Специальные виды цементов

Специальные виды цементов

 

 

Регулируя минеральный состав и структуру клинкера, тонкость помола и зерновой состав цемента, а так  же вводя в процессе помола минеральные  и органические добавки, получают портландцементы  с улучшенными свойствами.

 

1. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).

 

БТЦ – характеризуется  быстрым нарастанием прочности  в начальный период твердения. Через 3 суток его прочность на сжатие становится 25¸28 МПа, т.е. больше половины марочной прочности. Клинкер такого цемента имеет повышенное количество наиболее активных минералов и (60¸65 %). Тонкость помола более высокая (не менее ). Добавки – гипс, шлак.

Достоинства – уменьшение сроков ТВО; ускорение сроков строительства; выполнение работ при отрицательных  температурах.

Недостатки – повышенное тепловыделение (особенно в массивных  конструкциях); повышенное содержание (сульфатоалюминатная коррозия).

2. Особобыстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ).

 

ОБТЦ – марки 600 в возрасте 1 суток имеет предел прочности  на сжатие 20¸25 МПа, а в возрасте 3 суток – 40 МПа. Такая интенсивность набора прочности обусловлена высоким содержанием (65¸68 %) при умеренном содержании (до 8 %). И высокой тонкостью помола ( ).

Применяя ОБТПЦ вместо обычного можно на 15¸20 % снизить расход вяжущего и сократить время и энергоемкость ТВО изделий.

 

3. Сверхбыстротвердеющий портландцемент (СБТЦ).

 

СБТЦ – получают введением  в сырьевую смесь веществ, которые  содержат галогены (например, фторид или  хлорид кальция) и большое количество алюминатов и, который характеризуется  очень быстрым твердением. Через 1¸4 суток без ТВО бетон набирает прочность, достаточную для разопалубливания конструкций и изделий. Активность СБТПЦ 40¸50 МПа. Недостатком таких цементов является то, что они имеют низкую морозостойкость, а арматура в сборных ЖБК коррозирует под действие ионов хлора.

 

4. Пластифицированный портландцемент.

 

Такой цемент изготавливают  тонким дроблением клинкера с двуводным гипсом (3¸5 %) и с добавкой во время помола 0,25 % лигносульфата технического (ЛСТ) или других пластифицирующих добавок. Растворы и бетонные смеси на таком цементе имеют повышенную подвижность, что дает возможность уменьшать , повышать плотность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона. А, если оставить без изменения, то можно на 10¸15 % снизить расход цемента.

 

5. Гидрофобный портландцемент.

 

Гидрофобный портландцемент – получают дроблением портландцементного клинкера с двуводным гипсом (3¸5 %) и с добавлением во время помола 0,08¸0,25 % одной из гидрофобизирующих добавок – олеиновой кислоты, милонафта и др. Эти вещества, адсорбируясь на поверхности зерен цемента, образуют водоотталкивающие пленки. Они уменьшают гигроскопичность при транспортировании и складировании без снижения активности. Когда смесь с таким цементом перемешивают, то целостность гидрофобной пленки нарушается, и цемент непосредственно взаимодействует с водой.

Недостатком гидрофобного цемента  является замедление роста прочности  в начальный период твердения. Применяют  такой цемент, так же как и обычный  портландцемент для бетонных и железобетонных конструкций, которые работают в  условиях цикличного оттаивания и замораживания.

 

6. Пуццолановый портландцемент.

 

Пуццолановый портландцемент – получают совместным помолом клинкера, двуводного гипса (3¸5 %), активной минеральной добавки осадочного происхождения (20¸30 %) или вулканического пепла (пуццолана), топливной золы (25¸40 %). Активная минеральная добавка, которая содержит диоксид кремния, во время твердения связывает потенциально небезопасный и повышает стойкость цемента к коррозии 1 типа. В сухих условиях бетоны на таком цементе дают большую усадку, потому его следует применять для бетонов, которые постоянно находятся во влажных условиях. Пуццолановый цемент имеет сравнительно небольшое тепловыделение. Это дает возможность применять его при приготовлении массивных конструкций. Твердеет такой цемент медленнее, чем обычный, поэтому его не рекомендуется применять при зимнем бетонировании.

 

7. Шлакопортландцемент (ШПЦ).

 

ШПЦ – получают совместным помолом клинкера потландцемента, до 3,5 % гипса и 20¸80 % гранулированного доменного шлака. Шлак является активным компонентом и взаимодействует с гидроксидом кальция, связывая его. Экзотермия в 2¸2,5 раза ниже, чем у обычного ПЦ. ШПЦ выгодно отличается от пуццоланового цемента умеренным водопотреблением, более высокой влаго- и морозостойкостью. Стоимость такого цемента на 15¸20 % ниже, чем обычного. Применяют ШПЦ для возведения надземных, подземных, подводных частей сооружений. ШПЦ выпускают марок: М300, 400, 500. Недостаток – медленное твердение, особенно при отрицательных температурах. Процесс твердения ускоряется при ТВО.

 

 Белый и цветные цементы.

 

Белый ПЦ декоративного назначения получают из чистых известняков, кварцевого песка, каолиновых глин, чистых разновидностей гипса и других материалов, которые даже не содержат оксидов металлов (железа, марганца, хрома). Минеральный состав клинкера белого портландцемента: . Топливо при обжиге используют газ. По степени белизны этот цемент делят на три сорта: I сорт – коэффициент отражения , II ; III .

Цветные ПЦ получают двумя  способами:

1. Одновременно перемалывают клинкер с соответствующими минеральными пигментами ( - красный; - зеленый; - черный и др);
2. Подкрашивают клинкер, ввод в состав сырьевой смеси хромоформы – оксиды элементов переменной валентности , которые придают цементу интенсивное подкрашивание.

Белый и цветной ПЦ имеют марки  М400, 500, а применяют их для архитектурно-отделочных работ.

 

9. Тампонажный цемент.

 

Тампонажный цемент – предназначен для изоляции, крепления обсадных колонн и других арматурных изделий во время бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

К тампонажным цементам предъявляются следующие требования:

А). Обладать способностью образовывать легко подвижные суспензионно-стойкие системы, которые можно перекачивать насосами;

Б). Цементный камень должен иметь достаточную прочность, обеспечивающую хорошие водо- и газопроницаемость, стойкость в обстановке солевой  и серной агрессии.

Качественный состав цементов определяется из конкретных условий  данного объекта.

 

10. Глиноземистый цемент.

 

Глиноземистый цемент –  быстротвердеющее гидравлическое вяжущее  вещество, которое преобладающе состоит  из низкоосновных алюминатов кальция. Его изготавливают тонким дроблением обожженной до плавления смеси, которая состоит из бокситов и известняков.

Тепловыделение глиноземистого цемента в 1,5 раза выше, чем у ПЦ и потому его можно применять  в зимних условиях бетонирования. Не рекомендуется этот цемент применять  в массивных конструкциях в летний период. Изделия нельзя подвергать ТВО. Марки цемента М400, 500, 600. Затвердевший ГЦ имеет высокую стойкость в  минерализованных водах (отсутствие ), характеризуется высокой сульфатостойкостью. Следует учитывать, что ГЦ не стойкий к действию щелочей и концентрированных минеральных кислот.

Глиноземистый цемент в 5¸6 раз дороже, чем обычный и потому его следует применять в тех случаях, когда его использование определяется экономической эффективностью за счет его специфических свойств.

 

11. Расширяющийся портландцемент (РПЦ).

 

РПЦ – получают совместным помолом 65¸75 % ПЦ клинкера, 13¸20 % глиноземистого цемента и 6¸10 % двуводного гипса. Тонкость помола не менее . Предназначен для изготовления предварительно напряженных ЖБК, у которых арматура натягивается в нескольких направлениях. В результате расширения (0,25¸0,75 %) при ТВО он образует предварительное напряжение в арматуре без применения механических и электротермических способов. Начало схватывания 2¸5 мин, конец 4¸7 мин после замешивания. После суток твердения прочность составляет .

Самонапрягаемые ЖБК на таком цементе имеют повышенные трещиностойкость и несущую способность. Применяют в тонкостенных пространственных конструкциях.

 

12. Сульфатостойкие портландцементы (СПЦ).

 

Это гидравлическое вяжущее  вещество, стойкое на воздействие  таких вод, которые содержат сульфатные анионы, этот цемент приготавливают из клинкера нормированного минерального состава: . СПЦ не должен содержать минеральных добавок, которые снижают морозостойкость бетонов. Марки М300, 400, 500. Такой цемент несколько медленнее твердеет в начальные сроки твердения.

Применяют для работы в  морской воде, а также для бетонов  повышенной морозостойкости.

 

13. Вяжущие вещества автоклавного  твердения.

 

Штучные каменные материалы  из смесей воздушной извести и  кварцевого песка, медленно твердеют в  естественных условиях, медленно набирают прочность, которая сохраняется  лишь на воздухе.

Однако, при твердении  известе-песчаных смесей в условиях автоклавной обработки (запаривание в условиях насыщенных водяных паров при высокой температуре и давлении) получают достаточно прочные водостойкие и долговечные силикатные изделия.

Можно выделить следующие  группы вяжущих автоклавного твердения:

1. силикатные, изготовленные из извести и кварцевого песка, которые образуют силикаты кальция в процессе автоклавной обработки;
2. шлаковые, изготовленные с использованием металлургических или топливных шлаков, как кремнеземистого компонента;
3. зольные, изготовленные с использованием золы от сгорания угля, сланцев, торфа;
4. вяжущие, изготовленные с использованием отходов химической и горнодобывающей промышленности.

Каждое из выше обозначенных вяжущих  состоит из следующих основных частей:

А). кремнеземистый компонент в кристаллической или аморфной форме;

Б). известь;

В). добавки, которые вводятся для регулирования процесса структурообразования.

Твердение автоклавных вяжущих  основывается на синтезе гидросиликатов кальция, который образуется в среде насыщенного водяного пара при и соответствующему давлению 0,8¸1,6 МПа.

Используя промышленные отходы для безцементных вяжущих можно экономить топливно-энергетические ресурсы и одновременно решать экономические проблемы защиты окружающей среды от загрязнения отходами производства.