Белые и цветные портландцементы. Требования к сырью. Особенности технологии. Свойства. Область применения

Сырье д.б. чистым, не содержать красящие элементы. Используют известняк, мел в качестве карбонатного компонента. Соединения Mn 0,015% (бел.), 0,03% (цвет.). Глинистый компонент: маложелезистые, песчано-глинистые мат-лы (каолин-сырец, каолин обогащенный, полукислые глины, отходы каолинового производства) не более 1%.

При дроблении сырья происходит его обогащение путем отделения кусков рыхлой породы. Мелящие тела д.б. из износостойких сплавов, неметаллических мат-лов (уролит). Топливо – газ. При обжиге вводят интенсификаторы (не должны содержать примеси Fe). t_обжига поднимается до 1600-1650^оС. Для интенсификации помола сыр. смеси вводятся ПАВ. Футеровка печи делается из талькомагнезитового кирпича.

Дополнительные требования по обесцвечиванию клинкера:

1) Выходной клинкер из печи с t=1250^оС погружают в водяной бассейн, затем направляют в сушильный барабан с t_сушки не выше 300^оС. При быстром охлаждении получается C₆AF₂, при медленном – C₆A₂F. При резком охлаждении белит меньше растворяет в себе железа, сохраняет белизну. C₃S и C₃A более светлые.

2) Использование спец. аппарата – отбеливателя. Клинкер в нем нах-ся непродолжительное время в слабовосстановительной бескислородной газовой среде при t=1200^оС.

3) Двухступенчатое отбеливание. Клинкер охлаждается с 1400 до 1200^оС в среде конвертируемого газа. Затем поступает в водяной бассейн и охлаждается.

4) При мокром способе вводят добавки хлоридов в сыр. смесь (сыр. шлам). В шламе добавки реагируют с Fe с образованием FeCl₃, происходит возгонка хлористых солей, удаляются из печи.

В белый цемент допускаются добавки (до 30% инертные, до 20% активные). Марки белого цемента: М300, М400, М500. Эталон по белизне – молочное матовое стекло. Сорта по белизне: не менее 80, не менее 75, не менее 68. Степень белизны гипса ≥68%, АМД ≥75%, инертные ≥80%, обычный цемент 20-40%, фарфор 70-90%.

В цемент допускается вводить до 2% CaCl₂, до 0,5% пластифицирующих и гидрофобных добавок.

Бел. и цв. цементы схватываются и твердеют медленнее, хар-ся повышенной усадкой, пониженной морозостойкостью.

Цветной цемент получается из белого путем добавления пигмента. Пигменты: природные (охра, сажа); минеральные искусственные (железоокислый желтый, красный); органические (фталоциановые).

Требования к пигментам: 1) Должны обладать хорошей красящей способностью. 2) Высокая стойкость к щелочам. 3) Стойкость к солнечному свету. 4) Высокая атмосферостойкость. 5) Не должны выделять вредных в-в для цемента.

Получение цветного клинкера. В сыр. смесь добавляют соединение красящего оксида (до 1%). При обжиге образ-ся цветные соединения с силикатами, которые

окрашивают клинкер в соответствующий цвет.

Белые портландцемента применяют в качестве вяжущего компонента в декоративных бетонах на цветном и фракционированном заполнителе, в составе декоративных растворов, и как компонент цветного портландцемента.. По вещественному составу белые портландцемента подразделяют на: портландцемент белый (без минеральных добавок и добавок-наполнителей); портландцемент белый с добавками (с активными минеральными добавками и добавками-наполнителями не более 20%). По белизне белые портландцемента подразделяют на три сорта: 1, 2 и 3-й. По прочности, при сжатии в 28-суточном возрасте, белые портландцемента подразделяют на марки: 400 и 500. Предел прочности белых портландцементов, при сжатии в возрасте 28 суток, должен быть не менее: 39,2 МПа - для гарантированной марки 400; 49,0 МПа для 500. При производстве белых портландцементов применяют: белый портландцементный клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту; гипсовый камень по ГОСТ. Допускается применение фосфогипса, борогипса, фторогипса и добавок. Белый портландцемент не содержит активных минеральных добавок и добавок-наполнителей. А вот в белом портландцементе с добавками допускается их суммарное содержание до 20% массы цемента, в том числе активных минеральных добавок осадочного происхождения и добавок-наполнителей не более 10%, а также специальных добавок до 2% массы цемента. Процент технологических добавок, не ухудшающих строительно-технические свойства, не должен превышать 1%, в том числе органических -не более 0,15% массы цемента. Вводятся в белые портландцемента также пластифицирующие или гидрофобизующие добавки. Их количество допустимо в пределах 0,5% массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки. Коэффициент отражения света в процентах абсолютной шкалы должен быть следующим: белыми портландцементами сортов 1 -го - 80%, 2-го - 75%, 3-го - 70%; минеральными добавками: наполнителями - 80%, активными - 75%; гипсом - 70%. Содержание ангидрида серной кислоты (SO3) в белых портландцементах должно быть не более 3,5% по массе. Содержание в белом портландцементном клинкере оксида магния (МдО) не должно быть более 4%, закиси железа (FeO) - более 0,5%, нерастворимого остатка - более 1,5% по массе. Начало схватывания белых портландцементов должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 часов от начала затворения. Супербелый датский портландцемент применяют для фасадной отделки зданий (декоративность и светоотражение), ступеней лестниц, уличных и тротуарных блоков; для изготовления покрытий «террацо», а также в известковых растворах, красках на цементной основе, штукатурках; и при производстве сухих смесей. Цемент быстротвердеющий: прочность при сжатии марочная - до 71 МПа, прочность в возрасте 1 суток - 19 МПа. Степень белизны 87%. Характеризуется высокой сульфатостойкостью.

Цветной портландцемент изготавливается путем тонкого измельчения белого и цветного портландцементного клинкера, минеральных и органических красителей, гипса и активной минеральной добавки. Цветной портландцемент применяется для изготовления цветных бетонов, растворов, отделочных смесей и цементных красок. По цвету портландцемент подразделяют (ГОСТ 15825-80) на красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный. По механической прочности в возрасте 28 суток его подразделяют на марки: 300, 400 и 500. Портландцемент должен содержать не менее 80% клинкера, не более 6% активной минеральной добавки и не более 15% минерального, искусственного или природного пигмента, или не более 0,5% органического пигмента от массы цемента. Белый клинкер должен быть белизной не менее 68% абсолютной шкалы по ГОСТ 965-78. Для портландцемента желто-красной гаммы и коричневого цвета допускается применять отбеленный клинкер белизной не менее 40% абсолютной шкалы, для черного - обыкновенный клинкер. Активные минеральные добавки осадочного происхождения белизной не менее 68% абсолютной шкалы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 21-9-74. Для портландцемента желто-красной гаммы, коричневого и черного цветов допускается применять добавки, белизной не менее 40% абсолютной шкалы. Красящие пигменты должны обладать щелоче- и светостойкостью, не должны содержать примесей, оказывающих вредное влияние на морозостойкость и прочность цементного камня, и соответствовать нормативно-технической документации на пигменты и красители. Гипсовый камень должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4013-74. Допускается введение в портландцемент, при его помоле, поверхностно-активных пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок в количестве не более 0,3% его массы, в пересчете на сухое вещество. Допускается вводить в портландцемент специальные добавки, улучшающие его декоративные свойства, в количестве не более 2% массы цемента. Содержание окиси магния (МдО) в клинкере не должно превышать 5%; свободной окиси кальция (СаОсв.) - не более 1,5% по массе, а ангидрида серной кислоты (SO3) в портландцементе - не более 3,5% массы цемента. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 12 часов от начала затворения. Портландцемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613-86, проходило не менее 90% Массы просеиваемой пробы.