Преимущества цемента со шлаком



Что такое шлаковые цементы и где они применяются

Если измельчить и смешать цементный клинкер, гипс и гранулированный шлак в выверенной пропорции — получится гидравлическая вяжущая субстанция — шлаковый портландцемент. При создании данной смеси главное внимание уделяется не столько физической структуре исходного сырья, сколько его химическому составу. Правильно подобранные основные или кислые шлаки обеспечат качественный вяжущий гидравлический эффект и стабильное, полное застывание. Клинкер выступает в роли активизатора твердения шлаков при контакте с водой, благодаря наличию гидрата окиси кальция.

Существует также шлаковый бесклинкерный цемент — в нем отсутствует клинкер, а массовая доля шлака достигает 90%. Он дешевле, но и имеет более ограниченную область применения: к примеру, не подходит для работ с фундаментом.

Процесс производства состоит всего из двух этапов:

1. Высушивание шлака до влажности меньше 1 %. его доля в общем соотношении компонентов не должна выходить за пределы диапазона 20-80 %.
2. Измельчение с клинкером и гипсом в мельнице до состояния гомогенного тонкодисперсного порошка. Параллельно происходит и смешивание, доля гипса не должна превышать 5 %. При изготовлении минерального порошка для асфальтобетона используется такой же метод измельчения.

Портландцемент от шлакопортландцемента отличает отсутствие в смеси гипса. Свое название материал получил от острова Портленд — на нем ведется добыча природного камня, на который очень похож ПЦ, благодаря своему бледному серо-зеленоватому оттенку.

Особенности шлакоцемента

Обладает такими достоинствами и недостатками:

• низкая морозоустойчивость, уязвим к перепадам температур;
• долгий период застывания — до 12 месяцев. На начальных этапах обладает крайне низкой прочностью, по мере застывания этот параметр возрастает. Итоговая прочность сравнима с цементом;
• как следствие — требует особых условий или состава для успешного затвердевания. Преждевременное застывание приведет к потере прочности;
• одно из главных преимуществ — устойчивость к воздействию пресных и сульфатных вод;
• при застывании выделяет меньше тепла, чем классический цемент.

Преимущества и область применения

Шлакопордландцемент заслужено получил широкое распространение. Он идеально подходит для возведения строений, подвергающихся регулярному воздействию пресных и минеральных вод. Также хорошо зарекомендовал себя для многоэтажного строительства, массивных сооружений и цоколя фундаментов зданий.

Главное достоинство — это соотношение цена/качество. Будучи примерно на 10% дешевле обычного цемента, он часто превосходит его в практичности. При достаточном запасе времени можно сэкономить еще больше, выбрав смесь из гранулированного шлака — она застывает дольше, но и обходится дешевле.

Шлакоцемент также популярен при решении следующих задач:

• возведение монолитных изделий и сборных конструкций. Для этого часто применяется тепловлажная обработка — для ускорения застывания без потери прочности;
• редко можно встретить строение на фундаменте из такого цемента, однако внешнюю отделка цоколя часто делают из него;
• изготовление кладочных и штукатурных растворов, а также бетона, железобетона и сухих строительных составов. Часто применяют в роли основного вещества в вышеуказанных смесях;
• шлакобетон интенсивно используется при создании железобетонных труб, шпал и мостовых элементов.

Значительно более низкая себестоимость в сравнении с цементом: добавление шлака к клинкеру избавляет от необходимости обжига, а благодаря тому, что помол всех компонентов происходит одновременно, достигается экономия рабочей силы. Эти факторы позволяют использовать более дешевые заводы с более простым оборудованием.

Шлаковый раствор не рекомендуется использовать для возведения строений, подвергающихся поочередно замораживанию и оттаиванию. Также его нельзя укладывать при температурах ниже +10 о С без искусственного обогрева.

Самым экономным вариантом является покупка навалом с самовывозом, самым дорогим — в биг-бегах на 1000 кг с доставкой. Для хранения лучше всего подходят герметичные бункеры или силосы, постарайтесь обеспечить сухое помещение без сильных перепадов температур. Остерегайтесь покупки портландцемента в мешках — в таком случае сложнее всего проверить производителя. Удостовериться в его качестве можно только с помощью химического анализа.

Параметр М означает прочность: чем выше — тем лучше. От пропорций и толщины помола гранул зависят характеристики. Разделение цемента на марки по критерию прочности:

Прочность ПЦ можно повышать искусственно: для этого отфильтровать крупные гранулы, а 1/5 часть самой мелкой фракции заменить песком.

Д — максимальное количество минеральных добавок (в процентах); рекомендуется выбирать цемент без добавок. Буква Б в названии означает быстрое затвердевание. Н — нормированный состав клинкера.

Данные о ценах в Москве представлены в таблице ниже:

Производство регулируется ГОСТами 31108-2003 и 10178-85: первый отвечает за класс, второй — за марку прочности. Лучшая гарантия выбора хорошего цемента — лабораторный анализ. Обратите внимание на следующие химические элементы и их пропорцию:

• SO₃: не более 3.5 %;
• MnO: в клинкере — не более 3 %, должны присутствовать C₃S и C₃A;
• в составе доменных шлаков четыре оксида: CaO, SiO2, Al2O3, MgO — они в сумме должны быть в пропорции 9/1.

Источник

Цемент со шлаком: применение смеси

Портландцемент представляет собой вяжущее гидравлическое вещество, получаемое методом измельчения цементного клинкера, гипса и гранулированного шлака.

Цемент со шлаком применяют с 1824 года. Это соединение справедливо может быть названо наиболее популярным видом цемента, нашедшим свое применение во всех сферах строительства.

Смесь цемента со шлаком используют уже почти 2 столетия, за это время данный материал нашел применение во всех сферах строительства.

Технология производства

Такой материал производят с использованием доменного шлака, который представляет собой вторичный продукт металлургического производства. Класс данного материала определяется качеством исходных материалов клинкера и доменных шлаков. Клинкер исполняет роль активизатора шлаков в составе шлакоцемента.

В основе технологии производства лежит принцип высушивания шлака в сушилках до получения показателей влажности не более 1%. Затем клинкер, шлак и гипс загружается в бункер цементной мельницы, и измельчается до гомогенного тонкодисперсного порошка.

Класс шлакоцемента зависит и от используемого вида шлака: это могут быть основные, кислые, гранулированные и негранулированные шлаки. Особое значение в определении прочности имеет не физическая структура, а химический состав. На данной закономерности основывается правило выбора сырья. С экономической стороны предпочтение стоит отдать гранулированным видам, в связи с тем, что использование негранулированных масс усложняет производственный процесс. Цемент со шлаком, который получается в результате, затвердевает медленнее обычного, потому что содержание шлака в нем варьируется в пределах 20-80% общей массы.

При изготовлении портландцемента используют сито с крупными (40х40 мм) и мелкими (5х5 мм) ячейками.

Шлаковый портландцемент изготавливают, используя два вида сит: с мелкими (5х5 мм) и крупными (40х40 мм) ячейками.

1. При использовании материала для наружных стен соединяют крупный и мелкий шлак в соотношении 7:3.
2. Для внутренних стен в пропорции 4 части мелких зерен и 6 частей крупных.
3. Для увеличения прочности материала заменяют пятую части самой мелкой фракции обычным песком и исключают из состава наиболее крупные зерна шлака.
4. Благодаря использованию сочетаний 2-х вяжущих компонентов (цемента и извести, цемента и глины) удается существенно снизить стоимость материала. Наиболее оптимальной являются пропорция: известь – не более 1/3 и цемент – не менее 2/3 общего объема.

Глина и известь способны не только снизить стоимость, но и делают стены более теплыми и сухими. Известковый портландцемент на основе шлака, в состав вяжущего которого входит 2/3 глины и 1/3 извести, твердеет дольше цементного, однако в дальнейшем показывает более высокие показатели прочности.

Состав возможных смесей шлакобетона

Технические характеристики

Портландцемент характеризуется медленным твердением, а достаточная прочность достигается за 6-12 месяцев.

Портландцемент в сравнении с обычным цементом обладает более низкой стоимостью, а также выделяет меньше теплоты в процессе затвердения, что в свою очередь дает возможность использовать его в возведении массивных бетонных сооружений. Помимо прочности, материал обладает меньшей степенью объемной деформации, противостоит негативному влиянию сульфатных и пресных вод, жаростоек. Ему присуща меньшая, в сравнении с обычным цементом, морозостойкость. Данный показатель важен при эксплуатации в условиях колебания температур, которые провоцируют переменное замораживание и оттаивание.

Для цемента со шлаком характерно медленное нарастание прочности при начальных стадиях твердения. Для достижения необходимых показателей прочности обычному цементу необходимо 6-12 месяцев.

Замедление процессов схватывания и твердения провоцируется пониженными температурами. В случае с цементом со шлаком ускорение процесса достигается благодаря использованию клинкера с высоким содержанием силиката и алюмината, а также шлаков с высоким содержанием глинозема.

Выбор сырья и особенности хранения

Портландцемент на основе шлака следует на протяжении длительного времени выдерживать во влажной среде, поскольку преждевременное высыхание плохо влияет на его твердение. При достаточных показателях влажности и повышенных температурах ускоряется твердение, поэтому обработка портландцемент в автоклавах и камерах весьма эффективна.

Прочность строительного материала достигается выполнением мельчайшего помола. Благодаря таким действиям цемент быстрее твердеет и становится более прочным. Тонкость помола отвечает за такой показатель, как активность. С целью получения вяжущего высокого качества специалисты рекомендуют применять двухступенчатый или сепараторный помол.

В производстве шлакобетона может использоваться не любое сырье. Главным требованием в отношении шлака выступает отсутствие оксидов химических соединений, которые способны отрицательно влиять на характеристики получаемого строительного материала. С особым вниманием относятся и к чистоте шлака, он должен быть лишен глины, земли, золы и иного мусора. В производстве шлакобетона используют шлаки топливной и металлургической промышленности.

Прочность портландцемента достигается мельчайшим помолом (двухступенчатым или сепараторным).

Благодаря металлургическому шлаку получают максимально прочный бетон. Из всего разнообразия шлаков топливной промышленности наиболее подходящий класс – антрацитные породы. Непригодными для данных целей считаются продукты сгорания бурых углей, поскольку они содержат примеси, которые присоединены к шлаку на основе неустойчивых связей.

Не последние место в достижении чистоты, а как результат и прочности принадлежит правильному хранению, в процессе которого шлак перемещают не менее 3-х раз с места на место, тем самым позволяя избавиться от примесей извести и серы.

Шлаки пригодны для производства до тех пор, пока сохраняют кристаллическую структуру и не проявляют признаков распада, возникающих при переходе одних соединений в другие под действием влаги и газов, которые находятся в воздухе. Образующиеся соединения обладают большим объемом, поэтому переход сопровождается разрушением кусков шлака и растрескиванием.

Класс шлакобетона зависит от размеров зерен шлака, которые могут варьироваться в пределах 5-40 мм. Песок для получения смеси используют с размером гранул не более 5 мм. Благодаря наличию шлакового песка повышается ряд показателей бетона, среди которых плотность и прочность. Шлаковый щебень позволяет получить более легкий бетон, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, однако его прочностные характеристики будут иметь более низкий уровень.

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент класс 300 по ГОСТ 10178-85

Портландцемент класс 400

Портландцемент класс 500

Сферы применения

Портландцемент отличается высокой прочностью, поэтому его используют в приготовлении бетонных смесей и строительных растворов.

Шлаковый портландцемент нашел свое активное применение при строительстве бетонных и железобетонных подводных, наземных и подземных сооружений, подверженных воздействию минерализованных и пресных вод. Благодаря высоким показателям прочности он используется при производстве бетонных смесей, стеновых блоков, сухих смесей и строительных растворов. Такой цемент не менее популярен, нежели классический цемент марки М500.

Строительный материал на данном этапе развития строительной промышленности является одни из наиболее доступных и экономически привлекательных. На его основе изготавливаются как стены, так и армированные плиты перекрытия. В большинстве случаев при сооружении зданий из облегченных материалов для фундамента отдают предпочтение шлакобетону.

При возведении стен используется как монолитная технология с переставной опалубкой, так и готовые фундаментные и стеновые блоки из шлакобетона.

Шлаковый портландцемент распределяют по классам, каждый из которых является наиболее подходящим для выполнения тех или иных задач. Класс 10 получил свое применение при теплоизоляции. Классы 25 и 35 используют при возведении ненесущих конструкций, класс 50 применяется при изготовлении армированных перемычек, наружных и внутренних несущих стен.

Масштабное применение шлакобетона определяется рядом преимуществ, среди которых малый удельный вес в сравнении с силикатным и керамическим кирпичом. Благодаря этому свойству снижаются нагрузки на фундамент и несущие конструкции строения.

Возможность создания блоков больших параметров способствует материальных и временных затрат в процессе укладки. Кроме того, такие блоки максимально удобны при транспортировке.

Особенности шлакощелочного бетона

Шлакощелочной портландцемент получают благодаря использованию щелочных металлов. Высоких показателей прочности удалось достичь добавлением различных щелочей: соды, стекла и ряда других.

Шлакощелочной портландцемент нашел свое применение при производстве железобетонных элементов с высоким показателем устойчивости к химически агрессивным веществам. Класс таких бетонов является незаменимым при строительстве массивных конструкций. Это связано с тем, что при производстве крупных бетонных элементов, в основе которых лежит портландцемент, происходит выделение большого количества тепла, и температура конструкции может достигать отметки в 80°С. При слишком быстром охлаждении объекта могут образовываться деформационные трещины. Использование шлакощелочного бетона позволяет избежать возникновения данной проблемы.

Наиболее популярным является класс шлакощелочного цемента на основе соединений щелочных металлов с преобладанием гидросиликатов кальция и гидроалюмосиликатов и молотого металлургического шлака.

Шлакощелочной цемент позволяет производить конструкции с меньшим количеством капиллярных пор. Данное свойство способно снизить водопоглощение и повысить морозоустойчивость бетона, способствуя росту эксплуатационных качеств строительной конструкции. За первые сутки материал набирает 30% прочности, которая в дальнейшем способна достичь отметки в МПа.

Данный класс бетона устойчив к воздействию агрессивных сред: сульфатов, кислот, хлоридов и морской воды. Возможность управлять свойствами цемента на различных стадиях структурообразования позволила получать вяжущие со специальными свойствами: морозо- и жаростойкие, безусадочные, с повышенной коррозионной устойчивостью, с высокой скоростью твердения, тампонажные.

Источник