Активные минеральные добавки, виды и применение активных минеральных добавок.

Старая маркировка цемента

Цемент изготавливают из глинистых или карбонатных пород, которые добывают карьерным способом. В зависимости от используемого сырья он имеет разные эксплуатационные и технические характеристики, влияющие на его прочность и скорость затвердевания. Для удобного выбора все производимые материалы подразделяют на марки, которые определяют состав и свойства продукта.

Определение марки цемента осуществляется в лабораторных условиях. В этих целях изготавливают опытный раствор путем смешивания одной части материала с тремя частями песка. Затем в готовую смесь добавляют воду и выдерживают на протяжении 28 дней до затвердевания примерно на 98%. После этого образец кладется под пресс и сжимается, что позволяет выяснить максимальное давление, требующееся для его разрушения.

Маркировка старого образца действовала до 2003 года. Согласно ГОСТ 10178-85, материал обозначался заглавными буквами и арабскими цифрами с описанием его прочности, типа и наличия присадок. Несмотря на то, что сегодня эта классификация устарела, старые обозначения до сих пор встречаются в Интернете и в некоторых проектных документах.

При обозначении продукта первыми прописываются заглавные буквы, указывающие на его компоненты:

• ПЦ
  – портландцемент;
• ПЦБ
  – белый портландцемент;
• ШПЦ
  – шлакопортландцемент;
• ППЦ
  – пуццолановый;
• ПЛ
  – пластифицированный;
• ССПЦ
  – сульфатостойкий;
• НЦ
  – напрягающий;
• ВРЦ
  – водонепроницаемый;
• Н
  – нормированный;
• СПЦД
  – сульфатостойкий с присадками.

После указания компонентов прописывается степень прочности цемента на сжатие, которую он приобретает спустя 28 суток от момента затворения. Этот показатель обозначается в кгс/см² и варьируется от 300 до 600. Далее следует буква Д и число добавок (в процентах), затем – скорость затвердевания (Н – нормально твердеет, Б – быстро затвердевает). В завершение могут быть указаны свойства продукта (ГФ – гидрофобизированный, ПЛ – пластифицированный, СС – сульфатостойкий).

Рассмотрим маркировку материала на примере ПЦ 500-Д15-Б – ПЛ. Под данным продуктом понимается быстротвердеющий портландцемент прочностью 500, содержащий в своем составе пластифицированное вяжущее. Количество дополнительных компонентов в нем не превышает 15%.

В частном домостроении наиболее востребованной является марка ПЦ 400. Такой материал обладает достаточным уровнем прочности и может использоваться для приготовления смесей до М350. Для стяжки в квартирах допустимо применять шлакопортландцемент. Он относится к самым недорогим видам материала и обычно используется для замешивания низкомарочного бетона, но вполне подходит для стяжки, не требующей повышенной прочности.

Пластифицированный портландцемент

Виды и описание цементов

Пластифицирований портландцемент

Пластифицированный портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементпого клинкера и гидрофильной поверхностно-активной добавки при обычной дозировке гипса. В качестве поверхностно-активного вещества применяют концентраты сульфитно-дрожжевой бражки в количестве 0,15—0,25% массы цемента в пересчете на сухое вещество. По прочностным показателям пластифицированный портландцемент не отличается от обычного портландцемента (имеет марки 400, 500, 550 и 600). Главная его особенность заключается в повышении пластичности бетонной смеси. В результате: снижается трудоемкость при укладке бетонной смеси, ускоряется бетонирование и повышается качество укладки бетона в сооружениях; уменьшается расход портландцемента в бетоне в результате меньшей дозировки цемента и воды (цементного теста) при сохранении заданной пластичности бетонной смеси; повышается прочность и морозостойкость бетона за счет снижения водоцементного отношения при сохранении заданной пластичности бетонной смеси. Технология пластифицированного портландцемента была разработана С. В. Шестоперовым, П. А. Ребиндером, Б. Г. Скрамтаевым, С. М. Рояком, Ю. С. Малининым. Цемент этот изготовляют на заводах c помощью точного дозирующего устройства, равномерно подающего сульфитно-дрожжевую бражку в цементную мельницу при помоле клинкера. Выпускают пластифицированный портландцемент тех же марок, что и портландцемент. Пластификации могут подвергаться разновидности портландцемента, а также пуциолановый портландцемент и шлакопортландцемент. В качестве пластификатора цемента применяют смесь кальциево-натриевых (аммониевых) солей лигно-сульфоновых кислот с примесью редуцирующих веществ. Они выпускаются в виде концентратов сульфитно дрожжевой бражки в зависимости от содержания в них сухих веществ двух марок: КБЖ и КБТ (ОСТ 81-79-74). СДБ представляет собой густую вязкую темно-коричневого цвета жидкость со специфическим запахом. Вязкость ее, как коллоидного раствора, зависит от концептрации и температуры; при понижении температуры вязкость СДБ 50% концентрации существенно увеличивается. Очень ценна способность малых количеств поверхностно-активных адсорбирующихся добавок интенсифицировать процессы механического измельчения твердых тел. При добавке СДБ на поверхности цементных зерен образуется коллоидно-адсорбционная пленка лигносульфоната кальция. Эта пленка, покрывая поверхность цементного зерна и возникающих гидрат-ных новообразований, удерживает толстый слой воды, частично связанной с поверхностью непосредственно молекулярными силами и частично удерживаемой адсорбционным слоем поверхностно-активного вещества. Эти достаточно толстые адсорбционно-гидратные слои воды на поверхности цементного зерна увеличивают подвижность (текучесть) цементной растворной или бетонной смеси, так как ослабляют силы сцепления между зернами цемента и являются как бы гидродинамической смазкой. Вместе с тем они затрудняют диффузию воды к поверхности цементного зерна, что тормозит гидратацию клинкерных минералов. Аналогичное действие оказывают молекулярно-растворимые в воде и молекулярно-адсорбирующиеся сахара, являющиеся составной частью СДБ. Эти сахара не только не препятствуют пластифицирующему действию сульфитно-спиртовой барды, но и, в известной степени, даже обусловливают его. Необходимо, однако, иметь в виду, что образовавшиеся на поверхности адсорбционные слои активного органического вещества не только не содействуют росту гидратных образований (зародышей кристаллов), но и сильно замедляют их рост. Это приводит к образованию при гидратации значительно большего числа центров кристаллизации, причем кристаллы оказываются более мелкими. Происходит так называемое адсорбционное модифицирование кристаллов. Данные исследований под электронным микроскопом показывают, что изменяется также и форма кристалликов. Это особенно заметно у гидроалюминатов кальция, которые в присутствии небольших добавок СДБ выкристаллизовываются уже не в виде гексагональных симметричных пластинок, а в виде длинных игл. Итак, вследствие адсорбции поверхностно-активного вещества сцепление между цементными зернами ослабевает и между ними появляется жидкостное трение. В результате увеличивается жидкотекучесть растворной или бетонной смеси, что является основным показателем пластификации. На основе многочисленных экспериментальных и производственных данных можно сделать выгод, что у растворных и бетонных смесей, изготовленных на пластифицированных портландцементах, подвижность увеличивается. Увеличение пластичности растворных и бетонных смесей дает возможность снизить водоцементное отношение. Следовательно, понижение водоцементного отношения вызывает повышение средней плотности. Процессы твердения пластифицированного портландцемента, содержащего 0,15—0,25% концентрата СДБ, зависят, в первую очередь, от минералогического состава клинкера, содержания в цементе гипса и активных добавок, а также от тонкости помола цемента. Современные пластифицированные цементы с расчетным содержанием в клинкере 55—65% C3S и менее 8% С3А, при обычной дозировке гипса и удельной поверхности цемента 3000 см2/г, почти не отличаются по прочностным показателям в растворе состава 1:3 (в стандартные сроки испытания) от обыкновенного портландцемента. Повышенная пластичность стандартных растворов состава 1:3 позволяет при сохранении заданной прочности уменьшить водоцементное отношение, что является одним из самых важных факторов, определяющих повышение прочности при увеличении плотности и значительном улучшении ряда других важных свойств бетона. Можно получить также бетон с запроектированной прочностью при нужной пластичности, но при некотором снижении (на 8—10%) удельного расхода цемента. Характерная особенность пластифицированного портландцемента — несколько замедленные сроки схватывания цементного теста. При использовании пластифицирующего эффекта и сокращении вследствие этого расхода цемента на 8— 10% прочность бетона с добавкой концентратов СДБ не снижается. При некотором уменьшении содержания редуцирующих веществ в СДБ можно получить более высокую прочность цемента, что позволит еще в большей степени сократить расход цемента. Применение пластифицированного портландцемента не снижает прочности сцепления бетона с арматурой, тепловыделение у пластифицированного портландцемента почти такое же, как и у портландцемента при условии, что количество добавки СДБ будет соответствовать содержанию алюминатов и гипса в цементе. Для пластифицированного портландцемента показательны сравнительно меньшие размеры объемных изменений (усадки и расширения); желательно, чтобы твердение его в течение не менее чем первых 15 сут после затворения проходило во влажной среде. При пропаривании бетона на пластифицированном портландцементе следует учесть, что при малой (несколько часов) выдержке отформованного бетонного изделия в процессе пропаривания на верхней его грани образуется пористый, легко отделяющийся слой толщиной в несколько миллиметров. При большей выдержке, которая должна устанавливаться для каждого вида цемента, этого не бывает. Пропаренный бетон отличается высокой плотностью и прочностью. Концентраты СДБ придают цементу способность к воздухововлечению и образованию в затвердевшем камне замкнутых пор, что является одной из важнейших причин повышения морозостойкости бетона. Установлено, что превышение установленной дозировки СДБ может значительно замедлить твердение цемента. Растворы и бетоны будут иметь пониженную прочность не только через 28 сут твердения, но и в более поздние сроки. Применение пластифицированного портландцемента обусловливает улучшение некоторых других строительно-технических свойств бетона — деформативной способности, ползучести. В меньшей степени проявляются деформация усадки и способность к трещинообразованию. Наблюдается иногда ускорение сроков схватывания у пластифицированных высокоалюминатпых портландцементов, что можно предотвратить несколько большей добавкой воды.

Как маркируют цемент по ГОСТ 31108-2003

Новая маркировка, прописанная в ГОСТ 31108-2003, вступила в силу в 2004 году. Используемый в настоящее время стандарт более объемно расшифровывает продукт

Наименование и состав

В отличие от старого образца, современное обозначение по компонентам включает в себя только 5 групп:

• ЦЕМ I
  – портландцемент. В этом стройматериале полностью отсутствуют какие-либо добавки, а его содержимое составляют клинкер и до 5% технологических присадок.
• ЦЕМ II
  – ПЦ, содержащий добавки с минеральными компонентами. Продукт делится на две категории – А с 6-20% добавок и В, включающий 21-35% дополнительных компонентов.
• ЦЕМ III
  – шлакопортландцемент, содержащий клинкер и 20% шлака.
• ЦЕМ IV
  – пуццолановый.
• ЦЕМ V
  – композитный, в который могут быть добавлены шлаки, известняк или зола.

Добавки

Если в старой маркировке добавки обозначались только в процентах, то по современным стандартам их указывают еще и буквами. Поскольку марка ЦЕМ I не имеет добавок, данные обозначения можно встретить только в последующих четырех группах продукта. Больше всего добавок в ЦЕМ II, где встречаются такие компоненты:

• З
  – зола;
• Мк
  – микрокремнезем;
• П
  – пуццолана;
• И
  – известняк;
• С
  – сланец обожженный;
• Г
  – глиеж;
• Ш
  – шлак гранулированный.

Способ расшифровки можно рассмотреть на примере. Если указана марка ЦЕМ III/С, это означает, что перед вами шлакопортландцемент, в который добавлен обожженный сланец.

Чем портландцемент отличается от обычного цемента

Портландцемент — это улучшенная разновидность цемента за счет добавления в него соответствующих компонентов. Основным отличием считается наличие в составе химических продуктов, имеющих более короткий срок хранения в сухом виде. В обычный цемент добавляются только пластификаторы и соответствующие минеральные добавки:

• кремнеземистые отходы;
• пемза;
• вулканические туфы.

В портландцементе же присутствуют различные силикаты и алюминаты. Для создания клинкера используются:

• Cao;
• SiO2;
• Al2O3;
• Fe2O3;
• MgO;
• SO3.

Главными особенностями строительного материала в данном случае считаются:

• Долговечность, так как портландцемент имеет повышенную стойкость к износу.
• Возможность противостоять низким температурам, что актуально, если работы будут выполняться в регионах, где постоянно минусовые показатели ртутного столбика.
• Достаточно низкая цена, поскольку используемый сырьевой материал является доступным и не требует больших расходов на его добычу.

Портландцемент еще отличается от обычного тем, что первый быстрее можно довести до эксплуатационного состояния.

Особенности состава

Из чего же делают портландцемент? Основной состав строительного материала — это алит и белит, известковый камень. Дополнительно для производства портландцемента добавляются специальные минералы в соответствующей пропорции. Основные из них:

• кальций – 44%
• кремний – 14,5%;
• алюминий – 3,5%
• железо –2%;
• магний –1,6%.

Могут добавляться и такие компоненты, как глина, железная руда, и даже остатки литейных материалов. При этом их количество в общем должно составлять не более 1%.

Отвечая на вопрос, какой процент известняка непосредственно используется при производстве портландцемента, то он составляет 75-78%.

Разновидности портландцемента, какие бывают основные марки

Портландцемент — это достаточно прочный строительный материал с наличием нескольких разновидностей. Основными из них считаются нижеперечисленные.

Быстротвердеющий (БТЦ)

Добавление этого вида портландцемента в бетонные смеси позволяет им застывать в течение 3-х суток. Ведь обычный портландцемент набирает свою прочность спустя 28 дней. Чтобы повысить крепость строительного материала, к основному составу клинкера производится добавление 10% пепла или пемзы и 15% гранулированного шлака.

Сульфатостойкий

Чтобы создать этот вид цемента, в клинкер домешивается трепел и диатомит, а, чтобы смесь имела большую пластичность, кладут глину, которая имеет низкое содержание глинозема. При этом, в клинкере должны отсутствовать активные добавки, поскольку они способствуют усилению процесса выделения тепла непосредственно при затвердевании раствора.

Тампонажный

Используется этот вид строительного материала для тампонирования нефтяных и газовых скважин. Портландцемент изготавливают непосредственно из материалов, утвержденных согласно ГОСТу, поэтому производство должно соответствовать установленным требованиям технологического процесса. В учет берется норма текучести, прочности и время застывания.

Дополнительно нужно обозначить и такие разновидности высококачественного стройматериала:

• нормальнотвердеющий;
• пластифицированный;
• гидрофобный;
• дорожный;
• с умеренной экзотермией;
• с поверхностноактивными органическими добавками.

Существует еще белый и цветной портландцемент. Основное отличие заключается в добавлении в них специальных пигментов и красящих оксидов.

Маркировка на упаковках свидетельствует о том, где можно применять усовершенствованный стройматериал. На сегодня в продаже встречаются такие марки портландцемента:

• ПЦ500Д20;
• ПЦ400Д0;
• ПЦ500Д0;
• ПЦ400Д20.

Значения 400 и 500 подразумевают под собой выдержку нагрузки определенного количества килограмм на квадратный метр (кг/м3). При этом буква «Д» показывает, какой процент примесей использовался в клинкере.