Активные минеральные добавки делятся на:

· природные – осадочного (диатомит, трепел, опока, глиежи – горные глинистые породы) или вулканического происхождения (пепел, пемза, туф);

· искусственные (гранулированные доменный и электротермофосфорный шлаки, нефелиновый шлам, зола-унос ТЭС, являющиеся побочными продуктами или отходами промышленности, отходы керамического производства).

В соответствии с действующими стандартами в ПЦ и все его разновидности по согласованию с потребителем разрешается добавлять в небольшом количестве поверхностно-активные вещества, которые вносятся при помоле цемента в дозировке 0,1-0,3% его массы.

Поверхностно-активные вещества в зависимости от влияния на свойства цемента классифицируют на:

· гидрофильно-пластифицирующие, повышающие смачиваемость порошка водой;

· гидрофобно-пластифицирующие, понижающие смачиваемость.

В соответствии с этим цементы с гидрофилизующими добавками называют пластифицированными, а с гидрофобизующими — гидрофобными («ГФ»).

Наиболее распространенной гидрофилизующей добавкой является лигносульфонат технический (ЛСТ) - отход при сульфитной варке целлюлозы, состоящий в основном из лигносульфонатов кальция. В отличие от обычного пластифицированный портландцемент отличается от обычного способностью придавать растворным и бетонным смесям повышеннуюподвижность. Эффект пластификации позволяет уменьшить водоцементное отношение, повысить морозостойкость и водонепроницаемость рас-творов и бетонов или уменьшить расход цемента на 10-15% без ухудшения их качества.

Пластифицированный портландцемент (ПЦ-ПЛ) получают введением в цемент при помоле клинкера некоторого количества, поверхностно-активных веществ (ПАВ). Можно вводить СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка) в количестве 0,15-0,25% по массе цемента.

Отличительные особенности:

· ПЦ-ПЛ имеет марки 400 и 500;

· по сравнению с обыкновенным портландцементом ПЦ-ПЛ придает растворным смесям повышенную пластичность, морозостойкость и водонепроницаемость;

· пластифицирующие добавки повышают прочность бетона, так как они снижают водопотребность бетонной смеси, снижают расход цемента.

Применение – при производстве более удобоукладываемых бетонных смесей и морозостойких бетонов, а также в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Гидрофобный портландцемент (ГПЦ) получают введением в цемент при помоле клинкера поверхностно-активной гидрофобизирующей добавки в количестве 0,1...0,3% по массе цемента.

К гидрофобизующим добавкам относятся:

· асидол;

· мылонафт;

· синтетические жирные кислоты.

Эти вещества являются побочными продуктами нефтепереработки и образуют на частицах цемента тонкие мономолекулярные водоотталкивающие пленки, снижающие его гигроскопичность. Поэтому гидрофобный цемент можно долго хранить даже во влажных условиях, он не комкуется, сохраняя свою активность. В то же время при перемешивании его с водой водоотталкивающие пленки на зернах цемента разрушаются, не мешают твердению, пластифицируют цемент.

Гидрофобный цемент имеет марки 400 и 500. При транспортировании и хранении даже во влажных условиях он не комкуется и почти не теряет активности. При перемешивании цемента с водой и заполнителями гидрофобные пленки с частиц сдираются и не препятствуют нормальному твердению цемента. Наличие гидрофобизующего вещества в смеси делает ее более подвижной, а образующийся при затвердевании камень — более морозостойким и водонепроницаемым.

Применение – для изготовления растворов и бетонов повышенной стойкости для гидротехнического, дорожного и аэродромного строительства, при перевозке бетонных и растворных смесей на большие расстояния.

Гидрофобный портландцемент можно использовать при отсутствии необходимых условий для хранения обычного цемента.

Белый и цветной портландцементы – вяжущие материалы для приготовления декоративных бетонов, растворов, отделочных смесей и цементных красок, применение которых позволяет при минимальных затратах повысить архитектурную выразительность зданий и сооружений.

Основой декоративных цементов является клинкер белого портландцемента (ПЦБ), который изготовляют из чистых известняков и белых каолиновых глин, почти не содержащих окрашивающих оксидов железа и марганца. В клинкере практически нет алюмоферрита кальция – Са₄АF. Серый или зеленовато-серый цвет обычного ПЦ вызван наличием в сырье оксидов железа, марганца, хрома.

Обжиг сырья ведут только на газообразном беззольном топливе. Клинкер подвергают отбеливанию в восстановительной среде и быстрому охлаждению. При этом железо переходит в закисную форму, не дающую окраски. В процессе помола цемент предохраняют от попадания в него частиц железа.

В ПЦБ, кроме клинкера и гипсового камня белых сортов, допускается вводить минеральные добавки нормированной белизны в количестве до 20% массы цемента, в том числе активные минеральные осадочного происхождения до 10% и добавки-наполнители до 10%.

Декоративность ПЦБ характеризуется белизной и оценивается коэффициентом отражения света поверхностью образца (в %) абсолютной шкалы.

По степени белизны белый портландцемент делят на три сорта:

· для цемента 1-го сорта коэффициент отражения должен быть не менее 80%;

· для 2-го сорта — не менее 75%;

· для 3-го сорта — не менее 70%.

По степени белизны ПЦБ подразделяют на три сорта: БЦ-1, БЦ-2 и БЦ-3.

По пределу прочности при сжатии в возрасте 28 суток выпускают (ГОСТ 965-89) марки ПЦБ 400 и 500.

Цветные цементы (ГОСТ 15825—80) –( желтый, розовый, красный, зелёный, голубой, розовый, коричневый, чёрный и др.), получают помолом белого клинкера с соответствующими минеральными или органическими пигментами (охрой, железным суриком, ультрамарином и др.), гипсом и активной минеральной добавкой. Содержание компонентов в % массы цемента должно быть: клинкера – не менее 80; минерального искусственного или природного пигмента – не более 15; органического пигмента – не более 0,5; активной минеральной добавки – не более 6.

В цветных цементах применяют щелоче - и светостойкие пигменты, которые не должны оказывать вредного воздействия на эксплуатационные свойства вяжущего. Цвет цемента должен соответствовать утвержденному эталону. Цветной портландцемент выпускают марок 300, 400 и 500.

Вяжущее должно быть однородным по цвету и сохранять цвет при тепловлажностной обработке и воздействии ультрафиолетовых лучей. Белый и цветной цементы схватываются и твердеют медленнее обычного ПЦ. Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч с момента затворения. К недостаткам декоративных цементов относятся повышенная усадка при твердении и пониженные морозостойкость и коррозионная стойкость.

Применение - белые и цветные цементы применяют при архитектурно-отделочных работах, отделке стеновых панелей, подоконных плит, в дорожных работах для цементно-бетонных покрытий площадей, разделительных полос на автодорожных магистралях, для получения фактурного слоя стеновых панелей, для изготовления искусственного мрамора.

В зависимости от вида активной минеральной добавки и ее количества выпускают следующие разновидности портландцемента:

· портландцемент с минеральными добавками(сокращенное наименование ПЦ Д5 и ПЦ Д20);

· пуццолановый портландцемент (ППЦ);

· шлакопортландцемент (ШПЦ) различных марок.

Портландцемент с минеральными добавками (ПЦД) содержит небольшое количество добавок, практически ни в чем не уступает обычному (за исключением морозостойкости, значение которой ниже), но обладает большей водостойкостью и лучшей сопротивляемостью коррозии выщелачивания.

Применение – в строительстве наряду с портландцементом (кроме случаев, когда требуется высокая морозостойкость).

Промышленность выпускает разновидности ПЦД на портландцементных клинкерах нормированного минерального состава:

· быстротвердеющий;

· сульфатостойкий.

Марки этих цементов 400 и 500.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и особобыстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ) характеризуются более быстрым набором прочности в первые 3-7 суток твердения. Выпускают БТЦ двух марок: 400 и 500 с нормированием прочности после 3 и 28 суток твердения в стандартных условиях, ОБТЦ - 600 и 700, которые в трехсуточном возрасте обеспечивают предел прочности при изгибе соответственно не ниже 3,9 и 4,4 МПа, а при сжатии 24,5 и 27,5 МПа.

Ускоренный рост прочности обеспечивается повышением содержания в клинкере быстротвердеющих минералов: трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (в сумме 60... 65%)– и более тонким помолом цемента с добавкой гипса 3-5% алитоалюминатного клинкера:C₃S – 50-55% иC₃А – 5-10% до удельной поверхности 300-400 м²/кг.

Отличительные особенности:

· более высокая гигроскопичность;

· повышенное тепловыделение при твердении;

· пониженная стойкость к агрессивным воздействиям, в первую очередь, сульфатостойкость.

Применение – целесообразно применять при изготовлении сборных бетонных и предварительно напряжённых железобетонных изделий в заводских условиях и при производстве бетонных работ в зимнее время года, также в монолитных железобетонных конструкциях для ускорения набора прочности. Не рекомендуется использовать быстротвердеющий цемент при бетонировании массивных конструкций и для бетонов, к которым предъявляются требования по коррозионной стойкости. Хранить этот цемент длительное время (более 1-2 месяцев) не рекомендуется.

Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) (ГОСТ 22266-76) отличается от обычного ПЦ более высокой стойкостью против сульфатной агрессии, а также большей морозостойкостью, пониженным тепловыделением и замедленным набором прочности. Для производства ССПЦ применяют клинкер на основе клинкера нормированного минерального состава С₃S не более 50% и С₃А не более 5%; С₃А + С₄АF не более 22%; МgО не более 5%. Такой состав цемента уменьшает возможность образования в цементном камне (бетоне) «цементной бациллы», повышает стойкость бетона к сульфатной коррозии. Введение инертных и минеральных активных добавок не допускается. Сульфатостойкий портландцемент выпускают только марки СГТЦ-400; он имеет повышенную морозо- и водостойкость и пониженное тепловыделение при твердении.

Применение – для изготовления бетонных и железобетонных конструкций гидросооружений, работающих в условиях многократного замораживания и оттаивания в пресной или сульфатсодержащей воде.

Пуццолановый портландцемент изготовляют совместным тонким помолом портландцементного клинкера, гипса и активных минеральных добавок или тщательным смешиванием этих компонентов, измельченных раздельно. Добавками являются: добавки вулканического происхождения (пемза, пепел, туфы), обожженных глин или топливной золы – 25-40% массы цемента; добавки осадочного происхождения (диатомит, трепел, опока) – 20-30% массы цемента. Выпускают марки 300 и 400.

Данный вид цемента отличается вследствие чего находит широкое применение в строительстве при сооружении подводных и подземных сооружений и для конструкций, находящихся в условиях повышенной влажности(тоннели, шахты, фундаменты и подвалы зданий и т. п.).

Пуццолановый портландцемент характеризуется медленным ростом прочности в начальный период твердения, однако после 6 месяцев твердения во влажной среде бетоны на этом цементе достигают требуемой прочности.

Отличительные особенности:

· Благодаря отсутствию в составе цементного камня гидроксида кальция и малому содержанию гидроалюминатов кальция ППЦ обладает повышенной коррозионной стойкостью и относится к группе сульфато-стойких цементов;

· Водопотребность ППЦ выше, чем у обычного ПЦ и составляет 28-36%;

· Повышенная водостойкость и низкая водопроницаемость;

· Процесс твердения пуццоланового портландцемента идёт медленнее обычного с меньшим тепловыделением;

· Морозо - и воздухостойкость его ниже, чем у портландцемента.

Применение – при бетонировании подземных и подводных частей сооружений (фундаментов, туннелей, плотин), где опасны температурные деформации конструкций, а также внутренних зон массивных конструкций. Не следует использовать в растворах и бетонах для конструкций, работающих в условиях попеременного замораживания и оттаивания; при зимних бетонных работах, а также на воздухе в районах с сухим жарким климатом. При низких температурах (ниже 10°С) твердение этого цемента замедляется и даже совсем прекращается, при повышенных – твердеет более интенсивно, чем портландцемент, поэтому бетоны на пуццолановом портландцементе целесообразно подвергать пропариванию. В течение первых двух недель бетоны необходимо увлажнять, предохранять от высыхания, так как в сухих условиях твердение бетона на этом цементе практически прекращается.

Шлакопортландцемент (ШПЦ) получают путем совместного помола портландцементного клинкера (79...20%), гипса (не более 5%) и гранулированного доменного шлака (побочный продукт при выплавке чугуна – на 1 т чугуна приходится 0,6-0,7 т шлака) или электротермофосфорного шлака в количестве до 60% массы вяжущего для марок 400 и 500 и до 80% для марки 300.

Допускается раздельный помол компонентов и последующее тщательное их смешивание. Активными компонентами ШПЦ являются клинкер и шлак, дополняющие друг друга. Последний усваивает необходимый ему гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации клинкера, и сам твердеет. Кроме того, он одновременно выполняет роль активной минеральной добавки, химически связывая Са(ОН)₂ и повышая коррозионную стойкость цементного камня.

Гранулированный шлак в виде пористых зерен размером до 10 мм получают быстрым охлаждением огненножидкого расплава водой или паром. В результате шлак имеет стекловидную структуру и обладает повышенной химической активностью. Доменный шлак по своему химическому составу близок к портландцементному клинкеру, поэтому его можно вводить в большом количестве, что дает снижение стоимости шлакопортландцемента на 20...25%, он экономически выгоднее, чем портландцемент.

Шлакопортландцемент изготовляется четырех марок — 200 300, 400 и 500.

Отличительные особенности:

· имеет сероватый цвет с голубым оттенком;

· отличается от других видов цемента наличием металлических частиц, выявляемых при помощи магнита;

· сроки схватывания такие же, как у портландцемента;

· менее экзотермичен;

· имеет меньшую усадку и набухание;

· обладает большой стойкостью в пресных и сульфатных водах;

· по морозостойкости и воздухостойкости превосходит ППЦ, но несколько уступает обычному ПЦ;

· тонкость помола и равномерность изменения объема как у портландцемента, нормальная густота 26...30%;

· плотность в рыхлом состоянии 1000...1200 кг/м3, в уплотненном — 1400...1800 кг/м3;

· повышенная стойкость против коррозионного действия агрессивных минерализованных сред.

Недостатки - пониженная по сравнению с обыкновенным портландцементом морозостойкость и замедленное нарастание прочности в начальные сроки твердения. Твердение ускоряется при повышении температуры и влажности. Бетоны на шлакопортландцементе, подвергаемые тепловлажностной обработке при 80...95°С, набирают более высокую прочность, чем бетоны на портландцементе той же марки, твердеющие в аналогичных условиях.

Применение – для изготовления сборных железобетонных изделий и конструкций, твердеющих в пропарочных камерах, для конструкций горячих цехов, в гидротехнических сооружениях, подвергающихся сульфатной агрессии, и используется для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, подземных и подводных конструкций, для приготовления кладочных и штукатурных растворов. Не рекомендуется использовать при зимних бетонных работах.

Цемент для строительных растворов – специальный разбавленный цемент, получаемый совместным помолом клинкера с гипсом, активными минеральными добавками и добавками-наполнителями (кварцевый песок с малым содержанием глинистых, илистых и пылевидных примесей, известняк, мрамор, пыль электрофильтров клинкерообжигательньтх печей) и используемый при приготовлении строительных растворов для кладочных, облицовочных и штукатурных работ в тех случаях, когда использование высокомарочного портландцемента экономически невыгодно. СодержаниеПЦ клинкера в таком вяжущем должно быть не менее 20% массы.

Добавки-наполнители, в отличие от активных минеральных добавок, не обладают гидравлическими свойствами или эти свойства у них выражены незначительно. Для улучшения технологических свойств растворных смесей и повышения эксплуатационных свойств растворов (прочности, морозостойкости) допускается вводить при помоле цемента пластифицирующие, гидрофобизующие и воздухововлекающие добавки.

Цемент для строительных растворов характеризуется следующими сроками схватывания: начало — не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч после затворения. Предел прочности при сжатии стандартных образцов после 28 суток твердения должен быть не ниже 19,6 МПа, что соответствует марке цемента 200.

Применение – для производства работ при температуре окружающего воздуха не ниже 10°С (из-за медленного набора прочности), для изготовления низкомарочных бетонов выше марки 150, для неармированных конструкций.

Вопросы для самопроверки

1. Классификация вяжущих веществ по составу

2. Классификация минеральных вяжущих веществ

3. Деление минеральных вяжущих веществ в зависимости от способа твердеть и сохранять прочность на воздухе или в воде

4. Классификация воздушной извести. Виды, сырье для производства, свойства, применение

5. Классификация гипсовы вяжущих. Характеристика групп, свойства, применение

6. Магнезиальные вяжущие вещества, Виды, свойства, применение

7. Классификация гидравлических вяжущих веществ. Виды, прье для производства, виды, свойства

8. Гидравлические вяжущие вещества. Сырье для производства, виды, применение

9. Разновидности гидравлической извести. Свойства, применение

10. Гипсовые вяжущие вещества. Виды, свойства, марки, применение

11. Магнезиальные вяжущие вещества. Сырье для производства, виды, применение

12. Гидравлическая известь. Сырье для производства, свойства, применение

13. Основные виды цементов. Условные обозначения, свойства, применение

План практического занятия

1. Общие сведения и классификация минеральных вяжущих веществ

2. Воздушные вяжущие вещества. Характеристика, виды

2.1 Классификация воздушной извести. Виды, сырье для производства, свойства, применение

2.2 Классификация гипсовых вяжущих. Характеристика групп, свойства, применение

2.3 Магнезиальные вяжущие вещества. Виды, свойства, применение

3. Классификация гидравлических вяжущих веществ. Виды, применение

3.1Классификация гидравлической извести. Свойства, применение

Магнезиальные вяжущие вещества.

3.2 Гипсовые вяжущие вещества. Виды, свойства, марки, применение

3.3 Магнезиальные вяжущие вещества.

4. Гидравлические вяжущие вещества. Сырье для производства, виды, применение

5. Основные виды цементов. Разновидности, условные обозначения, свойства, применение