Получение цементов с заданными свойствами. Сульфатостойкий и быстротвердеющий цементы. Белый и цветные портландцементы. Состав, свойства и применение

Быстротвердеющие портландцементы – цементы общестроительного назначения. К ним относят: быстротвердеющий портландцемент и быстротвердеющий шлакопортландцемент.

Портландцемент быстротвердеющий получают совместным измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава с гипсом и минеральными добавками. Допускается вводить от 5 до 20 % активных минеральных добавок. В том числе – доменных и электротермофосфорных гранулированных шлаков до 20 %, добавок осадочного происхождения кроме глиежа, до 10 % и прочих активных, включая глиеж до 20 %. До 5 % активных добавок может быть заменено на кренты, сульфоалюминатные и сульфоферритные продукты, обожженные алуниты и каолины.

Выпускают его марок 400 и 500 (ПЦ 400-Д20-Б, ПЦ 500-Д20-Б). Для него дополнительно нормируется прочность в возрасте 3 суток. Предел прочности на изгиб и сжатие приведен в таблице 3.2.

Интенсивный рост прочности в начальный период происходит за счет повышенного содержания в клинкере быстротвердеющих минералов и тонкости помола. Сумма минералов С₃S и С₃А должна быть не менее 60–65 %, удельная поверхность зерен 3500–4500 см²/г.

Быстротвердеющий портландцемент рекомендуется применять для изготовления бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях, в особенности предварительно напряженных. Через 4–6 часов тепловой обработки бетон набирает прочность, равную 70–80 % от заданной. Это позволяет ускорить оборачиваемость форм и камер тепловой обработки. Целесообразно применять его при пониженных температурах. Бетон быстрее набирает прочность за счет высокого тепловыделения цемента. Этот цемент не следует применять в гидротехнических сооружениях для подводной зоны в связи с пониженной водостойкостью, для зоны переменного уровня воды в связи с недостаточной морозостойкостью, для внутренней зоны массивных сооружений в связи с большим тепловыделением. Тонкость помола его высокая, и он быстро теряет активность при хранении.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера нормированного минералогического состава с гипсом и доменным или электротермофосфорным гранулированными шлаками. Шлака вводится от 20 до 80 %. До 10 % шлака может быть заменено активными минеральными добавками и до 5 % крентами, обожженными алунитами и каолинами, сульфоалюминатными и сульфоферритными продуктами.

В клинкере должны содержаться быстротвердеющие минералы: C₃S – 55–65 % и C₃А – 8–12 %. Тонкость помола должна составлять 4000–5000 см²/г. Выпускают его марки 400 (ШПЦ 400-Б). Для него дополнительно нормируется прочность в возрасте 3 суток. Пределы прочности на изгиб и сжатие приведены в таблице 3.2.

Применяют быстротвердеющий шлакопортландцемент для изготовления сборных и монолитных конструкций с повышенной начальной прочностью.

Завод-изготовитель должен гарантировать соответствие цемента требованиям ГОСТ 10178–85 при поставке в таре – в течение 45 суток после отгрузки для быстротвердеющих цементов и 60 суток для остальных, при поставке навалом – на момент поступления цемента потребителю, но не более 45 суток после отгрузки для быстротвердеющих и 60 суток для остальных.

Сульфатостойкие портландцементы. К этой группе относят: сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент.

Сульфатостойкий портландцемент получают из клинкера нормированного минералогического состава и гипса. Содержание C₃S не должно превышать 50 %, C₃A – 5 %, сумма C₃A + C₄AF – 22 %, Al₂O₃ до 5 %, MgO до 5 %. Высокая сульфатостойкость этого цемента объясняется ограниченным содержанием минералов C₃A, C₃S и C₄AF. Он имеет также высокую морозостойкость. Выпускают его марки 400. Применяют для бетонов, подвергающихся воздействию агрессивных сульфатных вод, в том числе при попеременном замораживании и оттаивании, увлажнении и высыхании, в зоне переменного уровня воды гидротехнических сооружений, подвергающихся воздействию отрицательных температур в суровых климатических условиях.

Допускается применять для бетона зоны переменного уровня воды гидротехнических сооружений в умеренных климатических условиях, эксплуатируемого внутри здания с любой относительной влажностью воздуха, на открытом воздухе при действии атмосферных факторов.

По экономическим соображениям сульфатостойкий портлпндцемент нецелесообразно применять для бетонов, к которым не предъявляются требования по сульфатостойкости и морозостойкости.

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками получают помолом сульфатостойкого портландцементного клинкера, доменного или электротермофосфорного гранулированного шлака или активных минеральных добавок и гипса. Содержание C₃S в клинкере не нормируется, C₃A до 5 %, сумма C₃A + C₄AF до 22 %, Al₂O₃ и MgO не более 5 % каждого. Добавок вводится от 10 до 20 %. Добавки значительно повышают сульфатостойкость цемента, морозостойкость же понижается.

Выпускают его марок 400 и 500. Применяют там же, где и сульфатостойкий портландцемент без минеральных добавок, за исключением гидротехнических бетонов зоны переменного уровня воды, эксплуатируемых в суровых климатических условиях.

Сульфатостойкий шлакопортландцемент получают из портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, доменного или электротермофосфорного гранулированного шлака и гипса.

Содержание минерала C₃A в клинкере не должно быть более 8 %, содержание C₃S и суммы C₃A + C₄AF не нормируется, Al₂O₃ и MgO не должно превышать 5 % каждого. Шлака в цемент вводится от 40 до 60 %.

Выпускают марок 300 и 400. Применяют для изготовления сульфатостойких бетонов.

Цемент марки 400 с добавками поверхностно-активных веществ, повышающих морозостойкость бетона, разрешается применять в конструкциях, эксплуатируемых в сульфатных агрессивных средах при одновременном замораживании и оттаивании или увлажнении и высыхании.

Портландцементы белые получают совместным помолом маложелезистого клинкера с гипсом, с добавками или без них.

Темно-серый цвет обычного цемента зависит от содержания в нем оксидов железа, марганца и др. Лучшие белые портландцементы не должны содержать Fe₂O₃ более 0,25–0,35 %, а MnO – 0,05–0,15 %. Это достигается применением мела или известняка с Fe₂O₃ до 0,15 % и каолина с Fe₂O₃ до 1 %.

Для повышения белизны клинкер обжигают в восстановительной атмосфере (газ, мазут) при температуре 1600–1650 °С и отбеливают быстрым охлаждением водой.

По вещественному составу различают портландцемент белый без минеральных добавок и портландцемент белый с активными минеральными добавками и добавками-наполнителями не более 20 %. В качестве активной минеральной добавки применяется белый диатомит.

По белизне эти цементы имеют три сорта, по прочности – две марки 400 и 500. Применяют их для декоративных белых бетонов и растворов при наружной и внутренней архитектурной отделке зданий, сооружений, для приготовления цементных красок.

Портландцементы цветные получают совместным измельчением белого или цветного клинкера, минеральных или органических красителей, гипса и активной минеральной добавки. Пигмента вводится не более 15 %, органического красителя – не более 0,5 %. Добавкой служит белый диатомит (до 6 %). Выпускают красного, желтого, зеленого, голубого, розового и черного цветов.

По прочности разделяются на марки 300, 400 и 500. Применяют для изготовления цветных бетонов и растворов, цементных красок.