительный контакт с водой повышает прочность конструкции.

Где применяют

Пуццолановый цементный раствор имеет крайне ограниченный круг использования. Сферы применения данного строительного материала обусловлены его особыми свойствами. Он отличается более светлым оттенком в сравнении с другими видами цемента.

При схватывании и дальнейшем отвердении цементный раствор, включающий синтетический связующий компонент, не выделяется большого количества тепла — данный эффект особенно важен при возведении объемных конструкций летом. Кроме того, этот бетон отличается повышенной устойчивостью к соединениям сульфата и влаги.

Кроме того, этот материал может быть использован для возведения подземных водопроводных и канализационных сооружений. Нередко он применяется при строительстве стволов шахт, тоннелей, подземных бункеров и емкостей.

Читать еще:  Сухие строительные цементные смеси (на основе цемента)

Его можно использовать для формирования конструкций, предназначенных для оросительных и осушительных целей. Материал этого вида также рекомендуется применять для возведения жилых домов и зданий промышленного назначения, которые будут подвергаться воздействию грунтовых вод, содержащих агрессивные примеси.

Эту разновидность бетона специалисты советуют использовать для возведения только защищенных от перепадов температур цокольных этажей, подвалов, фундаментов, которые будут контактировать с влагой.

Достоинства и недостатки

У этого цемента имеются некоторые преимущества и минусы.

Плюсы:

  1. Данный тип раствора отличается высокой способностью сцепляться с арматурой при заливке железобетонных конструкций.
  2. 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.
  3. Бетонная поверхность, возведенная с применением данного вида раствора, хорошо подвергается дальнейшей шлифовке. Застывшая поверхность отличается высокой устойчивостью к воздействию минерализованных и пресных вод.
  4. 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:

  1. 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.
  2. Изготовление раствора требует использования большого количества воды.
  3. Готовый состав отличается небольшим сроком хранения. Поэтому его необходимо использовать сразу после изготовления, т.к. при длительном хранении он утрачивает свои свойства.
  4. Недостатком данного материала выступает низкая устойчивость к перепадам влажности. Кроме того, данный портландцемент отличается низкой устойчивостью к перепадам температур.

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%.

Производители

Выпускают данный вид бетона следующие предприятия:

  1. ООО «Новоросцемент».
  2. ЗАО «Кавказцемент».
  3. ОАО «Белорусский цементный завод».
  4. ОАО «Красносельскстройматериалы».

Из стран дальнего зарубежья данный материал не завозится, т. к. применяется он для возведения крупных объектов, а длительная транспортировка повышает риск его порчи. Таким образом, использование этого материала может стать невыгодным с точки зрения финансов.

Пуццолановый цемент, производство и применение пуццоланового цемента.

Пуццолановым цементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях, получаемое путем совместного помола цементного клинкера с активной минеральной добавкой или тщательным смешением в сухом виде тех же раздельно измельченных материалов.

Весовое содержание добавок зависит от их состава и свойств. Содержание добавок осадочного происхождения составляет 20-35%, добавок вулканического происхождения обожженной глины, глиежа и топливной золы 25-40%. Устанавливая оптимальное соотношение между цементным клинкером и активной минеральной добавкой, приходится также учитывать и минералогический состав клинкера. При помоле пуццоланового цемента добавляют гипс в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания, с тем, однако, чтобы содержание SO 3 в пуццолановом цементе не превышало 3,5%.

Производство пуццоланового цемента по наиболее распространенному способу — совместному помолу — отличается от производства цемента тем, что клинкер, выходящий из печи, размалывается в многокамерной мельнице вместе с активной минеральной добавкой и гипсом. До помола добавку дробят и сушат в сушильном барабане, гипс же только дробят. Поскольку расходы по получению клинкера выше, чем расходы по дроблению и сушке добавки, себестоимость пуццоланового цемента ниже себестоимости цемента. С увеличением количества вводимой добавки себестоимость уменьшается.

Требуемое количество добавки зависит от активности: чем она выше, тем меньше ее вводится в пуццолановый цемент. Хотя мaлоактивныe дешевые добавки вводимые в большем количестве (чем активные), понижают стоимость цемента, все же нет оснований считать эти добавки более выгодными. Даже при оптимальных дозировках они дают пуццолановый цемент меньшей прочности, чем более активные добавки, так как содержат сравнительно больше инертных составляющих.

Пуццолановый цемент можно изготовлять не только на заводах, но и непосредственно на стройках, в специальных сушильно-помольных установках, где активная минеральная добавка высушивается, размалывается и смешивается с цементом или осуществляется совместный помол клинкера с предварительно высушенной добавкой. При этом транспортируется только клинкер, так как перевозить его удобнее, чем измолотый цемент; кроме того, уменьшается загрузка транспорта, так как добавка является местным материалом. Наряду с этим, на стройках получают свежеизготовленныЙ пуццолановый цемент, состав которого можно изменять, вводя в него наполнители. Однако строительство помольных установок может оказываться рентабельным только на очень крупных стройках.

В других случаях можно применять предложенную С. В. Шестоперовым мокрую пуццоланизацию цемента, при которой активная минеральная добавка в смеси с водой вводится в виде водной суспензии в бетономешалку в процессе изготовления бетонной смеси. Это возможно лишь при легко распускающихся в воде добавках, какими являются многие виды трепелов и диатомитов. Мокрая присадка гидравлических добавок была впервые применена на строительстве канала имени Москвы. Наряду с мокрой возможна и сухая присадка в бетономешалку тонкоизмолотой добавки. Однако в этом случае она хуже смешивается с цементом.

Требования стандарта к тонкости помола такие же, что и для цемента, остаток на сите №008 не должен превышать 15%. Однако целесообразно размалывать пуццолановый цемент возможно более тонко, так как при этом увеличивается поверхность взаимодействия между реагирующими компонентами, что ведет к ускорению твердения. Весьма эффективен, особенно при использовании мягких добавок, двухступенчатый помол, при которого вначале измельчают цементный клинкер с гипсом до обычной или несколько меньшей удельной поверхности, а затем в мельницу подают активную минеральную добавку, и всю смесь измельчают до заданной тонкости помола. При совместном помоле, когда в мельницу одновременно загружают клинкер, добавку и гипс, добавка размалывается в первую очередь, и она оказывается измельченной более тонко, чем цементным клинкер, что понижает свойства пуццоланового цемента.

При твердении пуццоланового цемента вначале взаимодействуют с водой цементные частицы, образуя гидрат окиси кальция, двухкальциевый гидросиликат С2 S Н2 и высокоосновные гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Наличие активной минеральной добавки ускоряет гидратацию и гидролиз цементной части пуццоланового цемента. Вслед за этим активная составляющая добавок вступает во взаимодействие с продуктами гидратации цемента, в первую очередь с гидратом окиси кальция. Это вызывает постепенное уменьшение концентрации извести в жидкой фазе твердеющей системы, в результате чего двухкальциевый гидросиликат переходит в однокальциевый — CSH (В), а высокоосновные гидроалюминаты — в менее основные. При взаимодействии гидроалюминатов и активного Si02 возможно образование сульфатостойких гидрогранатов типа 3СаО*А l 2О3* xSi02(6-2х) Н2О, которые значительно быстрее возникают при автоклавном твердении.

Пуццолановые цементы, при твердении которых связывается гидрат окиси кальция и образуются менее основные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, чем при твердении цемента, значительно более стойки по отношению к выщелачиванию пресной водой и к воздействию минерализованых вод.

Некоторые активные минеральные добавки, например обожженная глина, содержат довольно много активного глинозема, который при взаимодействии с гидратом окиси кальция образует в процессе твердения значительное количество гидроалюмината кальция, способствующего образованию дополнительного количества гидросульфоалюмината кальция при сульфатной коррозии. Поэтому пуццолановый цемент на основе обожженной глины в течение длительного времени рекомендовали лишь для сооружений, подверженных воздействию пресных вод.

Однако работы И. С. Канцепольского показали, что если каолинитовые и полиминеральные глины обжигать при температуре перехода аморфного глинозема в кристаллическое состояние (900-1000 °C), то при таком обжиге глинозем теряет свою химическую активность, а кремнезем в определенной степени сохраняет ее. Таким образом, обожженные глины повышают сульфатостойкость цемента. Сульфатостойкий цемент получается в этом случае при повышенных дозировках высокообожженных глин (30% и выше). На этой основе в Средней Азии выпускается глиеж-цемент, стойкий как в пресных, так и в минерализованных водах. Растворимого глинозема в глиеже должно быть не более 3%.

При взаимодействии с водой и гидратом окиси кальция, образующегося при твердении цемента, отдельные зерна измельченной добавки увеличиваются в объеме (набухают). Это вызывает уплотнение раствора или бетона. Уплотнение увеличивает также водо- и солестойкость пуццоланового цемента, так как затрудняет проникновение агрессивных вод внутрь бетонного массива и препятствует разрушению бетона. Поэтому при определении активности минеральной добавки необходимо устанавливать степень ее набухания в известковой воде.

Объемный вес пуццоланового (трепельного) цемента в рыхлом состоянии 800-1000 кг/м 3 , а в уплотненном 1200-1600 кг/м 3 . Удельный вес его — 2,7-2,9. Следовательно, как объемный, так и удельный вес пуццоланового цемента ниже, чем у цемента. Поэтому выход теста из пуццоланового цемента больше, чем из цемента. При одном и том же весовом количестве вяжущего вещества из пуццоланового цемента получается более плотный и водонепроницаемый бетон, так как объем этого количества пуццоланового цемента больше объема цемента.

Пуццолановый цемент твердеет медленнее, чем цемент. При стандартных испытаниях в трамбованных образцах из раствора жесткой консистенции впервые сроки он обладает меньшей прочностью, чем цемент, из которого он изготовлен. Однако в дальнейшем пуццолановый цемент догоняет и даже перегоняет его порочности, причем чем активнее добавка, тем в более короткий срок это происходит.

Более высокая конечная прочность пуццоланового цемента объясняется тем, что общее количество гидросиликата кальция, образующегося в пуццолановом цементе, больше, чем в цементе. Медленное нарастание прочности пуццоланового цемента впервые сроки вызывается тем, что вводимая добавка как бы разбавляет цементный раствор, уменьшает количество чистого цемента. Однако, как только значительное количество активного кремнезема добавки вступит во взаимодействие с выделяющимся гидратом окиси кальция, твердение значительно ускоряется и прочность растворов из пуццоланового цемента становится такой же, как и у растворов из цемента. Поэтому растворы и бетоны на пуццолановом цементе должны находиться во влажной среде более продолжительное время, чем изделия из цемента.

Читать еще:  Суперпластификаторы (пластификатор) для бетона

Замедление твердения вызывается также большей водопотребностью пуццолановых цементов, особенно изготовляемых на основе трепелов и диатомитов. Введение активных минеральных добавок увеличивает количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты примерно с 25 до 30-40% и выше. Соответственно повышается и нормальная густота раствора с песком 1:3. При использовании в качестве добавок трасса или туфа водопотребность пуццоланового цемента несколько меньше, но все же превышает водопотре6ность цемента.

Повышенный расход воды и ряд других причин вызывают необходимость увеличивать расход пуццоланового цемента на 1м3 бетона на 15-20% по сравнению с цементом той же марки. Вид используемой добавки влияет на свойства пуццоланового цемента. Поэтому, чтобы иметь более точное представление о свойствах данного вяжущего, вместо обобщенного названия «пуццолановый цемент» целесообразнее применять частные названия: трепельный цемент, трассовый и т. д.

Не повышает водопотребности бетонной смеси добавка золы уноса, которую можно вводить в состав, как цемента, так и бетонной смеси. Замена золой части цемента позволяет уменьшить его расход, практически не ухудшая качества бетона.

При испытании стандартных трамбованных образцов из растворов жесткой консистенции отставание пуццоланового цемента по прочности наблюдается лишь в течение очень краткого времени, так как сказывается высокая уплотняющая способность гидравлических добавок и больший выход цементного теста.

При испытании в образцах из растворов пластичной консистенции, т. е. в условиях, более близких к практическим, скорость нарастания прочности пуццоланового цемента замедляется больше и в большинстве случаев даже в отдаленные сроки она не достигает прочности цемента.

Твердение пуццоланового цемента можно ускорить, применяя ряд мероприятий, в частности используя более активные добавки, клинкер с повышенным содержанием трехкальцииевого силиката и трехкальциевого алюмината, которые весьма быстро гидратируются. Ускоряют твердение также более тонкий помол пуццоланового цемента, увеличение в известных пределах дозировки гипса, а также добавка хлористого кальция.

Марки пуццоланового цемента по ГОСТ 970-61: 300, 400, 500 и 600. Они соответствуют пределу прочности при сжатии через 28 суток образцов из раствора жесткой консистенции в кг/см 2 . Намечаемый к введению ГОСТ 10178-62 предусматривает марки 200, 250, 300, 400 и 450 при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции. Предел прочности при изгибе должен быть соответственно не менее: 35, 40, 50, 60 и 65 кг/см 2 .

При твердении пуцоланового цемента вследствие более медленного течения этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении цемента. Однако снижение тепловыделения не пропорционально содержанию добавки (оно меньше), что объясняется ускорением гидратации цементных зерен.

Стандарт предусматривает такие же сроки схватывания для пуццоланового цемента, как и для цемента: начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец не позднее 12 ч. Пуццолановый цемент должен обнаруживать равномерность изменения объема при испытании кипячением и в парах воды.

Водоотделение пуццолановых цементов меньше, чем у цемента, при твердых добавках (трасс, туф и др.) оно мало отличается от водоотделения цемента. Усадка и набухание пуццоланового цемента, при твердении на воздухе и в воде, более высокие, чем у цемента, причем наибольшую усадку и набухание дают пуццолановые цементы на основе добавок осадочного происхождения.

Пуццолановый цемент уступает цементу по воздухостойкости. При достаточно длительном твердении во влажных условиях в первые сроки он не обнаруживает обычно при дальнейшем твердении на воздухе снижения прочности. Однако прирост прочности в этом случае значительно меньше, чем при хранении в воде.

Применять пуццолановый цемент при пониженных температурах нецелесообразно, так как при этом сильно замедляется и без того медленное твердение этого цемента. Наоборот повышенная температура в сочетании с влажной средой дает благоприятные результаты. Поэтому ускорение твердения пуццоланового цемента путем водотепловой обработки дает относительно больший эффект, чем для цемента. Пуццолановый цемент обнаруживает меньшую морозостойкость чем цемент.

Прочность пуццоланового цемента при длительном хранении (на складах) понижается быстрее, чем прочность цемента вследствие большей гигроскопичности активных минеральных добавок. Они поглощают влагу из воздуха, а это вызывает гидратацию некоторой части пуццоланового цемента.

Для повышения сульфатостойкости пуццолановый цемент изготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого алюмината (не более 8%.). Такой продукт носит название сульфатостойкого пуццоланового цемента. Содержание С3S в нем не должно превышать 50%.

Пуццолановый цемент применяют для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию пресных и сульфатных вод. Его можно использовать и для конструкций, а также строительных растворов, находящихся в условиях повышенной влажности. Его применяют также для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений. Вследствие пониженной морозо- и воздухостойкости этот цемент не рекомендуется использовать в наземных бетонных и железобетонных конструкциях в условиях воздушного твердения. Наблюдающееся при этом быстрое высыхание может приостановить твердение и вызвать значительную усадку цемента. Не рекомендуется также применять пуццолановый цемент для тех частей сооружений, которые находятся на переменном уровне воды в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания.

Портландцемент с пуццоланой что это?

Портландцемент с пуццоланой что это?

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

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.

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.

Читать еще:  Цемент НЦ (напрягающий, НЦ 20) для гидроизоляции

Пуццолановый цемент: виды, состав, особенности и технология производства, применение

Пуццолановый цемент был изобретен человеком еще во времена Древнего Рима. Эта строительная композиция обладала уникальным составом — она включала около трети извести и 2/3 вулканического пепла. Готовый цемент после разведения водой, заливки и застывания превращался в прочнейшее вещество, поэтому с успехом применялся для постройки домов, мостов и других сооружений. Сейчас весьма популярен пуццолановый портландцемент, правда, его технология претерпела значительные изменения.

Описание материала

Пуццолан (Pozzolana) — это компонент на основе вулканического пепла, пемзы и горных пород, который служит добавкой к современным видам цемента. Особенно много запасов пуццолана в Италии, близ вулкана Везувий, и именно тут базируется основное место для его добычи. Сами по себе пуццолановые добавки в цемент особой твердости и цементирующих свойств не имеют, зато после соединения с известью и водой в ходе химической реакции образуют новые вещества с отличными прочностными характеристиками.

Готовый пуццолановый цемент — это порошкообразный материал с вяжущей способностью на основе клинкера со специальными добавками. По современной технологии его впервые сделали в США в конце 20-го века как образец надежного и экологически чистого строительного сырья. Из-за высокой вододисперсности пуццолановый цемент также называют гидроцементом.

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.

Состав и виды цемента

Современный пуццолановый цемент на 60-85% состоит из портландцементного клинкера, а остальную часть составляют активные добавки и вспомогательные вещества, причем доля последних не превышает 0,5-5%. На качестве и конечных свойствах продукта сильно отражаются активные соединения. Кроме пуццолановых веществ, список самых популярных добавок таков:

  • известь;
  • доменный шлак;
  • обожженный сланец;
  • пемза;
  • зола;
  • диатомит;
  • микрокремнезем и т. д.

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.

Технические показатели

По ГОСТ 31108–2003 пуццолановый портландцемент имеет следующие характеристики, приведённые в таблице:

Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Пуццолановый цемент был изобретен человеком еще во времена Древнего Рима. Эта строительная композиция обладала уникальным составом — она включала около трети извести и 2/3 вулканического пепла. Готовый цемент после разведения водой, заливки и застывания превращался в прочнейшее вещество, поэтому с успехом применялся для постройки домов, мостов и других сооружений. Сейчас весьма популярен пуццолановый портландцемент, правда, его технология претерпела значительные изменения.

Описание материала

Пуццолан (Pozzolana) — это компонент на основе вулканического пепла, пемзы и горных пород, который служит добавкой к современным видам цемента. Особенно много запасов пуццолана в Италии, близ вулкана Везувий, и именно тут базируется основное место для его добычи. Сами по себе пуццолановые добавки в цемент особой твердости и цементирующих свойств не имеют, зато после соединения с известью и водой в ходе химической реакции образуют новые вещества с отличными прочностными характеристиками.

Красный пуццолан

Готовый пуццолановый цемент — это порошкообразный материал с вяжущей способностью на основе клинкера со специальными добавками. По современной технологии его впервые сделали в США в конце 20-го века как образец надежного и экологически чистого строительного сырья. Из-за высокой вододисперсности пуццолановый цемент также называют гидроцементом.

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.

Состав и виды цемента

Современный пуццолановый цемент на 60-85% состоит из портландцементного клинкера, а остальную часть составляют активные добавки и вспомогательные вещества, причем доля последних не превышает 0,5-5%. На качестве и конечных свойствах продукта сильно отражаются активные соединения. Кроме пуццолановых веществ, список самых популярных добавок таков:

  • известь;
  • доменный шлак;
  • обожженный сланец;
  • пемза;
  • зола;
  • диатомит;
  • микрокремнезем и т. д.

Сырье для производства цемента

В зависимости от типа введенных добавок цемент может быть классическим пуццолановым, известково-зольным, известково-глинистым. Именно классический вид цемента отличается высокой плотностью (в 1,5 раза выше, чем у обычных материалов), стойкостью к действию влаги и водонепроницаемостью, поэтому он является самым востребованным.

Технические характеристики материала по ГОСТ

Пуццолановый портландцемент обладает рядом свойств и технических параметров, которые строго регламентируются и контролируются при его производстве:

  • плотность — 2,7-2,9 г/куб. см;
  • густота цементного раствора — 28-35%;
  • объемный вес в рыхлом состоянии — 800-1000 кг/куб. м, в уплотненном состоянии — 120-1600 кг/куб. м;
  • усадка при сушке — менее 0,15%;
  • крупность (тонкость) структуры — 300 кв. м/кг;
  • прочность на сжатие через 3 дня — 12 МПа, через 7 дней — 22 МПа, через 28 дней — до 33 МПа;
  • начало схватывания — 30-45 минут;
  • завершение схватывания — 12 часов;
  • полное отверждение — 28 суток.

Вследствие появления в составе цемента гидросиликата кальция, который образуется при соединении с водой, цемент обретает очень высокую прочность. Тем не менее, этот показатель нарастает с течением времени и достигает максимума через 28 суток. Ускорение твердения происходит при взаимодействии активного кремнезема и гидрата кальциевой окиси, а также при нахождении материала во влажной среде.

Водопотребность

Цемент характеризуется повышенной водопотребностью, что замедляет сроки его окончательного застывания. В зависимости от используемых компонентов потребность в количестве введенной воды может меняться (например, при добавлении туфа и трасса нужно меньше влаги).

Применение пуццоланового цемента

Материал обладает влагостойкостью, поэтому незаменим при постройке конструкций, постоянно контактирующих с водой, в том числе — расположенных под водой. Длительное соприкосновение с влагой только увеличит прочность строения. Таким образом, самая популярная сфера применения пуццоланового цемента — строительство канализаций, водопроводов, гидротехнических сооружений, подземных емкостей, монолитных фундаментов, стоящих на заболоченных почвах, плотин.

Кроме того, материал подходит для создания напряженных и постнапряженных бетонных конструкций. Его можно добавлять в кладочные и штукатурные растворы, применяемые снаружи помещений для придания дополнительной прочности и влагостойкости. Также материал используют для постройки некоторых декоративных и художественных объектов. Нежелательно применять состав при эксплуатации строений в условиях, где они будут подвергаться регулярному оттаиванию и замораживанию, пересыханию и увлажнению.

Достоинства и недостатки

Пуццолановый портландцемент имеет массу преимуществ по сравнению с классическими видами цементов:

  • экологически чистый состав, использование натурального переработанного сырья для производства;
  • пригодность для изготовления бетона, а также для нанесения и армирования швов, для приготовления штукатурки благодаря тонкости помола;
  • невысокая стоимость пуццолана, что положительно влияет на конечную цену цемента;
  • устойчивость к действию пресных и минерализованных (сульфатных) вод;
  • минимальная усадка, низкий риск появления трещин, полостей и ячеек;
  • значительный уровень адгезии со строительными материалами;
  • прочность, износостойкость, долгий срок службы;
  • легкость обработки;
  • небольшой расход смеси.

Среди недостатков пуццоланового портландцемента следует назвать сниженный уровень начального упрочнения, что влияет на сроки снятия опалубки. Для разведения материала потребуется больше воды.

При длительном хранении цемента свойства несколько ухудшаются, так как снижается активность содержащихся в нем компонентов. Если застывание происходит без должного объема влаги, период кристаллизации состава увеличится, а результатом станет крошение и деформация бетона.

Производители материала

Пуццолановый цемент выпускает небольшое количество компаний, поскольку для его производства требуется специальное оборудование и доступ к особым компонентам. Самые известные фирмы-изготовители таковы:

  • «Кавказцемент»;
  • «Новоросцемент»;
  • «Белорусский цементный завод»;
  • «Красносельскстройматериалы»;
  • «Верхнебаканский цементный завод».

Стоимость стандартного мешка цемента (40 кг) — 500-600 рублей. Покупка материала за рубежом будет экономически невыгодной, так как приведет к сильному удорожанию цены. Пуццолановый цемент — качественный, прочный и надежный материал, уникальные свойства которого сполна проявляются только при строгом соблюдении технологии, поэтому перед покупкой важно ознакомиться с правилами работы и нюансами его использования.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector