Вопрос 37. Портландцементы с активными минеральными добавками: шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Получают его тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси (известняк и глина), обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшуюся сырьевую смесь в виде зерен размером до 40мм называют клинкером.

Химический состав портландцементного клинкера характеризуется следующим содержанием основных окислов,%:

Окись кальция СаО …………………..63-67;

Кремнезем SiO₂………………………….21-24;

Глинозем Al₂O₃……………………………4-7;

Окись железа Fe₂O₃……………………..2-5.

Пуццолановый портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера, гипса и активной минеральной добавки или тщательным смешиванием этих же, но раздельно измельченных материалов. Добавок вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы вводят не менее 20 и не более 45%, а добавок осадочного происхождения – 20-30%. Их количество устанавливается в зависимости от активности гидравлической добавки и минералогического состава клинкера.

Водопотребность пуццолановых портландцементов с плотными и твердыми добавками (трассы, туфы) почти такая же, как и портландцемента, а при использовании мягких пористых добавок (диатомиты и трепелы) значительно увеличивается.

Сроки схватывания и тонкость помола пуццоланового портландцемента такие же, как и обычного портландцемента; однако пуццолановые портландцементы характеризуются замедленным нарастанием прочности в начальный период твердения по сравнению с портландцементом без добавок, изготовленных из того же клинкера. Пуццолановые портландцементы характеризуются обычно равномерным изменением объема и пределом прочности при сжатии 20; 30; 40МПа, и при изгибе соответственно 3,5; 4,5; 5,5 МПа.

При твердении пуццоланового портландцемента происходят два процесса: гидратация минералов портландцементного клинкера и взаимодействие активной минеральной добавки с гидратом окиси кальция, выделяющимся при твердении клинкера. В результате пуццолановый портландцемент оказывается более водостойкий, чем обыкновенный ПЦ.

Бетоны и растворы на ППЦ вследствие повышенной водопотребности менее морозостойки, чем бетоны на ПЦ.; характеризуются повышенным деформациями усадки и набухания.

Шлаковый ПЦ.

Шлаки – побочные продукты, получаемые при плавке цветных и черных металлов,, сжигании твердых видов топлива, а также при электротермической возгонке фосфора.

Шлакопортландцемент гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчением портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и небольшого количества гипса (до 3,5%), или путем тщательного смешивания этих же, но раздельно измельченных компонентов. При совместном измельчении клинкера, шлака и гипса качество ШПЦ оказывается несколько выше, т.к. при раздельном измельчении и последующем смешивании исходных материалов не удается получить продукт такой же однородности, как в первом случае.

По сравнению с ПЦ шлакопортландцемент характеризуется замедленным нарастание прочности в начальный период твердения, но марочная прочность их примерно одинакова. С понижением температуры прирост прочности сильно снижается. Повышенная температура при достаточной влажности среды оказывает на твердение ШПЦ более благоприятное влияние, чем на твердение ПЦ.

По пределу прочности при сжатии и изгибе ШПЦ разделяют на марки 200, 300, 400 и 500. водостойкость бетонов на ШПЦ выше, чем на ПЦ из-за отсутствия в них свободного гидрата окиси кальция. Бетон на ШПЦ обладает удовлетворительной морозостойкостью и воздухостойкостью. Однако он все же менее стоек, чем бетон на ПЦ. Это объясняется тем, что низкоосновные гидросиликаты более склонны к деформации при изменении состояния среды и менее способны сопротивляться совместному действию воды и мороза.

Применяют ШПЦ для тех же целей, что и портландцемент, однако, учитывая его повышенную водостойкость, наиболее целесообразно его использовать в гидротехнических сооружениях, а также для конструкций, находящихся в условиях влажной среды. Не следует применять его в конструкциях, подвергающихся частому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.