Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Его получают путем тонкого помола клинкера, полученного обжигом сырьевой смеси из бокситов и известняков, до плавления (при t=1400°C) или спекания (при t—1300С). Обжиг производится во вращающихся доменных печах, в электрических дуговых печах, вагранках. В настоящее время обжиг проводится чаще всего до плавления в доменных или электродуговых печах. При этом не требуется тонкого измельчения сырьевых компонентов и создаются условия для удаления железа и кремнезема. Вместо бокситов для производства глиноземистого цемента в нашей стране используются также бокситовые железные руды с добавками известняка и железного лома. Шлаки доменного производства являются клинкером, причем стоимость глиноземистого цемента значительно понижается.

Марки глиноземистого цемента, определяемые не в 28-дневном, а в 3-суточном возрасте, 400, 500 и 600. Начало схватывания должно наступать не ранее 30 мин, а конец схватывания — не позднее 12 ч от начала затворения, что удобно для производства изделий. Тепловыделение глиноземистого цемента примерно в 1,5 раза выше, чем у портландцемента, поэтому его удобно применять в зимних условиях. Не рекомендуется использовать этот цемент в массивных конструкциях в летнее жаркое время года, а изделия на глиноземистом цементе нельзя подвергать тепловлажностной обработке: температура при его твердении не должна превышать 25°С.

Глиноземистый цемент предназначается для получения быстротвердеющих и жаростойких бетонов и строительных растворов, его целесообразно применять при аварийно-ремонтных работах, а также зимнем бетонировании.

Смешанные цементы как разновидности комплексных вяжущих веществ. К неорганическим смешанным относятся вяжущие вещества, которые получают путем объединения неорганических вяжущих веществ (как воздушных, так и гидравлических) с активными минеральными добавками и шлаками при их совместном помоле или после раздельного измельчения.

К смешанным цементам на основе портландцемента относятся следующие. Пуццолановый портландцемент. Его получают путем совместного помола клинкера, активной минеральной добавки в количестве 20 ... 40% от массы цемента и двуводного гипса (до 3 ... 5%).

Как уже упоминалось выше, впервые в качестве такой добавки был использован вулканический пепел, пуццолана, что объясняет название цемента. К кислым активным минеральным добавкам (их называют иногда гидравлическими, так как они усиливают гидравлические свойства вяжущего вещества) относятся как природные - диатомит, трепел, опока, вулканический пепел, пемза, вулканический туф и др., так и искусственные — доменные и топливные шлаки, нефелиновый шлам (отход глиноземного производства), зола-унос и др.

Пуццолановый портландцемент обладает повышенной химической, длительными сроками схватывания и твердения, более низкой экзометрией, пониженной морозостойкостью. Марки пуццолановых портландцементов 300, 400.

Учитывая особенности пуццоланового портландцемента, рекомендуется применять его для подводных и подземных частей гидротехнических сооружений, для массивных сооружений в летнее время года. Не рекомендуется использовать его в зимних условиях, особенно для сооружений, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию. Помимо пуццоланового портландцемента имеется еще так называемый портландцемент с активными минеральными добавками, содержащий их от 10 до 20% (по массе). По маркам и свойствам он близок к обычным портландцементам.

Шлакопортландцемент. Его получают путем совместного помола клинкера портландцемента, добавки гипса и доменного гранулированного шлака в количестве 21 ... 80% от массы цемента.

Доменный шлак по своему химическому составу близок к портландцементному клинкеру, поэтому его можно вводить в большем количестве, чем другие активные минеральные добавки, что дает снижение стоимости шлакопортландцемента на 20 ... 25%. Добавка доменного гранулированного шлака не снижает морозостойкости бетонов и растворов, изготовляемых на нем.

При помоле шлакопортландцемента рекомендуется сначала вводить в мельницу клинкер как более твердый компонент, а затем шлак. Этот цемент выпускается трех марок: 300, 400 и 500, он имеет начало схватывания не ранее 45 мин и не позднее 10 ч, т. е. он несколько медленнее схватывается и твердеет, чем обычный портландцемент. Кроме того, он имеет меньшие усадку и набухание, большую стойкость в пресных и сульфатных водах. Имеет хорошую сцепляемость с арматурой, в железобетоне и, что немаловажно, имеет более низкую стоимость.

Шлакопортландцемент можно использовать для подводных частей сооружений, но нежелательно при попеременном замораживании и оттаивании, увлажнении и высыхании, хотя его морозостойкость несколько выше, чем пуццоланового портландцемента.

Расширяющиеся цементы. Обычные цементы дают, как правило, усадку при твердении и не могут обеспечить водонепроницаемости при заполнении швов между панелями, заделке трещин, гидроизоляции туннелей и стволов шахт и других работах. Для этих целей создаются безусадочные или расширяющиеся цементы. Физико-химические процессы при их твердении, создающие некоторое увеличение объема, связаны с образованием гидросульфоалюминатов кальция при взаимодействии исходных компонентов, объединенных при помоле. Ниже приводятся три вида расширяющихся цементов.

ВРЦ — водонепроницаемый расширяющийся и быстротвердеющий цемент состоит из совместно измельченных 70 ... 76% глиноземистого цемента, 20 ... 22% полуводного гипса и 10 ... 11% высокоосновного гидроалюмината кальция. Он имеет марку 500 через 28 суток, хотя уже через 6 ч твердения набирает прочность не менее 7,5 МПа. Отличается пониженной морозостойкостью и может применяться только при положительных температурах.

Существует также ВБЦ — водонепроницаемый безусадочный цемент, состоящий из тех же компонентов, но в несколько иных соотношениях.

ГГРЦ — гипсоглиноземистый расширяющийся цемент получают путем совместного помола высокоглиноземистого клинкера (70%) и природного двуводного гипса (30%), чем создаются условия для кристаллизации эттрингита.

Он имеет удобные для производства сроки схватывания: начало — не ранее 20 минут, конец — не позднее 4 ч. Через сутки должен быть водонепроницаемым при давлении не ниже 1,0 МПа. Расширение у образцов проявляется только при твердении в воде. Термовлажностная обработка производится при температуре не выше 100°С.

ГГРЦ применяют для получения безусадочных и расширяющихся растворов, бетонов, штукатурок, для гидроизоляции шахт, подвалов, зачеканки труб, заделки различных швов и т. п.

РПЦ— расширяющийся портландцемент получают путем совместного помола портландцементного алитового клинкера. Механизм расширения также обусловлен образованием кристаллов эттрингита (гидросульфо-алюмината кальция). Применение добавки позволяет ускорить образование этого соединения до схватывания цемента, что обеспечивает расширение цементного теста и растворов в пластическом состоянии без напряжений в кристаллической структуре.

По прочности РПЦ делится на марки: 400, 500 и 600. Начало схватывания — не ранее 30 мин, конец — не позднее 12 ч после за творения. Расширение в суточном возрасте составляет 0,15 ... 1,0%. Использование его примерно то же, что и ГГРЦ — для высокопрочных бетонных и железобетонных конструкции.

Напрягающий цемент (НЦ) предназначен для изготовления специальных так называемых преднапряженных железобетонных изделий, в которых натяжение арматуры должно быть осуществлено в нескольких направлениях. Силы натяжения арматуры возникают при расширении самого цементного камня — это явление называют самонапряжением бетона. Расширение в бетоне без арматуры достигает 4%, а сдерживаемое арматурой оно составляет не более 0,25 ... 0,75%. Пропаривание интенсифицирует расширение, а жесткость бетона увеличивает степень расширения цементного теста. Применяют НЦ для изготовления железобетонных напорных труб и тонкостенных железобетонных изделий.

Расширяющиеся цементы получают также и с другими расширяющими добавками.

К смешанным вяжущим на основе воздушных вяжущих веществ относятся следующие.

Известково-пуццолановый цемент. Применяют в бетонах низких марок для подводных и подземных сооружений, а также в изделиях с тепловлажностной обработкой.

Известково-шлаковый цемент. Его применение то же, что известково-пуццоланового цемента.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее вещество (ГЦПВ). Предел прочности при сжатии этого вяжущего, полученного на обычном строительном гипсе, составляет 10 ... 15 МПа, а на высокопрочном — 30 ... 40 МПа. Конец схватывания наступает не позднее 20 мин, что удобно для производства. ГЦПВ применяют для изготовления стеновых панелей, а также санитарно-технических кабин и других конструкций.

Шлакощелочные вяжущие вещества. Шлакощелочные цементы отличаются высокой активностью, в 1.5 ... 2 раза превышающей активность портландцемента и достигающей 120 МПа. Шлакощелочные цементы на щелочных силикатах (жидком стекле) характеризуются особенно быстрым набором прочности, уже в суточном возрасте она составляет 20 ... 35 МПа.

Шлакощелочные бетоны имеют высокую морозостойкость, высокую коррозионную стойкость, водонепроницаемость и низкое тепловыделение. Их можно использовать для изготовления сборных бетонных и железобетонных изделий, а также в гидротехническом и дорожном строительстве.

Кислотоупорный цемент применяют для кислотоупорных замазок, растворов и бетонов. Изделия из них устойчивы в среде минеральных и органических кислот (за исключением фтористоводородной и кремнефтористоводородной) повышенной концентрации.