Пуццолановые добавки в цемент

Обновлено: 03.05.2024

Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Пуццолановый цемент был изобретен человеком еще во времена Древнего Рима. Эта строительная композиция обладала уникальным составом — она включала около трети извести и 2/3 вулканического пепла. Готовый цемент после разведения водой, заливки и застывания превращался в прочнейшее вещество, поэтому с успехом применялся для постройки домов, мостов и других сооружений. Сейчас весьма популярен пуццолановый портландцемент, правда, его технология претерпела значительные изменения.

Описание материала

Пуццолан (Pozzolana) — это компонент на основе вулканического пепла, пемзы и горных пород, который служит добавкой к современным видам цемента. Особенно много запасов пуццолана в Италии, близ вулкана Везувий, и именно тут базируется основное место для его добычи. Сами по себе пуццолановые добавки в цемент особой твердости и цементирующих свойств не имеют, зато после соединения с известью и водой в ходе химической реакции образуют новые вещества с отличными прочностными характеристиками.

Красный пуццолан

Готовый пуццолановый цемент — это порошкообразный материал с вяжущей способностью на основе клинкера со специальными добавками. По современной технологии его впервые сделали в США в конце 20-го века как образец надежного и экологически чистого строительного сырья. Из-за высокой вододисперсности пуццолановый цемент также называют гидроцементом.

Технология производства

Компоненты для создания цемента (клинкер и гипс, известь, минеральные добавки) после добычи в карьере подвозят к месту обработки, после чего по отдельности измельчают в особых дробилках. Затем их смешивают в нужных пропорциях, загружают в воздушные шаровые мельницы и еще раз тщательно перемалывают. Далее состав отправляют в накопительные бункеры. По мере надобности его извлекают партиями, нагревают до +800…+1000 градусов, отправляют в технологическую вращающуюся печь для дальнейшего прогрева при +1450 градусах. Потом порошок охлаждают с помощью роторного охладителя, соединяют с гипсом и пуццоланом.

Шаровая мельница для производства цемента

Если требуется произведение материала в больших объемах, тонкий помол компонентов осуществляется совместно — они сразу смешиваются друг с другом. Также возможно приготовление пуццоланового портландцемента прямо на строительной площадке. Для этой цели применяется специальная сушильно-помольная установка. Данная технология снижает транспортную загруженность, дает возможность изменения состава в зависимости от потребности при помощи введения новых наполнителей. Тем не менее, она применяется исключительно при постройке крупных объектов.

Состав и виды цемента

Современный пуццолановый цемент на 60-85% состоит из портландцементного клинкера, а остальную часть составляют активные добавки и вспомогательные вещества, причем доля последних не превышает 0,5-5%. На качестве и конечных свойствах продукта сильно отражаются активные соединения. Кроме пуццолановых веществ, список самых популярных добавок таков:

В зависимости от типа введенных добавок цемент может быть классическим пуццолановым, известково-зольным, известково-глинистым. Именно классический вид цемента отличается высокой плотностью (в 1,5 раза выше, чем у обычных материалов), стойкостью к действию влаги и водонепроницаемостью, поэтому он является самым востребованным.

Технические характеристики материала по ГОСТ

Пуццолановый портландцемент обладает рядом свойств и технических параметров, которые строго регламентируются и контролируются при его производстве:

Прочность

Вследствие появления в составе цемента гидросиликата кальция, который образуется при соединении с водой, цемент обретает очень высокую прочность. Тем не менее, этот показатель нарастает с течением времени и достигает максимума через 28 суток. Ускорение твердения происходит при взаимодействии активного кремнезема и гидрата кальциевой окиси, а также при нахождении материала во влажной среде.

Водопотребность

Цемент характеризуется повышенной водопотребностью, что замедляет сроки его окончательного застывания. В зависимости от используемых компонентов потребность в количестве введенной воды может меняться (например, при добавлении туфа и трасса нужно меньше влаги).

Применение пуццоланового цемента

Материал обладает влагостойкостью, поэтому незаменим при постройке конструкций, постоянно контактирующих с водой, в том числе — расположенных под водой. Длительное соприкосновение с влагой только увеличит прочность строения. Таким образом, самая популярная сфера применения пуццоланового цемента — строительство канализаций, водопроводов, гидротехнических сооружений, подземных емкостей, монолитных фундаментов, стоящих на заболоченных почвах, плотин.

Кроме того, материал подходит для создания напряженных и постнапряженных бетонных конструкций. Его можно добавлять в кладочные и штукатурные растворы, применяемые снаружи помещений для придания дополнительной прочности и влагостойкости. Также материал используют для постройки некоторых декоративных и художественных объектов. Нежелательно применять состав при эксплуатации строений в условиях, где они будут подвергаться регулярному оттаиванию и замораживанию, пересыханию и увлажнению.

Достоинства и недостатки

Пуццолановый портландцемент имеет массу преимуществ по сравнению с классическими видами цементов:

экологически чистый состав, использование натурального переработанного сырья для производства;
пригодность для изготовления бетона, а также для нанесения и армирования швов, для приготовления штукатурки благодаря тонкости помола;
невысокая стоимость пуццолана, что положительно влияет на конечную цену цемента;
устойчивость к действию пресных и минерализованных (сульфатных) вод;
минимальная усадка, низкий риск появления трещин, полостей и ячеек;
значительный уровень адгезии со строительными материалами;
прочность, износостойкость, долгий срок службы;
легкость обработки;
небольшой расход смеси.

Среди недостатков пуццоланового портландцемента следует назвать сниженный уровень начального упрочнения, что влияет на сроки снятия опалубки. Для разведения материала потребуется больше воды.

При длительном хранении цемента свойства несколько ухудшаются, так как снижается активность содержащихся в нем компонентов. Если застывание происходит без должного объема влаги, период кристаллизации состава увеличится, а результатом станет крошение и деформация бетона.

Производители материала

Пуццолановый цемент выпускает небольшое количество компаний, поскольку для его производства требуется специальное оборудование и доступ к особым компонентам. Самые известные фирмы-изготовители таковы:

«Кавказцемент»;
«Новоросцемент»;
«Белорусский цементный завод»;
«Красносельскстройматериалы»;
«Верхнебаканский цементный завод».

Стоимость стандартного мешка цемента (40 кг) — 500-600 рублей. Покупка материала за рубежом будет экономически невыгодной, так как приведет к сильному удорожанию цены. Пуццолановый цемент — качественный, прочный и надежный материал, уникальные свойства которого сполна проявляются только при строгом соблюдении технологии, поэтому перед покупкой важно ознакомиться с правилами работы и нюансами его использования.

Пуццолана в цементе: что это?

Для строительства объектов жилищного, промышленного, сельскохозяйственного назначения, работающих в условиях повышенной влажности, применяются различные виды пуццолановых цементов, состоящих из искусственного вяжущего вещества — клинкера с присоединением природных добавок. Рассмотрим основные преимущества, недостатки и способы использования этой смеси.

Состав, виды и сферы применения

Что такое цемент с пуццоланой? Ответ прост – это гидравлическое вяжущее вещество, вырабатываемое путём перемалывания клинкера (до 80%) с добавками высокой активности (до 40%), плюс незначительное количество алебастра (не более 3,5%).

Общий ежегодный выпуск такого цемента в России достиг 5 млн т. Природные добавки вулканического (пепел, пемза) и осадочного начала (трепел, опока), а также известь, обожжённая глина, доменный шлак в составе цемента разъясняют, что такое пуццолана. Количество этих веществ в данном соединении пропорционально их свойствам и составу. Чем выше активность добавки, тем ниже процент содержания её в изделии.

В зависимости от содержания ингредиентов производят следующие виды изделия:

пуццолановый;
известково-глинитный;
известково-зольный.

Пуццолановый цемент — это самый массовый из всех перечисленных материалов, применяемых в строительстве гидротехнических сооружений (шлюзы, каналы, порты), подземных коммуникаций (метро, туннели), устройстве подвалов, фундаментов и в других аналогичных местах, где есть взаимодействие с пресными и сульфатными водами.

Не следует использовать этот строительный материал из-за низкой воздухостойкости при монтаже надземных конструкций из бетона, находящихся в естественных условиях, которые могут привести к прекращению его твердения и породить оседание части сооружения.

Пуццолановый цемент имеет слабую устойчивость к попеременному воздействию оттаивания и замораживания, высыхания и увлажнения, что ограничивает сферу его применения.

Не рекомендуется готовить бетонную смесь из этого цемента при температуре от 0° C и ниже вследствие низкой морозостойкости.

Технические показатели

По ГОСТ 31108–2003 пуццолановый портландцемент имеет следующие характеристики, приведённые в таблице:

№	Наименование свойств	Количество	Примечание
1	Активных добавок (%)	20–40
2	Плотность (г/см³)	2,7–2,9
3	Срок хранения (месяц)	6	В сухом помещении
4	Прочность на сжатие (МПа)	42,5–62,5	По истечении 28 суток
5	Время схватывания начало /конец (час:мин)	0:45/12:00
6	Прочность на изгиб (МПа)	6,8	После 28 суток
7	Густота цементного теста (%)	28–35
8	Объёмный вес (кг/м³)	800–1000	В рыхлом состоянии
9	Удельный вес (кгс/м³)	2,7–2,9
10	Объёмный вес (кг/м³)	1200–1600	В уплотнённом виде
11	Тонкость помола на сите №008 (%)	До 10

Достоинства и недостатки

Пуццолановые цементы отличаются рядом преимуществ перед обычными строительными смесями:

высоким уровнем соединения с металлической арматурой в железобетонных конструкциях;
отсутствием большого количества трещин в готовых изделиях;
долговечностью сооружений, построенных с их применением;
выходом большего количества раствора, бетона;
лёгкостью обработки и получением более гладкой поверхности изделий;
устойчивостью к пресным и минерализованным водам при уплотнении;
быстрым схватыванием;
превышает прочность обычного бетона при автоклавном изготовлении конструкций;
себестоимость массового производства значительно ниже.

Недостатками такого цемента являются:

низкая воздухостойкость;
большие потребности в воде во время приготовления растворов;
меньшие сроки хранения, а как следствие – понижение прочностных характеристик;
слабая устойчивость к воздействию низких температур и перепадам влажности.

Подведём итоги. Пуццолановые цементы, несмотря на мелкие недостатки, имеют значительные преимущества, которые делают их незаменимыми при строительстве гидротехнических, подземных, иных конструкций, требующих высокой прочности и противодействия повышенной влажности.

Пуццолановый цемент и его особености

Пуццолановый цемент – это одна из самых древних разновидностей строительного материала. История возникновения цемента этого типа уходит во времена Древнего Рима и Древней Греции. Именно тогда древние строители, добавляя в известь, измельченную вулканическую породу «пуццолану», научились изготавливать вяжущее отличающееся высокой прочностью и влагостойкостью.

Содержание Свернуть

Технология получения

Портландцементный клинкер: 65-80%.
Активные добавки (пуццолана, зола уноса, обожженный сланец, микрокремнезем): 20-35%.
Вспомогательные присадки: 0-5%.

Самый востребованный и распространенный вид пуццоланового цемента – это пуццолановый портландцемент, который изготавливают на цементных заводах полного цикла. Основные «потребительские» свойства пуццоланового цемента:

Пуццолановый цемент светлее, чем обычный портландцемент общего применения.
Бетон на основе связующего этого вида выделяет меньше тепла при схватывании и твердении. Актуально при возведении массивных сооружений в теплое время года.
Повышенная сульфатостойкость и повышенная водонепроницаемость.
Низкая себестоимость производства относительно портландцемента общего применения.
Высокая стойкость к образованию трещин.

Прочность на сжатие в «возрасте» 28 суток: 42,5-62,0 МПа (425-620 кгс/см2).
Прочность на изгиб: 6,8 МПа (68 кгс/см2).
Схватывание: начало не ранее 1 часа после затворения, окончание через 4,5 часа после затворения.

Технологическая схема производства пуццоланового цемента стандартная. Суть процесса заключается в отдельном изготовлении клинкера портландцемента и отдельном производстве (сушке) комплекса минеральных присадок.

Далее клинкер и присадки подвергаются совместному помолу в многокамерных шаровых грохотах. Раздельный помол клинкера и добавок с последующим смешиванием, используются редко, когда требуется большой расход цемента. В основном непосредственно на строительных площадках при возведении масштабных объектов – крупных гидротехнических сооружений.

Где применяют пуццолановый цемент

Высокая сульфатостойкость и высокая водостойкость являются определяющими факторами области применения цемента этого вида:

Строительство подводных и подземных элементов гидротехнических сооружений работающих в условиях отмывания морской и пресной воды: судоремонтные доки, защитные молы, плотины, шлюзы и набережные.
Инженерные сети: канализационные и водопроводные сооружения.
Строительство тоннелей, стволов шахт, подземных емкостей.
Возведение оросительных и осушительных конструкций на солончаковых и заболоченных грунтах.
Строительство монолитных или сборных фундаментов жилых и промышленных зданий в условиях воздействия грунтовых вод содержащих высокий уровень вредных примесей.
Производство ЖБИ использующее технологию пропаривания.

Производители пуццоланового цемента

На производстве пуццоланового портландцемента вследствие ограниченности и «специальности» его применения специализируется ограниченный круг отечественных и зарубежных цементных заводов в числе которых:

В завышении повествования следует отметить, что пуццолановый цемент следует использовать в усилиях повышенной влажности среды. Имеется ввиду обеспечение повышенной влажности, в которой раствор цемента набирает свою марочную прочность. В противном случае технические характеристики конструкций изготовленных на основе связующего этого вида не будут отвечать требованиям ГОСТа и прочим основном потребительским качествам.

Пуццолановый портландцемент: экологически чистый строительный раствор

Рассматривая пуццолановый портландцемент, проще упомянуть технологию обычного цементного раствора на основе пуццолана. Речь идёт о строительной композиции, которая использовалась ещё во времена существования Древнего Рима. Строители римляне получали цементный раствор смешиванием 1/3 извести с 2/3 измельчённого вулканического пепла. К составу добавляли лёгкие камни лавы и воду. Таким способом римляне получали цементный раствор, успешно применяемый в строительстве зданий, мостов и прочих сооружений, часть которых уцелела до сего момента.

Что представляет собой компонент пуццолан?

Сам по себе материал не обладает какими-либо цементирующими свойствами. Однако если смешать пуццолан с водой или известью, получается реакция с гидроксидом кальция, сопровождаемая образованием соединений, наделённых свойствами связывающего материала.

Состав римской цементной смеси более 2000 лет не был доступен широким слоям строительного сообщества. Лишь в конце прошлого столетия в США впервые произвели пуццолановый цемент, который появился на рынке в качестве экологически чистой связывающей структуры.

Теперь существуют два типа упомянутого компонента пуццолан:

Искусственный.
Натуральный.

Состав первого типа включает летучую золу, кремнезём, рисовую шелуху, доменный шлак. Состав второго типа включает обожжённую глину, пумицит, диатомовую землю.

Как производят пуццолановый портландцемент?

Основными сырьевыми материалами производства пуццоланового портландцемента являются известняк (CaCO₂) и глина (SiO₂, AI₂, O₃, Fe₂O₃). Оба вида горных пород добывают, транспортируют к месту обработки, где измельчают специальными дробилками.

Измельчённую массу частиц глины с известняком загружают на воздушные шаровые мельницы, в желаемых пропорциях и в соответствии с требованиями. Загруженный состав тщательно перемешивают перед отправкой в накопительные бункеры.

Приготовленный промышленным способом пуццолановый портландцемент – пример конкретного использования в строительной деятельности при заливке бетонного основания

На следующем этапе производства смесь в требуемом количестве извлекается из бункеров, предварительно нагревается до 800-1000°C. В результате прогрева получают из смеси CaCO₃ химический элемент CaO (негашёная известь).

Какими свойствами обладает пуццолановый портландцемент?

Свойства описываемого строительного продукта можно отметить следующими деталями:

Где предпочтительно использовать пуццолановый портландцемент?

Предпочтительное использование стройматериала видится при строительстве гидротехнических сооружений, морских объектов, сооружаемых в зоне береговой линии моря, при строительстве плотин и т. п.

Портландцемент на основе пуццолана – это не просто экологически чистая конструкция, но также высоконадёжная для эксплуатации в «мокрых» условиях

Также очевидным является применение пуццоланового портландцемента при монтаже предварительно напряженных и постнапряженных бетонных элементов. Удачным применение видится в составе кладочных и штукатурных растворов, поскольку такой подход даёт лучшую отделку поверхности.

Преимущественные стороны экологически чистого раствора

Пуццолан как материал относительно дешёвый по цене, следовательно, снижается общая стоимость цемента, что делает экономичным строительство в целом. Пуццолановый цемент отличается высокой степенью стойкости против сульфатного воздействия, поэтому подходит для гидротехнических сооружений широкого назначения.

Использование в предварительно напряженных и постнапряженных бетонных элементах снижает выбросы окиси углерода из бетона, что делает строительный объект экологически чистым. Поскольку пуццолан имеет тонкую структуру, качественно заполняются промежутки армирования. Таким образом, уменьшается усадка, образование ячеистых структур, трещин, что, в свою очередь, увеличивает прочность и долговечность бетона.

Недостатки строительного пуццоланового цемента

Уменьшенное значение начального упрочнения оказывает влияние на раннее снятие опалубки. Поскольку содержимое представляет более тонкий материал, подача бетона несколько затруднена.

По сравнению с обычным портландцементом время установки получается меньшим. Снижение уровня щёлочности снижает устойчивость по отношению к коррозии стальной арматуры.

Поскольку прочность этого вида бетона увеличивается медленно, процесс отверждения очень важен. Любая непреднамеренная ошибка в этом может вызвать проблемы долговечности конструкции.

Заключение

Бетон является одним из наиболее важных и основных компонентов зданий современной цивилизации. Этот стройматериал будет продолжать пользоваться спросом в ближайшие годы. По сути, невозможно сегодня представить мир без бетона. Согласно прогнозам, производство цемента к 2030 году достигнет 5 млрд. метрических тонн, что на 43% больше по сравнению с текущим потреблением. Однако каждые восемь минут цементные заводы сбрасывают в атмосферу 30 000 тонн углерода. Очевидной видится реальная проблема разрушения Вселенной. Вся надежда на экологически чистое производство стройматериалов.

При помощи информации: Saudieng

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют

Необходимость строительства прочных зданий в самых сложных условиях эксплуатации побуждает изобретать стройматериалы с особенными свойствами. Пуццолановый портландцемент — материал, который при высокой влажности не только не подвергается коррозии, но и наоборот — улучшает свои параметры.

Что такое пуццолановый портландцемент

Основные компоненты материала: прошедшая предварительную обработку смесь глины и известняка — цементный клинкер; рыхлые вулканические породы и мелко перемолотый гипс. Для создания однородного состава все компоненты предварительно должны быть тщательно измельчены.

Пуццолановый портландцемент совмещает ряд уникальных качеств. Важная особенность — высокие эксплуатационные свойства во влажной среде. При заливке этого цемента в конструкциях, предполагающих присутствие воды, прочность материала возрастает. Такие качества делают материал незаменимым в строительной отрасли.

Технические характеристики по ГОСТ

Государственные стандарты устанавливают требования к составу, прочности, скорости отвердевания пуццоланового портландцемента. Соответствие всех характеристик, указанным в ГОСТе параметрам, обязательно соблюдать при производстве и дальнейшей реализации готовой продукции.

Технические характеристики пуццоланового портландцемента

Объемный вес, уплотненный материал

от 1200 до 1600 кг/м3

Объемный вес, рыхлый материал

от 800 до 1000 кг/м3

Прочность сжатия (в зависимости от марки)

от 42,5 до 62,5МПа

Тонкость помола (сито №008)

Достижение максимальной прочности

Срок хранения на сухом складе

Необходимо, чтобы цемент сохранял эксплуатационные характеристики в течение всего срока хранения. Для этого в местах хранения материала следует принимать соответствующие защитные меры. Основные требования: обезопасить цемент от загрязнений и влаги, а также от смешивания с другими марками.

Состав пуццоланового цемента

Согласно технологии производства, закрепленной в ГОСТ, состав цемента должен быть следующим:

портландцементный клинкер — до 80%;
добавки — в зависимости от степени активности, — от 20 до 35%;
дополнительные присадки — до 5%.

Одним из важных элементов является гипс. Он регулирует скорость схватывания конечного состава. Его доля должна быть не более, чем 3,5% от общей массы.

В качестве активных добавок применяются вещества вулканического происхождения, обожженный сланец, кремнезем, топливная зола, глина, доменный шлак, известь, пемза. Процентное содержание добавки зависит от степени активности конкретного вещества. Составляющие естественного происхождения влияют на технические свойства конечной смеси. Они повышают такие характеристики, как теплостойкость и сопротивление влаге. Их применение оправдано невысокой стоимостью. При добавлении таких компонентов происходит уменьшение цены конечного продукта на 10-15%.

Оксид кальция обеспечивает повышение скорости отверждения портландцемента, но снижает водостойкость.

Процесс производства цемента

При промышленном производстве применяются два способа: сухой и мокрый. Методы определяются технологией получения портландцементного клинкера. Сырьем для его изготовления служат глина и известь в соотношении 1:3.

При мокром способе производства измельченную смесь извести с глиной заливают водой и отстаивают. Получившийся состав перемешивают до достижения наибольшей возможной однородности. Следующая стадия — определение и корректировка содержания компонентов. Затем состав поступает в печь. После обжига портландцементный клинкер получают в виде крупных гранул от 5 до 20 мм в диаметре. На следующем этапе гранулы измельчают и перемешивают с другими составляющими.

При сухом способе изготовления все компоненты в первую очередь направляют в сушильный барабан. Далее следует технологическая операция — дробление в мельнице. Здесь помол можно производить как до смешения — каждый компонент отдельно; так и после — вместе.

Допустимо применять сушильно-помольные агрегаты. В них процессы сушки и измельчения происходят одновременно. Подобное оборудование часто используют на крупных стройках для совместного измельчения клинкера и добавок. Это позволяет менять характеристики цемента непосредственно рядом с местом использования, а значит создавать материалы со свойствами подобранными под конкретные строительные задачи.

Достоинства и недостатки

Бетоны на основе пуццоланового портландцемента обладают увеличенной водонепроницаемостью. Это обусловлено особенностями структуры и состава материала: набуханием гелеобразных компонентов, гидратацией минералов, связыванием гидравлической составляющей в водном растворе Ca(OH)2.

Готовые конструкции из данного вида цемента отличаются высокой пластичностью. В результате повышается устойчивость к образованию трещин и проявляется высокая степень обрабатываемости.

За счет пуццолановых добавок материал обладает большей рыхлостью, по сравнению с другими видами цемента. Его плотность составляет около 2,8 г/см3, поэтому при одинаковой массе в сухом состоянии, пуццолановый портландцемент отличается повышенным выходом готового бетона или раствора.

Недостатки пуццоланового портландцемента:

пониженная морозостойкость;
невысокая воздухостойкость;
большая усадка;
замедленное отвердевание и упрочнение;
увеличенная потребность в воде.

Многочисленные плюсы материала компенсируют его негативные качества. Он незаменим при высоких требованиях к прочности строительных сооружений.

Пуццолановые добавки в цемент

Toggle navigation

КАЧЕСТВЕННО

БЫСТРО

SEO оптимизация

адаптивная верстка

Ремонт в регионах

Особенности пуццоланового портландцемента

Портландцементом называют вяжущее вещество, твердеющее в воде (лучше всего) или на воздухе, в составе которого преобладают силикаты кальция. Продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом.

По масштабу производства и применения этот цемент занимает первое место среди всех вяжущих веществ.

Это продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания тщательно-дозированной сырьевой смеси, содержащей углекислый кальций, и глину, или же естественного сырья соответствующего состава (известковых мергелей).

Допускается добавка к цементному клинкеру при помоле: до-15% гранулированных доменных шлаков или активных минеральных (кремнеземистых) добавок, либо до 10 % инертных добавок (известняка, песка).
Дли получения цемента высокого качества необходимо, чтобы, его химический состав, а следовательно, и состав сырьевой смеси были устойчивы. Обычные пределы колебания химическою состава этого цемента (клинкера) следующие:

Окись магния и ангидрид серной кислоты являются примесями, снижающими качество цемента; содержание их в цементе не должно превышать: MgO — 4,5 % и SO3—3%.

Поэтому в сырье для портландцемента не Должно быть значительных примесей MgCO3 и соединений серы.

Для производства силикатного цемента пригодно сырье, содержащее около 75—78%) СаСОз и 25—22%, SiOa+AI2Oa+Fe2O3.

Такой состав имеют некоторые природные известковые мергели.
Однако в природе не так часто встречаются горные породы, всем указанным требованиям. Поэтому приходится применять и искусственные сырьевые смеси двух, а иногда и трех различных горных пород.

Для приготовления такой смеси необходимо брать основное сырье с большим содержанием углекислого кальция (чистый известняк, мергелистый известняк, мел); другой составной частью должна быть глина или мергель, глинистый мергель, известковая глина.
При производстве портландцемента можно применять как плотный известняк, так и рыхлый мел; вид сырья отражается на выборе оборудования.
Вместо глины или для частичной ее замены можно использовать другие горные породы, тоже содержащие SiO2, Аl2О3 и Fe2O3 (например, глинистые сланцы, диатомит, трепел), а также отходы различных производств: доменные шлаки, золу горючих сланцев и т. п.

Пуццолановый портландцемент это вяжущее вещество, твердеющее в воде, или во влажной среде, получают путем совместного помола или тщательного смешивания раздельно молотых портландцементного клинкера и активной минеральной (чаще всего кремнеземистой) добавки (трепела, диатомита, туфа, трасса, пемза и др.)

Предварительно добавку высушивают. Содержание ее составляет 20—50% от веса смеси.

Для изготовления этого цемента следует применять клинкер повышенного качества. При помоле для регулирования схватывания цемента к нему добавляют, как и обычно, двуводный гипс. На производство этого цемента расходуется меньше топлива, и себестоимость его ниже, чем обыкновенного цемента.

Свойства цемента

Пуццолановый портландцемент светлее, чем обыкновенный цемент. Удельный вес (около 2,8—2,9) и объемный вес его меньше, чем у обыкновенного цемента. При одинаковой весовой дозировке пуццолановый портландцемент дает более высокие выход и плотность теста, раствора и бетона, чем обыкновенный цемент, вследствие чего растворы и бетоны получаются более водонепроницаемыми. Чтобы получить тесто нормальной густоты, в пуццолановый портландцемент нужно добавлять больше воды (до 30—40%), причем он образует более вязкую смесь, чем обыкновенный цемент.

В силу этого понижается одвижность бетонных смесей; во избежание такого явления приходится немного (на 5—10%;) увеличивать расход цемента в бетоне или вводить пластифицирующую добавку.
Тонкость помола, сроки схватывания и равномерность изменения объема у описываемого цемента должны быть такие же, как и у обыкновенного цемента; практически же схватывание происходит медленнее.

Марки пуццоланового портландцемента

В зависимости от прочности пуццолановые портландцемента бывают пяти марок: 200, 250, 300, 400 и 500. Наши заводы выпускают этот цемент для строительства крупнейших гидротехнических сооружений.

Для данного цемента согласно ГОСТ предел прочности при сжатии и растяжении образцов из стандартного раствора жесткой консистенции с нормальным песком в пропорции 1 :3 (по весу) должен быть не ниже величин, приведенных в таблице 1.

Предел прочности при сжатии и растяжении в кг/см2

По новому методу при переходе на испытание образцов из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки от 150 до 300; предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже виличин, приведенных в табл 2

Предел прочности при сжатии и изгибе кг/см2

В первые дни и недели после затворения водой пуццолановый портландцемент твердеет медленнее, чем без гидравлической добавки. После шестимесячного твердения в воде этот цемент обычно приобретает такую же прочность, что и цемент (из того же клинкера) без добавки.

Пуццолановый портландцемент выделяет меньше тепла при твердении, чем обыкновенный цемент. Это благоприятствует возведению массивных сооружений, но затрудняет зимние бетонные работы, так как может потребоваться искусственный прогрев бетона.

Отличительная особенность цемента

Отличительная особенность данного цемента что свободная гидроокись кальция, выделяющаяся при твердении портландцемента, соединяется с активным кремнеземом добавки и образует с ним гидросиликат кальция, почти нерастворимый в воде, по реакции:
Ca(0H),+Si02+вода=Ca0 - Si02 - nH20.

Связывание большей части свободной гидроокиси кальция приводит к тому, что хорошо затвердевший пуццолановый порnландцемент не выщелачивается пресной водой и при соответствующем составе клинкерной его части не разрушается под действием морских и других минерализованных вод.

Если содержание трехкальииевого алюмината в клинкере такого цемента не более 8%, то цемент называется сульфат о стойким пуццолановым портландцементом; в нем не образуется цементная бацилла. Поэтому его долговечность в морских и других минерализованных водах во много раз превышает долговечность обыкновенного портландцемента. Однако этот цемент, так же как и обычный, подвержен вредному действию свободных кислот (в том числе углекислоты) и концентрированных растворов магнезиальных солей.

Применение пуццоланового портландцемента

Примененять пуццолановый портландцемент целесообразно в тех случаях, когда необходима повышенная физико-химическая стойкость бетона и обеспечено хорошее его твердение во влажной среде, а именно:

при устройстве подводных, подземных и внутренних частей гидротехнических сооружений в морской и пресной воде (молов, набережных, доков, плотин, шлюзов и т. п.);
в канализационных и водопроводных сооружениях;
при строительстве туннелей и других подземных сооружений, при проходке шахт и т. п.;
при устройстве оросительных и осушительных сооружений, в особенности в солончаковых и заболоченных почвах;
при кладке фундаментов и стен подвалов жилых и промышленных зданий, если они находятся под действием грунтовой воды, содержащей вредные для обыкновенного цемента примеси
при изготовлении бетонных изделий на заводах с применением пропаривания

Нецелесообразно применять такой цемент в надземных железобетонных сооружениях; быстрое высыхание может приостановить твердение цемента и вызвать повышенную усадку.

Там, где особенно сухо, пуццолановый портландцемент использовать не следует. Нельзя применять этот цемент в частях сооружений, находящихся в переменных условиях увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания. Здесь необходимо применять портландцемент обыкновенный или сульфатостойкий.

К группе пуццолановых цементов принадлежат цементы, изготовляемые путем совместного помола или тщательного смешивания обыкновеного портландцемента (реже — извести) с активной минеральной (чаще всего — кремнеземистой) добавкой. Выпуск цементов с этими добавками составляет у нас около 10% общего выпуска всех цементов. Производств цементов еще более расширилось в связи с возведением крупнейших гидротехнических сооружений на Волге, Днепре и др

Активные минеральные добавки для пуццолановых цементов

Активными минеральными добавками называют тонко молотые вещества, которые, будучи смешаны с известью, придают ей способность после предварительного твердения во влажном воздухе твердеть затем в воде.
Эти же добавки, введенные в состав обыкновенного портландцемента, связывают свободную гидроокись кальция, выделяющуюся при твердении цемента, переводят ее в нерастворимый силикат кальция и таким образом повышают стойкость цемента по отношению к действию пресных и минерализованных вод.
Размолотые и смешанные с водой активные добавки (главным образом кремнеземистые) сами по себе не твердеют и этим отличаются от другой добавки доменного основного шлака.
В древности на территории нашей страны применялась простейшая активная добавка к извести молотый кирпич.

В древнеримском строительстве для морских сооружений применяли вулканическую рыхлую породу пуццолану, добавляя ее к извести. Отсюда и возникло название для активных добавок пуццоланические, а для цементов с этими добавками — «пуццолановые».

В Риме применяли и толченый кирпич. Значительно позднее в Западной Европе начали применять другую природную добавку трасс. В дореволюционной России добавки толченый кирпич, доменный шлак и привозные добавки (пуццоланы) применялись в ограниченном количестве.

Активные минеральные добавки широко применяются. Большинство добавок дешевы и не требуют обжига, они улучшают стойкость цемента в агрессивных водах.
По химическому составу и свойствам эти добавки относятся к кислым, так как в них преобладают соединения SiO2 и Аl2О3. Состав их (в%) удовлетворяет следующему условию:
CaO+MgO : SiO2+Al2O3 меньше 1

Часть кремнезема и глинозема, содержащихся в добавках, растворяется в щелочах и поглощает известь, увеличиваясь в объеме; эту часть кремнезема (глинозема) называют растворимым или активным кремнеземом (глиноземом).

Добавки делятся на природные (естественные) и искусственные.

Природные (естественные) добавки для пуццолановых цементов

Природные добавки бывают осадочного и вулканического происхождения.
Добавки осадочного происхождения состоят главным образом из аморфного кремнезема. К ним относятся горные породы диатомит и трепел.

Твердую разновидность трепела называют опокой. Имеется много месторождений диатомита и трепела, используемых цементной промышленностью (в Брянской, Московской, Саратовской и других областях).

Добавки вулканического происхождения получают путем помола трассов, туфа, пемзы и пеплов. Вулканические добавки содержат растворимого кремнезема меньше, чем осадочные.
Трассы плотные, камневидные породы, богатые кремнеземом. Наиболее известен Карадагский трасс в Крыму.

Искусственные добавки для пуццолановых цементов

К искусственным активным добавкам относятся:

1. Глинистые материалы, измельченные в тонкий порошок:

а) цемянки, т. е. кирпичный бой или бой глиняных изделий; эти материалы обладают низкой активностью и в настоящее время мало применяются;
б) глинит глина, обожженная при температуре, обусловливающей наиболее сильное проявление ее активны свойств, и размолотая; обычно оптимальная температура обжига составляет 650—800°.

Цемянки и глинит не придают портландцементу стойкости по отношению к действию минерализованных вод. Поэтому их можно применять только в составе цемента, предназначенного для бетонных сооружений в пресной воде.

2. Кислые доменные шлаки

3. Кремнеземистые отходы (устаревшее название — сиштоф), богатые активным кремнеземом, получают при извлечении глинозема из глины в производстве сернокислого алюминия. Это одна из наиболее активных добавок в том случае, если она не загрязнена примесями

4. Кислые золы золы некоторых видов топлива, в составе которых преобладают кремнезем и глинозем: зола бурых углей; торфяная зола, зола горючих сланцев

5. Горелые породы получившиеся в результате подземного выгорания угольных пластов (так называемый глиеж ) или горелые шахтные породы в отвалах угольных шахт.

Читайте также: