Цемент зі шлаками: застосування суміші
Портландцемент являє собою вяжучий гідравлічне речовина, що отримується методом подрібнення цементного клінкеру, гіпсу та гранульованого шлаку.
Цемент зі шлаками застосовують з 1824 року. Це зєднання справедливо можна назвати найбільш популярним видом цементу, що знайшли своє застосування у всіх сферах будівництва.
Суміш цементу з шлаком використовують уже майже 2 сторіччя, за цей час даний матеріал знайшов застосування в усіх сферах будівництва.
Технологія виробництва
Такий матеріал виробляють з використанням доменного шлаку, який являє собою вторинний продукт металургійного виробництва. Клас даного матеріалу визначається якістю вихідних матеріалів клінкеру і доменних шлаків. Клінкер виконує роль активізатора шлаків в складі шлакоцемента.
В основі технології виробництва лежить принцип висушування шлаку в сушарках до отримання показників вологості не більше 1%. Потім клінкер, шлак і гіпс завантажується в бункер цементного млина, і подрібнюється до гомогенного тонкодисперсного порошку.
Клас шлакоцемента залежить і від використовуваного виду шлаку: це можуть бути основні, кислі, гранульовані та негранульовані шлаки. Особливе значення у визначенні міцності має не фізична структура, а хімічний склад. На даній закономірності грунтується правило вибору сировини. З економічного боку перевагу варто віддати гранульованим видам, в звязку з тим, що використання негранульовані мас ускладнює виробничий процес. Цемент зі шлаками, який виходить в результаті, твердне повільніше, ніж зазвичай, тому що зміст шлаку в ньому варіюється в межах 20-80% загальної маси.
При виготовленні портландцементу використовують сито з великими (40х40 мм) і дрібними (5х5 мм) осередками.
Жужільний портландцемент виготовляють, використовуючи два види сит: з дрібними (5х5 мм) і великими (40х40 мм) осередками.
- При використанні матеріалу для зовнішніх стін зєднують великий і дрібний шлак в співвідношенні 7: 3.
- Для внутрішніх стін в пропорції 4 частини дрібних зерен і 6 частин великих.
- Для збільшення міцності матеріалу замінюють пяту частини найдрібнішої фракції звичайним піском і виключають зі складу найбільші зерна шлаку.
- Завдяки використанню поєднань 2-х вяжучих компонентів (цементу і вапна, цементу і глини) вдається істотно знизити вартість матеріалу. Найбільш оптимальною є пропорція: вапно - не більше 1/3 і цемент - не менше 2/3 загального обсягу.
Глина і вапно здатні не тільки знизити вартість, а й роблять стіни теплішими і сухими. Вапняний портландцемент на основі шлаку, до складу вяжучого якого входить 2/3 глини і 1/3 вапна, твердне довше цементного, проте в подальшому показує більш високі показники міцності.
Склад можливих сумішей шлакобетона
| клас шлакобетона | Обємний склад (в частинах) | Обємна вага | ||||
| цемент 400 | пісок | Вапно або глина | великий шлак | Дрібний шлак | ||
| 50 | 1 | 3 | 0,6 | 5 | 6 | 1300 |
| 35 | 0,9 | 2 | 0,3 | 3 | 3 | 1500 |
| 35 | 1 | 3 | 0,8 | 8 | 6 | 1100 |
| 25 | 0,9 | 2 | 0,5 | 5 | 3 | 1300 |
| 25 | 1 | 2 | 1 | 12 | 6 | 900 |
| 10 | 0,9 | 1 | 0,7 | 8 | 3 | 1100 |
| 10 | 0,9 | 1 | 2 | 12 | 5 | 700 |
Технічні характеристики
Портландцемент характеризується повільним твердением, а достатня міцність досягається за 6-12 місяців.
Портландцемент в порівнянні зі звичайним цементом володіє більш низькою вартістю, а також виділяє менше теплоти в процесі затвердіння, що в свою чергу дає можливість використовувати його в зведенні масивних бетонних споруд. Крім міцності, матеріал володіє меншим ступенем обємної деформації, протистоїть негативному впливу сульфатних і прісних вод, жаростійкий. Йому притаманна менша, в порівнянні зі звичайним цементом, морозостійкість. Даний показник важливий при експлуатації в умовах коливання температур, які провокують змінне заморожування і відтавання.
Для цементу зі шлаком характерно повільне наростання міцності при початкових стадіях твердіння. Для досягнення необхідних показників міцності звичайного цементу необхідно 6-12 місяців.
Уповільнення процесів схоплювання і твердіння провокується зниженими температурами. У випадку з цементом зі шлаком прискорення процесу досягається завдяки використанню клінкеру з високим вмістом силікату і алюмінату, а також шлаків з високим вмістом глинозему.
Вибір сировини та особливості зберігання
Портландцемент на основі шлаку слід протягом тривалого часу витримувати у вологому середовищі, оскільки передчасне висихання погано впливає на його твердіння. При достатніх показниках вологості і підвищених температурах прискорюється твердіння, тому обробка портландцемент в автоклавах і камерах дуже ефективна.
Міцність будівельного матеріалу досягається виконанням найменшого помелу. Завдяки таким діям цемент швидше твердне і стає більш міцним. Тонкість помелу відповідає за такий показник, як активність. З метою отримання вяжучого високої якості фахівці рекомендують застосовувати двоступінчастий або Сепараторний помел.
У виробництві шлакобетона може використовуватися не будь-яка сировина. Головною вимогою щодо шлаку виступає відсутність оксидів хімічних сполук, які здатні негативно впливати на характеристики одержуваного будівельного матеріалу. З особливою увагою ставляться і до чистоти шлаку, він повинен бути позбавлений глини, землі, золи та іншого сміття. У виробництві шлакобетону використовують шлаки паливної та металургійної промисловості.
Міцність портландцементу досягається найдрібніших помелом (двоступінчастим або сепараторним).
Металургійному шлаку отримують максимально міцний бетон. З усього розмаїття шлаків паливної промисловості найбільш підходящий клас - антрацитні породи. Непридатними для даних цілей вважаються продукти згоряння бурого вугілля, оскільки вони містять домішки, які приєднані до шлаку на основі нестійких звязків.
Чи не останнє місце в досягненні чистоти, а як результат і міцності належить правильному зберіганню, в процесі якого шлак переміщують не менше 3-х разів з місця на місце, тим самим дозволяючи позбавитися від домішок вапна і сірки.
Шлаки придатні для виробництва до тих пір, поки зберігають кристалічну структуру і не виявляють ознак розпаду, що виникають при переході одних сполук в інші під дією вологи і газів, які знаходяться в повітрі. Утворені сполуки мають більший обсяг, тому перехід супроводжується руйнуванням шматків шлаку і растрескиванием.
Клас шлакобетона залежить від розмірів зерен шлаку, які можуть варіюватися в межах 5-40 мм. Пісок для отримання суміші використовують з розміром гранул не більше 5 мм. Завдяки наявності шлакового піску підвищується ряд показників бетону, серед яких щільність і міцність. Шлаковий щебінь дозволяє отримати більш легкий бетон, що володіє високими теплоізоляційними властивостями, проте його міцності матимуть нижчий рівень.
Класифікація портландцементу з шлаком
Портландцемент клас 300 по ГОСТ 10178-85
| характеристика | показник | |
| 1 | Речовий склад цементу,%: - гранульований доменний шлак- портландцементний клінкер- гіпсовий камінь | 50-6040-501,5-3,5 |
| 2 | Межа міцності (3 доби твердіння) - при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 3,0-3,512,0-13,0 |
| 3 | Масова частка: - вільного оксиду кальцію,%; оксид магнію в клінкері,% | Проте 0,5менее 1,6 |
| 4 | Активність при пропаріваніі- при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 3,8-4,222,0-23,5 |
| 5 | Межа міцності (28 діб тверднення) - при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 5,2-5,533,5-34,0 |
| 6 | Початок схоплювання не раніше, годину / хв | 3-10 |
| 7 | Тонкість помелу (через сито 008),% | 90,0 |
| 8 | Кінець схоплювання не раніше, годину / хв | 4-40 |
Портландцемент клас 400
| характеристика | показник | |
| 1 | Речовий склад цементу,%: - гранульований доменний шлак- портландцементний клінкер- гіпсовий камінь | 38-4058-621,5-3,5 |
| 2 | Межа міцності (3 доби твердіння) - при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 3,0-3,512,0-13,0 |
| 3 | Масова частка: - вільного оксиду кальцію,%; оксид магнію в клінкері,% | Проте 0,5менее 1,6 |
| 4 | Активність при пропаріваніі- при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 4,1-4,325,0-26,0 |
| 5 | Межа міцності (28 діб тверднення) - при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 5,8-6,041,4-42,5 |
| 6 | Початок схоплювання не раніше, годину / хв | 3-00 |
| 7 | Тонкість помелу (через сито 008),% | 90,0 |
| 8 | Кінець схоплювання не раніше, годину / хв | 4-20 |
Портландцемент клас 500
| характеристика | показник | |
| 1 | Речовий склад цементу,%: - гіпсовий камінь-портландцементний клінкер | 2,0-2,5100 |
| 2 | Межа міцності (3 доби твердіння) - при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 4,5-4,825,0-27,0 |
| 3 | Масова частка: - вільного оксиду кальцію,%; оксид магнію в клінкері,% | Проте 0,5менее 1,5 |
| 4 | Активність при пропаріваніі- при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 4,3-4,631,0-34,0 |
| 5 | Межа міцності (28 діб тверднення) - при вигині, МПА- при стисненні, МПа | 6,3-6,550,5-52,0 |
| 6 | Початок схоплювання не раніше, годину / хв | 2-32 |
| 7 | Тонкість помелу (через сито 008),% | 90,0 |
| 8 | Кінець схоплювання не раніше, годину / хв | 3-43 |
Сфера застосування
Портландцемент відрізняється високою міцністю, тому його використовують в приготуванні бетонних сумішей і будівельних розчинів.
Жужільний портландцемент знайшов своє активне застосування при будівництві бетонних і залізобетонних підводних, наземних і підземних споруд, що піддаються впливу мінералізованих і прісних вод. Завдяки високим показникам міцності він використовується при виробництві бетонних сумішей, стінових блоків, сухих сумішей і будівельних розчинів. Такий цемент не менш популярний, ніж класичний цемент марки М-500.
Будівельний матеріал на даному етапі розвитку будівельної промисловості є одні з найбільш доступних і економічно привабливих. На його основі виготовляються як стіни, так і армовані плити перекриття. У більшості випадків при спорудженні будівель з полегшених матеріалів для фундаменту віддають перевагу шлакобетону.
При зведенні стін використовується як монолітна технологія з переставною опалубкою, так і готові фундаментні та стінові блоки з шлакобетону.
Жужільний портландцемент розподіляють по класах, кожен з яких є найбільш підходящим для виконання тих чи інших завдань. Клас 10 отримав своє застосування при теплоізоляції. Класи 25 і 35 використовують при зведенні несучих конструкцій, клас 50 застосовується при виготовленні армованих перемичок, зовнішніх і внутрішніх несучих стін.
Масштабне застосування шлакобетона визначається рядом переваг, серед яких мала питома вага в порівнянні з силікатним і керамічною цеглою. Завдяки цій властивості знижуються навантаження на фундамент і несучі конструкції будівлі.
Можливість створення блоків великих параметрів сприяє матеріальних і тимчасових витрат в процесі укладання. Крім того, такі блоки максимально зручні при транспортуванні.
Особливості шлакощелочного бетону
Шлаколужне портландцемент отримують завдяки використанню лужних металів. Високих показників міцності вдалося досягти додаванням різних лугів: соди, скла і ряду інших.
Шлаколужне портландцемент знайшов своє застосування при виробництві залізобетонних елементів з високим показником стійкості до хімічно агресивних речовин. Клас таких бетонів є незамінним при будівництві масивних конструкцій. Це повязано з тим, що при виробництві великих бетонних елементів, в основі яких лежить портландцемент, відбувається виділення великої кількості тепла, і температура конструкції може досягати позначки в 80 ° С. При занадто швидкому охолодженні обєкта можуть утворюватися деформаційні тріщини. Використання шлакощелочного бетону дозволяє уникнути виникнення даної проблеми.
Найбільш популярним є клас шлакощелочного цементу на основі сполук лужних металів з переважанням гідросилікатів кальцію і гідроалюмосілікатов і меленого металургійного шлаку.
Шлаколужне цемент дозволяє виробляти конструкції з меншою кількістю капілярних пір. Дана властивість здатне знизити водопоглинання і підвищити морозостійкість бетону, сприяючи зростанню експлуатаційних якостей будівельної конструкції. За першу добу матеріал набирає 30% міцності, яка в подальшому здатна досягти позначки в МПа.
даний клас бетону стійкий до впливу агресивних середовищ: сульфатів, кислот, хлоридів і морської води. можливість управляти властивостями цементу на різних стадіях структуроутворення дозволила отримувати вяжучі зі спеціальними властивостями: морозо- і жаростійкі, безусадочние, з підвищеною корозійною стійкістю, з високою швидкістю твердіння, тампонажні.
